DE3827763A1

DE3827763A1 - Geschossboden fuer traegergeschosse

Info

Publication number: DE3827763A1
Application number: DE3827763A
Authority: DE
Inventors: Achim Dipl Ing Sippel; Heinz-Josef Dr Ing Kruse; Klaus Dietmar Dipl Ing Karius; Michael Dipl Ing Primus
Original assignee: Rheinmetall GmbH
Current assignee: Rheinmetall Industrie AG
Priority date: 1988-08-16
Filing date: 1988-08-16
Publication date: 1990-03-01
Also published as: DK22790D0; EP0404844B1; GR890100476A; PT91461B; ES2020026A6; PT91461A; DK22790A; DE58905177D1; US5033388A; WO1990002308A1; EP0404844A1; JPH03500680A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Geschoßboden für Trägergeschosse, wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert wird.

Ein derartiger Geschoßboden ist beispielsweise aus der DE 36 43 291 bekannt. Wie Versuche gezeigt haben, weisen derartige Böden ein ungünstiges Verformungsverhalten auf. Dieses führt zu Problemen beim Abdichten und bei der Drallübertragung durch das Führungsband. Der bei hohen Gasdrücken unvermeidbare Gasdurchschlag (Kontaktverlust zwischen Führungsband und Rohrwand) führt zu einem an dauernden Öffnen und Schließen des Dichtspaltes während des Rohrdurchganges und damit zur Schwingungsanregung der Geschosse und zu einem erhöhten Rohrverschleiß.

Die Ursache dieser Abdichtungsprobleme besteht darin, daß die beim Abschuß am Geschoßheck angreifenden axialen Kraftkomponenten eine axiale Durchbiegung der Bodenplatte bewirken, verbunden mit einer radialen Aufweitung der vorderen Geschoßbodenhülle und einer radialen Einschnü rung des hinteren Geschoßbodens bzw. des hinteren Füh rungsbandbereiches. Der Radialverformung durch die axiale Kraftkomponenten beim Abschuß werden die Radial verformungen infolge der gleichzeitig wirkenden radialen Kraftkomponenten überlagert.

Diese Überlagerung bewirkt die resultierte Radialverfor mung des Geschoßbodens.

Die radial wirkenden Kräfte resultieren einerseits aus dem Gasdruck, der bis zur Führungsbandhinterkante ansteht, und dem Führungsbanddruck. Diese Kräfte führen zu einer radialen Einschnürung der Bodenhülle über die gesamte Länge. Ergibt sich nun aus der Überlagerung beider Ver formungszustände eine resultierende radiale Einschnürung an der Führungsbandhinterkante, so kommt es zum Kontakt verlust zwischen Führungsband und Rohr. Dieser freige legte Spaltraum füllt sich mit Gas, was gleichbedeutend ist mit einer Vergrößerung der radialen Kraft auf die Bodenhülle. Dies hat eine weitere Vergrößerung der radi alen Einschnürung im Führungsbandbereich zur Folge und führt schließlich zum kompletten Gasdurchschlag.

Aus der US 43 27 643 sind ferner Sprenggeschosse bekannt, deren Bodenplatten heckseitig gewölbt sind. Im Inneren der Geschosse befindet sich allerdings Sprengstoff, so daß die Bodenplatte in Axial- und Radialrichtung wenig ver formt werden kann (würde sich im Inneren dieser Geschosse ein Hohlraum befinden, würde der Geschoßboden infolge seiner Dünnwandigkeit und seiner extremen Bodenkrümmung ohne eine radiale Unterstützung durch den Sprengstoff unter dem bis zum Führungsband anstehenden Gasdruck beim Abschuß kollabieren).

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Geschoßboden der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei dem eine radiale Einschnürung im Führungsbandbereich vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Die weiteren Unteransprüche stellen besonders vorteil hafte Ausgestaltungen der Erfindung dar.

Der Erfindung liegt also der Gedanke zugrunde, durch eine gewölbte Formgebung des Bodens das Verformungsverhalten beim Abschuß dahingehend zu korrigieren, daß die axiale Bodenaufwölbung auch im hinteren Geschoßbodenbereich eine radiale Aufweitung bewirkt. Diese formspezifische Bodendeformation beim Abschuß stellt die Gasdichtheit und Drallübertragung des Führungsbandes auch bei hohen Gasdrücken sicher.

Es sei an dieser Stelle noch einmal darauf hingewiesen, daß der eingangs zitierten US 43 27 643 der erfin dungswesentliche Gedanke nicht entnommen werden kann. Denn dort soll eine entsprechende radiale Einschnürung des Führungsbandes nicht verhindert werden bzw. tritt gar nicht auf, weil das Geschoß selbst bis zur Boden platte mit Sprengstoff gefüllt ist.

Im folgenden werden nähere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und mit Hilfe von Figuren beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1a und 1b schematisch den Querschnitt eines an sich bekannten Hohlbodens im Ruhezustand und beim Abschuß;

Fig. 2 den Querschnitt eines erfindungsgemäßen Hohlbodens;

Fig. 3a und 3b den Querschnitt eines erfindungsgemäßen Kugelkalottenbodens im Ruhezustand und beim Abschuß;

Fig. 4 die Gegenüberstellung eines an sich be kannten Flachbodens mit einem Kugelkalotten boden;

Fig. 5 den Querschnitt eines erfindungsgemäßen Kegelbodens; und

Fig. 6 den Querschnitt eines Teiles eines Träger geschosses mit erfindungsgemäßem Geschoß boden.

In Fig. 1a und 1b ist mit 10 der Geschoßboden bezeichnet, der aus einer Bodenhülle 12 und einer Bodenplatte 13 be steht. Die Bodenhülle 12 besitzt einen konischen Heckteil 14 (auch als Boat-Tail bezeichnet). Mit 15 ist die Boat- Tail-Umlaufkante, also der Übergangsbereich von dem konischen Heckteil zur zylindrischen Bodenhülle gekenn zeichnet.

Auf der dem Geschoßheck abgewandten Seite des Geschoß bodens 10 befindet sich ein Hohlraum 16, in dem sich keine die Bodenplatte 13 axial und die Bodenhülle radial abstützenden Teile befinden. In der Praxis werden in diesem Raum häufig Fallschirme der Submunitionsgeschosse angeordnet. Auf der Bodenhülle 12 ist ferner ein Führungs band 17 aufgebracht. Aus Gründen einer besseren Übersicht wurden die Rohrwände der Waffe in die Figuren nicht mit eingezeichnet.

In Fig. 1a ist der Geschoßboden 10 in seiner Ruhestellung dargestellt. Wie Fig. 1b zeigt, bewirken die beim Abschuß am Geschoßheck angreifenden Kräfte eine axiale Durchbie gung der Bodenplatte 13, verbunden mit einer radialen Auf weitung im vorderen Bereich der Bodenhülle 12. Gleichzei tig erfolgt eine radiale Einschnürung im heckseitigen Be reich der Bodenhülle 12, unterstützt durch den Führungs banddruck und den bis zur Führungsbandhinterkante anste henden radial wirkenden Gasdruck. Diese Einschnürung bewirkt, daß das Führungsband 17 bei großen Gasdrücken seine Dichtfunktion gegenüber der Verbrennungsgasen beim Abschuß verliert. Ein einmal auftretender Kontaktverlust an der Führungsbandhinterkante vergrößert die radiale Kraftbeaufschlagung und verstärkt die radiale Einschnürung der Bodenhülle 12. Ein Gasdurchschlag ist dann unver meidlich.

Fig. 2 zeigt den Querschnitt eines erfindungsgemäßen Geschoßbodens 20, der eine Bodenhülle 22 und eine Boden platte 23 aufweist. Das konische Heckteil wurde mit 24, die Boat-Tail-Umlaufkante mit 25, der den Fallschirm aufnehmende Hohlraum mit 26 und das Führungsband mit 27 bezeichnet. Die Führungsbandhinterkante trägt das Bezugszeichen 28. Für die Wölbung der Bodenplatte 23 gelten folgende Beziehungen:

1/20 D t 1/5 D
1/20 D f 1/5 D
g 0
10° β 40° (1)

mit:
D = Kaliber des Geschosses
t = Wölbungstiefe
f = Abstand der Führungsbandhinterkante vom äußeren Rand der Wölbung
g = Abstand der Führungsbandhinterkante von der Boat-Tail-Kante
β = maximaler Steigungswinkel.

Der Abstand zwischen dem Randbereich der Wölbung und der Boat-Tail-Innenkante ist wesentlich kleiner als das Kaliber D und entspricht im wesentlichen den Übergangs radien zwischen Wölbung und Boat-Tail. In den folgenden Fig. 3 bis 6 wird dieser Bereich vernachlässigt, d. h. die Wölbung schließt sich direkt an die Boat-Tail-Innen kante an.

Im folgenden wird ein Geschoßboden näher beschrieben, bei dem die Wölbung der Bodenplatte die Form einer Kugel kalotte aufweist:

In Fig. 3a ist der erfindungsgemäße Geschoßboden 30 im Ruhezustand dargestellt. Die Bodenhülle des Geschoß bodens ist mit 32, die Bodenplatte mit 33, das konische Heckteil mit 34 und die Boat-Tail-Umlaufkante mit 35 gekennzeichnet. Der Fallschirmhohlraum, das Führungsband und die Führungsbandhinterkante besitzen die Bezugs zeichen 36, 37 bzw. 37′ und 38 bzw. 38′. Anstatt der Beziehung (1) kann die Wölbung der Bodenplatte 33 auch mit Hilfe der folgenden Beziehung beschrieben werden:

2/3 D R 3/2 D, (2)

wobei R der Radius der Kugelkalotte ist.

Außerdem ist zu berücksichtigen, daß für den Abstand x vom Schnittpunkt der verlängerten Kugelkalotte 39 und der Führungsbandhinterkante 38 bzw. 38′ gelten soll:

x 1/10 D (3)

Dabei kann der Schnittpunkt 39 sowohl vor als auch hinter der Führungsbandhinterkante 38 bzw. 38′ liegen. In Fig. 3a zeigt die rechte Hälfte des Geschosses eine Ausführung, bei der die Führungsbandkante hinter dem Schnittpunkt 39 liegt, während die linke Hälfte des Geschoßbodens ein Ausführungsbeispiel zeigt, bei dem die Führungsbandhinterkante 38′ vor dem Schnittpunkt 39 liegt.

Auf jeden Fall muß bei allen Ausführungsbeispielen die Führungsbandhinterkante 38 bzw. 38′ in Flugrichtung gesehen, vor der Boat-Tail-Umlaufkante 35 liegen (g0).

Die Wirkung der gewölbten Bodenplatte 33 beim Abschuß zeigt Fig. 3b. Mit Ausnahme eines Teiles des konischen Hecks erfolgt eine radiale Aufweitung der Bodenhülle 32. Dadurch ist beim Abschuß die Gasdichtigkeit aber auch die Drallübertragung des Führungsbandes 37 bzw. 37′ sichergestellt.

In Fig. 4 sind noch einmal die Verhältnisse eines er findungsgemäßen Geschoßbodens (Fig. 4a) und eines herkömmlichen Flachbodens (Fig. 4b) gezeigt. In beiden Fällen handelt es sich um ein Geschoß mit einem Kaliber D=155 mm. Länge des Geschoßbodens, Lage und Länge der Führungsbänder 47 bzw. 47′ sind gleich. Die Wand stärke W des Flachbodens ist gleich der größten Wand stärke des Kugelkalottenbodens und beträgt 30 mm. Der Radius R ist gleich 130 mm. Für den Flachboden erfolgte der erste Gasdurchschlag bei 3600 Bar, während für den Kugelkalottenboden der Gasdurchschlag erst bei 4500 Bar auftrat.

In Fig. 5 ist als weiteres Beispiel ein Geschoßboden 50 mit kegelförmiger Bodenplatte 53 wiedergegeben. Die Bodenhülle ist mit 52, das konische Heckteil mit 54 und die Boat-Tail-Umlaufkante mit 55 bezeichnet. Ähnlich wie beim Kalottenboden kann der Schnittpunkt des Bodenkegels mit der Bodenhülle 59 vor oder hinter der Führungsband hinterkante 58 bzw. 58′ liegen.

Für den Kegelwinkel α der Bodenplatte 53 gilt die Be ziehung:

7° α 25°.

Für den Abstand x der Führungsbandhinterkante vom Schnittpunkt 59 gilt wiederum die Beziehung (3).

Die vorliegende Erfindung ist besonders vorteilhaft für Artillerieträgergeschosse mit dünnwandiger Geschoßhülle. Denn die Forderung nach maximaler Nutzraumlänge begrenzt die Bodenhöhe und die Dünnwandigkeit der Geschoßhülle macht eine radiale Unterstützung der Geschoßhülle im Führungsbandbereich durch die Bodenhülle erforderlich.

Infolge der beschränkten Bodenlänge ist man also in der Regel gezwungen, die Führungsbandhinterkante bis zur Boat-Tail-Umlaufkante zurückzuziehen (g=0), um die zur Drallübertragung notwendige Leistenlänge des Führungs bandes überhaupt auf dem Heck bzw. auf dem bodenunter stützten Bereich anordnen zu können. Um bei dieser Position der Führungsbandhinterkante die Funktion des gesamten Führungsbandes sicherzustellen, ist eine radiale Aufweitung des Bodens, gekoppelt mit einer radialen Ver quetschung des Führungsbandes in diesem Bereich erfor derlich. Diese Forderungen sind mit dem erfindungsgemäßen Geschoßboden erfüllbar.

In Fig. 6 ist ein Teil eines Trägergeschosses mit dünner Hülle wiedergegeben. Der Geschoßboden ist mit 60 be zeichnet und besteht wiederum aus einer Bodenhülle 62 und einer Bodenplatte 63. Die Bodenhülle 62 weist einen konischen Heckteil 64 auf, dessen Boat-Tail-Kante mit 65 bezeichnet ist.

Auf der Bodenhülle 62 sitzt ein Teil eines zweiteiligen Führungsbandes 67. Der Hohlraum für einen nicht darge stellten Fallschirm ist mit 66 gekennzeichnet. An dem Geschoßboden 60 ist die dünne Hülle 69 des Trägergeschos ses befestigt. Im Inneren des Trägergeschosses befinden sich Submunitionskörper. Das heckseitige Ende eines der artigen Submunitionskörpers wurde mit der Bezugsziffer 70 angedeutet. Als Bodenplatte wurde in einem praktischen Ausführungsbeispiel ein Kugelkalottenboden verwendet.

Bezugszeichenliste:

10 Geschoßboden, Hohlboden
12 Bodenhülle
13 Bodenplatte
14 konisches Heckteil (Boat-Tail)
15 Boat-Tail-Umlaufkante
16 Hohlraum
17 Führungsband

20 Geschoßboden
22 Bodenhülle
23 Bodenplatte
24 konisches Heckteil
25 Boat-Tail-Umlaufkante
26 Hohlraum
27 Führungsband
28 Führungsbandhinterkante

30 Geschoßboden
32 Bodenhülle
33 Bodenplatte
34 konisches Heckteil
35 Boat-Tail-Umlaufkante
36 Hohlraum
37 Führungsband
37′ Führungsband
38 Führungsbandhinterkante
38′ Führungsbandhinterkante
39 Schnittpunkt des durch den Radius beschriebenen Kreises mit der Bodenhülle

43, 43′ Bodenplatte
45, 45′ Boat-Tail-Umlaufkante
47, 47′ Führungsband
48, 48′ Führungsbandhinterkante

50 Geschoßboden
52 Bodenhülle
53 Bodenplatte
54 konischer Heckteil
55 Boat-Tail-Umlaufkante
57, 57′ Führungsband
58, 58′ Führungsbandhinterkante
59 Schnittpunkt des Bodenkegels mit der Bodenhülle

60 Geschoßboden
62 Bodenhülle
63 Bodenplatte
64 konisches Heckteil
65 Boat-Tail-Umlaufkante
66 Hohlraum
67 Führungsband
68 Führungsbandhinterkante
69 Geschoßhülle
70 Submunitionsgeschoß

α Kegelwinkel
β maximaler Steigungswinkel

D Kaliber
f Abstand Führungsbandhinterkante von Rand der Wölbung
g Abstand Führungsbandhinterkante von Boat-Tail-Kante
R Radius der Kugelkalotte
t Wölbungstiefe
w Wandstärke der Bodenplatte
x Abstand Führungsbandhinterkante vom Schnittpunkt der Bodenhülle mit verlängerter Kugelkalotte oder Bodenkegel

Claims

1. Geschoßboden (10, 20, 30, 50, 60) für Trägergeschosse von Submunition (70), wobei der Geschoßboden (10, 20, 30, 50, 60) eine Bodenhülle (12, 22, 32, 52, 62) mit konischem Heckteil (14, 24, 34, 54, 64) und eine Bodenplatte (13, 23, 33, 43, 53, 63) besitzt, und wobei auf der Boden hülle (12, 22, 32, 52, 62) ein Führungsband (17, 27, 37, 47, 57, 67) angeordnet ist, daß sich auf der dem Geschoßheck abgewandten Seite des Geschoßbodens (10, 20, 30, 50, 60) ein Hohlraum (16, 26, 36, 56, 66) befindet, in dem keine, die Bodenplatte (13, 23, 33, 43, 53, 63) oder die Bodenhülle (12, 22, 32, 52, 62) abstützenden Teile angeordnet sind, und daß die Decke der Bodenplatte (12, 22, 32, 52, 62) so gewählt ist, daß der Boden den Abschußbelastungen widersteht, dadurch ge kennzeichnet, daß der Geschoßboden (20, 30, 50, 60) eine zum Geschoßheck hin gewölbte Bodenplatte (23, 33, 43′, 53, 63) aufweist.

2. Geschoßboden nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet daß für die Wölbung der Bodenplatte (23, 33, 43′, 53, 63) folgende Beziehungen gelten: 1/20 D t 1/5 D
1/20 D f 1/5 D
g 0
10° β 40°mit:
D = Kaliber des Geschosses
t = Wölbungstiefe
f = Abstand der Führungsbandhinterkante von äußerem Rand der Wölbung
g = Abstand der Führungsbandhinterkante von der Boat-Tail-Kante
b = maximaler Steigungswinkel.

3. Geschoßboden nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Wölbung der Boden platte (23, 33, 43′, 63) kugelkalottenförmig ausgebildet ist.

4. Geschoßboden nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß für den Radius (R) der Kugelkalotte folgende Beziehung gilt: 2/3 D R 3/2 Dwobei mit D das Kaliber des Geschosses bezeichnet ist.

5. Geschoßboden nach Anspruch 4 , dadurch ge kennzeichnet, daß für den Abstand x der Führungsbandhinterkante (38, 38′; 48′; 68) von dem Schnittpunkt (39) des durch den Radius (R) beschrie benen Kreises mit der Bodenhülle (32, 62) gilt x 1/10 D,wobei der Schnittpunkt (39) sowohl vor als auch hinter der Führungsbandhinterkante (38, 38′; 48′; 68) liegen kann.

6. Geschoßboden nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbung der Bodenplatte (53) kegelförmig ausgebildet ist.

7. Geschoßboden nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, daß für den Abstand x der Führungsbandhinterkante (58, 58′) von dem Schnitt punkt (59) des verlängerten Bodenkegels mit der Bodenhülle (52) gilt: x 1/10 D,wobei der Schnittpunkt (59) des Bodenkegels mit der Bodenhülle (52) sowohl vor als auch hinter der Füh rungsbandhinterkante (58, 58′) liegen kann.

8. Geschoßboden nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß für den Kegel winkel α der Bodenplatte (53) gilt: 7° α 25°.