DE8620391U1

DE8620391U1 - Treibkäfig mit einem Werkstoffverbund für ein unterkalibriges Wuchtgeschoß großen Länge/Durchmesser-Verhältnisses

Info

Publication number: DE8620391U1
Application number: DE19868620391
Authority: DE
Original assignee: Rheinmetall GmbH
Current assignee: Rheinmetall Industrie AG
Priority date: 1986-08-04
Filing date: 1986-08-04
Publication date: 1989-06-01

Description

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RHEINMETALL GUBH Düsseldorf, den 28.07.1986

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Akte R 1085

Treigkäfig mit einem Werkstoffverbund
für ein unterkalibriges Wuchtgeschoß
großen Länge/Durchmesser-Verhältnisses.

l>%e Erfindung betrifft einen Treibkäfig nach dem Oberbegriff des aenspruchs 1.

Ein gattungsgleicher Werkstoffverbund ist bekannt aus der DE-OS 31 19 646. Dabei besteht die Intention, Stapelfasern in eine Matrix, beispielsweise aus Kunststoff, einzubetten, Derartige Maßnahmen sind bei der Entwicklung von Werkstoffen und der Gestaltung von Bauteilen bekannt. Erinnert
sei an die gestapelte Anordnung langer kettenförmiger

Moleküle, welche, teilweise ineinander verkräuselt, einen Faden bilden und sich bei dessen Zugbelastung unter weitgehender Parallelausrichtung außerordentlich recken lassen (Polyamid). Erinnert sei aber auch an das altbewährte Armieren von Beton mit Stahl bis hin zum Spannbeton mit

vorgespannter Armierung.

Bei dem in der DE-OS 31 19 646 vorgeschlagenen Werkstoffverbund wird von bislang üblichen Treibkäfigkonstruktionen ausgegangen. Bei ihnen läßt sich der Totlastanteil des
Treibkäfigs am Geschoß tatsächlich wesentlich verringern, während mit Belastbarkeiten zu rechnen ist, welche die
gebräuchlichen metallischen Werkstoffe mit den ihnen eigentümlichen Festigkeiten zulassen.

Im Zuge fortwährend angestrebter Leistungssteigerung beim Panzerdurchschlag infolge Wuchtwirkung erweisen sich aber

bisherige Überlegungen mit ihren Ergebnissen zunehmend als unzureichend.

Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgleichen Treibkäfig zu schaffen, welcher auf dem Wege über innenballistische Maßnahmen eine Steigerung der endballistischen Leistung ermöglicht.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Lehre des Patentan-Spruchs 1 mit den in dessen kennzeichnendem Teil angegebenen erfinderischen Merkmalen. Die Lehnen in den sich anschließenden Ansprüchen sind auf vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach dem -nsprueb 1 gerichtet,

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen, jeweils in weitgehend vereinfachter und auf erfindungsunwesentliche Einzelheiten verzichtender Darstellung:

Fig. 1 eine Penetrator-Treibkäfig-Anordnung

nach dem Stande der Technik vorwiegend im längsaxialen Schnitt,

Fig. 2 die Anordnung nach Fig. 1 in einer Ansicht in Pachtung des Pfeils II,

Fig. 3 einen Treibkäfig nach der Erfindung im seitlichen Aufriß und teilweise längs

axialem Schnitt,

Fig, 4 ein zweites Ausführungsbeispiel in einer

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Darstellung¹ gemäß derjenigen in Fig, 3 in eitlem andeutungsweise dargestellten Waffenrohr,

Fig. 5 einen Teilausschnitt eines der beiden vorgenannten AüsfUhrungebeispiele mit einem modifizierten

Fig. 8 ein modifiziertes Ausführüngsbeispiel nach Fig. 3 und :
Darstellungsart,

nach Fig. 3 und in der dort verwendeten

Fig. 9a

und in einem Teilausschnitt konstruktive ^K< Einzelheiten eines vorderen Festlegebereichs,

Fig. 10a
und

_ Fig. 10b in einem Teilausschnitt konstruktive 30

Einzelheiten eines dem vorgenannten Vorderen zugeordneten hinteren Festlegebereichs,

Fig. 6a

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^xu Fig. 6b anhand eines Teilausschnitte konstruktive

Einzelheiten ®ines vorderen Festlegebereichs,

Fig. 7a
und

Fig. 7b im Teilausschnitt konstruktive Einzel- f

heiten eines dem vorgenannten vorderen zugeordneten hinteren Festlegebereichs,

Fig. 11 ein drittes Ausführungsbeispiel im längsaxialen Schnitt,

Fig. 12 ein viertes AusfUhrungsbeispiel im längsaxialen Schnitt und

iiKi ie UHa Vieri« nuaiuiiruniawiauiei xii einem Schnitt nach der Linie XIII - XIII in Fig. 12.

Aus den Figuren 1 und 2 ist eine bekannte Anordnung eines unterkalibrigen Penetrators 20 großen Länge-ZDurchmesser-Verhältnises mit einem Stabilisierungsleitwerk 22 und einem Treibkäfig 30 erkennbar. Eine Formschluflzone 31 ist sowohl dem Penetrator 20 umfangsseitig und dem Treibkäfig 30 in einem benachbarten Bereich zugeordnet. Einem Vörderflansch 32 ist eine Lufttasche für nach dem Verlassen des Rohres anströmende Luft 24 und einem Hinterflansch 34 eine Gasdruckaufnahmefläche 40 zugeordnet, welche mit einem Dichtungselement 42 versehen ist. Treibkäfig 30 besteht aus drei Segmenten 38, welche entlang Trennfugen 36 mit dem jeweiligen Nachbarn im engen Kontakt sind. Die FormschluOzone 31 weist miteinander korrespondierende Erhebungen und Ausnehmungen, beispielsweise ein Gewinde,auf.

In den nachfolgenden Figurer wird zur Vereinfachung und

unter Berücksichtigung der Fig. 1 auf die Darstellung eines Stabilisierungsleitwerks 22 und Einzelheiten der Formschlußzone 31 aus Gründen besserer Übersichtlichkeit verzichtet. Der Treibkäfig 30 besteht aus einem Trägerteil 44 mit einem flanschförmigen Vorderteil 45 an einer Hülse 46. Das Vorderteil 45 wird von einer Vorderfläche 50, einer itr abgewandten benachbarten Gasdruckaufnahme-

fläche 40 und einer äußeren Umfangsfläche 53 sowie einem Vorderen Bereich der Formschlußzone 31 begrenzt. Ihm •ind vorderseitige Festlegungebereiche 52.1, 52.2 und 52.3 unmittelbar zugeordnet« An der Hülse 46 auOenseitig angeordnete rückseitige Festlegungsbereiche 54.3, 54«2, und 54.1 korrespondieren mit den betreffenden vordersei" tigen Festiegungsbereichen. Durch die FeätlcBüngsbereiehe 52... und 54... erstrecken sich fadenförmige Einzelteile 82 (wahlweise bandförmige Einzelteile 84) eines faser« förmigen Anteils 80 am WerkstoffVerbund. Als Werkstoff für den faserförmigen Anteil 80 bietet sich jeweils Glas, Kohlenstoff, Aramid etc. an. Hierbei kommt es neben geringstmöglicher Dichte auf höchstmögliche Zugfestigkeit an. Der Trägerteil 44 kann aus Stahl, einer Leichtmetalllegierung auf Aluminiumbasis,Titan bzw. -legierung bestehen, Neben ausreichender Gestaltfeetigkeit des Trägerteils kommt es bei dem betreffenden Werkstoff ebenfalls auf geringstmögliche Dichte an. Die Einzelteile 82 bzw. 84 erstrecken sich in mehreren Wicklungen und/oder Lagen zwischen den und durch die betreffenden Festle£ebereiche 52..., 54...

Das zweite Ausfuhrungsbeispiel nach Fig. 4 ist in einem andeutungsweise dargestellten Waffenrohr mit einer Rohrinnenwandfläche 92 zu sehen und unterscheidet sich von dem ersten Ausfuhrungsbeispiel durch heckseitig am Treibkäfig 30 angeordnete Radialvorsprünge 90, welche der Abstützung der Anordnung im Waffenrohr dienen.

Wie Fig. 5 zeigt, können die beiden vorgenannten Ausführungsbeispiele durch Anordnung eines Kreisringwulstes 51 prismatischen Querschnitts auf der jeweiligen Vorderfläche 50 mit einer Lufttasche 35 versehen werden, wie

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- 6 •ie aus FIg₁ 1 bereits bekannt ist.

Fig. 6a IaOt einen Vorderteil 45 mit einer achsparallelen Bohrung 64 erkennen. Durch die Bohrung 64 greift ein Gewindebolzen 60 eines in Fig. 6b dargestellten Schäkels 58. Er bildet ein Festlegemittel im vorderseitigen Fest-

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Werden letztere angezogen, so erfolgt in dem fasefförmigen Anteil 80 eine Reckung in Richtung eines Pfeils F^«

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Im rückseitigen Festlegebereich 54.1 nach Fig. 7a ist

im Heckteil 48 der Hülse 46 eine Aufnahme 66 für das in Fig. 7b verschwenkt dargestellte Schäkel 58 vorgesehen. Auch hier kann durch Anziehen von Spannmuttern 62 durch Recken des faserförmigen Anteils 60 in Richtung eines Pfeils F_ vorgespannt werden.

Nach Fig. 8 lassen sich die Ausführungsbeispiele nach den Figuren 3 und 4 durch Aussteifungen 71 modifizieren welche in Form druckbelastbarer Füllstücke 88 aus einem Werkstoff geringer Dichte, beispielsweise Polyurethan, zwischen einander zugeordneten vorderseitigen 52 und rückseitigen Festlegebereichen 54 vorsehbar sind.

Die Figuren 9a bis 10b zeigen im wesentlichen aus den

Figuren 6a bis 7b bekannte Einzelheiten. Während aber in den Figuren 6a bis 7b der faserförmige Anteil 80 sowohl faden- wie auch bandförmig vorliegen kann, ist nach den Figuren 9a bis 10b auf bandförmige Einzelteile 84 abgestellt, welche wenigstens eine Heftung (Naht; Verschweißung) 86 aufweisen.

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Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 weist der Trügerteil 44 insgesamt eine große Wandstärke auf und ist umfangsseitig konisch gestaltet, so daß sich die Gasdruckaufnähmefläche 40 von einer heckseitigen Kante 40' bis zu einer vorderseitigen Kante 40'' in der Nachbarschaft des forderseitigen Festlegebereichs 52 erstreckt. Regelmäßig über den Umfang verteilte "endlose" Ausnehmungen 68 weisen in ihrem mittleren Bereich einen Steg 70 auf, welcher in den FestlegebereicSen 52 und 54 Festlegemittel 59 be-

IQ reithält. Der faserförmige Anteil 80 kann hier sowohl aus fadenförmigen Einzelteilen 82 wie auch bandförmigen Einzelteilen 84 bestehen. Durch Anordnen einer vorderseitigen Trichterfläche 35' entsteht hier die Lufttasche 35. über den Umfang des Penetrators erstreckt sich im betreffenden Bereich eine geschlossene Formschlußzone 31.

Das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 12 und 13 ist gegenüber demjenigen nach Fig. 11 dadurch modifiziert, daß Formschlußzonenbereiche 31' mit Bereichen 80 ab-2Q wechseln, in welchen der faserförmige Anteil 80 den Penetrator 20 umfangsseitig berührt.

Alle Ausfuhrungsbeispiele lassen gegenüber einer bekannten Anordnung nach den Figuren 1 und 2 ganz wesentliche Mög-

2g lichkeiten zum Reduzieren des Totlastanteils des Treibkäfigs 30 an der Geschoßanordnung 20,30 auf eindrucksvolle Weise erkennen. Der faserförmige Anteil 80 bildet jeweils Zugankern höchster Zugfestigkeit vergleichbare Elemente, welche bei geringstmöglicher durchschnittlicher

Dichte der Anordnung die höchstmögliche Beanspruuhbar-

keit des Werkstoffs des Träge*¹ teils 44 dadurch ermöglicht, daß in ihm auftretende Schubspannungen weitgehend in Zug=· Spannungen umgebildet werden, in deren Verlauf der faserförmige Anteil 80 liegt,

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RHEINMETALL GMBH Düsseldorf, den 28.07.1986

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Akte R 1085

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1. Treibkäfig für ein unterkalibriges, panzerbrechendes Wuchtgeschoß (Penetrator) großen Länge/Durchmesser-Verhältnises, welcher zum Abtrennen vom Geschoß segmentiert ist und mit dem Geschoß eine gemeinschaftliche Formschlußzone aufweist, zum Beaufschlagen durch die Treibladungsgase eine Gasdruckaufnahmefläche und zum gezielten Ausnutzen der nach dem Verlassen eines Waffenrohres antrömenden Luft eine Lufttasche und zum Aufnehmen von Zugspannungen einen mit einem Trägerteil verbundenen faserförmigen Anteil aufweist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) in dem faserförmigen Anteil (80) liegt jedes Einzelteil (82;84) ausgerichtet vor,

b) jedes Einzelteil (82;84) erstreckt sich zwischen einem vorderseitigen (52...) und einem rückseitigen Festlegebereich (54...),

2ö c) die Formschlußisone (31), die Gasdruckaufnahmefläche (40) sowie die Festlegemittel (58)59) aufweisenden

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Festlegebereiche (52,54) sind an dem Trägerteil (44) angeordnet,

d) der Treibkäfig (30) ist derart ausgebildet, daß in ihm auftretende Beanspruchungen weitgehend in Zugspannungen umgeformt werden und

e) jedes Einzelteil (82;84) liegt mit dem überwiegenden Teil seiner Länge im Zugspannungsverlauf.

10

2. Treibkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelteile (82) fadenförmig und die Einzelteile (84) bandförmig ausgebildet sind und sich in wenigstens einer Lage ohne Unterbrechung durch die Festlegebereiche (52,54) mit den Feetlegemitteln (58;59) erstrecken.

3. Treibkäfig nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bandförmigen Einzel· teile (84) zwischen den Festlegebereichen (52,54) durch wenigstens eine Heftung (86) miteinander verbunden sind.

4. Treibkäfig nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelteile (82;84) mit den Festlegemitteln (58) vorspannbar sind.

5. Treibkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Gasdruckaufnahmefläche (40) wenigstens teilweise bis in die unmittelbare Nähe des forderen Festlegebereichs (52) erstreckt,

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6. Treibkäfig nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Lufttasche (35) durch eine Ausnehmung im vorderen Teil des Trägerteils (44) gebildet wird.

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7. Treibkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a j durch gekennzeichnet, daß die

Lufttasche (35) durch eins Förderfläche (5C> und einen mit dieser verbundenen Kreisringwulst (51) vorzugs-10 weise prismatischen Querschnitts gebildet wird.

8. Treibkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelteile (82;84) aus einem Werkstoff hoher Zugfestigkeit bestehen und der Trägerteil (44) wenigstens in

den Bereichen der Formschlußzone (31) sowie der Festlegebereiche (52,54) aus einem Werkstoff besteht, welcher bei geringer Dichte eine große Gestaltfestigkeit des Trägerteils (44) gewährleistet.

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0. Treibkäfig nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichne t, daß der Kreisringwulst (51) aus einem Werkstoff geringer Dichte besteht.

10. Tr^ibkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch Aussteifungen (70;71) zwischen einander zugeordneten Festlegebereichen (52,54).

11* Treibkäfig nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussteifungen (71)

als Füllstiicke geringer Dichte ausgebildet *