DE4016051C2

DE4016051C2 - Mantelpenetrator

Info

Publication number: DE4016051C2
Application number: DE19904016051
Authority: DE
Inventors: Gert Kueppers; Rene Oudelhoven
Original assignee: Rheinmetall GmbH
Current assignee: Rheinmetall Industrie AG
Priority date: 1990-05-18
Filing date: 1990-05-18
Publication date: 1994-10-06
Anticipated expiration: 2010-05-19
Also published as: GB9106120D0; GB2244119B; GB2244119A; DE4016051A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Mantelpenetrator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus DE 22 34 219 C1 ist eine gattungsgemäße Geschoßanord nung bekannt, bei der eine rohrförmige, vorgefertigte Stahlhülle auf einen bruchempfindlichen Wolframkarbid-Pe netratorkern mittels gegenseitiger Gewindeverbindung, die am gesamten Umfang des Penetratorkernes und innerhalb des Stahlrohres vorgesehen ist oder durch Energiestrahlschwei ßen auf der gesamten Länge des Penetratorkernes form- und kraftschlüssig aufgebracht wird. Eine Energiestrahl schweißung stellt zwar eine intensive punktförmige Verbin dung dar, bewirkt aber keine brauchbare flächenmäßige Ver bindung der beiden Bauteile, wie sie für eine geforderte Abschußfestigkeit des Geschosses erwünscht ist. Bei der ge meinsamen Gewindeverbindung ist das kostenintensive Bear beitungsverfahren bzw. das Aufbringen eines Außengewindes auf den spröden Penetratorkern nachteilig, da die Bruch empfindlichkeit des Penetratorkernes dadurch stark erhöht wird.

Auch das in der DE-33 39 078 A1 offenbarte Befestigen einer Hülle durch eine Hartlötverbindung weist den Nachteil auf, daß durch die unkontrollierte Wärmeeinwirkung die eingestellte mechanische Festigkeit des Penetratormaterials verloren geht. Weiterhin sind Lötverbindungen aufgrund der sehr großen zu verlötenden Oberfläche nur sehr schwierig herstellbar.

Ein gattungsgemäßes Geschoß ist ebenfalls in der DE-39 11 575 A1 beschrieben, bei dem eine Stahlhülle auf den Penetrator durch eine Auftragsschweißung aufgebracht wird. Es hat sich aber gezeigt, daß in besonderen Fällen die Befestigung der Stahlhülle durch Auftragsschweißen infolge ungünstiger Wärmeentwicklung die mechanischen Werte und die Struktur des Penetratormaterials beeinträchtigen kann. Zudem ist dieses Verfahren sehr aufwendig und für eine Serienproduktion nicht geeignet.

Die DE 28 52 659 A1 schließlich offenbart die Herstellung von Splittergeschossen, wobei die zwischen einem metallischen Grundkörper und einer metallischen Außenhhülse liegenden Teilchen durch kaltes Drückwalzen der Außenhülse sowohl in den Grundkörper als auch in die Außenhülse eingebettet werden, indem die Rollen in einem oder mehreren Überläufen über den Formkörper das Material von Außenhülse und Grundkörper in die Zwischenräume zwischen den Teilchen einformen.

Einen Hinweis, das an sich seit langem bekannte Drückwalzverfahren (vgl. auch Handbuch der Fertigungstechnik von G. Spur, Bd. 2/1, Carl Hanser Verlag, München, 1983) auch zur Herstellung von mit einem Mantel versehenen KE-Schwermetallgeschossen zu verwenden, offenbart diese Schrift hingegen nicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen bruchempfindlichen Penetrator für moderne Ziele mit einer duktilen Ummantelung zu schützen, deren abschußfeste Befestigung auf dem Penetratorkern unter Vermeidung der Nachteile bekannter Befestigungsarten eine kostengünstige Serienproduktion eines derartigen Mantelpenetrators ermöglicht.

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

Die Unteransprüche offenbaren besonders vorteilhafte Ausge staltungen der Erfindung.

Im folgenden wird die Erfindung mit Hilfe von Ausführungsbeispielen und anhand von Figuren beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 ein unterkalibriges Wuchtgeschoß mit durch ein Drückwalzverfahren aufgebrachter Stahlhülle,

Fig. 2, 3 und 4 weitere Ausführungsbeispiele einer aufgebrachten Stahlhülle,

Fig. 5 ein komplett ummanteltes Fluggeschoß.

In der Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 10 ein unter kalibriges Wuchtgeschoß, das einen Penetratorkern 11 und eine diesen ummantelnde Hülle 20 aufweist. Der Penetratorkern 11 weist ein Heck 13 auf, dessen Durchmesser gegenüber dem mittleren Penetratordurchmesser reduziert ist und das zur Befestigung eines nicht dargestellten Leitwerkes dient. Der Penetratorkern 11 verjüngt sich konisch in Richtung des Penetratorhecks 13 und wird in diesem Ausführungsbeispiel auf einem Teilbereich seiner Längenerstreckung von der Hülle 20 ummantelt, die als duktiler, genügend fester Mantel mit einem Drückwalzverfahren auf die Penetra toroberfläche aufgewalzt wird.

Die Oberfläche des Penetratorkerns 11 und/oder des aufzubrin genden Mantels weist eine vorgegebene Oberflächenrauhig keit auf, um eine ausreichende Kraftübertragung zwischen Hülle 20 und Penetratorkern 11 zu gewährleisten. Besonders vorteilhaft erweist sich hierbei, den Penetratorkern 11 für diese Kraftübertragung leicht konisch in oder gegen die Flugrichtung auszubilden und die Hülle 20 derart aufzu bringen, daß diese in durchmesserverminderten Bereichen dicker ausgelegt wird, um somit einen gleichmäßigen Außen umfang herzustellen, auf dem ein nicht dargestellter Treib käfig angeordnet werden kann.

Die mit dem Drückwalzverfahren auf den Penetratorkern 11 aufge brachte Hülle 20 dient dazu, den aus einem spröden Wolfram- Schwermetall gefertigten Penetratorkern 11 zu schützen, da mo derne KE-Geschosse, insbesondere diejenigen mit großem Länge/Durchmesser-Verhältnis, durch Schwingungen während des Abschusses und des Fluges und durch Biegung beim Durch gang durch schrägstehende oder strukturierte oder aktive Ziele stark beansprucht werden.

Die duktile Ummantelung kann auch mit dem erfindungsgemäß hier verwandten Drückwalzverfahren auf einer zylindrischen Penetratoroberfläche angeordnet werden. Diese Penetrator oberfläche wird dabei zur besseren Kraftübertragung zwi schen Penetratorkern 11 und der Hülle 20 mit leichten, gerunde ten Kerben versehen.

Die Grundvoraussetzung des Drückwalzverfahrens ist, daß die Radialkraft der Drückwalzen ausreicht, den Rohlings werkstoff über den gesamten Wanddicken-Querschnitt gegen einen Dorn zum Fließen zu bringen. Somit ist das Drückwal zen ein druckumformendes Verfahren, bei dem der zu verfor mende Werkstoff während des Umformungsprozesses relativ wenig an Duktilität verliert. Dieses ermöglicht Wand dicken-Verringerungen des Rohlingwerkstoffes von bis zu 90%, und somit können Stähle und andere Metall-Legierungen selbst im vergüteten oder lösungsgeglühtem Zustand kalt um geformt werden. Eine Anwendung des Verfahrens ist möglich bei zylindrischen und auch bei konischen, konkaven und konvexen Werkstückformen.

Beim Drückwalzen über einen zylindrischen Dorn unterschei det man das Gleichlauf- und das Gegenlauf-Drückwalzen. Bei dem hier erfindungsgemäß verwandten Gleichlauf-Drückwalzen verlaufen die Berührungspunkte der einzelnen, vorzugsweise zweier um 180° zueinander versetzten Drückwalzen schrauben förmig entlang der Mantellinie des Drückdorns. Als Drück dorn wird hier erfindungsgemäß ein zu ummantelnder Penetra torkern eingesetzt, der um seine Längsachse rotiert. Die Dreh richtung der Drückwalzen ist gegen die der Maschinenhaupt spindel gerichtet, an der der Penetratorkern befestigt ist. Bei der Bearbeitung erfolgt die Werkstoff-Flußrichtung, d. h. die Flußrichtung des aufzubringenden Materials zur Ummantelung in die gleiche axiale Bewegungsrichtung wie der Vorschub der Drückwalzen. Mit dem Gleichlauf-Drück walzen lassen sich vorteilhafterweise auch von einer Zylinderform abweichende Werkstück-Geometrien erzeugen, und es können hohe Umformgeschwindigkeiten erreicht werden.

Wie in der Fig. 2 dargestellt, kann das Aufbringen einer Hülle 20, 21 auch mehrlagig mit dem Drückwalzverfahren er folgen. Dabei können Materialien wie beispielsweise Stahl, Kupfer, Nickel, Titan oder Tantal in unterschiedlichen Kombinationen und Dicken zur Fertigung mehrlagiger Hüllen (20, 21) verwendet werden.

Die Fig. 3 zeigt, daß das Aufbringen einer Hülle 20 mit dem Drückwalzverfahren nicht über die gesamte Länge des Penetratorkerns 11 erfolgen muß, sondern auch bereichsweise erfolgen kann. Die Fig. 3 stellt einen Penetratorkern 11 dar, der in zwei voneinander getrennten Bereichen von Stahl hüllen 22, 23 umgeben ist. Auch die Aufbringung derartiger Teilhüllen 22, 23 kann mehrschichtig erfolgen.

In der Fig. 4 besteht der Penetratorkern 11 aus mehreren Ein zelteilen 14, 15, 16, die aus verschiedenen Materialien be stehen können. Mit Hilfe des Drückwalzverfahrens lassen sich diese Einzelteile 14, 15, 16 vorteilhaft durch das Aufbringen einer Hülle 20 zu einer kompakten Einheit zusam menfassen. Die Hülle 20 erstreckt sich in dieser Figur über die gesamte Längenerstreckung des Penetratorkerns 11, so daß sich ein Geschoß 10 ergibt, das eine angeformte Spitze 24 als ballistische Haube aufweist, die direkt mit dem Drückwalzverfahren aus Stahl gefertigt werden kann. Das Penetratorheck 13 ist gemäß dieser Figur nicht ummantelt und dient wie in den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 1, 2 oder 3 zur Befestigung eines nicht darge stellten Leitwerkes.

Eine besonders vorteilhafte Anwendung des Drückwalzver fahrens zum Aufbringen eines duktilen Mantels ist in der Fig. 5 dargestellt. In verschiedenen Arbeitsgängen kann mit diesem Verfahren ein komplettes Fluggeschoß 10 beste hend aus Penetratorkern 11, Leitwerk 25 und Mantel mit ange formter Spitze 24 gefertigt werden. Die Hülle 20 ist in der Fig. 5, wie in der Fig. 4, als ballistische Haube ausgewalzt. Auf dem Penetratorheck 13 ist ein Leitwerk 25 angeordnet. Dieses Leitwerk 25 wird als vorgefertigtes Teil in gewünschter Bauweise, beispielsweise als Flügelleitwerk, nicht wie bei herkömmlichen Geschossen mittels eines Gewindes oder einer Verklebung oder Lötung auf dem Penetratorheck 13 befestigt, sondern wird ebenfalls, wie die Hülle 20, mit dem Drückwalzverfahren am Penetratorkern 11 befestigt. Dazu weist das Leitwerk 25 ein zylindrisches Teil 28 auf, das innen mit einer Bohrung versehen ist, die zur Aufnahme des Penetratorhecks 13 dient. Dieses zylindrische Teil 28 wird durch das Drückwalzverfahren derartig umgeformt, daß eine form- und kraftschlüssige Verbindung mit dem Penetratorkern 11 erreicht wird. Damit entfällt vorteilhafterweise das Gewindeschneiden am Leitwerk 25 und am Penetratorkern 11, und auf eine zusätzliche Verklebung kann verzichtet werden.

Die Kraftübertragungsgeometrien in Form von Kerben 26 oder Rillen 27 werden in einem weiteren Fertigungsschritt, beispielsweise durch Gewindeschneiden, Gewinderollen oder Gewindewirbeln, direkt außenseitig auf die Hülle 20 aufgebracht.

Auch in der Fig. 5 weist der Penetratorkern 11 eine leicht konische Form auf. Durch die Dicke der Hülle 20 wird die Steigung der Penetratoroberfläche derart ausgeglichen, daß das ummantelte Geschoß 10 in seinem mittigen Bereich einen gleichmäßigen Außendurchmesser aufweist.

Die in der Fig. 5 dargestellten Kraftübertragungsgeome trien zur Befestigung eines nicht dargestellten Treibkä figs in Form von Kerben 26 oder Rillen 27 können auch bei den Ummantelungen gemäß den Fig. 1 bis 4 auf der Hülle 20 angeordnet werden, sind also auch bei nur einer einen Teilbereich des Penetratorkerns 11 umschließenden Hülle 20 (gemäß Fig. 1) oder auf einer aus mehreren Lagen bestehen den Hülle 20, 21 (gemäß Fig. 2) möglich.

Somit kann ein Penetratorkern 11 mit dem erfindungsgemäß hier eingesetzten Drückwalzverfahren mit einer duktilen Ummante lung versehen werden, um ihn hinsichtlich Auftreten von Schwingungen und Beanspruchung auf Biegung gegen Bruch zu schützen. Das Verfahren zum Aufbringen der Hülle 20 auf das naturgemäß schon spröde Material, aus dem Penetratoren gefertigt werden, beeinträchtigt dieses bei den erforder lichen Arbeitsgängen nicht nachteilig; und die mechani schen Eigenschaften der Hülle 20 können durch eine zusätz liche Wärmebehandlung vorteilhaft eingestellt werden, ohne dabei das Penetratormaterial nachteilig zu beeinflussen.

Bezugszeichenliste

10 unterkalibriges Wuchtgeschoß
11 Penetratorkern
13 Penetratorheck
14, 15, 16 unterschiedliche Penetratormaterialien
20 Hülle
21 Hülle
22, 23 Teilhülle
24 Angeformte Spitze
25 Leitwerk
26 Kerben
27 Rillen
28 Zylindrisches Teil 25

Claims

1. Mantelpenetrator, der einen in einer Hülle angeordneten Penetratorkern hohen spezifischen Gewichts, vorzugsweise aus Wolfram-Schwermetall enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (20) als duktiler und fester, den Penetratorkern umhüllender Mantel durch Drückwalzen formschlüssig auf den Penetratorkern aufgebracht wird.

2. Mantelpenetrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Drückwalzverfah ren ein komplettes Geschoß, bestehend aus Penetratorkern (11), Leitwerk (25) und Mantel mit angeformter Spitze (24) hergestellt wird.

3. Mantelpenetrator nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß der Pe netratorkern (11) konisch ausgebildet ist.

4. Mantelpenetrator nach Anspruch 1, oder 2, da durch gekennzeichnet, daß der Mantel mehrlagig aus unterschiedlichen Materialien (20, 21) aufgebracht wird.

5. Mantelpenetrator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle den Penetratorkern nur teilweise abdeckt.

6. Mantelpenetrator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Penetratorkern (11) aus mehreren Einzelteilen (14, 15, 16) aus unterschiedlichen Materialien besteht, die mittels der aufgebrachten Hülle (20) zu einer kompakten Einheit zusammengefaßt werden.

7. Mantelpenetrator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (20) außenseitig mit einer Kraft- und/oder Formschlußzone (26, 27) versehen wird.

8. Mantelpenetrator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (20) aus Stahl besteht.