DE69004604T2 - Leitwerkausspreizungssystem für ein Geschoss. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum gleichzeitigen Ausfahren der Flügel eines entfaltbaren Leitwerks für Geschosse, insbesondere Minenwerfermunition, die einen Antrieb haben.
• Aus verschiedensten Gründen kann es notwendig oder zumindest günstig sein, ein Leitwerk zu besitzen, dessen Abmessungen das rückwärtige Kaliber einer Munition übersteigen: Die erhebliche Länge der Munition, die Optimierung der Genauigkeit, das Vorhandensein eines Antriebs, um die Reichweite zu erhöhen, usw. Ganz allgemein soll ein solches Leitwerk vorzugsweise in der Lage sein, eine zusammengefaltete Ruheposition einzunehmen, um in das Kaliber zu passen, damit der Raumbedarf der Munition verringert und die Handhabung und Lagerung erleichtert wird. Für Munition, die mit einer Waffe abgeschossen werden soll, wird diese Forderung nach der Leitwerksfaltung zur Notwendigkeit, um das Einführen der Munition in die Kanone zu ermöglichen.
• Ein solches Leitwerk, das als entfaltbares Leitwerk bezeichnet wird, besteht aus einer Mehrzahl von um die Munition herum angeordneten Flügeln. Ihr Ausfahren muß drei wesentlichen Forderungen genügen: Erstens soll das Ausfahren nach dem Abschuß der Munition erfolgen, um die Flügel gegen die Stöße zu schützen. Zweitens soll das Ausfahren vollständig und unumkehrbar sein aufgrund des radialen Einflusses eines solchen Leitwerks auf die Flugbahn der Munition. Und schließlich soll der im Inneren des Geschosses liegende Antrieb erst nach vollständiger und unumkehrbarer Öffnung des Leitwerks gestartet werden. Dies bildet so eine Sicherheitsvorrichtung für ein mit einem Antrieb versehenes Geschoß.
• Die Druckschrift US-A-3.304.030 beschreibt ein System zum Öffnen eines entfaltbaren Leitwerks für ein Geschoß, das aus einer Vielzahl von auf Achsen angelenkten Flügeln besteht, die um das Geschoß herum verteilt angeordnet sind, wobei das System ein Teil enthält, das dicht unter der Wirkung eines Gasdrucks von einer ersten in eine zweite Stellung gleiten kann und dabei Mittel zum Schwenken der Flügel mitnimmt. Die Flügel sind vollständig entfaltet, wenn dieses Bauteil seine zweite Stellung erreicht. Das in dieser Druckschrift beschriebene Geschoß besitzt jedoch keinen Antrieb, und das Öffnungssystem ist also nicht für die Art Geschosse konzipiert, die hier interessiert.
• Die vorliegende Erfindung hat ein System zum gemeinsamen Öffnen der Flügel eines entfaltbaren Leitwerks zum Ziel, das einfach ist und zuverlässig die drei genannten Forderungen erfüllt.
• Genauer gesagt ist Gegenstand der Erfindung ein System zum Öffnen eines entfaltbaren Leitwerks für ein Geschoß, wie es in den Figuren 1 bis 12 beschrieben ist.
• Für eine Munition, die mit einer Waffe abgeschossen werden soll, verwendet man vorzugsweise einen Verzögerungszünder, der auf Druck anspricht und ausgelöst wird durch den Druck im Inneren der Kanone im Augenblick des Abschusses, wobei die Zeitverzögerung größer als die Zeit des Ausstoßens der Munition ist.
• Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beschreibung und der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
• Figur 1 zeigt im Axialschnitt das Hinterteil einer Munition mit einem Leitwerk in zusammengefalteter Stellung und mit einem Öffnungssystem, das auf einem bekannten Prinzip beruht.
• Figur 2 zeigt eine ähnliche Ansicht wie Figur 1, wobei das Leitwerk entfaltet ist.
• Die Figuren 3 und 4 zeigen gleichartige Ansichten wie Figur 1 bzw. Figur 2, aber betreffen ein erfindungsgemäßes Öffnungssystem für mit einem Antrieb versehene Munition.
• Das Geschoß, dessen rückwärtiger Teil partiell in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, bildet eine Munition ohne eigenen Antrieb von der Art, wie sie mit Minenwerfern abgeschossen wird.
• Der Körper 1 der Munition umschließt in einem oder in zwei Abschnitten aktive Elemente wie z.B. eine Explosivladung 2. Das rückwärtige Ende des Körpers 1 besitzt eine axiale Sacklochbohrung 3, in die ein Block 4 eingeschraubt ist. Dieser wird von einem mit Gewinde versehenen zylindrischen Teil 4A und einem rückwärtigen Teil 4b gebildet, das aus radialen, mit dem Teil 4a fest verbundenen Platten besteht, die gleichmäßig um die Längsachse X-X verteilt angeordnet sind. Jede Platte 4b trägt eine senkrechte Achse 5, auf der die Basis 6a eines Flügels 6 angelenkt ist. Wenngleich ein Leitwerk mit vier Flügeln in den Zeichnungen aus Gründen der Klarheit dargestellt ist, so sind doch im allgemeinen sechs oder acht Flügel vorhanden, wobei diese Anzahl durch oder für aerodynamische Forderungen bestimmt wird.
• Das Teil 4a des Blocks 4 besitzt eine erste Axialbohrung 7, die sich zwischen den Platten 4b öffnet und in der gleitend ein drehsymmetrisches Teil 8 montiert ist. Eine Dichtung 9 umgibt die Basis des Teils 8, um die Dichtheit zwischen diesem Teil und der Wand der Bohrung 7 zu gewährleisten.
• Das Teil 8 ist allgemein glockenförmig und besitzt an seinem Scheitel ein Sackloch, in dem in dichter Weise mit Hilfe einer Dichtung 11 eine pyrotechnische Einheit 10 befestigt ist, die einen Zünder mit druckempfindlicher Verzögerung besitzt. Die Einheit 10 hat die Aufgabe, ein Druckgas in einer dichten Kammer 12 zu erzeugen, die vom Inneren des Teils 8 und dem Boden des Sacklochs 7 begrenzt wird.
• Von der Basis zum Scheitel betrachtet bildet die Außenwand des Teils 8 einen ersten zylindrischen Bereich 8a, der genau an die Wand der Bohrung 7 angepaßt ist, einen zweiten zylindrischen Bereich 8b geringeren Durchmessers, der vom Bereich 8a durch eine kegelstumpfförmige Schulter 8c getrennt ist, und eine Nut 13, deren vorderer Rand eine kegelstumpfförmige Schulter 8d, deren Grund einen zylindrischen Bereich 8e und deren rückwärtiger Rand eine Schulter 8f bildet, die senkrecht zur Achse X-X verläuft. Auf diese Nut folgt ein zylindrischer Endbereich 8g. In der Nut sitzt ein Zahn 14, der am Umfang der Basis 6a jedes Flügels ausgebildet wird.
• Aus Figur 1, die die Flügel zusammengefaltet und das Teil 8 am Boden der Bohrung 7 zeigt, läßt sich klar erkennen, daß jeder Zahn 14 eine Form besitzt, die im wesentlichen dem Profil der Nut 13 entspricht, um in sie hineinzupassen. Der Zahn 14 bildet einen Vorsprung auf der Innenseite des Basisbereichs 6a, während seine Vorderseite 14a sich in der Verlängerung der Vorderseite der Basis 6a befindet.
• In der zusammengefalteten Stellung (Figur 1) werden die Flügel 6, solange das Bauteil 6 unbeweglich ist, durch den vorspringenden Teil ihrer Rückseite 14b, der an der Schulter 8f anliegt, daran gehindert, nach außen zu schwenken. Ihre Schwenkbewegung nach innen wird durch die Tatsache verhindert, daß der Teil der Innenseite der Basis 6a hinter dem Zahn 14 an dem zylindrischen Endbereich 8g anliegt, Es sei bemerkt, daß Sicherheitsmaßnahmen vorgesehen sein können, um das Teil 8 in der Bohrung 7 vor Inbetriebnahme des Systems festzuhalten. Dieses Sicherheitssystem besteht aus einem nicht dargestellten Scherstift, der in radiale Bohrungen in Flucht zur zylindrischen Wand 8a und der Wand der Bohrung 7 steckt. Es sei auch eine Vorrichtung zum mechanischen Schutz der Flügel erwähnt, die aus einer axial hinter dem Teil 8 angeordneten Hülse besteht und radiale Klappen trägt, deren Breite größer als die der Flügel ist, wobei diese Vorrichtung beim Abschießen der Munition in der Waffe verbleibt.
• Figur 2 zeigt die Flügel 6 vollständig entfaltet. Die Außenseite ihres Basisbereichs 6a liegt am Grund des zylindrischen Bereichs 4a des Blocks 4 an, während die Vorderseite auf der zylindrischen Oberfläche 8b des Bauteils 8 aufliegt, das unter der Wirkung eines in der Kammer 12 durch die pyrotechnische Einheit 10 erzeugten Gasdrucks vom Boden der Bohrung 7 abgehoben hat. In dieser Stellung wird übrigens das Bauteil 8 nach rückwärts aufgrund der Tatsache blockiert, daß die Schulter 8c gegen den Basisbereich 6a der Flügel anliegt. Andererseits befindet sich die Dichtung 9 immer noch am Umfang des Bauteils 8 in Berührung mit der Innenwand der Bohrung 7, so daß der Druck in der Kammer 12 erhalten bleibt und die Rückkehr des Bauteils 8 zum Grund der Bohrung verhindert. Die Flügel 6 sind also vollständig zwischen den beiden senkrechten Flächen blockiert, die vom Boden des Bereichs 4a und der Fläche 8b gebildet werden. Anhand der Zeichnungen erkennt man, daß die vollständige Entfaltung irreversibel ist, sobald der äußere Anschlag der Schulter 8d in Höhe der Achse 5 ankommt, d.h. noch ehe das Bauteil 8 seine am weitesten hinten liegende Stellung erreicht.
• Wenn auch das Bauteil 8 normalerweise blockiert ist, wenn es seine am weitesten hinten liegende Stellung erreicht, und zwar aufgrund der einzigen Tatsache, daß der Druck in der Kammer 12 noch vorliegt, kann eine zusätzliche Absicherung in einer oder mehreren flexiblen Lamellen 15 bestehen, die am Boden des Blocks 4 befestigt sind und eine mechanische Blokkierung des Bauteils 8 sichern, indem sie sich in die Nut 13 hineinspreizen (Figur 2).
• Im Betrieb wird das Geschoß in eine Waffe eingeführt, die vorzugsweise eine Vorrichtung zum Schutz der Flügel wie oben erwähnt besitzt, wobei die Flügel 6 sich in der Stellung gemäß Figur 1 befinden, d.h. im Inneren des Kalibers. Beim Abschuß löst der Druck in der Kanone der Waffe den Zünder der pyrotechnischen Einheit 10 mit Verzögerung aus, wobei die Verzögerung so gewählt ist, daß der Druck in der Kammer 12 erst nach dem Verlassen der Kanonenmündung entsteht. Unter der Wirkung dieses Drucks wird das Bauteil 8 auf irreversible Weise bis in die in Figur 2 gezeigte und oben beschriebene Stellung gebracht.
• Natürlich müssen die Dichtungen 9 und 11, die die Kammer 12 abdichten, ausreichend widerstandsfähig sein, um die Temperatur- und Druckbedingungen im Inneren der Kanone aus zuhalten. In der Praxis haben sich Dichtungen aus Acryl-Butadien als zufriedenstellend erwiesen.
• Das erfindungsgemäße Öffnungssystem gemäß den Figuren 3 und 4, das für ein mit einem Antrieb versehenes Geschoß bestimmt ist, enthält die gleichen Elemente, die auf gleiche Weise funktionieren wie die des Systems gemäß den Figuren 1 und 2. Daher werden sie hier nicht mehr im einzelnen beschrieben und werden mit demselben Bezugszeichen und einem angefügten Apostroph bezeichnet.
• Der Körper 1', in dem mit Hilfe einer Dichtung 16' der Block 4' dicht befestigt ist, bildet den rückwärtigen Teil eines Munitionsabschnitts, der Brennstoff 2' für den Antrieb enthält, wobei der Antrieb durch nicht dargestellte Brennrohre gesichert ist, die den Block 4' durchqueren und zwischen den Flügeln 6 münden. Um den Start des Antriebs zu sichern, besteht eine Zündvorrichtung beispielsweise aus mehreren Zündern 17', die gleichmäßig an der Basis eines im Inneren des Antriebs vorgesehenen Brennstoffs 2' verteilt sind, und aus einem pyrotechnischen Relais 18', das die Zündung der Zünder 17 bewirkt.
• Gemäß der Erfindung liegt das Relais 18' am Ende einer zweiten Kammer, beispielsweise eine Bohrung 19', deren anderes Ende in die Bohrung 7' mündet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Bohrung 19' mit der Bohrung 7' koaxial und erstreckt sich etwas ins Innere dieser Bohrung, und zwar in einem Ringbereich 20'.
• Andererseits ist das Bauteil 8', das in die Bohrung 7' hineingesteckt ist und das Schwenken der Flügel 6' bewirkt, innen mit einer axialzylindrischen Stange 21' versehen, die am Boden des Bauteils 8' befestigt ist und deren freies Ende sich im wesentlichen in derselben Ebene wie der Basisrand des Bauteils 8' im Inneren der Bohrung 7' befindet. Die Stange 21' hat denselben Durchmesser wie die Bohrung 19', so daß sie genau und mit Hilfe einer Dichtung 22' auch dicht in diese hineinpaßt. Die Stange 21' und die Dichtung 22' bilden so ein Verschlußmittel für die zweite Kammer 19'. In Figur 3 sind das Bauteil 8' am Boden der Bohrung und die Flügel 6 zusammengefaltet gezeigt und die Stange 21' ist in die Bohrung 19' hineingesteckt, so daß keine Verbindung zwischen der Kammer 12' und dem zum Relais 18' hin offenen Teil der Bohrung 19' besteht.
• In Figur 4 befindet sich das Bauteil 8 in der am weitesten hinten liegenden Stellung und die Flügel 6' sind entfaltet. Das freie Ende der Stange 21' ist geringfügig aus der Bohrung 19' ausgetreten, so daß die Kammer 12 nun mit der Bohrung 19' in Verbindung steht.
• Im Betrieb tritt das Ende der Stange 21' aus der Bohrung 19' aus, nachdem die Flügel vollständig und unumkehrbar entfaltet worden sind, d.h. nachdem die äußere Kante der Schulter 8d' die Höhe der Achse 5' erreicht hat, wie man bei Betrachtung der Zeichnungen erkennen kann. Daher wird der Druck in der Kammer 12' erst an das Relais 18' zur Auslösung übertragen, nachdem die Flügel 6' in der entfalteten Stellung blockiert worden sind.
• Es sei bemerkt, daß hier die Antriebsgase durch die Bohrung 19' in die Kammer 12' eindringen können. Es ist also wichtig, daß die Dichtungen 9' und 11' ihre Rolle vollständig spielen, um Lecks zu vermeiden, die für den Wirkungsgrad des Antriebs und damit für die Genauigkeit des Schusses nachteilig sein können. Wie oben erwähnt können eine oder mehrere flexible Lamellen 15' am Boden des Blocks 4' befestigt sein, um eine zusätzliche Blockierung mechanischer Art für das Bauteil 8' in der rückwärtigen Position zu bieten.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt den Vorteil, mechanisch einfach zu sein, und kann daher zuverlässig und leicht in Betrieb gesetzt werden. Wenngleich die Vorrichtung besonders für Minenwerfermunition geeignet ist, kann sie auch auf alle anderen Geschosse angewendet werden, wobei nur der Vezögerungszünder zum Aufbau des Drucks, der die Flügel entfaltet, geändert oder modizifiert werden muß gemäß dem verwendbaren Auslösemodus, beispielsweise elektronisch. Außerdem kann man, falls gewünscht, das erfindungsgemäße System leicht mit einer zusätzlichen Sicherheit ausrüsten, deren Ziel es ist, die Munition bis zur vollständigen Entfaltung der Flügel inert zu halten. Diese Sicherheit besteht aus einem Kontakt mit einem elektrischen Aktivationskreis für die Munition, der vom Teil 8 oder 8' geschlossen wird, wenn es seine am weitesten hinten liegende Stellung erreicht hat.

Claims (12)

1. System zum Öffnen eines entfaltbaren Leitwerks für ein Geschoß, wobei das System aus einer Mehrzahl von auf Achsen (5') angelenkten und um das Geschoß gleichmäßig verteilten Flügeln (6') und einem Bauteil (8') besteht, das dicht in einer erste Bohrung (7') zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung gleiten kann und dabei Mittel zum Schwenken der Flügel (6') mitnimmt, wobei das Bauteil (8') mit der ersten Bohrung (7') eine erste Kammer (12') bildet und durch einen von einem Gasgenerator in der ersten Kammer (12) erzeugten Gasdruck verschiebbar ist, wobei die Flügel (6') vollständig entfaltet sind, wenn das Bauteil (8') seine zweite Stellung erreicht, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn das Projektil außerdem einen Brennstoff (2') für seinen Antrieb besitzt und die Antriebszündung durch eine Zündvorrichtung (17', 18') erfolgt, die unter der Wirkung eines Drucks ausgelöst wird, das System eine zweite Kammer (19') und ein Verschlußmittel (21', 22') aufweist, das auf dem Bauteil (8') befestigt ist und dicht in die zweite Kammer eindringt, um diese zweite Kammer von der ersten Kammer zu isolieren, solange das Bauteil (8') seine zweite Stellung nicht erreicht hat, aber das in der ersten Kammer (12') enthaltene Gas in die zweite Kammer (19') eindringen läßt, wenn die zweite Stellung erreicht ist, um die Zündvorrichtung auszulösen.

2. Öffnungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer (19') in einer zweiten Axialbohrung am Boden der ersten Bohrung (7') ausgebildet ist und daß die Verschluß mittel eine am Boden des Bauteils (8') befestigte axiale Stange (21') gleichen Durchmessers wie die zweite Bohrung sowie eine Dichtung (22') aufweisen, die um die Stange (21') herumliegt, so daß die Stange (21') dicht in der zweiten Bohrung (19') sitzt.

3. Öffnungssystem nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckgas in der Kammer (12') von einer pyrotechnischen Einheit (10') erzeugt wird, die einen verzögert auf Druck ansprechenden Zünder besitzt, um für ein entfaltbares Leitwerk einer Munition verwendet zu werden, die mit einer Waffe abgeschossen werden soll, wobei der Verzögerungszünder von dem Druck in der Kanone beim Abschuß ausgelöst wird.

4. Öffnungssystem nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündvorrichtung aus mehreren Zündern (17') besteht, die gleichmäßig um die Basis der im Inneren des Antriebs befindlichen Brennstoffkammer (2') herum angeordnet sind, und aus einem pyrotechnischen Relais (18'), das das Zünden der Zünder (17') sichert.

5. Öffnungssystem nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Bohrung (7') sich in einem hinter dem Geschoß befindlichen Block (4') befindet.

6. Öffnungssystem nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zweite Stellung des Bauteils (8') hinter der ersten Stellung dieses Bauteils (8') befindet.

7. Öffnungssystem nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vollständig entfalteten Flügel (6') in dieser Stellung durch Blockiermittel festgehalten werden.

8. Öffnungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockiermittel für die völlig entfalteten Flügel (6') aus einer zylindrischen Auflagefläche (8b) des Bauteils (8') und dem Boden des Blocks (4') bestehen, der die Flügel trägt, wobei diese Flächen beim Zurückweichen des Bauteils (8') in seine zweite Stellung zusammenwirken, um zwei senkrechte Anschlagflächen zu bilden, gegen die zwei benachbarte Seiten des Basisbereichs (6a') der entfalteten Flügel anliegen.

9. Öffnungssystem nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Schwenken der Flügel (6') aus einem Zahn (14') des Basisteils (6a') der Flügel bestehen, der in eine periphere Nut (13') des Bauteils (8') eindringt, wenn dieses Bauteil sich in der ersten Stellung befindet.

10. Öffnungssystem nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stellung des Bauteils (8') durch Anschlag einer kegelstumpfförmigen Schulter (8c') dieses Bauteils gegen den Basisbereich (6a') der Flügel bestimmt ist, nachdem diese in der entfalteten Stellung blockiert worden sind.

11. Öffnungssystem nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem ein mechanisches Blockiermittel für das Bauteil (8') in seiner zweiten Stellung besitzt, das aus mindestens einer flexiblen Lamelle (15) besteht, die auf dem Boden des Blocks (4') befestigt ist und sich gegen eine Schulter (8f') an der Peripherie des Bauteils (8') einspreizt.

12. Öffnungssystem nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkmittel und die Mittel zum Blockieren der Flügel (6') in der entfalteten Stellung so ausgebildet sind, daß sie bei der Verschiebung des Bauteils (8') wirksam werden, ehe dieses seine zweite Stellung erreicht hat, und daß das Bauteil (8') außerdem ein Mittel besitzt, um die Kammer (12') gegenüber einer zweiten in Richtung auf eine empfindliche Zündvorrichtung offenen Kammer zu isolieren.