DE4206217C2

DE4206217C2 - Unterkalibriges Wuchtgeschoß

Info

Publication number: DE4206217C2
Application number: DE4206217A
Authority: DE
Inventors: Michael Dr Ing Geis; Juergen Dipl Ing Meyer; Achim Dipl Ing Sippel; Heinz Dr Ing Kruse; Rolf Dr Ing Holl; Walter Klumpp; Juergen Dipl Phys Dr Boecker
Original assignee: Rheinmetall Industrie AG
Current assignee: Rheinmetall Industrie AG
Priority date: 1992-02-28
Filing date: 1992-02-28
Publication date: 1997-08-14
Anticipated expiration: 2012-02-29
Also published as: DE4206217A1; IL104875A; GB9303829D0; GB2264552B; US5289777A; GB2264552A; FR2688057A1; FR2688057B1

Description

Die Erfindung betrifft ein unterkalibriges Wuchtgeschoß mit einem Penetrator und einem segmentierten Treibkäfig, wie es im Gattungsbegriff des Anspruchs 1 näher definiert ist.

Ein derartiges Wuchtgeschoß ist beispielsweise aus der DE 33 14 749 A1 bekannt. Dieses Geschoß besitzt einen Treibkäfig mit einer vorderen ersten Abstützung und einer mit einem axialen Abstand hinter dieser angeordneten zweiten Abstüt zung. Die zweite Abstützung enthält eine der ersten Abstüt zung zugewandte Lufttasche, die bewirkt, daß sich durch die anströmende Luft die Treibkäfigsegmente von dem Penetrator lösen, sobald das Wuchtgeschoß das Waffenrohr verlassen hat.

Die erste Abstützung besteht aus einzelnen Stegen, zwischen denen sich Luftdurchströmöffnungen befinden, und die vorzugs weise Sollbruchstellen aufweisen, so daß die erste Abstützung abbrechbar ist. Ihre Abmessungen sind derart gewählt, daß die Stege in erster Linie zur Abstützung des Wuchtgeschosses ge genüber dem Waffenrohr dienen und nicht die Funktion einer Lufttasche zur Öffnung des Treibkäfigs übernehmen, weil die Gefahr besteht, daß sich Druckschwankungen in einer derartigen vorderen Lufttasche bemerkbar machen und somit Fluggeschoßpendelungen auftreten. Derartige Druck schwankungen treten vor allem bei Geschoßkonfigurationen auf, bei denen die Länge L der vor der ersten rotationssymmetrischen Lufttasche befindlichen Penetratorspitze (freie Penetratorspitze) verhältnismäßig gering ist, d. h. bei denen L/D ≈ 1 ist (D = Kaliber des Waffenrohres).

Außerdem soll bei den vorstehend erwähnten bekannten Wuchtgeschossen der Abstand x zwischen der Treibkäfighinterkante und der Grundfläche der Lufttasche in der zweiten Abstützung (Druckflansch) relativ gering sein, so daß in der Regel gilt: x < 0,45 _* 1, wobei mit 1 die den Penetrator stützende Treibkäfiglänge bezeichnet ist. Dieses bedeutet aber, daß kein Abrollen des Treibkäfigs über seine Hinterkante möglich ist (unter Abrollen versteht man das vorderseitige Öffnen der Treibkäfigsegmente unter Beibehaltung des heckseitigen Kontaktes zum Penetrator). Vielmehr greift hier die resultierende Luftangriffskraft in unmittelbarer Nähe des Treibkäfigschwerpunktes an, so daß es zu einer Parallelablösung der Treibkäfigsegmente kommt. Dies ist insbesondere für leistungsgesteigerte Wuchtgeschosse, deren Treibkäfige eine lange heckseitige Gasdruckbeaufschlagungsfläche aufweisen, unerwünscht.

Aus der DE-35 08 053 A1 ist ein Wuchtgeschoß bekannt, bei dem der Penetrator vor der ersten Treibkäfigabstützung eine Länge von < 1,2 Kaliberdurchmessern und der Abstand x zwischen der Treibkäfighinterkante und der Grundfläche der Treibkäfiglufttasche zu der den Penetrator stützenden Treibkäfiglänge L ein Verhältnis von < 0,45 aufweisen kann. Jedoch ist zur Lufttaschenausbildung ausschließlich nur die erste vordere Abstützung vorgesehen. Diese vordere Abstützung ist als eine auf den Umfang geschlossene und nach vorn geöffnete Lufttasche ausgebildet, wodurch Hinweise auf eine Massenreduzierung des Treibkäfigs im vorderen Treibkäfigbereich nicht offenbart werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein unterkalibriges Wuchtgeschoß der eingangs erwähnten Art derart weiterzuentwickeln, daß einerseits ein reproduzierbares Abrollen des Treibkäfigs über seine Hinterkante sichergestellt ist und andererseits die Masse des Treibkäfigs im vorderen Bereich reduziert wird.

Außerdem sollen Fluggeschoßpendelungen aufgrund von Druck schwankungen in der vorderen Lufttasche vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.

Der Erfindung liegt also im wesentlichen der Gedanke zugrun de, einerseits durch die Wahl des Abstandes x als auch durch die Ausgestaltung der ersten Abstützung mit drei separaten Lufttaschen sicherzustellen, daß ein Abrollen des Treibkäfigs sicher über seine Hinterkante erfolgt. Die geometrischen Abmessungen der Stege -insbesondere die vordere Stegfläche- sind daher derart zu wählen, daß diese Stege als Lufttasche wirken. Andererseits wird durch Luftdurchlaßöffnungen in der ersten Abstützung die Masse des Treibkäfigs reduziert. Da von den Stegen keine rotationssymmetrische Lufttasche gebildet wird und das Verhältnis L/D 1,2, vorzugsweise etwa 1,5 ist, treten störende Druckschwankungen in den vorderen Lufttaschen nicht auf.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im folgenden mit Hilfe eines in Figuren dargestellten Ausfüh rungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den teilweisen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Wuchtgeschosses;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Treibkäfigs;

Fig. 3 und Fig. 4 ein stegförmiges Teil der ersten Abstützung im Längs- und Querschnitt;

Fig. 5a) und Fig. 5b) die Strömungsverhältnisse an einem stegförmigen Teil bei geringem Neigungswinkel δ; und

Fig. 6a) und Fig. 6b) die Strömungsverhältnisse an einem stegförmigen Teil bei großem Neigungswinkel δ.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Wuchtgeschoß bezeichnet, welches aus einem Penetrator 2 und einem in Geschoßlängsrichtung segmen tierten Treibkäfig 3 besteht. Der Treibkäfig 3 weist in seinem vorderen Teil eine erste Abstützung 4 und in seinem hinteren Teil eine zweite Abstützung 5 auf (vgl. auch Fig. 2). Die zweite Abstützung 5 besitzt auf ihrer der ersten Abstüt zung 4 zugewandten Seite eine rotationssymmetrische Luftta sche 6. Die erste Abstützung 4 besteht aus z. B. drei sepa raten stegförmigen Teilen 40, 41, 42, die drei separate Luft taschen bilden, wobei sich zwischen den stegförmigen Teilen 40 bis 42 Luftdurchströmöffnungen 43 bis 45 befinden, durch welche beim Flug des Wuchtgeschosses 1 Luft in die rotations symmetrische Lufttasche 6 gelangt. Die stegförmigen Teile 40- 42 weisen außerdem Stützflächen 46, 47, 48 auf, die beim Flug des Wuchtgeschosses 1 durch das Waffenrohr an diesem anlie gen.

Der Penetrator 2 besitzt eine Spitze 8, deren Länge vor der ersten Abstützung 4 mit L bezeichnet ist. Am heckseitigen Teil des Penetrators 2 ist ein Gewinde 9 angeordnet, auf das üblicherweise ein nicht dargestelltes Flügelleitwerk aufge schraubt wird. Außerdem ist der Abstand zwischen der Treibkä fighinterkante 10 und der Treibkäfigvorderkante 12 am Pene trator mit l, der Abstand zwischen Treibkäfighinterkante 10 und der Grundfläche 11 der rotationssymmetrischen Lufttasche 6 mit x und das Geschoßkaliber mit D bezeichnet.

Damit keine störenden Druckschwankungen in den vorderen steg förmigen Teilen 40-42 auftreten, ist es erforderlich, die Länge L der freien Penetratorspitze 8 so zu wählen, daß gilt:

LED 1,2 (1)

Vorzugsweise sollte L/D einen Wert von 1,5 besitzen.

Hinsichtlich der Forderung nach einem sicheren Abrollen des Treibkäfigs 3 über seine Hinterkante 10 ist zweierlei zu beachten: Zum einen muß der Abstand x so gewählt werden, daß die Beziehung

x 0,45 _* 1 (2)

erfüllt ist. Zum anderen sind die stegförmigen Teile 40-42 derart auszugestalten, daß sie jeweils die Wirkung einer Lufttasche besitzen und dabei trotzdem möglichst geringe Massen aufweisen. Im folgenden wird daher näher auf die Ausgestaltung und Wirkung der stegförmigen Teile 40-42 mit Hilfe der Fig. 3 bis 6 eingegangen.

In Fig. 3 ist noch einmal ein etwas detaillierterer Quer schnitt des stegförmigen Teiles 40 mit Stützfläche 46 dargestellt. Dabei wurde mit 13 die Lufttasche, die eine axiale Tiefe t besitzt, und mit 14 die vorderseitige Fläche des stegförmigen Teiles 40 bezeichnet, deren Neigungswinkel gegenüber einer zur Geschoßlängsachse radialen Ebene mit δ gekennzeichnet ist. Der Treibkäfig weist ferner einen nasenförmigen Treibkäfigvorsprung 15 auf. Der Abstand zwischen der jeweiligen Stützflächenvorderkante und der Treibkäfigvorderkante 12 am Penetrator 2 ist mit dem Buchstaben a versehen.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt der in Fig. 3 dargestellten Treibkäfiganordnung entlang der in Fig. 3 mit IV-IV gekenn zeichneten Schnittlinie, wobei das stegförmige Teil 40 eine mittlere Breite b besitzt.

Die stegförmigen Teile 40 bis 42 (Fig. 2) der ersten Abstüt zung erfüllen also im wesentlichen zwei Aufgaben: Zum einen bilden sie - wie die erste Abstützung des in der eingangs beschriebenen DE-OS 33 14 749 auch - eine radiale Abstützung des Treibkäfigs 3 beim Durchgang des Wuchtgeschosses durch das Waffenrohr. Zum anderen erfolgt eine gezielte Einleitung der für die Ablösung der Treibkäfigsegmente von dem Penetra tor 2 erforderlichen Luftkräfte als Funktion ihrer oben in die Fig. 3 und 4 eingezeichneten geometrischen Parameter (mittlere Stegbreite b, axiale Lufttaschentiefe t, Abstand a, Neigungswinkels δ, etc.).

So steigt beispielsweise die Wirkung der stegförmigen Teile 40-42 als Lufttaschen mit zunehmender mittlerer Breite b der Stege sowie mit abnehmendem Neigungswinkel δ. Es hat sich gezeigt, daß die mittlere Breite b größer oder gleich dem Penetratordurchmesser d sein sollte und daß der Neigungswin kel vorteilhafterweise einen Wert besitzen sollte, der zwi schen 0 und 35° liegt.

Anhand der Fig. 5 und 6 soll der Einfluß des Neigungswin kels δ auf das Ablöseverhalten der Treibkäfigsegmente erläu tert werden. Dabei zeigt Fig. 5 ein stegförmiges Teil 40, bei dem der Neigungswinkel < 35° ist, während in Fig. 6 das mit 40′ bezeichnete stegförmige Teil-einen Neigungswinkel < 35° aufweist.

Wie Fig. 5 zeigt, bildet sich bei Oberschallströmung an dem stegförmigen Teil 40 zu Beginn der Ablösung des Treibkäfigs 3 ein mit 16 bezeichneter abgelöster Verdichtungsstoß vor der Lufttasche aus (Fig. 5a) mit gegenüber der Außenströmung erhöhtem Druck (die Druckbeaufschlagung ist in Fig. 5b) mit dem Bezugszeichen 17 angedeutet), so daß vor allem die an der Stützfläche 46 wirkende Druckkraft mit großem Hebelarm bezüglich der Abrollkante 10 (Fig. 1 ) ein Drehmoment erzeugt. Wird hingegen der Winkel δ größer 35° (Fig. 6), so liegt nur vor der Vorderfläche des stegförmigen Teiles 40′ ein in (Fig. 6a) mit 18 bezeichneter schräger Verdichtungsstoß, der von der Kante 19 ausgeht und einen wesentlich geringeren Druckanstieg aufweist als der Verdichtungsstoß 16. In diesem Fall wird daher die Innenseite der Stützfläche 46 nicht mit erhöhtem Druck beaufschlagt (Fig. 6b)) und ist damit für die Ablösefunktion wirkungslos (die entsprechende Druckbeauf schlagung wird in Fig. 6b mit dem Bezugszeichen 20 angedeu tet).

Im übrigen ist für den Fall der Fig. 5 zu berücksichtigen, daß der axiale Abstand zwischen der Treibkäfigvorderkante am Penetrator und der Stoßfront des Verdichtungsstoßes 16 eine Funktion der mittleren Breite des stegförmigen Teiles 40 ist und zwischen b/5 und b/2 liegt, wobei die Druckerhöhung erst hinter der Stoßfront des Verdichtungsstoßes 16 auftritt. Es hat sich nun als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der Abstand a (Fig. 3) zwischen b/5 und b/2 liegt. Dieses Auslegungskriterium gewährleistet maximale aerodynamische Radialkomponenten zur Initiierung der gewünschten Abrollbewegung bei minimalem Lufttaschengewicht. Allerdings haben sich auch noch für Abstandswerte zwischen b/2 und b trotz größerer Stegmassen noch ausreichend schnelle Abrollbewegungen erge ben.

Sofern der Treibkäfig - wie in Fig. 3 angedeutet - einen nasenförmigen Vorsprung 15 zur spitzenseitigen Führung des Penetrators 2 aufweist, ist schließlich zu beachten, daß die Beziehung

a 2/3 _* t

erfüllt sein soll. Denn der nasenförmige Vorsprung erhöht einerseits das Gewicht des Treibkäfigs und vermindert die resultierende Radialkraftkomponente, macht damit also ein breiteres stegförmiges Teil 40 erforderlich, was wiederum zu einer Gewichtserhöhung des Treibkäfigs führt.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß für ein erfindungsge mäßes Geschoß mit als Lufttaschen wirkenden stegförmigen Teilen 40-42 zusätzlich zu den Beziehungen (1) und (2) für die geometrischen Parameter a, b, d, t und δ folgende Bedin gungen erfüllt sein müssen, um die eingangs gestellte Aufgabe zu lösen (vgl. auch Fig. 3):

b d
b/5 a b
a 2/3 _* t
0 δ 35°.

Bezugszeichenliste

1 Wuchtgeschoß
2 Penetrator
3 Treibkäfig
4 erste Abstützung
40, 40′-42 stegförmige Teile
43-45 Luftdurchströmöffnungen
46, 46′-48 an das Waffenrohr anliegende Stützflä chen
5 zweite Abstützung
6 rotationssymmetrische Lufttasche
8 freie Penetratorspitze
9 Gewinde
10 Treibkäfighinterkante, Abrollkante
11 Grundfläche der Lufttasche 6
12 Treibkäfigvorderkante am Penetrator
13 Lufttasche
14 vorderseitige Fläche des stegförmigen Teiles 40
15 nasenförmiger Vorsprung
16 abgelöster Verdichtungsstoß
17 Druckbeaufschlagung
18 anliegender schiefer Verdichtungsstoß
19 Kante an dem stegförmigen Teil 40, an der der Verdichtungsstoß 18 das Teil 40 berührt
20 Druckbeaufschlagung
a Abstand zwischen der Stützflächenvorder kante der stegförmigen Teile und der Treibkäfigvorderkante am Penetrator
b mittlere Breite der stegförmigen Teile
d Penetratordurchmesser
D Geschoßkaliber
l Abstand zwischen Treibkäfighinterkante und der Grundfläche 12
L Länge der freien Penetratorspitze
t axiale Lufttaschentiefe
x Abstand zwischen Treibkäfighinterkante und der Grundfläche 11
δ Neigungswinkel der vorderseitigen Fläche eines stegförmigen Teiles gegenüber einer zur Geschoßlängsachse radialen Ebene

Claims

1. Unterkalibriges Wuchtgeschoß (1) mit einem Penetrator (2) und einem segmentierten Treibkäfig (3), der eine vordere erste Abstützung (4) und eine mit einem axialen Abstand hinter dieser angeordneten zweiten Abstützung (5) aufweist, wobei die zweite Abstützung (5) eine der ersten Abstützung (4) zugewandte rotationssymmetrische Lufttasche (6) enthält und die erste Abstützung (4) aus mindestens drei stegförmigen Teilen (40-42) besteht, zwischen denen sich Luftdurchströmöffnungen (43, 44, 45) befinden, gekennzeichnet durch die Merkmale:

a) zwischen der Länge L der Penetratorspitze (8) vor der ersten Abstützung (4) und dem Kaliber D besteht die Beziehung: L/D 1,2
b) zwischen den Abständen x und l besteht die Beziehung: x 0,45 _* 1,

wobei x der Abstand zwischen der Treibkäfighinterkante (10) und der Grundfläche (11) der Lufttasche (6) in der zweiten Abstützung (5) und l der Abstand zwischen der Treibkäfighinterkante (10) und der Treibkäfigvorderkante (12) am Penetrator bedeutet;

c) die Abmessungen der stegförmigen Teile (40-42) der ersten Abstützung (4) erfüllen folgende Bedingungen: b db/5 a b
a 2/3 _* t
0 δ 35°,

dabei ist mit d der Penetratordurchmesser, mit b die mittlere Breite des jeweils stegförmigen Teiles, mit a der Abstand zwischen der Stützflächenvorderkante und der Treibkäfigvorderkante (12) am Penetrator, mit t die axiale Lufttaschentiefe und mit δ der Neigungswinkel der vorderseitigen Fläche des jeweiligen stegförmigen Teiles gegenüber einer zur Geschoßlängsachse radialen Ebene bezeichnet.

2. Unterkalibriges Geschoß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis L/D etwa gleich 1,5 ist.

3. Unterkalibriges Wuchtgeschoß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Abstand a die Beziehung a ≈ 0,25 _* bgilt.

4. Unterkalibriges Geschoß nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß für den Abstand a gilt: a = t.