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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Waffensystem. Sie ist
insbesondere bei Waffensystemen zum Schießen aus der Schulter
nämlich aber nicht nur bei einem Panzerabwehrwaffensystem
anwendbar. Sie kann gleichfalls auf dem Gebiet der Artillerie oder
der leichten Infanteriewaffen angewandt werden.
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Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel ein Waffensystem
vorzuschlagen, das so ausgebildet ist, daß es die Belastung
mindert, die durch den Abschuß eines Projektils oder eines
Flugkörpers vom Waffensystem hervorgerufen wird, das ein offener
oder geschlossener Granatwerfer sein kann.
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Die vorliegende Erfindung hat insbesondere zum Ziel,
diejenigen Systeme zu perfektionieren, die in den Druckschriften FR-
A-2 625800 und FR-A-2644571 beschrieben sind.
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Zum guten Verständnis der vorliegenden Erfindung wird
schließlich auf diese beiden Druckschriften Bezug genommen.
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Der Inhalt dieser beiden älteren Druckschriften wird
darüberhinaus als Bestandteil der vorliegenden Beschreibung
angesehen, wenn darauf Bezug genommen wird.
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Es sei daran erinnert, daß die Druckschrift FR-A-2625800
unter anderem eine Schulterwaffe zur Verwendung als
Raketenwerfer beschreibt, die wenigstens ein Waffenrohr, einen Schaft, der
mit Einrichtungen versehen ist, die einen Kolben und einen Griff
bilden, und Einrichtungen zum Steuern des Abschusses sowie
Einrichtungen zum elastischen Vorspannen des Waffenrohres in
Längsrichtung nach vorne umfaßt, die zwischen dem Waffenrohr und dem
Schaft angeordnet sind. Gemäß Druckschrift FR-A-2625800 umfassen
die elastischen Vorspanneinrichtungen im wesentlichen eine
Schraubenfeder.
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Die Druckschrift FR-A-2644571 beschreibt im übrigen ein
Waffensystem, das ein Waffenrohr und eine feste
Bezugseinrichtung umfaßt, wobei das Waffenrohr verschiebbar bezüglich der
festen Bezugseinrichtung geführt ist und wenigstens eine
Dämpfungseinrichtung zwischen dem Waffenrohr und der festen
Bezugseinrichtung angeordnet ist. Gemäß dieser Patentanmeldung sind
vorzugsweise mehrere Dämpfungsstufen kaskadenartig vorgesehen.
Vorzugsweise umfaßt jede Dämpfungsstufe mehrere
Dämpfungszylinder.
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Die Druckschrift US-A-3,387,538 beschreibt ein
Waffensystem, das eine Dämpfungseinrichtung umfaßt, die aus einer
Spiralfeder gebildet ist, wobei diese Druckschrift die Grundlage
für den Oberbegriff des Anspruchs 1 bildet.
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Die Druckschrift US-A-3,105,411 beschreibt ein
Waffensystem, das eine Dämpfungseinrichtung umfaßt, die eine Masse aus
einem Pulvermaterial umfaßt, die in einem elastisch verformbaren
Gehäuse angeordnet ist, das einen Kolben aufnimmt, der ein
Ausströmen der Masse des Pulvermaterials hervorrufen kann, wenn er
in das Gehäuse eindringt.
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Die Druckschrift DE-A-2154991 beschreibt einen Stoßdämpfer
für ein Kraftfahrzeug, der gleichfalls ein Gehäuse umfaßt, in
dem ein Pulvermaterial oder ein äquivalentes Material und ein
Kolben aufgenommen sind, der das Pulvermaterial verdrängen kann,
wenn er zu einer Bewegung bezüglich des Gehäuses beaufschlagt
wird.
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Die Druckschrift US-A-3,637,051 beschreibt ein System zum
Absorbieren von Energie, die durch einen Stoß erzeugt wird. Die
Vorrichtung zeigt insbesondere ein Energieabsorptionssystem, das
zwei Schichten von Kugeln aus einem bruchfähigen Material
umfaßt, die die zu schützende Ladung umgeben. Diese Druckschrift
empfiehlt, Kugeln so auszubilden, daß ihre Verformung vor dem
Bruch vermieden ist.
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Die genannten Ziele werden gemäß der vorliegenden Erfindung
mit einem an sich bekannten Waffensystem erreicht, das ein
Waffenrohr und eine feste Bezugseinrichtung umfaßt, die ein
Schulterstück
oder ein Griff zum Schießen aus der Schulter oder ein
Ständer in anderen Fällen sein kann, wobei das Waffenrohr
verschiebbar bezüglich der festen Bezugseinrichtung geführt ist,
und wenigstens eine Dämpfungseinrichtung funktionell zwischen
dem Waffenrohr und der festen Bezugseinrichtung vorgesehen ist,
welche Dämpfungseinrichtung wenigstens eine verformbare
Einrichtung umfaßt, die so ausgebildet ist, daß sie wenigstens einen
wesentlichen Teil der mechanischen Energie des Rückstoßes des
Waffenrohres beim Ausstoßen eines Projektils oder eines
Flugkörpers absorbiert, indem sie diese mechanische Energie wenigstens
zum Teil in Wärmeenergie umwandelt, welches dadurch
gekennzeichnet ist, daß die Dämpfungseinrichtung ein Gehäuse, in dem
Hohlkugeln aus einem verformbaren Material aufgenommen sind und das
mit dem Waffenrohr oder der festen Bezugseinrichtung verbunden
ist, und einen Kolben mit einem kleineren Querschnitt als dem
des Gehäuses umfaßt, der mit der jeweils anderen Einrichtung
nämlich der festen Bezugseinrichtung oder dem Waffenrohr
verbunden ist, am Gehäuse zentriert ist und diesbezüglich
hinsichtlich der Kugeln verschiebbar geführt ist, um diese durch
Zusammendrücken bei einem Abschuß zu verformen, wenn der Kolben
in die Masse der Kugeln eindringt.
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Die Anmelderin hat festgestellt, daß die
Dämpfungseinrichtung, die der obigen Definition entspricht, es erlaubt, die
durch den Ausstoß eines Projektils oder eines Flugkörpers
hervorgerufene Belastung zu verringern, indem sie die mechanische
Energie, die auf die feste Bezugseinrichtung übertragen wird,
verringert und ihr Anlegen wesentlich wirksamer verzögert als es
bei einer einfachen Schraubenfeder der Fall ist.
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Bei der Durchführung von Untersuchungen und Experimenten
hat die Anmelderin festgestellt, daß es vorteilhaft wäre, die
Dämpfungseinrichtung so auszubilden, daß sie die an der festen
Bezugseinrichtung liegende Belastung auf einen bestimmten
Maximalwert begrenzt.
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Die Dämpfungseinrichtung ist insbesondere in vorteilhafter
Weise gemäß der vorliegende Erfindung so ausgebildet, daß sie
eine Belastung hoher Amplitude und relativ kurzer Dauer am
Waffenrohr beim Ausstoß eines Projektils oder Flugkörpers in eine
Belastungsstufe an der festen Bezugseinrichtung mit kleinerer
Amplitude höchstens gleich dem genannten Schwellenwert und
größerer Dauer umwandelt.
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Im Fall eines tragbaren Systems, bei dem die feste
Bezugseinrichtung aus einem Abzug besteht, ist die
Dämpfungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorzugsweise so
ausgebildet, daß sie die Belastung mit hoher Amplitude und relativ
kurzer Dauer, die beim Ausstoß eines Projektils oder eines
Flugkörpers am Waffenrohr liegt, in eine Belastungsstufe an der festen
Bezugseinrichtung mit einer Amplitude höchstens gleich 12000 N
und einer Dauer von weniger als 0,2 s umwandelt.
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Die Anmelderin hat Druckversuche an Konstruktionen auf der
Grundlage von Hohlkugeln durchgeführt.
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Einige der kennzeichnenden Merkmale, die sich im Verlauf
der Experimente ergeben haben, sind in den zugehörigen
Zeichnungen dargestellt.
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Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden
Erfindung werden sich aus der Beschreibung im einzelnen ergeben,
die anhand und unter Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen
erfolgt, die nicht beschränkende Ausführungsbeispiele zeigen und
in denen
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Fig. 1 verschiedene Kurven zeigt, die durch Messung an
einem Alarmsystem ohne Dämpfungseinrichtung während einer
Eichung erhalten wurden,
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Fig. 2 ähnliche Kurven zeigt, die an einem Waffensystem mit
einer Dämpfungseinrichtung auf der Grundlage eines
Polyurethanschaums geringer Härte erhalten wurden,
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Fig. 3 ähnliche Kurven zeigt, die an einem Waffensystem mit
einer Dämpfungseinrichtung auf der Grundlage eines harten
Polyurethenschaumes erhalten wurden,
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Fig. 4 ähnliche Kurven zeigt, die an einem Waffensystem mit
einer Dämpfungseinrichtung aus Hohlkugeln gemäß der vorliegenden
Erfindung erhalten wurden,
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Fig. 5 schematisch eine Dämpfungseinrichtung mit Hohlkugeln
gemäß der vorliegenden Erfindung vor dem Einsatz zeigt,
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Fig. 6 diesselbe Dämpfungseinrichtung nach dem Einsatz
zeigt, und
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Fig. 7 eine Variante der Ausbildung einer
Dämpfungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Die verformbaren Dämpfungseinrichtungen gemäß der
vorliegenden Erfindung basieren vorzugsweise auf Aluminium, Stahl, einem
Kunststoffmaterial oder einem Verbundmaterial.
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Es können mehrere Dämpfungsstufen vorgesehen sein, wie es
im Prinzip in der Druckschrift FR-A-2655571 dargestellt ist. Die
Dämpfungseinrichtung gemäß der Erfindung kann weiterhin bei
einoder mehrschüssigen Waffensystemen vorgesehen sein.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt die
Dämpfungseinrichtung Hohlkugeln aus Aluminium, Stahl, einem
Kunststoffmaterial, einem Verbundmaterial oder einem dazu äquivalenten Material.
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Die Kurven, die in den Fig. 1 bis 4 dargestellt sind,
wurden bei Versuchsabschüssen von Granaten des Kalibers 60mm, einer
Gesamtmasse in der Größenordnung von 4,2 kg und einem Projektil
einer Masse in der Größenordnung von 1,3kg aufgenommen.
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Es wurden die folgenden Kurven aufgenommen:
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- Kurve Nr. 0: Rückstoßbelastung an der festen
Bezugseinrichtung (Granatwerfer) gemessen mittels eines piezoelektrischen
Belastungsmessers,
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- Kurve Nr. 1: Druck im Inneren des Waffenrohres,
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- Kurve Nr. 2 und Nr. 3: Unterbrechung von Lichtbündeln,
die von zwei Laserdioden im Abstand von 200mm am Ausgang des
Waffenrohres erzeugt werden, durch das Projektil.
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Die Impulse 2 und 3 in den Figuren erlauben eine Messung
der Geschwindigkeit des Projektils durch Messen der Dauer jedes
Impulses bei Kenntnis der Länge des Projektils oder durch Messen
des Zwischenraumes zwischen zwei Impulsen.
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Die beim Austritt des Projektils gemessenen
Geschwindigkeiten sind die folgenden: Eichungsphase (Fig. 1): 139m/s,
Testphasen mit Dämpfungseinrichtung (Fig. 2, 3 und 4): 100m/s.
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Man entnimmt der Kurve Nr. 0 in Fig. 1 die unbeschränkte
und unmittelbare Übertragung des Rückstoßes auf die feste
Bezugseinrichtung, wenn das System nicht mit einer
Dämpfungseinrichtung ausgerüstet ist.
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Die Anmelderin hat Versuche mit Hilfe von
Dämpfungseinrichtungen auf der Grundlage von Elastomermaterialien wie
beispielsweise den auf dem Markt erhältlichen Produkten Vibtene und
Courbhane und Polyurethanschäumen beispielsweise in Form von
Blöcken oder Scheibenstapeln durchgeführt.
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Diese Versuche waren nicht zufriedenstellend.
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Bei Versuchen, die beispielsweise mit Polyurethanschäumen
geringer Härte ausgeführt wurden, konnte der Rückstoß nicht
gedämpft werden, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Die Energie
wird tatsächlich zurückgegeben, wenn der Schaum seine
Ausgangslage wieder einnimmt.
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Versuche, die mit Polyurethanschäumen großer Härte
durchgeführt wurden, haben eine bessere Dämpfung ergeben, wie es in
Fig. 3 dargestellt ist. Die erhaltene Dämpfung ist jedoch nicht
vollständig zufriedenstellend. Der an der festen
Bezugseinrichtung gemessene gedämpfte Rückstoß betrug 27500 N, was nur eine
Dämpfung von 14% des maximalen Rückstoßes bedeutet.
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Die Anmelderin hat gleichfalls verschiedene Versuche mit
Dämpfungseinrichtungen in Form von Hohlkugeln durchgeführt.
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Sie hat schließlich eine zufriedenstellende Lösung, die der
Darstellung von Fig. 4 entspricht, mit Hilfe von metallischen
Hohlkugeln insbesondere auf der Grundlage von Nickel und
vorzugsweise Hohlkugeln mit einem Durchmesser von 5mm, einer
Wandstärke von 80um und einer Dichte von 0,82 erzielt.
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Die mechanischen Eigenschaften dieser Kugeln sind die
folgenden:
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- 0,5mm Verformung bei einer Belastung von 10,8kg,
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- 1mm Verformung unter einer Belastung von 22,2kg,
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- Bruchlast: 38kg.
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Die Kurven von Fig. 4 wurden bei einer Dämpfungseinrichtung
der in Fig. 5 dargestellten Art gemessen, die ein zylindrisches
Gehäuse 10 mit einer Länge L1 gleich 209mm, einem
Innendurchmesser D1 gleich 60,5mm, gefüllt mit einer Masse 30 von 377,2g
der genannten Hohlkugeln, gegebenenfalls einer Dichte von 0,6
und einen zylindrischen Kolben 20 umfaßt, der verschiebbar
geführt und am Gehäuse 10 zentriert ist, und einen Durchmesser D2
von 25mm hat.
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Während der Versuche war das Gehäuse 10 an der festen
Bezugseinrichtung befestigt, während der Kolben 20 am Waffenrohr
befestigt war. Eine umgekehrte Anordnung ist im übrigen
gleichfalls denkbar.
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Die Dämpfungseinrichtung nach dem Austritt des Projektils
ist schematisch in Fig. 6 dargestellt. Der Kolben 20 ist um L2
gleich 80mm eingetreten und der Durchmesser D3 der Vertiefung,
die in der Masse der Kugeln 30 erzeugt wurde, liegt bei 28mm und
somit über dem Durchmesser des Kolbens 20, was auf der
Druckverformung der Kugeln beruht. Der Kolben hat somit eine Reihe von
16 Kugeln zusammengedrückt.
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Wie es in Fig. 7 dargestellt ist, kann gegebenenfalls der
Kolben 20 und/oder das Gehäuse 10 verjüngt beispielsweise
konisch ausgebildet sein, um den Dämpfungseffekt dank der
Erzeugung einer radialen Kraftkomponente zu verbessern.
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Die Hohlkugeln können nach dem Fachmann bekannten Verfahren
hergestellt werden.
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Die Hohlkugeln können beispielsweise dadurch hergestellt
werden, daß auf Kerne eines in einem Lösungsmittel lösbaren
Materials ein poröser Nickelüberzug aufgebracht wird und dann
die in dieser Weise überzogenen Kerne in einem Lösungsmittel bis
zur Lösung der Kerne angeordnet werden, wie es beispielsweise in
der Druckschrift FR-A-2585373 dargestellt ist.
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Die Hohlkugeln können mit Hilfe eines Harzes wie
beispielsweise
eines Epoxyharzes dann miteinander verbunden werden.
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Es versteht sich, das die vorliegende Erfindung nicht auf
die Ausführungsbeispiele beschränkt ist, die oben beschrieben
wurden, sondern alle Varianten gemäß ihres Grundgedankens
umfaßt.
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Insbesondere können der Durchmesser der Kugeln, ihre Dicke,
ihre Anordnung, nämlich geordnet oder willkürlich, die Art des
benutzten Metalls, die Form des Gehäuses, das die Kugeln
enthält, die Form des Kolbens, die Art des Harzes zum Verbinden der
Kugeln von den genannten Angaben verschieden sein.
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Die Hohlkugeln können leer oder mit einem sekundären
Material beispielsweise einem Schaum gefüllt sein.
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Die Kugeln, die verschiedene Schichten der
Dämpfungseinrichtung bilden, können in ihrer Art oder Abmessung von einer
Schicht zur anderen verschieden sein.
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Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung soll der Begriff
"Waffenrohr" so verstanden werden, daß er jedes Führungselement
einschließt, das bezüglich einer festen Bezugseinrichtung
verschiebbar ist. Es kann sich beispielsweise um das Gehäuse einer
Kartusche oder eines projektils selbst handeln. In diesem Fall
befindet sich die Dämpfungseinrichtung zwischen der Kartusche
oder dem Projektil und der Abschußeinrichtung, die die feste
Bezugseinrichtung des Waffensystems bildet.