DE4410325C2

DE4410325C2 - Waffenrohr mit einer erosionsmindernden Einlage und Verwendung des Waffenrohres in elektrischen Kanonen

Info

Publication number: DE4410325C2
Application number: DE4410325A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr Ing Krumm; Wolfang Dipl Ing Boer; Karlheinz Dipl Ing Reinelt
Original assignee: Tzn Forschung & Entwicklung; Rheinmetall Industrie AG
Current assignee: Rheinmetall Industrie AG
Priority date: 1994-03-25
Filing date: 1994-03-25
Publication date: 1997-03-27
Anticipated expiration: 2014-03-26
Also published as: DE4410325A1; FR2717889A1; GB2288006A; FR2717889B1; GB2288006A8; GB2288006B; US5581928A; GB9504814D0

Description

Die Erfindung betrifft ein Waffenrohr mit einer erosionsmin dernden Einlage, die mindestens in einem Teilbereich des Waffenrohres aus einem elektrisch nicht leitenden Material besteht.

In Waffenrohren treten in der Regel im Laufe der Zeit mehr oder weniger starke Erosionen auf, die dazu führen, daß die Rohre ab einer bestimmten Erosionstiefe ausgewechselt werden müssen. Zur Vermeidung dieser Erosionen sind beispielsweise Beschichtungen aus Hartchrom bekannt, die gegebenenfalls mit einer zusätzlichen Schicht hoher Gleitfähigkeit versehen wer den (vgl. DE 41 07 273 A1).

Ein metallischer Erosionsschutz ist allerdings dann nicht verwendbar, wenn die Waffenrohrinnenseite aus einem elek trisch nicht leitenden Material bestehen muß. Dieses ist beispielsweise häufig bei elektrischen oder elektrother mischen Kanonen der Fall. In derartigen Fällen ist man dann in der Regel auf Kunststoffrohre, insbesondere aus einem faserverstärktem Kunststoff, oder einer entsprechenden Kunststoffeinlage angewiesen. Die Erosionsbeständigkeit dieser Kunststoffrohre oder Einlagen ist gegenüber entspre chenden erosionsmindernden Metallschichten gering.

Aus der US-PS 4,741,939 ist eine aus verschiedenen Stoffen hergestellte und faserverstärkte Schicht für ein gewickeltes Rohr als bekannt zu entnehmen. Hinweise für einen temperaturbeständigen Einsatz dieser Schicht in großkalibrigen Waffenrohren werden zur Erosionsminderung nicht offenbart.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine erosionsmindernde Einlage aus einem elektrisch nicht leiten den Material anzugeben, welche selbst bei hohen Drücken und Temperaturen, wie sie üblicherweise bei Betrieb großkalibri gen Waffen auftreten, eine Erosion des Waffenrohres verhin dert.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausge staltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.

Eine Verwendung derartiger Waffenrohre für elektrische Kanonen oder Hybridkanonen mit im Waffenrohr vorgesehener elektrischer Zusatzbeschleunigungsvorrichtung offenbart Anspruch 5.

Im wesentlichen liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, als elektrisch nichtleitendes Einlagenmaterial Polyamidimid (Po lyimid), Polyamid 6 Glasfaserverstärkt, Polyamid 6.6 Glasfa serverstärkt, Polybenzimidazol oder Polyetheretherketon mit und ohne Glasfaserverstärkung zu verwenden.

Diese Werkstoffe haben die Eigenschaften, daß sie bei hohen Temperaturen (Temperaturen oberhalb 500°C) direkt vom festen in den gasförmigen Zustand übergehen. Für diesen Umwandlungs prozeß wird ein relativ langer Zeitraum benötigt, so daß die nur kurzzeitigen beim Durchfliegen des Geschosses auftreten den Reibungen an der Rohrwand sowie die relativ kurzzeitig ausströmenden Treibladungsgase die Einlagenoberfläche nicht angreifen und eine Erosion daher nicht auftritt. Bei Versu chen der Anmelderin hat sich gezeigt, daß bei Verwendung von Polyimid bei einem Innendruck von 1300 bar, einer Strömungs geschwindigkeit der Treibladungsgase von ca. 2000 m/s und einer Temperatur von 1500-2000°K keinerlei Erosionen feststellbar waren.

Ein weiterer Vorteil der Verwendung der vorstehend erwähnten Werkstoffe als elektrisch nicht leitende Einlage für Waffen rohre besteht darin, daß sie eine hohe Dehnung besitzen. Trotz der sehr hohen Drücke, insbesondere bei großkalibrigen Waffen, treten daher - anders als z. B. bei rein keramischen Einlagen - keine Risse auf.

Sofern es bei sehr hoher Energieeinleitung in das Waffenrohr trotz der erfindungsgemäßen Einlagen zum Auftreten von Ero sionen kommen sollte, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, auf die erfindungsgemäßen Einlagen ein nichtleitendes Be schichtungssystem (z. B. eine plasma- oder flammgespritzte Keramikschicht) aufzubringen.

Außerdem können die erfindungsgemäßen Einlagen ohne Verän derung der Werkstoffeigenschaften nicht nur bei hohen Temperaturen, sondern auch bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes eingesetzt werden.

Das für diesen Einsatz geeignete Polyimid wird beispielsweise unter der Bezeichnung "Vespel" von der Fa. Du Pont de Nemours GmbH, Bad Homburg (Deutschland), vertrieben.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungs beispielen. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch den Längsschnitt eines Waffenrohres mit einer erfindungsgemäßen Polyimid-Einlage und

Fig. 2 den Längsschnitt eines Waffenrohres einer Hybridkanone mit einer Plasmastrecke zur elektrothermischen Beschleu nigung entsprechender Geschosse.

In Fig. 1 ist mit 1 ein Waffenrohr zum Verschießen konventio neller Munition bezeichnet. Das Waffenrohr 1 besteht aus einem Stahlrohr 2 und einer dünnen Einlage 3 aus Polyimid. Die Einlage 3 kann in das Stahlrohr 2 eingeklebt, eingepreßt oder eingeschrumpft werden. Zur Vermeidung hoher Tangential spannungen ist eine Schrumpfpassung besonders vorteilhaft.

Das Waffenrohr 1 muß nicht notwendigerweise aus einem Stahl rohr 2 bestehen. Vielmehr kann statt des Stahlrohres 2 auch ein Rohr aus einem Faserverbundstoff oder aus einem Stahl- Kunststoffverbundmaterial verwendet werden.

Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dabei handelt es sich um ein Waffenrohr 4 einer Hybridwaffe, bei der ein Geschoß zunächst konventionell mit den durch Verbrennung von Pulver entstehenden Treibladungsgasen beschleunigt wird. Beim Durchfliegen des Geschosses durch eine in dem Waffenrohr angeordnete Plasmastrecke wird dann in der Plasmastrecke ein Lichtbogen gezündet, der die Treibla dungsgase weiter erwärmt und damit den Innendruck im Rohr erhöht.

Das Waffenrohr 4 besteht bei dieser Waffe aus zwei Metall rohren 5, 6, die auf unterschiedlichem Potential liegen und zwischen denen ein rohrförmiger Isolator 7 angeordnet ist, in welchem sich die Plasmastrecke 8 befindet. Die Plasmastrecke 8 ist rohrseitig durch eine nicht leitende Polyimid-Einlage 9 begrenzt, die z. B. über eine Preßpassung mit dem Isolator 7 verbunden wird. Auf der Polyimid-Einlage 9 ist außerdem eine relativ dünne Keramikschicht 12 aufgespritzt.

Mit den Bezugszeichen 10 und 11 ist eine Hartchromschicht angedeutet, die die Erosion der Rohre 5 und 6 auf konventio nelle Weise verhindern soll.

Der Isolator 7 kann - wie in Fig. 2 angedeutet - aus einem Kunststoff, z. B. einem Faserverbundwerkstoff, bestehen. Es kann aber ebenfalls ein Stahlrohr oder ein Rohr aus einem Stahl-Kunststoffverbundmaterial verwendet werden.

Bezugszeichenliste

1 Waffenrohr
2 Stahlrohr
3 Einlage
4 Waffenrohr
5, 6 Metallrohre
7 rohrförmiger Isolator, Zusatzbeschleunigungseinrichtung
8 Plasmastrecke
9 Einlage
10, 11 Hartchromschicht
12 nichtleitendes Beschichtungssystem, Keramikschicht

Claims

1. Waffenrohr mit einer erosionsmindernden Einlage (3; 9), die mindestens in einem Teilbereich (8) des Waffenrohres (1; 4) aus einem elektrisch nicht leitenden Material be steht, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem elek trisch nicht leitenden Material bestehende Einlage (3; 9) aus Polyamidimid (Polyimid), Polyamid 6 Glasfaserver stärkt, Polyamid 6.6 Glasfaserverstärkt, Polybenzimi dazol oder Polyetheretherketon mit und ohne Glasfaser verstärkung besteht.

2. Waffenrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem elektrisch nicht leitenden Material beste hende Einlage (3; 9) in das Waffenrohr (1; 4) einkleb-, einpreß- oder einschrumpfbar ist.

3. Waffenrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß auf der elektrisch nicht leitenden Einlage (3; 9) ein nicht leitendes Beschichtungssystem (12) angeordnet ist.

4. Waffenrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Waffenrohr (1; 4) in dem Bereich (7) der elektrisch nicht leitenden Einlage (3; 9) entweder aus Stahl, einem Faserverbundwerkstoff oder einem Stahl-Kunststoffverbundmaterial besteht.

5. Verwendung des Waffenrohres (1; 4) nach einem der Ansprü che 1 bis 4 als Waffenrohr (1; 4) für eine elektrische Kanone oder eine Pulver-elektrische Hybridkanone mit im Waffenrohr (1; 4) vorgesehener elektrischer Zusatzbe schleunigungseinrichtung (7), wobei die elektrisch nicht leitende Einlage (3; 9) im Bereich der elektrischen Zusatzbeschleunigungseinrichtung (7) angeordnet ist.