DE3843188C1 - Geschoßeinheit für großkalibrige Rohrwaffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Geschoßeinheit für eine großkalibrige Rohrwaffe mit einem unterkalibrigen Geschoß nach den gattungs­ bildenden Merkmalen gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer derartigen aus der DE-OS 18 08 779 bekannten Geschoß­ einheit ist eine vordere Führungseinrichtung des Geschosses stangenförmig mit dem Bodentreibkäfig verbunden. Aufgrund der knick­ anfälligen Stangenform ist diese Anordnung jedoch nicht für hohe auf den Geschoßkörper zu übertragende Schubkräfte geeignet.

Bei einer weiteren aus der DE-OS 29 51 904 bekannten Geschoßan­ ordnung können, insbesondere mit dünnen, langen materialempfind­ lichen Wolfram-Penetratoren, erhebliche Probleme bei der Abschuß­ haltbarkeit (Zerbrechen/Zerbröseln des Geschoßheckmaterials) und ggf. Geschoßbeeinträchtigungen bei ungleichmäßigem Ablösen der Treibkäfigsegmente (Pendelung des Penetrators) auftreten. Da die Beschleunigungskräfte ausschließlich über die kleine Grundfläche des Penetratorbodens als reine Druckkräfte in den Penetrator ein­ geleitet werden, besteht eine hohe Bruchgefahr für den Pene­ tratorheckbereich durch örtliche Überschreitung der Materialfestig­ keit, insbesondere in Hinblick auf die Tendenz zu immer schlanker gestalteten Penetratoren.

Der bekannte Lamellen-Treibkäfig umfaßt höchstens das hintere Drittel eines langen Geschoßkörpers; dabei wird der überwiegende Teil des Geschoßkörpers im Rohr nicht gestützt und kann durch Schwingungen leicht abbrechen. Der Geschoßkörper erhält in dem Treibkäfig keine ausreichende Zentrierung; die Blechlamellen halten sich selbst am Geschoßkörper fest und können diesem keinen Halt bieten. Diese Treibkäfigkonstruktion stellt eine labile und wackelige Angelegenheit dar, deren Handhabung und Lagerung große Probleme bereitet.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, den Treibkäfig einerseits leicht und andererseits derartig stabil auszuführen, daß über ihm dosiert hohe Zug- oder Druckkräfte in den Penetrator eingeleitet werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen im Kennzeich­ nungsteil des Anspruchs 1 gelöst. Durch die besondere kegelförmige Ausbildung des Treibkäfigs werden erhebliche Masseeinsparungen bzw. Totlastverminderungen am Treibkäfig mit Leistungssteigerung und möglicher Erhöhung der wirksamen Masse des KE-Wuchtgeschosses selbst erzielt, da der Treibkäfig nur in den Bereichen existiert, in denen Druck/Zugkräfte in den vorderen Formschlußbereich über­ tragen werden; überflüssiges Treibkäfigmaterial ist dadurch "abgespeckt" worden. Eine Beeinflussung des Penetrators während der Treibkäfigablösung ist ausgeschlossen, so daß Biegebeanspruchungen am empfindlichen Geschoßheck oder Stoßbeeinflussungen (Pendelungen des Geschoßkörpers) nicht auftreten.

In den nachfolgenden Unteransprüchen sind weitere Merkmale vorteil­ hafter Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung enthalten.

Mit der Erfindung werden die eingangs geschilderten Nachteile bekannter derartiger Geschoßeinheiten vermieden. Gleichzeitig wird durch die Gestaltung der Geschoßeinheit deren Einsatzspektrum über die Verwendung in Pulverkanonen hinaus erheblich erweitert. Bekanntlich besteht bei Kanonen mit Flüssig-, Plasma- bzw. elektro­ magnetischem Antrieb ein hohes Risiko, daß ein frei in den "Ver­ brennungsraum" ragendes Penetratorheck wie es bei her­ kömmlichen Treibkäfigen der Fall ist - zerstört wird. Die­ ses Risiko wird mit der vorliegenden Lösung beseitigt. Da der sich öffnende, gegenüber dem Geschoß abgebremste Treibkäfig hinter dem Geschoßkörper bzw. dessen Leitwerk abdreht und sich im Drehpunkt der Treibkäfigsegmente ins­ besondere nicht auf die Geschoßaußenwandung abstützt, bleibt der Flug des Penetrators störungsfrei und es wird keine Pendelung ausgelöst. Durch die konisch zu­ laufende Form des Treibkäfigs zur vorderseitigen Kraft­ einleitung läßt sich der Totlastanteil des Treibkäfigs aufgrund der nach vorne und hinten dosiert eingeteilten und vermindert eingeleiteten Druckkräfte zur Geschoßbe­ schleunigung erheblich verringern.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von drei in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbei­ spielen näher erläutert und beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfin­ dungsgemäßen Geschoßeinheit im Teillängsschnitt,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfin­ dungsgemäßen Geschoßeinheit im Teillängsschnitt und

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfin­ dungsgemäßen Geschoßeinheit im Teillängsschnitt.

In Fig. 1 ist mit der Bezugsziffer 10 ein unterkalibriger Wuchtgeschoßkörper mit einem Länge/Durchmesserverhältnis von größer 18 bezeichnet. Etwa in der Mitte des flüssig­ phasengesinterten Geschoßkörpers 10 aus Wolframschwer­ metall erstreckt sich eine (im Vergleich zu üblichen Treib­ käfiggeschossen mit mittlerer Formschlußzone) relativ kurze, in Längsrichtung begrenzte Formschluß-Verbindungszone 12 mit üblichen korrespondierenden Gewinde- oder Ringrillen. Am Geschoßheck ist das Flügelleitwerk 14 mit vier oder sechs einzelnen Flügeln angeordnet. Im Geschoßheck kann weiterhin ein Leuchtspursatz 16 vorgesehen sein.

Der Einfachheit halber ist ein Treibkäfig 18 in Berührungs­ kontakt mit der Innenwandung 20 einer Rohrwaffe lediglich auf der linken Zeichnungshälfte dargestellt. Der Treibkäfig 18 weist eine vordere Führungseinrichtung 22 (Führungs­ flansch) mit vorderseitiger Lufttasche 24 und umfangssei­ tigem Halte- und Führungsband 26, eine als scheibenförmi­ ger Treibkäfigboden 28 ausgebildete hintere Führungsein­ richtung 30 mit umfangsseitigem Dichtungs- und Führungs­ band 32 auf sowie im mittleren Bereich als verbinden­ des Teil einen nach vorne spitz zulaufenden Kegel 34, der im hinteren durchmessergrößeren Bereich einen gleichfalls kegelförmigen Freiraum 36 um das hintere Geschoß mit Flügelleitwerk 14 bildet bzw. umschließt.

Der Geschoßkörper 10 stützt sich hinten über eine zentrie­ rende kegelförmige Ringfläche 38 gegen eine an dieser Stelle im Druckübertragungsbereich 40 des Treibkäfigbodens 28 entsprechend geformte Vorderfläche 42 ab. Als Zündkanal für den Leuchtspursatz 16 ist im Treibkäfigboden 28 eine zentrale dünne Bohrung 44 vorgesehen, in die ggf. zur Gasabdichtung der Trennfugen ein dünnes Metallröhrchen mit eingefülltem Zündpulver zur sicheren Durchzündung ein­ gesetzt sein kann.

Der Treibkäfigboden 28 weist im Querschnitt betrachtet, eine umfangsseitig nach rückwärts gewölbte Gasdruckauf­ nahmefläche 46 auf.

Zur Erleichterung eines störungsfreien Ablösens der ein­ zelnen Treibkäfigsegmente aus der Formschlußzone 12 mit dem Geschoßkörper 10 nach Austritt aus der Rohrwaffe weist der Treibkäfig 18 im hinteren durchmessergrößeren Bereich des Kegels 34 direkt vor dem scheibenförmigen Treibkäfigboden 28, der gleichfalls mit den Treibkäfig­ segmenten in Längsrichtung durchgeteilt ist, innenseitig ein oder mehrere feine, in der Tiefe begrenzte Mikro­ einschnitte 48 und außenseitig ein oder mehrere kleine umlaufende Kerben 50 auf. Die Mikroeinschnitte 48 können z. B. durch Laserstrahlschneiden hergestellt werden und weisen lediglich eine Breite von wenigen µ-Metern auf, so daß sie bei Abschuß zusammengedrückt werden und die Übertragung der Gasdruckkräfte nicht be­ einträchtigen, jedoch die Biegesteifigkeit an dieser Stel­ le verringern.

Diese Kerben fungieren als Sollbruchstellen bzw. lassen plastische Verformungen zu, wenn während der Öffnungs­ phase des Treibkäfigs diese Bereiche durch ein Biege­ moment beaufschlagt werden.

Aus der Gestaltung des Treibkäfigs, bei der nur dort, wo Schub/Druckkräfte in den vorderen Formschlußbereich übertragen werden, Material vorhanden ist, wodurch ein rückwärtiger innerer Freiraum und ein vorderer äußerer Freiraum ausgebildet wird, wird deutlich, daß der Tot­ lastanteil bzw. das Gewicht des Treibkäfigs allein durch konstruktive Maßnahmen erheblich verkleinert worden ist.

In Fig. 2 weist der Treibkäfigboden 28 im zentralen, mit der rückseitigen kegelförmigen Ringfläche 38 des Geschoßkörpers 10 in Kontakt stehenden Drucküber­ tragungsbereich 40 einen in einer zentralen Ausnehmung 54 im Treibkäfigboden 28 angeordneten Druckbolzen 56 auf.

Der Druckbolzen 56 besteht aus einem hochfesten Material, wie z. B. Stahl, Aluminium-Legierung oder Titan. Um den Druckbolzen 56 herum ist auf der Gasdruckaufnahmefläche 46 ein Vorsprung mit einer äußeren Ringnut ausgebildet, in den ein Ring 58 eingesetzt ist, der die Treibkäfig­ segmente bei beginnender vorderer Ablösung hinten für ein gleichmäßiges Ablösen bzw. "Ausdrehen" noch zusammen­ hält. Der Ring 58 kann elastisch, z. B. aus Gummi, Kunst­ stoff, oder fest, z. B. aus Kunststoffäden oder Draht hergestellt sein.

Zum Zwecke einer weiteren Gewichtseinsparung ist die vor­ dere Führungseinrichtung 22 des Treibkäfigs 18 als umlau­ fendes segmentiertes Ringteil 60 mit einer oder zwei radia­ len Streben 62 pro Treibkäfigsegment als Verbindung zum durchmesserkleineren vorderen Bereich des Kegels 34 aus­ gebildet.

Um die Treibkäfigsegmentablösung weiter zu verbessern, ist im mittleren Bereich des Kegels 34 pro Treibkäfig­ segment wenigstens eine Ausnehmung 64 mit definierter Gasdurchlaßweite vorgesehen. Die Ausnehmung 64 kann als Bohrung oder Langloch ausgebildet sein. Je nach Anzahl der Treibkäfigsegmente soll die Gasdurchlaßweite defi­ niert vorgegeben sein, so daß sich der bei Rohrdurchgang vor dem Geschoß aufbauende Staudruck auch im inneren Freiraum 36 zur Beschleunigung der Ablösung ausbilden kann.

In Fig. 3 ist zur weiteren Totlastverringerung des Treibkäfigs als Verbindung zwischen vorderer und hinterer Führungseinrichtung 22, 30 an Stelle des Kegels 34 eine oder zwei schräg zur Längsachse verlaufende Streben 66 und im Bereich der Formschluß-Verbindungszone 12 ein segmentiertes Treibkäfig-Ringstück 68 vorgesehen.

Dabei ist die vordere Führungseinrichtung 22 - in Umfangs­ richtung betrachtet - aus unterbrochenen, kurzen Ringsegment­ stücken 70 mit einer oder zwei radialen Streben 62 pro Treib­ käfigsegment als Verbindung zum segmentierten Treibkäfig-Ring­ stück 68 ausgebildet. Das Ringstück 68 kann aus hochfester Aluminium-Legierung bestehen, während die rohrförmigen Stre­ ben mit rundem oder ovalem bzw. länglichem Querschnitt aus druckfestem Aluminium oder Titan bestehen können. Zweck­ mäßigerweise ist das umlaufende Ringteil 60 bzw. das Ring­ segmentstück 70 im Längsschnitt mit einer nach hinten zunehmen­ den Keilform mit innenseitiger schräger Luftanströmfläche 72 ausgebildet. Um das Ringstück 68 ist vorne zur Segment­ fixierung ein Haltering 74 aufgesetzt. Die Treibkäfig­ segmente können aus dem Vollen erstellt, stranggepreßt, geschmiedet oder evtl. als Schweißkonstruktion ausgelegt sein. Im letzteren Fall können die beiden Führungsein­ richtungen durch rohrförmige Profilelemente verbunden sein. Zum Schutz gegen Feuchtigkeit und Schmutz kann bei Bedarf eine Membran z. B. an der vorderen Führungseinrichtung (Ringflansch) vorgesehen werden, die durch den Staudruck zerreißt.

Der Druckbolzen 56, z. B. aus hochfester Aluminiumlegie­ rung oder Stahl, dient als Gegenhalt für das Geschoßheck bzw. um eine plastische Einpressung des Geschoßhecks in den Treibkäfigboden 28 zu verhindern; gleichzeitig bewirkt er ein verbessertes Abdrehen der Segmente, wo­ durch ein gleichmäßigeres Öffnen und damit eine störungs­ freie Freigabe des Fluggeschosses erreicht wird. Durch eine geringfügige axiale Verschiebbarkeit des Druck­ bolzens im Treibkäfigboden, z. B. durch eine Gewindever­ bindung, oder des Geschoßkörpers in der Treibkäfig-Form­ schlußzone für eine definiert einstellbare Vorspannung am Geschoßheck läßt sich an der rückseitigen Druckaufnahme­ fläche des Geschoßhecks ein gewünscht er Maximaldruck durch definierte Vorgabe von Spiel oder Vorspannung ein­ stellen.

Wenn die Streben 66 direkt vor dem Treibkäfig 28 Soll­ bruchstellen bzw. Gelenke aufweisen oder die Streben 66 sich mittels Formschluß auf der hinteren Führungs­ einrichtung 30 abstützen, kann letztere auch einteilig und nicht segmentiert ausgeführt werden.

Die erfindungsgemäße Geschoßeinheit ist ideal geeignet für eine Verwendung in der Flüssigtreibmittelkanone (z. B. im Kaliber 50 mm oder 105 bzw. 120 mm) mit extrem hohen Gasdrücken (z. B. über 8000 bar), da das Geschoß­ leitwerk mit empfindlichen dünnen Flügeln vollständig eingekapselt ist und nicht den hohen Temperaturen, Drücken und Gasturbulenzen der Verbrennungsgase im Treibladungs­ verbrennungsraum ausgesetzt ist und die Beschleunigungs­ kräfte dosiert und abgestuft über das Geschoßheck und den Umfang (Formschlußzone) des Geschoßkörpers einge­ leitet werden.

Die Krafteinleitung über den Druckbolzen im Treibkäfig­ boden mit Konussitz und Zentrierung des Geschoßhecks erlaubt eine relativ kurz (etwa 5facher Geschoßdurch­ messer) ausgebildete Formschlußzone.

Der Treibkäfig selbst und insbesondere die kegelförmig angeordneten Streben 66, 62 sollten aus Titan, oder hochfester Aluminium- bzw. Magnesiumlegierung bestehen, um das Treibkäfiggewicht noch niedriger zu halten, da das Verhältnis von Geschoßdurchmesser zu Treibkäfig­ durchmesser (= Kaliber) etwa 1 zu 5 beträgt.

Im Falle der Anwendung der Geschoßeinheit als Automaten­ munition kann z. B. an der vorderen Führungseinrichtung (Vorderflansch) hinter dem vorderen Halteband 26 ein Ansatz (z. B. Ringnut) zum Anwürgen bzw. Befestigen des Hülsenmundes einer metallischen, verbrennbaren oder teil­ verbrennbaren Patronenhülse vorgesehen sein.

Claims (11)

1. Geschoßeinheit für eine Rohrwaffe mit einem unterkalibri­ gen Geschoß, insbesondere einem flügelstabilisierten Pe­ netrator großen Länge/Durchmesserverhältnisses und einem das Geschoß umgreifenden, segmentierten und nach Verlassen des Rohres abwerfbaren Treibkäfig mit einer zum abstützen­ den Führen der Geschoßeinheit im Rohr vorderseitigen und rückseitigen vollkalibrigen Führungseinrichtung, bei der die heckseitige Einrichtung als scheibenförmiger, gasdich­ ter und das Geschoß zentrierender Treibkäfigboden ausge­ bildet und auf der treibladungsseitigen Gasdruckaufnahme­ fläche mittels einer Dichtung abgedichtet ist und die vor­ derseitige Einrichtung etwa im mittleren Geschoßlängenbe­ reich eine Formschlußverbindungszone in Gestalt von korres­ pondierenden Ringrillen bzw. Gewinde aufweist sowie An­ strömmittel zum Einleiten einer frontseitig beginnenden Ablösebewegung der Treibkäfigsegmente und wenigstens ein Führungs- und/oder Dichtungsband zum Fixieren der Segmente und zum Kontakt mit der Rohrinnenwandung aufweist, ge­ kennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) der Treibkäfig (18) ist - in Längsrichtung betrachtet - zwischen den vorderen Führungseinrichtungen (22, 30) als vom hinteren Treibkäfigboden (28) nach vorne spitz zulaufender Kegel (34) ausgebildet und weist im hinte­ ren durchmessergrößeren Bereich innen einen gleichfalls kegelförmigen Freiraum (36) um den hinteren Geschoßkör­ per (10) mit Flügelleitwerk (14) auf,
• b) der Geschoßkörper (10) stützt sich nach hinten über eine kegelförmige Ringfläche gegen die Vorderfläche (42) des Treibkäfigbodens (28) oder gegen einen in einer zentralen Ausnehmung im Treibkäfigboden (28) angeordneten Druckbolzen (56) ab.

2. Geschoßeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der scheibenförmige Treibkäfigboden (28) - gleichfalls wie die Treibkäfigsegmente - entlang deren Teilungsflächen durchgeteilt ist und die Trennfugen auf der treibladungsseitigen Gasdruckaufnahmefläche (46) mittels einer Dichtung (52) abgedichtet sind.

3. Geschoßanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Treibkäfig (18) einteilig und durchgehend aus vollem homogenen Material besteht und den hinteren Geschoßbereich mit gegen heiße Treibladungsgase empfindlichen Bauteilen, wie das Flügelleitwerk (14) gegen die rückwärtige Gaseinwirkung abdichtend und eingekapselt umschließt.

4. Geschoßeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibkäfigboden (28) eine zentrale Bohrung (44) als Zündkanal für einen im Heckbe­ reich des Geschoßkörpers (10) angeordneten Leuchtspursatz (16) aufweist.

5. Geschoßeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibkäfigboden (28) im zentralen mit der rückseitigen Ringfläche (38) des Geschoß­ körpers (10) in Kontakt stehenden Druckübertragungsbereich (40) einen in einer zentralen Ausnehmung (54) im Treibkäfigboden (28) angeordneten Druckbolzen (56), vorzugsweise aus einem hochfesten Material, aufweist.

6. Geschoßeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibkäfig (18) im hinteren durchmessergrößeren Bereich des Kegels (34) direkt vor dem scheibenförmigen Treibkäfigboden (28) innenseitig ein oder mehrere feine Mikroeinschnitte (48) und/oder außenseitig ein oder mehrere kleine umlaufende Kerben (50) als Mittel zur Erleichterung eines störungsfreien Treib­ käfigsegmentablösens nach Austritt aus der Rohrmündung aufweist.

7. Geschoßeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Führungseinrichtung (22) des Treibkäfigs (18) als umlaufendes Ringteil (60) mit einer oder zwei radialen Streben (62) pro Treibkäfigsegment als Verbindung zum durchmesserkleineren Bereich des Kegels (34) ausgebildet ist.

8. Geschoßeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im mittleren Bereich des Kegels (34) pro Treibkäfigsegment wenigstens eine Ausnehmung (64) mit definierter Gasdurchlaß­ weite vorgesehen ist, um einen den Ablösevorgang beschleunigen­ den Ausgleich zwischen dem Staudruck der anströmenden Luft und dem ansonsten niedrigeren Druck im Freiraum (36) zu bewirken.

9. Geschoßeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Ver­ bindung zwischen vorderer und hinterer Führungseinrichtung (22, 30) anstelle des geschlossenen Kegels (34) eine oder zwei Streben (66) und im Bereich der Formschluß-Verbindungszone (12) ein segmentiertes Treibkäfig-Ringstück (68) vorgesehen ist.

10. Geschoßeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die vordere Führungseinrichtung (22) aus in Umfangrichtung betrachtet unter­ brochenen Ringsegmenten (70) mit einer oder zwei radialen Stre­ ben (62) pro Treibkäfigsegment als Verbindung zum segmentierten Treibkäfigringstück (68) ausgebildet ist.

11. Geschoßeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das umlau­ fende Ringteil (60) bzw. die Ringsegmente (70) im Längsschnitt eine nach hinten zunehmende Keilform mit innenseitiger schräger Luftanströmfläche (72) aufweisen.