DE4229559A1

DE4229559A1 - Hülsenboden für großkalibrige Munition

Info

Publication number: DE4229559A1
Application number: DE19924229559
Authority: DE
Inventors: Achim Dipl Ing Sippel; Michael Dr Ing Geis; Juergen Dipl Ing Meyer; Heinz-Josef Dr Ing Kruse; Wilhelm Ing Grad Becker
Original assignee: Rheinmetall GmbH
Current assignee: Rheinmetall W&M GmbH
Priority date: 1992-09-04
Filing date: 1992-09-04
Publication date: 1994-03-10
Anticipated expiration: 2012-09-05
Also published as: DE4229559C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Hülsenboden für großkalibrige Munition, wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher defi niert ist.

Da bei großkalibrigen Waffen sehr hohe Gasdrücke im Ladungs raum auftreten, legt sich der Hülsenboden bis zum Erreichen des maximalen Gasdrucks vollständig an das Waffenrohr an und wird dann radial gestützt. Dieser Radialkontakt gewährleistet die Gasdichtheit beim Abschuß (sog. Hülsenliderung).

Konstruktionsbedingt und infolge von Fertigungstoleranzen, unterschiedlichen Ausdehnungen von Waffenrohr und Hülsenboden sowie infolge der Rohraufweitung beim Abschuß muß sich der Hülsenboden etwa von 120 mm Patronen unter Umständen bis ca. 0,7 mm radial aufweiten. Gleichzeitig verschieben sich Hül senboden und Verschlußkeil axial um etwa 2 mm gegenüber dem Rohrende. Daher muß bei einem einteiligen Hülsenboden, wie er etwa aus der EP 0 147 314 B1 bekannt ist, zwangsläufig ein großer Teil der Querschnittsfläche plastifizieren und der ge samte Hülsenboden muß aus hochfestem Stahl hergestellt wer den.

Hierzu wird der geschmiedete Rohling spanend vorbearbeitet, anschließend durch eine spezielle Wärmebehandlung nachvergütet und schließlich spanend endbearbeitet. Danach erfolgt eine Oberflächenbehandlung, um den Oberflächenschutz sicher zustellen, und im letzten Schritt wird ein Dichtring aus Gummi aufvulkanisiert.

Nachteilig ist bei diesem bekannten Verfahren vor allem der aufwendige und teure Herstellungsprozeß.

Aus der DE-PS 14 53 842 ist bereits ein dreiteiliger Hülsenboden bekannt, der eine den Auszieherrand tragende metalli sche Bodenplatte und zwei auf die Bodenplatte steckbare Ver bindungsbecher aufweist, zwischen die der aus verbrennbarem Material bestehende Hülsenmantel geklemmt wird. Die Verbin dungsbecher können aus Metall oder aus Kunststoff bestehen, wobei der äußere Becher über eine Ringnutverbindung mit der Bodenplatte verbunden ist.

Nachteilig bei diesem Hülsenboden ist vor allem, daß die Li derung (Gasabdichtung) bei Gasdrücken, wie sie bei moderner großkalibriger Munition auftreten, im Bereich der Bodenplatte nicht ausreichend ist. Zum einen wirken die Gasdruckkräfte auf die Bodenplatte primär in axialer Richtung und praktisch kaum in radialer Richtung. Zum anderen ist auch eine Kraft übertragung der radial sich gegen die Rohrwand bewegenden Becher auf die Bodenplatte über die Ringnut-Verbindung auf grund der großen Massenunterschiede nur schwer vorstellbar. Schließlich würde auch eine derartige Anordnung, nämlich die Liderung durch den Randbereich der Bodenplatte, eine Ausge staltung der Bodenplatte aus hochwertigem Stahl voraussetzen, womit wiederum die bereits eingangs erwähnten Nachteile ver bunden wären. Der äußere Verbindungsbecher hingegen bewirkt lediglich eine Anfangsliderung (Liderung bei noch geringem Gasdruck zu Beginn der Zündung) und kann die Hülsenliderung nicht ersetzen.

Auch in der US-PS 2,564,695 werden Ausführungsbeispiele mehr teiliger Hülsenböden offenbart, wobei möglichst viele Teile des Hülsenbodens aus Kunststoff bestehen sollen. Allerdings ist keiner der in dieser Schrift offenbarten Hülsenböden für die Verwendung moderner großkalibriger Panzerpatronen geeig net. Denn eine entsprechende umfangseitige Liderung, etwa durch die in dieser Schrift offenbarten Kunststoff- oder ver bleibenden Metallteile, wäre nicht ausreichend.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hülsenboden anzugeben, der einfach und kostengünstig herzu stellen ist und mit dem trotzdem eine gute Abdichtung des Spaltes zwischen dem Hülsenboden und dem Waffenrohr erfolgt.

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

Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

Der Erfindung liegt also im wesentlichen der Gedanke zugrun de, daß bei dem Hülsenboden die metallische Bodenplatte und der metallische Stütz- und Dichtring aus zwei separaten Tei len bestehen, die derart formschlüssig miteinander verbunden sind, daß eine radiale Entkopplung der beiden Teile erfolgt, d. h. bei einer radialen Aufweitung des Stütz- und Dichtringes sollen keine wesentlichen Zugkräfte von dem Dichtring auf die Bodenplatte ausgeübt werden. Dadurch kann die Bodenplatte aus geringerfestem Material hergestellt werden als der Stütz- und Dichtring. Die Anfangsliderung erfolgt, ebenso wie bei den bekannten Hülsenböden, auch bei dem erfindungsgemäßen Hülsen boden durch einen geschoßseitig angeordneten Elastomerring.

Die Verbindung zwischen der Bodenplatte und dem Stütz- und Dichtringes kann beispielsweise mit Hilfe einer Schraubver bindung erfolgen, durch die dann die axiale Kopplung zwischen diesen Teilen erfolgt. Dabei hat es sich bewährt, zusätzlich zur Verschraubung einen Anschlagbund an dem Stütz- und Dicht ring anzuordnen, der den Verbindungsbereich von Bodenplatte und Stütz- und Dichtring innenseitig überdeckt.

Durch die erfindungsgemäßen Hülsenböden wird nicht nur eine wesentliche Reduzierung der Herstellkosten (um ca. 50%) erreicht, sondern darüber hinaus zeichnen sie sich durch eine höhere Funktionssicherheit im gesamten Temperaturspektrum aus. So schließt sich der Radialspalt zwischen Hülsenboden und Waffenrohr bereits bei einem geringeren Gasdruck und sorgt damit für eine verbesserte Abdichtung. Nach der Ent lastung treten in diesem Bereich deutlich niedrigere radiale Klemmkräfte auf, woraus eine auf weniger als 1/3 reduzierte Ausziehkraft resultieren kann.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend mit Hilfe von Figuren beschriebenen Aus führungsbeispielen. Es zeigen:

Fig. 1 einen bekannten Hülsenboden;

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hülsenbodens; und

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hülsenbodens.

In Fig. 1 ist mit 1 ein einteiliger Hülsenboden bezeichnet, wie er derzeit üblicherweise bei großkalibriger Munition verwendet wird, und der einen Hülsenmantel 1′ aus verbrenn barem Material umgibt. Geschoßseitig ist ein Dichtring 2 aus einem Elastomer (Gummi) auf den Hülsenboden 1 aufvulkani siert.

Der Hülsenboden 1 besteht im wesentlichen aus einer Boden platte 3, die umfangseitig mit einem Auszieherrand 4 versehen ist und eine Gewindebohrung 5 für einen Treibladungszünder (nicht dargestellt) aufweist, sowie einem geschoßseitig axial über die Bodenplatte 3 hinausragenden Stütz- und Dichtring 6.

Wie bereits eingangs betont, muß bei dem bekannten Hülsenbo den 1 der gesamte Boden aus hochvergütetem Stahl hergestellt werden, damit beim Abschuß eine ausreichende Hülsenliderung gegeben ist.

Fig. 2 zeigt demgegenüber einen erfindungsgemäßen Hülsenboden 7; ebenfalls mit einem aufvulkanisiertem Dichtring 8 aus einem Elastomer. Der Hülsenboden 7 ist in diesem Fall zweiteilig ausgebildet und besteht aus einer Bodenplatte 9 mit einer zentral positionierten Gewindebohrung 10 für den Treibladungsanzünder und einem die Bodenplatte 9 umfangseitig umschließenden separaten metallischen Stütz- und Dichtring 11. Beide Teile sind miteinander verschraubt. Außerdem ist an dem Stütz- und Dichtring 11 der Auszieherrand 12 angeordnet.

Zur Abdichtung der Verschraubung gegen eindringendes Gas dient sowohl ein innenliegender Anschlagbund 13 des Dicht ringes 11, der den Verbindungsbereich 14 von Bodenplatte 9 und Dichtring 11 überdeckt, als auch der auf dem Außenrand des Stütz- und Dichtringes 11 liegende Dichtring 8 aus Gummi, der bis zur Bodenplatte aufvulkanisiert ist.

Die Verschraubung sorgt für eine radiale Entkopplung der Bo denplatte 9 und des Stütz- und Dichtringes 11, d. h., die Bo denplatte 9 des Hülsenbodens 7 wird - anders als bei dem in Fig. 1 dargestellten Hülsenboden 1 - nicht mehr durch radiale Zugkräfte belastet. Sie kann daher aus geringerfestem Mate rial hergestellt werden.

Große plastische Dehnungen muß unter der Gasdruckbelastung nur noch der außenliegende Stütz- und Dichtring 11 aufnehmen, der zu diesem Zweck aus einem hochfesten Material (z. B. hoch vergüteten Stahl mit einer Streckgrenze von über 1000 N/mm²) bestehen muß. Bei geeigneter Auslegung des Dichtringes 11 kann die spanende Endverarbeitung direkt am vergüteten Halb zeug mit Normvergütung vorgenommen werden, so daß die spanen de Vorverarbeitung und das anschließende Nachvergüten in die sem Fall nicht erforderlich ist.

Die axiale Kopplung zwischen der Bodenplatte 9 und dem Stütz- und Dichtring 11 wird über die Verschraubung im Verbindungs bereich 14 und den Anschlagbund 13 gewährleistet. Die Gewindezahnhöhe ist dabei in jedem Fall größer als die maximale Aufweitung der Rohrinnenwand gewählt. Damit ist sichergestellt, daß sich beide Bauteile 9, 11 unter der Gas druckbelastung nur radial gegeneinander - aber nicht axial zueinander - verschieben können und daß der Hülsenboden 7 nach dem Schuß auf jeden Fall vollständig aus dem Waffenrohr gezogen werden kann. Außerdem wird durch diese Bauweise das Vulkanisieren vereinfacht.

Anstelle der Verschraubung kann auch eine andere geeignete Formschlußverbindung gewählt werden (z. B. Nut-/Federverbin dung).

Der erfindungsgemäße Hülsenboden 7 unterscheidet sich von dem in Fig. 1 dargestellten Hülsenboden 1 unter anderem auch durch seine geringere Höhe h. Um dabei trotzdem die Bedingungen des metallischen Kontakts zwischen Stützring 11 und Rohrinnenwand während der Schußabgabe in jedem Fall zu gewährleisten und für die metallische Liderung eine ausreichende Radialkraft beaufschlagung der Stützringinnenwand zu realisieren, müssen für die Mindesthöhe des Stützringes 11 die nachfolgenden Beziehungen erfüllt sein:

h<s+a

und

h<1,5*d

wobei a die maximale Axialverschiebung des Verschlusses, s die Breite des Auszieherrandes und d die Dicke des Hülsenbo dens 7, 17 bedeuten.

Die Fig. 2 und 3 verdeutlichen im Vergleich zu dem in Fig. 1 dargestellten Stand der Technik, daß eine Bauhöhenreduzierung des Stützringes 11 um mindestens 50% erreicht wird.

Die Verringerung der Bauhöhe h des metallischen Stütz- und Dichtringes 11 gegenüber der Höhe des bekannten Hülsenbodens 1 (Fig. 1) führt direkt zu einer Verringerung der Kontaktflä che, auf der nach dem Schuß Klemmspannungen zwischen Hülsen boden 7 und Waffenrohr wirken.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines mit 15 bezeichneten erfindungsgemäßen Hülsenbodens, der geschoß seitig wiederum einen Dichtring 16 aus Gummi oder einem anderen Elastomer zur Anfangsliderung aufweist. Der Hülsen boden 15 besitzt eine Bodenplatte 17, die zusätzlich bis auf eine verbleibende Restdicke von z. B. 3 mm durch das anvul kanisierte Gummi 18 des Dichtringes 16 substituiert ist. Die Bodenplatte 17 kann dabei auch zur Übertragung des Anzünd stromes für den Treibladungszünder dienen.

Bodenplatte 17 und die mit 19 gekennzeichnete Aufnahmebuchse des Treibladungsanzünders können aus zwei Teilen gefertigt werden, die dann anschließend beispielsweise miteinander ver schweißt werden. Eine zusätzliche Abdichtung des zwischen diesen Teilen möglicherweise verbleibenden Spaltes wird dabei von dem Gummi des Dichtringes 16 übernommen.

Der metallische Stütz- und Dichtring ist in Fig. 3 mit 20, der Auszieherrand mit 21, der Anschlagbund mit 22 und die Ver schraubung mit 23 bezeichnet. Diese Teile entsprechen den Teilen 11, 12, 13 und 14 der Fig. 2, so daß auf ihre Funktionen nicht näher eingegangen werden braucht.

Bezugszeichenliste

1 Hülsenboden
1′ Hülsenmantel
2 Dichtring aus Gummi oder Kunststoff
3 Bodenplatte
4 Auszieherrand
5 Gewindebohrung für den TL-Anzünder
6 metallischer Stütz- und Dichtring
7 Hülsenboden
8 Dichtring aus Gummi oder Kunststoff
9 Bodenplatte
10 Gewindebohrung für den TL-Anzünder
11 metallischer Stütz- und Dichtring
12 Auszieherrand
13 Anschlagbund
14 Verbindungsbereich
15 Hülsenboden
16 Dichtring aus einem Elastomer
17 Bodenplatte
18 Dichtring im Bereich der Bodenplatte
19 Aufnahmebuchse des TL-Anzünders
20 metallischer Dichtring
21 Auszieherrand
22 Anschlagbund
23 Verbindungsbereich
a maximale Axialverschiebung des Verschlusses
d Dicke des Hülsenbodens
h Höhe des metallischen Dichtringes
s Breite des Auszieherrandes

Claims

1. Hülsenboden für großkalibrige Munition mit einem Hülsen mantel (1′) aus verbrennbarem Material, wobei geschoß seitig an dem Hülsenboden (1, 7, 15) ein Elastomerring (2, 8, 16) angeordnet ist, und wobei der Hülsenboden (1, 7, 15) eine metallische Bodenplatte (3, 9, 17) mit einem geschoßseitig axial über die Bodenplatte (3, 9, 17) hinausragenden metallischen Stütz- und Dichtring (6, 11, 20) und einem Auszieherrand (4, 12, 22) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Bodenplatte (9, 17) und der metallische Stütz- und Dichtring (11, 20) aus zwei separaten Teilen bestehen, die derart form schlüssig miteinander verbunden sind, daß bei einer radialen Aufweitung des Stütz- und Dichtringes (11, 20) keine wesentlichen Zugkräfte von dem Stütz- und Dicht ring (11, 20) auf die Bodenplatte (9, 17) ausgeübt werden, und daß der Auszieherrand (12, 21) umfangseitig an dem Stütz- und Dichtring (11, 20) angeordnet ist.

2. Hülsenboden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (9, 17) und der metallische Stütz- und Dichtring (11, 20) aus Material unterschiedlicher Festig keit bestehen, wobei es sich bei dem Material des Stütz- und Dichtringes (11, 20) um hochvergüteten Stahl mit ei ner Streckgrenze oberhalb 1000 N/mm² und bei dem Mate rial der Bodenplatte (9, 17) um weniger festes Material handeln kann.

3. Hülsenboden nach Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Stütz- und Dichtring (11, 20) ein Anschlagbund (13, 22) aufweist, welcher den Verbindungs bereich (14, 23) von Bodenplatte (9, 17) und Stütz- und Dichtring (11, 20) innenseitig überdeckt.

4. Hülsenboden nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsbereich (14, 23) von Bodenplatte (9, 17) und Stütz- und Dichtring (11, 20) innenseitig von dem Dichtring (8, 16) aus einem Elastomer überdeckt wird.

5. Hülsenboden nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (9, 17) und der Stütz- und Dichtring (11, 20) miteinander verschraubt sind.

6. Hülsenboden nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (8, 16) aus einem Elastomer die Bodenplatte (9, 17) verstärkt, so daß die Bodenplatte (9, 17) einen entsprechend geringeren Durch messer aufweist.

7. Hülsenboden nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die Bodenplatte (9, 17) eine Aufnahmebuchse (19) für einen Treibladungsanzünder eingelassen ist, die mit der Bodenplatte (9, 17) leitend verbunden ist.