DE4025844C2 - Geschoß-Führungsband aus Formgedächtnismetall - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein drallstabilisiertes Geschoß mit einem metallischen Fürungsband und einer mit dem Geschoßboden verbundenen dünnwandigen Geschoßhülle.

Aus der DE-PS 2 21 407 ist es bekannt, bei Artilleriegeschossen Kupfer-Führungsbänder nicht nur in eine Nut des Geschoßmantels einzuwalzen oder einzupressen, sondern auch auf einem glatten Geschoßmantel durch Hartlötung oder Schweißung zu befestigen.

Die vorgenannten Verfahren zur Befestigung des Führungsbandes setzen jedoch für ihre Anwendung relativ große Wanddicken der Geschoßhülle voraus und sind nur in auf­ wendigen Arbeitsschritten jeweils einzeln bei der Geschoßhülle oder bei dem Geschoßbo­ den anzuwenden. Beispielsweise muß die Geschoßhülle oder der Geschoßboden nach einem Aufschweißvorgang zusätzlich noch vergütet werden. Diese Befestigungsverfahren lassen sich insbesondere jedoch dann nicht oder nur mit erhöhtem Risiko anwenden, wenn die Hülle des Geschosses extrem dünn ausgeführt und nur ein geringes Verhältnis Wand­ stärke der Geschoßhülle zum Rohrkaliber von 0,05 vorhanden ist. Bei dieser "dünnen Hülle" besteht infolge der Druck- oder thermischen Belastung die Gefahr des Verzuges und der Rißbildung. Eine Rißbildung ist unter dem Führungsband jedoch nicht sofort erkennbar und kann bei langer, beispielsweise 20 Jahre dauernder Lagerzeit, Korrosionsschäden innerhalb des Geschosses, insbesondere an feuchtigkeitsempfindlichen und/oder elektronischen Teilen verursachen.

Aus der DE 37 34 033 A1 ist ein mit einem Führungsband versehenes drallstabilisiertes Trägergeschoß eingangs genannter Art offenbart, wobei das Führungsband aus zwei Teilführungsbändern besteht. Das erste Teilführungsband ist auf dem massiven Geschoßbo­ den durch Aufschrumpfen und das zweite Teilführungsband auf der Geschoßhülle durch Aufschweißen befestigt. Ein Aufschrumpfen des zweiten Teilführungsbandes auf der relativ dünnen Hülle wird nicht für möglich gehalten (Spalte 2, Zeilen 43 bis 61).

Dieses bekannte Verfahren ist relativ aufwendig und daher kostenintensiv, da für das Aufbringen des Führungsbandes untersehiedliche Herstellprozesse erforderlich sind.

Schließlich sind aus den Schriften DE 20 41 807 B2 und DE 35 44 128 A1 rohrförmige Verbindungselemente (Muffen) aus einem Metall mit Gedächtnis bekannt. Hinweise auf Verwendung derartiger Muffen als Geschoßführungsbänder offenbaren diese Schriften nicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, für das eingangs beschriebene Geschoß ein Führungsband bereitstellen, das auf einfache Weise auf dem Geschoßboden und auf der dünnwandigen Geschoßhülle befestigt werden kann sowie bei der Befestigung Montage- und Folgeschäden verhindert.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Merkmalen der Unteransprüche hervor.

Die erfindungsgemäße Ausführung des Führungsbandes aus einem Metall mit Formge­ dächtnis eröffnet vorteilhaft die Möglichkeit, das Führungsband in einer bekannten zweiteiligen Form, oder aber auch in einer einteiligen Form oder ein anderes geeignetes Band erst dann auf der Geschoßhülle und dem Geschoßboden zu befestigen, wenn das Geschoß bereits fertig laboriert ist. Dieser Fertigungsschritt ist deshalb möglich, weil das Führungsband mit Formgedächtnis die Eigenschaft hat, eine bei mindestens -120°C eingenommene Dehnstellung solange innezuhalten, bis es wieder erwärmt wird. In der eingenommen Dehnstellung erfolgt das Aufschieben auf den vorgesehenen Sitzbereich der Geschoßhülle und des Geschoßbodens. Im fertig laborierten Zustand erfolgt im Bereich des Führungsbandes eine radiale Unterstützung der Geschoßhülle durch das Bodenstück, so daß die durch die Charakteristik des Formgedächtniseffektes wirksam werdenden Schrumpf­ kräfte die dünnwandige Geschoßhülle nicht verspannen können. Dadurch werden weitere Veränderungen, bei­ spielsweise der Vergütungswerte des Geschoßhüllen- und Geschoßbodenwerkstoffe sowie Rißbildungen auf diesen vermieden.

Der "Formgedächtnis-" oder "Memory-Effekt" wird während des Erwärmungsvorganges des Führungsbandes auf die übliche Raum- oder Umgebungstemperatur wirksam. Durch den Einsatz eines Führungsbandes aus einer Cu-Zn-Al-Formgedächtnis-Legierung können die Vorteile eines vornehmlich hohe Cu-Anteile und deshalb gute Gleiteigenschaften aufweisenden Gleitmaterials, das zuätzlich einen geringen Rohrverschleiß verursacht, nunmehr auch bei einer dünnen Hülle genutzt werden. Dadurch wird der Einsatz eines bisher auf der dünnen Hülle vorgesehenen Führungsbandes aus Weicheisen vermieden.

Das Führungsband erzeugt durch den beim Erinnerungsvorgang vollzogenen Schrumpf­ effekt eine hohe Dichtwirkung, so daß bei der Befestigung eines einteiligen, den Über­ gangsbereich zwischen der Geschoßhülle und dem Geschoßboden überlappenden Führungs­ ringes, der Spalt zwischen Geschoßhülle und Geschoßboden mit abgedichtet wird und ein Dichtring entfallen kann. Das Führungsband wirkt dabei als metallischer Dichtring.

Die durch die Erfindung eröffnete Montagemöglichkeit vereinfacht die bisherigen Befesti­ gungsmethoden des Führungsbandes und reduziert damit erheblich die Kosten. Der Einsatz des Führungsbandes aus Formgedächtnis-Metall bleibt nicht nur auf großkalibrige Geschos­ se mit extrem dünnwandiger Geschoßhülle beschränkt, sondern kann bei ausreichender Wanddicke der Geschoßhülle kaliberabhängig erfolgen.

Die Erfindung wird anhand zweier in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Teilschnitt eines Trägergeschosses in dem Befestigungsbereich der Geschoßhülle mit dem Geschoßboden, wobei der Geschoßboden und die Geschoßhülle jeweils ein metallisches Führungs­ band mit Formgedächtnis aufnehmen,

Fig. 2 ausschnittsweise den in der Fig. 1 dargestellten Befestigungsbereich der Geschoßhülle und des Ge­ schoßbodens mit einer Anordnung eines einteili­ gen Führungsbandes aus einem Metall mit Formge­ dächtnis,

Fig. 3 das in der Fig. 2 dargestellte Führungsband wäh­ rend der Montage vor dem Eintreten des Erinne­ rungseffektes.

Die Fig. 1 verdeutlicht das heckseitige Ende eines drall­ stabilisierten Artillerie-Trägergeschosses 10, das - auf­ bauend auf einem Geschoßboden 24 - beispielsweise inner­ halb einer dünnen Geschoßhülle 22, eine nicht dargestellte Anzahl Submunition 26 aufnimmt. Die dünne Geschoßhülle 22 weist eine Wanddicke ≦ 0,05 Rohrkaliber (nicht darge­ stellt) auf und überlappt zur Befestigung den Geschoßboden 24 außenseitig in einem Teilbereich.

Auf der Außenseite des Geschoßbodens 24 und auf der Außen­ seite des vom Geschoßboden 24 bis zu seinem Ende 32 unter­ stützten Bereichs der dünnwandigen Geschoßhülle 22 ist je­ weils ein Teil 12.1 bzw. 12.2 eines Führungsbandes 12 ange­ ordnet, das aus einem Metall mit Formgedächtnis besteht. Das Teilführungsband 12.1 enthält Druckentlastungsnuten 14, in deren Bereich das Führungsband 12.1 zur Drallüber­ tragung durch Stege 15 verbunden ist. Hinter dem Führungs­ band 12 befindet sich ein an sich bekannter Dichtring 18 aus Kunststoff, wie er bisher in üblicher Weise bei Artil­ lerie-Geschossen eingesetzt wird.

Vor dem metallischen Führungsband 12 kann in Schußrichtung 34 in einem nicht vom Geschoßboden 24 unterstützten Be­ reich der Geschoßhülle 22 ein Ansetzring 20 aus Kunststoff­ material angeordnet sein.

Im Übergangsbereich der Geschoßhülle 22 zum Geschoßboden 24 ist zwischen den Teilführungsbändern 12.1 und 12.2 kein Steg 15 vorhanden, so daß zur Abdichtung des Geschoßinnen­ raumes in an sich bekannter Weise eine O-Ring-Abdichtung 30 erforderlich ist.

Bei der in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsvariante überlappt ein einteiliges Führungsband 16, das ebenfalls aus einem Metall mit Formgedächtnis besteht und mit Entla­ stungsnuten 14 versehen ist, den abzudichtenden Spalt zwi­ schen dem hinteren Ende 28 der Geschoßhülle 22 und dem Ge­ schoßboden 24. Durch die hohe Dichtwirkung des erfindungs­ gemäßen einteiligen Führungsbandes 16 ist bei dieser Aus­ führung der in der Fig. 1 dargestellte Dichtring 30 ent­ behrlich.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Führungsbänder 12, 16 bestehen vorzugsweise aus einer Cu-Zn-Al-Formgedächt­ nis-Legierung. Diese Formgedächtnis-Legierung ermöglicht aufgrund einer thermoelastischen martensitischen Umwand­ lung nach einer geeigneten Behandlung eine temperaturab­ hängige Gestaltsänderung.

Metalle aus Formgedächtnis werden in der Technik bereits als Stell- und Schaltglieder eingesetzt. In einem diesbe­ züglichen im "Expert-Verlag", 7044 Ehningen, 1988 erschie­ nenen Sonderdruck aus dem Themenband "Legierung mit Formge­ dächtnis, Kontakt und Studium, Band 259" werden spezielle Eigenschaften und Wirkungsweisen von Formgedächtnis-Legie­ rungen beschrieben, so daß hier eine diesbezügliche Kommen­ tierung entbehrlich ist.

Durch die erfindungsgemäße Herstellung eines Führungsban­ des 12, 16 aus einer Legierung mit Formgedächtnis, werden insbesondere Schwierigkeiten, Kupfer-Legierungen auf dünn­ wandigen Geschoßhüllen aufzubringen, beseitigt. Beispiels­ weise hat die vorgesehene Legierung aus Cu-Zn-Al die Eigen­ schaft, bei einer Abkühlung in flüssigem Stickstoff auf eine Temperatur von -120°C, die in Abhängigkeit von den Legierungsbestandteilen noch tiefer sein kann, eine bei dieser Temperatur bis zu 4% durchgeführte Streckung des Führungsbandes solange beizubehalten, bis das Führungsband sich auf ca. -80°C erwärmt hat. Bei einer Streckung von 4% kann beispielsweise ein zu einem Kaliberdurchmesser von 155 mm passendes Führungsband auf dem Umfang um annähernd 19 mm gestreckt werden, wobei diese Streckung einer Durch­ messervergrößerung von annähernd 6 mm entspricht.

Aus der Fig. 3 wird ersichtlich, daß das Führungsband 16 im gedehnten Zustand mit seinem Innendurchmesser d₃ bequem über den gegenüber dem Sitzdurchmesser d₂ bis maximal 6 mm größeren Durchmesser d₁ des vom Ring 18 entfernten Geschoß­ bodenansatzes in Richtung 34 geschoben werden kann. Durch den metallspezifischen Erinnerungseffekt schrumpft das Füh­ rungsband beim weiteren Erwärmen über -80°C hinaus derart radial in Richtung 36 zusammen, daß es bei Raumtemperatur fest auf der Sitzfläche des Geschoßbodens 24 und der Ge­ schoßhülle 22 im Durchmesserbereich d₂ aufsitzt.

Die in der Fig. 1 dargestellten Führungsbänder 12.1 und 12.2 werden nach dem gleichen vorbeschriebenen Befesti­ gungsverfahren im fertig laborierten Zustand des Trägerge­ schosses 10 in dem vorgesehenen Sitzbereich der Geschoßhül­ le 22 und des Geschoßbodens 24 befestigt.

Claims (5)

1. Drallstabilisiertes Geschoß (10) mit einem metallischen Führungsband (12, 16) und einer mit dem Geschoßboden (24) verbundenen dünnwandigen Geschoßhülle (22) dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsband (12, 16) aus einer Metallegierung mit Formgedächtnis besteht, und im fertig laborierten Zustand des Geschosses (10) auf die Außenseite des Geschoßbodens (24) und auf die Außenseite des vom Geschoßboden (24) unterstützten Bereichs der dünnwandigen Geschoßhülle (22) aufbringbar ist.

2. Geschoß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallegierung aus Cu- Zn-Al besteht.

3. Geschoß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Geschoßhülle (22) und auf dem Geschoßboden (24) jeweils ein Führungsband (12.1, 12.2) aus einer Metallegierung mit Formgedächtnis angeordnet ist.

4. Geschoß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im außenseitigen Übergangsbereich von der Geschoßhülle (22) zum Geschoßboden (24) ein diesen Übergangsbereich überlappendes einteiliges Führungsband (16) angeordnet ist.

5. Verfahren zum Aufbringen eines metallischen Führungsbandes (12, 16) auf einen Geschoßboden (24) und auf eine Geschoßhülle (22) eines drallstabilisierten Geschosses (10), dadurch gekennzeichnet, daß ein aus einer Metallegierung mit Formgedächtnis bestehendes Führungsband (12, 16) auf mindestens -120°C abgekühlt, bei dieser Temperatur aufgeweitet und auf den Geschoßboden (24) und den von diesem unterstützten Bereich der Geschoßhülle (22) geschoben, sowie danach zur Einleitung einer durch den Erinnerungseffekt auslösbaren radialen Schrumpfung auf geeignete Temperatur erwärmt wird.