DE3912001A1 - Geschoss-gleitschuh-beschleuniger - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Geschoß-Gleitschuh- Beschleuniger für Granaten und andere Projektile und insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Gleitschuh für Projektile, die von einer Kanone abgeschossen werden.

Es ist oft vorteilhaft, eine Hilfsbeschleunigungskraft auf ein Projektil wirken zu lassen, nachdem dieses das Kanonenrohr verlassen hat, so daß das Projektil veranlaßt wird, sich mit einer höheren Geschwindigkeit zu bewegen als durch die im Kanonenrohr aufgeprägte Kraft erreichen läßt.

Es ist bekannt, einen Gleitschuh für Projektile zu benutzen, die von einer Kanone abgefeuert werden und hierdurch wird es möglich, ein Projektil mit einem geringeren Kaliber zu benutzen, wobei die Steuerfähigkeit des Projektils innerhalb des Kanonen­ rohrs beim Abschießen aufrechterhalten bleibt und gleichzeitig die Möglichkeit geschaffen wird, eine hohe Mündungsgeschwindig­ keit zu erzielen.

Ein weiterer Vorteil eines auf einem Geschoß aufgezogenen Gleitschuhs besteht darin, daß die Dicke der Wände des Geschosses in gewissen Bereichen von im typischen Fall 5 mm auf 1 mm verringert werden können. Ohne einen Gleitschuh wäre eine 1 mm dicke Wand eines Projektils nicht in der Lage, den Kräften zu widerstehen, die beim Abschuß auftreten und das Geschoß würde zusammengequetscht. Mit einem geeigneten Gleitschuh können jedoch die Rückwände des Geschosses auf 1 mm Dicke vermindert werden. Dies ist eine Folge der Tatsache, daß solche geeigneten Gleitschuhe, wie sie in der Britischen Patentanmeldung Nr. 86 30 208 beschrieben sind, einen erheblich großen Anteil der Beschleunigungskräfte absorbieren und dadurch die inneren Geschoßwände gegenüber übermäßigen Beschleunigungskräften im Kanonenrohr schützen, indem ein Teil der Kraft nach einem vorderen Teil des Geschosses übertragen wird.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist ein Gleitschuh zur Benutzung für ein Geschoß vorgesehen, das durch eine Kanone abgeschossen werden kann und so ausgebildet ist, daß eine Vortriebskammer gebildet ist, die ein Vortriebsmittel enthält, um das Geschoß zu beschleunigen, wenn es aus dem Kanonenrohr austritt.

Vorzugsweise ist die Treibmittelkammer so ausgebildet, daß die Oberfläche des Treibmittels durch Gas gezündet wird, welches durch die Hauptladung der Kanone beim Abschuß erzeugt wird, wobei ein geeigneter Verzögerungsmechanismus vorgesehen ist. Die Vortriebskammer kann ringförmig sein und der Gleitschuh kann so ausgebildet sein, daß der beim Abschuß erzeugte Gasdruck den Gleitschuh auf dem Geschoß hält. Das Geschoß kann eine Schulter aufweisen, gegen die der Gleitschuh während des Abschusses anliegt.

Stattdessen kann eine getrennte Schelle benutzt werden, gegen die der Gleitschuh beim Abschuß anstößt. Die Schelle besitzt gegenüber einer Kompression in Längsrichtung eine hohe Festigkeit. Sie kann sich jedoch relativ leicht radial ausdehnen, um nach dem Abschuß abgeworfen zu werden. Die Schelle kann aus einem Band aus Polytetrafluoräthylen mit metallischer Verstärkung bestehen.

Vorzugsweise definieren Gleitschuh und Geschoß zusammen eine Konvergent-Divergent-Düse. Der Gleitschuh kann mehrere in Längsrichtung verlaufende Flossen aufweisen, die den Gleitschuh stabilisieren, wenn dieser abgeworfen wird, und es werden Steuerflossen des Geschosses niedergedrückt gehalten, bevor und während der Gleitschuh abgeworfen wird. Es ist außerdem wichtig, daß die Vortriebsladung daran gehindert wird, sich im hinteren Teil des Gleitschuhs während des Abschusses anzusammeln, und es kann ein festes Vortriebsmittel benutzt werden. Demgemäß kann das Vortriebsmittel an den Wänden des Gleitschuhs fixiert oder durch ein Klebemittel festgelegt werden.

In der Praxis kann ein geschmolzenes Vortriebsmittel durch Zentrifugalguß auf die inneren Wände des Gleitschuhs aufgebracht werden, wo es danach erstarrt. Vorzugsweise ist der Gleitschuh so ausgebildet, daß das Vortriebsmittel zündet, kurz bevor der Gleitschuh und das Geschoß das Ende des Kanonenrohres erreichen. Der Gleitschuh kann einen Durchbrennzapfen aufweisen.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Geschosses und eines dieses aufnehmenden Gleitschuh-Beschleunigers gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie C-C1 gemäß Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie D-D1 gemäß Fig. 1;

Fig. 4 einen Längsschnitt des Vorderendes einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 ein vereinfachtes Schaubild der Schelle gemäß Fig. 4;

Fig. 6 eine graphische Darstellung, die den Druck in Abhängigkeit von dem Abstand von der Rückseite des Kanonenrohrs darstellt;

Fig. 7 eine graphische Darstellung des Innendrucks, der auf den Gleitschuh in der allgemeinen Richtung des Pfeiles A gemäß Fig. 1 wirkt, in Abhängigkeit von dem Abstand von der Rückseite des Kanonenrohrs; und

Fig. 8 eine graphische Darstellung der Geschwindigkeit des Geschosses in Abhängigkeit vom Abstand von der Abschußstelle, woraus die Beschleunigungsfähigkeit eines erfindungsgemäßen Gleitschuhs erkennbar wird.

Im folgenden wird zunächst auf die Fig. 1, 2 und 3 Bezug genommen. Ein Geschoß (1) umfaßt einen allgemein zylindrischen Körper (2) und einen verjüngten Nasenteil (4). Der Nasenteil endet nach hinten in einem zurückspringenden Teil, der eine Ringschulter (6) definiert.

Das Geschoß (1) ist von einem allgemein zylindrischen Gleitschuh (3) umschlossen, der vier in Längsrichtung verlaufende Flossen (5), einen vorderen verjüngten Abschnitt (9), der an der Schulter (6) anstößt, einen zylindrischen Abschnitt (10), einen hinteren verjüngten Abschnitt (11), einen Schwanzbereich (12) und eine Kappe (13) aufweist. Die Schulter (6) des Geschoßkörpers (2), der vordere verjüngte Abschnitt (9) und der zylindrische Bereich (10) des Gleitschuhs (3) definieren eine ringförmige Vortriebskammer (14), die durch die vier Flossen (5) in Segmente aufgeteilt ist, die ein Vortriebsmittel (20) enthalten. Der Übersichtlichkeit wegen ist nur eine Flosse (5) in Fig. 1 dargestellt, so daß die Vortriebskammer erkennbar ist. Die Flossen (5) haben kleine Gasdruckausgleichsöffnungen (38) um zu gewährleisten, daß nach Zündung des Vortriebsmittels eine gleichmäßige Verbrennung gewährleistet wird.

Der hintere verjüngte Bereich (11) und der Schwanzbereich (12) des Gleitschuhs (3) definieren zusammen mit dem Körper (2) des Projektils eine Konvergent-Divergent-Düse (15), die den Durchtritt von Schubabgasen aus der Vortriebskammer (14) ermöglicht, wenn das Treibmittel verbrannt wird, wodurch ein Schub erzeugt wird. Die Düse (15) ermöglicht auch den Durchtritt von durch Verbrennung der Hauptladung erzeugten Gasen nach der Treibmittelkammer (14).

ln der Kappe (13) befindet sich ein Durchbrennzapfen (16), der nach dem Durchbrennen den Eintritt heißer Gase von der Hauptla­ dung nach der Treibmittelkammer (14) ermöglicht, um das darin befindliche Treibmittel (20) zu zünden.

Der Hinterteil des Gleitschuhs (2) ist mit entfaltbaren Flossen (17) ausgestattet. Die Funktion dieser Flossen wird durch die Flossen (18) des Geschosses ersetzt, wenn der Gleitschuh (3) vom Projektil (1) nach dem Abschuß freikommt, wie dies an sich bekannt ist. Am Gleitschuh befindet sich eine Gleitdichtung, die eine Gasdichtung zwischen dem Kanonenrohr und der Kombination Gleitschuh/Geschoß herstellt.

Bevor die Geschoß/Gleitschuh-Kombination kombiniert wird, wird die Treibmittelkammer (14) mit einem festen Treibstoff (20) gefüllt. Es ist erwünscht eine Zusammenballung des Treibmittels im rückwärtigen Abschnitt des Gleitschuhs zu verhindern, was infolge der anfänglichen Beschleunigung des Projektils beim Abschuß eintreten könnte. Gemäß Fig. 2 und 3 kann das Treibmittel (20) in die Treibmittelkammer (14) wie folgt eingeführt werden:

• 1. Der Gleitschuh kann mit sehr hoher Drehzahl gedreht werden und es wird ein geschmolzenes Treibmittel eingeführt und unter Zentrifugalwirkung auf die Innenwände des Gleitschuhs (13) gebracht. Bei Abkühlung des Treibmittels (20) verfestigt sich dieses auf dem Gleitschuh.
• 2. Ein fester Block aus Treibmittel wird so hergestellt, daß er in den Raum (23) zwischen aufeinanderfolgenden Rippen (5) einpaßt und dieser Block wird am Gleitschuh so festgelegt, daß jede Relativbewegung verhindert wird. Diese Verbindung kann durch Verkleben oder auf andere Weise erfolgen.

In beiden Fällen kann die Innenwand des Gleitschuhs mit Nuten oder Rippen oder einem anderen Muster derart versehen sein, daß die Ladung formschlüssig eingreift, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer Relativbewegung verringert wird.

In jedem Fall füllt das Treibmittel (20) vorzugsweise die Treibmittelkammer (14) nicht vollständig aus, sondern definiert einen Ringluftspalt (24) zwischen dem Treibmittel (20) und dem Geschoß (1), so daß die Gase der Haupttreibladung über die Länge der Treibmittelkammer (14) strömen und das Treibmittel zünden können, so daß dieses gleichmäßig von der Innenseite nach der Außenseite verbrennt. Diese Funktion wird durch die Gasdruck-Ausgleichsöffnungen (38) unterstützt.

Der Luftspalt (24) schafft die Möglichkeit, daß Druck und Temperatur in jedem Segment (23) zwischen den Rippen (5) einen Gleichgewichtszustand mit benachbarten Segmenten einnehmen, wodurch gewährleistet wird, daß der erzeugte Schub in Umfangsrichtung allgemein gleichförmig ist.

Die aus Geschoß und Gleitschuh bestehende Kombination wird von einer nicht dargestellten Kanone abgefeuert, deren Hauptladung einen Druck auf die Kappe (13) ausübt und bewirkt, daß Projektil und Gleitschuh zusammen innerhalb des Kanonenrohres beschleunigt werden. Potentialdruckprofile sind in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Die Hauptladung zündet auch den Durchbrennzapfen (16), so daß das Treibmittel (20) in der Kammer durch die Heißgase der Hauptladung gezündet werden kann, wenn die aus Projektil und Gleitschuh bestehende Kombination aus dem Kanonenrohr austritt.

Auf diese Weise wird eine optimale Schuberzeugung bewirkt und das Treibmittel wird in günstiger Weise ausgenutzt. d. h. die Zusatztreibladung wird benutzt, nachdem das Projektil bereits die innerhalb des Kanonenrohres maximal erreichbare Geschwindig­ keit hat. Dann federn die entfaltbaren Flossen (17) in bekannter Weise nach außen und stabilisieren das Geschoß, bis das Gleitschuh-Treibmittel ausgebrannt ist. Auf diese Weise liefert das Treibmittel dem Projektil (1) kurz nach dem Abschuß einen Zusatzschub.

In Fig. 8 sind zwei Geschwindigkeitsprofile (25 und 26) dargestellt. Das Geschwindigkeitsprofil (25) ist typisch für ein Standardgeschoß, das durch eine Kanone abgeschossen wird und in zwei Phasen dargestellt ist. Die Phase 1 stellt die Beschleunigung innerhalb des Kanonenrohres dar, und die Phase 2 ist die Verzögerungsphase über dem bestrichenen Bereich. Das Geschwindigkeitsprofil (26) ist das Ergebnis bei einem Geschoß, das mit einem Gleitschuhverstärker aus einer Kanone gleichen Kalibers abgefeuert wurde. Es besitzt die gleiche Phase 1, aber die Phase 2 stellt eine weitere Beschleunigungsphase unter der Zusatztreibladung dar, und die Phase 3 zeigt eine geringere Verzögerung, nachdem der Gleitschuh abgeworfen ist.

Der vordere verjüngte Bereich (9) des Gleitschuhs wird gegen die Schulter (6) durch unterschiedliche Maßnahmen zu verschiedenen Stufen gehalten, z. B.:

• 1. Bevor die Kanone mit dem Geschoß geladen wird, wird der Gleitschuh in seiner Lage gegen die Schulter (6) durch einen Scherstift oder stattdessen im Reibungssitz gehalten. Der hintere Teil des Gleitschuhs kann durch das Aquivalent einer Kartusche gehalten werden, die über das hintere Ende des Gleitschuhs (3) gerollt ist.
• 2. Während die aus Projektil und Gleitschuh bestehende Kombination im Kanonenrohr befindlich ist, bewirkt der Verbrennungsdruck, der auf die Kappe (13) wirkt, daß die Kräfte aufgeteilt werden zwischen der Projektilbasis (39) und dem hinteren verjüngten Bereich (12) des Gleitschuhs 3. Die Kraft auf den hinteren verjüngten Bereich (12) wird über Abschnitte (9 und 10) auf die Schulter (3) übertragen, wodurch der Gleitschuh mit dem Projektil linear verbunden bleibt.
• 3. Nach Durchbrennen des Zapfens (16) ändert sich der Gasdruck innerhalb der Treibmittelkammer und demgemäß auf der inneren Oberfläche des vorderen verjüngten Abschnitts (9) in Spalt (30), wie in Fig. 7 dargestellt. Der anfängliche Spitzenwert (31) ist eine Folge der Gase der Hauptladung und der darauffolgende flache Bereich (32) veranschaulicht die Zusatztreibladung. Der Druck hält auch den Gleitschuh gegen die Schulter (6).

In allen Fig. 6, 7 und 8 bezeichnet x die Länge des Kanonenrohres.

Wenn das Treibmittel ausbrennt, dann vermindern sich die Kräfte, die auf den verjüngten Bereich (9) des Gleitschuhs ausgeübt werden, bis zu einem Punkt, wo der äußere Luftdruck auf den verjüngten Bereich (9) größer wird als der Innendruck, der den Gleitschuh (3) gegen die Schulter (6) hält. Hierdurch wird bewirkt, daß der verjüngte Abschnitt (9) von der Schulter (6) freikommt, was wiederum dazu führt, daß der Gleitschuh nach hinten vom Geschoß (1) abgleitet. Die Rippen (5) gewährleisten,d daß der Gleitschuh den Flug des Geschosses nicht stört, indem gewährleistet wird, daß der Gleitschuh parallel zum Geschoß über den gesamten Abwurfvorgang verbleibt. Die Flossen (15) des Geschosses werden durch die Rippen (5) vor und während des Abwurfs niedergedrückt gehalten und sie federn dann in bekannter Weise nach außen, und zu dieser Zeit geht das Geschoß in seine normale ballistische Flugbahn über.

Ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Hier wird eine Schulter (33) durch eine ringförmige Schelle (34) aus Polytetrafluoräthylen gebildet, die eine metallische Verstärkung (35) aufweist. Die Schelle (34) ist längs der Achse E-E1 relativ flexibel. Sie ist jedoch starr längs der Achse F-F1 und die Schelle sitzt in einer Eindrückung (36) des Geschoßkörpers. Wenn der Gleitschuh (3) aufhört gegen die Schulter (33) zu drücken, kann Luft zwischen die Schulter und die Vertiefung (36) gelangen. Der Luftdruck reicht aus, um das Polytetrafluoräthylen und die dünnen Abschnitte (37) der Metallverstärkung zu zersprengen, und auf diese Weise wird die Schelle (34) abgeworfen.

Es ist klar, daß die Trennung des Gleitschuhs (3) vom Geschoß (1) durch andere geeignete Verfahren durchgeführt werden kann, die sich von jenen unterscheiden, die von dem gleitenden Gleitschuh beim Abwerfen benutzt werden. So gibt es beispielsweise folgende Möglichkeiten:

• a) es sind Verbrennungseinrichtungen oder explosive Einrichtungen vorgesehen, um den Gleitschuh abzutrennen;
• b) es erfolgt eine Trennung des Gleitschuhs durch Anwendung von Luftdruck, um den Gleitschuh zu entriegeln nachdem das Treibmittel verbrannt ist, und dies kann in ähnlicher Weise erfolgen wie der Abwurf der Schulter (33).

Es ist klar, daß der Durchbrennzapfen (16) nicht die einzige Möglichkeit darstellt, das Treibmittel zu zünden. Es können auch andere Verfahren angewandt werden, beispielsweise eine zeitverzögerte Sprengkapsel, ein Massenkraftzündschalter oder andere geeignete Mittel.

Claims (18)

1. Gleitschuh zur Benutzung in Verbindung mit einem durch eine Kanone abschießbaren Geschoß, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitschuh eine Treibmittel­ kammer definiert, die ein Treibmittel enthält, um das Geschoß zu beschleunigen, nachdem das Geschoß aus dem Kanonenrohr ausgetreten ist.

2. Gleitschuh nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibmittelkammer so ausgebildet ist, daß die Oberfläche des Treibmittels den Gasen der Hauptladung der Kanone während des Abschusses ausgesetzt ist.

3. Gleitschuh nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibmittelkammer ringförmig ist.

4. Gleitschuh nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitschuh so ausgebildet ist, daß der beim Abschuß erzeugte Gasdruck den Gleitschuh am Geschoß festhält.

5. Gleitschuh nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spalt für den Gasdruck vorhanden ist, um einen Druckausgleich in der Treibmittelkammer zu ermöglichen.

6. Gleitschuh nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitschuh und das Geschoß zusammen eine Konvergent/Divergentdüse definieren.

7. Gleitschuh nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere in Längsrichtung verlaufende Rippen vorgesehen sind, um den Gleitschuh bei seinem Abwurf zu stabilisieren.

8. Gleitschuh nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß er so ausgebildet ist, daß herausfedernde Flossen des Geschosses durch die Rippen niedergedrückt gehalten werden, bevor und während der Gleitschuh abgeworfen wird.

9. Gleitschuh nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die eine Zusammenballung des Treibmittels während des Abschusses verhindern.

10. Gleitschuh nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibmittel fest ist.

11. Gleitschuh nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Treibmittel in den Wänden des Gleitschuhs formschlüssig verankert ist.

12. Gleitschuh nach den Ansprüchen 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das feste Treibmittel durch ein Klebemittel an den Wänden des Gleitschuhes festgelegt ist.

13. Gleitschuh nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung derart getroffen ist, daß das Treibmittel während des Abschusses gezündet wird, und zwar kurz bevor Gleitschuh und Geschoß das Ende des Kanonenrohres erreichen.

14. Gleitschuh nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Durchbrennzapfen die Verbrennung des Treibmittels einleitet.

15. Geschoß, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem Gleitschuh gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgerüstet ist.

16. Geschoß nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Schulter aufweist, gegen die der Gleitschuh beim Abschuß anstößt.

17. Geschoß nach den Ansprüchen 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulter von einer entfernbaren Schelle gebildet ist.

18. Geschoß nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Schelle eine hohe Festigkeit gegenüber einer Längskompression aufweist, jedoch in Radialrichtung leicht dehnbar ist, um einen Abwurf nach dem Abschuß zu ermöglichen.