DE4136974C2 - Treibkäfig für ein unterkalibriges Geschoß - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Treibkäfig für ein unterkalibriges Geschoß nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 39 37 665 sind Treibkäfige bekannt, die dazu dienen, unterkalibrige Geschosse, etwa Pfeilgeschosse, in einem Waffenrohr zu beschleunigen, wozu sie im Waffenrohr gegen Gaskräfte kolbenartig abdichten und damit ein Beschleunigen und Führen des Geschosses bewirken. Diese Treibkäfige werden nach dem Verlassen des Waffenrohres abgeworfen und sind zu diesem Zweck mit einer stirnseitigen Lufttasche versehen. Diese führt nicht nur zu einer verhältnismäßig großen Masse des Treibkäfigs, insbesondere bei zunehmend schlankeren Geschossen, sondern auch zu hohen Fertigungskosten und nicht ausreichender Steifigkeit des Geschosses im Waffenrohr, die bei nicht ausreichender Steifigkeit zu Schwingungen und zu Brüchen der Segmente des Treibkäfigs beim Ablösen führen kann. Die durch die Lufttasche aufgeprägten Kräfte erzeugen im Treibkäfig sowohl eine Normalkraft als auch Querkräfte und Biegemomente. Auf die Segmente des Treibkäfigs wird beim Ablösen eine Drehbeschleunigung um eine Querachse am Ende des Treibkäfigs ausgeübt, so daß auf das Geschoß eine Normal- und eine Radialkraft ausgeübt werden. Es ergibt sich ein komplexes Strömungsfeld mit unstetigen Luftkräften, die unter bestimmten Voraussetzungen pulsieren. Hierdurch ergeben sich Fehler in der Flugbahn des Geschosses, wofür vor allem die Größe der Radialkraft sowie die Einwirkungsdauer verantwortlich sind.

Aus der Druckschrift DE 39 31 097 A1 ist ein Treibkäfiggeschoß entsprechend den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 bekannt, bei dem angestellte Zentrierrippen beim Durchströmen der Verbrennungsgase dem Geschoß einen Drehimpuls um die Geschoßlängsachse erteilen. Dieser Drall ermöglicht jedoch nur ein bekanntes durch Zentrifugalkräfte eingeleitetes Abheben der Treibkäfigsegmente vom Geschoß.

Aus der Druckschrift US-PS 43 14 510 ist es bekannt, daß durch einen im Waffenrohr anstehenden Gasdruck über schräggestellte Stege während des Geschoßdurchganges durch das Waffenrohr aufgrund des entstehenden "Turbineneffektes" ein Geschoßdrall erzeugt wird. Der erhöhte Drall begünstigt auch hier das bekannte Abheben der Treibkäfigsegmente vom Geschoß durch Zentrifugalkräfte.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Treibkäfig nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, bei dem die Störungen bezüglich der Flugbahn des Geschosses so gering wie möglich gehalten werden.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Das Entfalten der vorderen Lufttasche und das Vorsehen von Tragflächen am Treibkäfig führt nicht nur zu einer verminderten Masse des Treibkäfigs, sondern auch dazu, daß zunächst die Segmente sich in etwa parallel vom Geschoß abheben und anschließend beim Ablösen vom Geschoß um ihre Hochachse gedreht werden.

Hierbei erfolgt die initiale Abhebung der Treibkäfigsegmente vom Geschoß durch die radiale Schrägstellung der Tragflächen um den Winkel α und das anschließende Drehen der Treibkäfigsegmente um ihre Hochachse durch Führungsabschnitte, die um weitere Winkel β und β′ gegenüber der Geschoßlängsachse eingestellt sind.

Hierdurch wird die Flugbahn des Geschosses praktisch nicht beeinträchtigt, da ungünstige Beanspruchungen des Geschosses durch die sich ablösenden Segmente des Treibkäfigs im wesentlichen entfallen. Reaktionskräfte auf das Geschoß werden gegenüber Treibkäfigen mit Lufttaschen um etwa eine Zehnerpotenz vermindert, so daß Störungen und Pendelungen entsprechend geringer werden, die Leistung aber verbessert wird. Das Geschoß muß nicht mehr hinsichtlich des Ablöselastfalles konfiguriert werden. Außerdem läßt sich hierdurch eine Vergrößerung der Führungslänge im Waffenrohr, eine Erhöhung der Geschoßsteifigkeit im Waffenrohr sowie eine Reduzierung der Totmasse am Geschoß bei gleichzeitiger Erhöhung der Abschußfestigkeit erreichen. Die Lage des Dichtflansches in bezug zur Treibkäfiglänge ist außerdem freier wählbar.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines Treibkäfigs mit einem ausschnittweise erkennbaren Geschoß.

Fig. 2 zeigt ein Segment des Treibkäfigs von Fig. 1 zusammen mit dem Geschoß in einem Waffenrohr.

Fig. 3 zeigt perspektivisch eine weitere Ausführungsform eines Treibkäfigs.

Fig. 4 zeigt ausschnittsweise in Draufsicht eine Tragfläche des Treibkäfigs von Fig. 3.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Treibkäfig umfaßt einen Grundkörper 1, der aus drei in Längsrichtung des Treibkäfigs geteilten, gleichen Segmenten 2 besteht, die mit einem Geschoß 3 formschlüssig in Eingriff stehen. Dieser Eingriff kann beispielsweise über Querrillen, die am Umfang des Geschosses 3 angeordnet sind und mit entsprechenden, in die Querrillen eingreifenden, ringförmigen Vorsprüngen an der Innenseite der Segmente 2 bewirkt werden. Auch kann - wie dargestellt - das Geschoß 3 auf einem Teil seiner Länge einen verminderten Außendurchmesser aufweisen, während die Segmente 2 in diesem Bereich einen entsprechend verminderten Innendurchmesser besitzen.

Der Grundkörper 1 besitzt einen Dichtflansch 4, der ein oder mehrere geteilte Bänder 5 zum Halten, Führen und Abdichten aufnimmt und beim Abschluß zur Gasabdichtung in einem Waffenrohr 6 dient. Außerdem wird hierdurch der Treibkäfig im Waffenrohr 6 geführt.

Vom Dichtflansch 4 aus verjüngt sich der Grundkörper beispielsweise kegelstumpfartig zum vorderen und rückwärtigen Ende hin.

Der Grundkörper 1 ist entlang seiner Längsachse im Bereich vom Dichtflansch 4 bis zum vorderen Ende in der Teilebene der Segmente 2 um einen kleinen Winkel β geschränkt. In diesen Teilebenen sind Tragflächen 7 angeordnet, die mit jeweils einem Segment 2 fest verbunden bzw. einstückig ausgebildet sind.

Die Tragflächen 7 können aus Blech (z. B. Aluminium) oder aus glasfaserverstärkten Kunststoffen bestehen. Sie können entsprechend über Schrauben, Nieten, Kleben, Schweißen o. dgl. an den Segmenten 2 befestigt sein. Bei einstückiger Ausbildung mit den Segmenten 2 ist eine Herstellung als Fräs- oder Schmiedeteil möglich.

Die Tragflächen 7 fixieren das Geschoß 3 zum Kaliberdurchmesser des Waffenrohrs 6 radial über Passungsführungen 8, wodurch eine große Geschoßsteifigkeit beim Rohrdurchgang erzielt wird. Gleichzeitig wird eine an die Geschoßlänge anpaßbare Führungslänge unabhängig von der Geschoßschnittstelle zum Waffenrohr 6 erreicht. Die Tragflächen 7 können über den Grundkörper 1 vorne und gegebenenfalls - wenn sie sich auch über einen Bereich hinter dem Dichtflansch 4 (ungeschränkt) erstrecken, d. h. durchgängig über das ganze Segment 2 verlaufen, um ein zusätzliches hinteres Lager im Waffenrohr 6 zu bilden - auch hinten hinausragen.

Beim Verlassen des Waffenrohrs 6 erzeugene die geschränkten Tragflächen 7 so große Luftkräfte (beispielsweise Mach 5), daß die Segmente 2 durch eine Rollbewegung sowie durch eine Radialbewegung in etwa parallel zum Geschoß 3 abheben. Da der Treibkäfig nach Verlassen des Waffenrohres 6 frei von Fesselungen ist, da das oder die Bänder 5 geteilt ist bzw. sind, sind die Reaktionskräfte von den abhebenden Segmenten 2 circa eine Zehnerpotenz geringer als bei Treibkäfigen mit vorderen Lufttaschen. Außerdem sind die Strömungsverhältnisse aufgrund der fehlenden Lufttasche weniger komplex und berechenbar.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform sind die Tragflächen 7 im (in Umfangsrichtung gesehen) mittleren Bereich der Segmente 2, einstückig mit diesen ausgebildet, angeordnet (frontseitig mittig beginnend und von dort bis benachbart zum Dichtflansch 4, wo die Tragflächen 7 enden, um den Winkel β geschränkt) und im vorderen Bereich mit einem verbreiterten Führungsabschnitt 9 versehen, während der Abschnitt der Tragflächen 7 zwischen dem vorderen Führungsabschnitt 9 und dem Dichtflansch 4 unterkalibrig ist.

Der Führungsabschnitt 9 hat etwa die Form eines langgestreckten Rhombus, ist zusätzlich um einen Winkel β′ gegenüber der von der Längsachse des Treibkäfigs und einem Radius aufgespannten Ebene geschränkt, so daß die Schränkung im Bereich des Führungsabschnitts 9 β+β′ beträgt. Der Führungsabschnitt 9 verdickt sich zunächst von seiner frontseitigen Stirnseite aus, um sich dann wieder bis zu seinem hinteren Ende auf die Tragflächenstärke zu verjüngen, so daß die Tragfläche 7 zunächst an einer Seite eine bezüglich der Längsebene praktisch ungeschränkte Seitenfläche 10 aufweist, an die sich auf der gleichen Tragflächenseite eine schräg stehende Seitenfläche 11 und auf der anderen Tragflächenseite zunächst eine im wesentlichen zur Seitenfläche 11 parallele Seitenfläche 12 und daran eine zur Seitenfläche 10 etwa parallele Seitenfläche 13 anschließt. Hierdurch ergibt sich am Führungsabschnitt 9 infolge der anströmenden Luft eine größere Normalkraft und damit ein höherer Auftrieb als am nachfolgenden Bereich der Tragflächen 7, die das Rollen der Segmente 2 des Treibkäfigs einleitet und die Wirkung der Normalkraft im Bereich der um den Winkel β geschränkten Abschnitte der Tragflächen 7 verstärkt, vgl. Fig. 4.

Es ist, wie in Fig. 3 dargestellt ist, eine Schränkung um einen Winkel α vorgesehen, indem die Tragflächen 7 gegenüber der entsprechenden radialen Längsebene, gegenüber der die Tragfläche 7 um den Winkel β und der Führungsabschnitt 9 um den Winkel β+β′ geschränkt sind, um den Winkel α gekippt ist.

Je nach Auslegung der Winkel α, β und gegebenenfalls β′ entsteht eine zu der beim Ablösevorgang der Segmente 2 vom Geschoß 3 auftretenden Rollbewegung zusätzliche Drehung der Segmente 2 um eine Hochachse, die vorteilhafterweise ein schnelles Entfernen der Segmente 2 von der Flugbahn des Geschosses 3 bewirkt.

Der Winkel β kann beispielsweise im Bereich von 2° bis 12°, vorzugsweise 4° bis 8°, liegen, wobei seine Größe von der Größe der Tragfläche 7, der Massenträgheit des Treibkäfigs, von dem Halteband 5 ausgeübten Kräften und von der Anströmmachzahl (M_o) abhängt.

Der Winkel β′ für die Schränkung der Führungsabschnitte 9 der Tragflächen 7 kann dabei bis etwa 7° betragen und liegt vorzugsweise etwa im Bereich des Winkels β.

Der Winkel α beträgt zweckmäßigerweise etwa 1° bis 10°, vorzugsweise etwa 4° bis 5°.

Abschrägungen 14 an den vorderen Enden der Tragflächen 7 können als Zuführhilfen für ein automatisches Laden verwendet werden.

Claims (8)

1. Treibkäfig für ein unterkalibriges Geschoß (3) mit einem Grundkörper (1) aus mehreren, insbesondere drei in Längsrichtung des Treibkäfigs geteilten Segmenten (2), die mit dem Geschoß (3) formschlüssig in Eingriff stehen und zum Ablösen der Segmente (2) vom Geschoß (3) nach Verlassen des Waffenrohres (4) mindestens in einem vorderen Bereich mit jeweils einer sich in Längsrichtung des Treibkäfigs erstreckenden Tragfläche (7) versehen sind, die eine vordere Führung (8, 9) ausbilden und als Mittel zum Ablösen um einen kleinen Winkel (β) gegenüber einer fiktiven radialen Ebene durch die Längsachse des Treibkäfigs geschränkt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragflächen (7) im vorderen Bereich verbreiterte Führungsabschnitte aufweisen und um einen Winkel (α) gegenüber der radialen Ebene durch die Längsachse des Treibkäfigs gekippt sind.

2. Treibkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (α) im Bereich von etwa 1° b is 10°, insbesondere von etwa 4° bis 5° liegt.

3. Treibkäfig nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragflächen (7) die Segmente (2) vorne in Längsrichtung überragen.

4. Treibkäfig nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragflächen (7) die Segmente (2) hinten in Längsrichtung übertragen.

5. Treibkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (β) etwa zwischen 2° und 12°, insbesondere zwischen 4° und 8° liegt.

6. Treibkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsabschnitte (9) um einen weiteren Winkel (β′) gegenüber den radialen Ebenen durch die Längsachse des Treibkäfigs geschränkt sind.

7. Treibkäfig nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (β′) bis etwa 7° beträgt und insbesondere etwa gleich dem Winkel (β) ist.

8. Treibkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsabschnitte (9) in Draufsicht etwa in Form eines langgestreckten Rhombus ausgebildet sind und zwei um einen Winkel (β+β′) geschränkte (11, 12) und zwei ungeschränkte (10, 13) Seitenflächen (10 bis 13) besitzen.