EP0404844B1 - Geschossboden für trägergeschosse - Google Patents

Abstract

Bei Geschoßböden (20) für Trägergeschosse, die auf der dem Geschoßheck abgewandten Seite einen Hohlraum (26), z.B. für einen Fallschirm, aufweisen, kann es beim Abschuß zu einer axialen Durchbiegung der Bodenplatte (23) kommen. Dadurch kommt es zu einer radialen Einschnürung der Bodenhülle (22) und zu einem Kontaktverlust zwischen dem auf der Hülle (22) angeordneten Führungsband (27) und dem Waffenrohr und führt häufig zu einem Gasdurchschlag. Um die vorstehend erwähnte radiale Einschnürung im Führungsbandbereich zu vermeiden, wird vorgeschlagen, daß der Geschoßboden (20) eine zum Geschoßheck hin gewölbte Bodenplatte (23) aufweist. Durch die gewölbte Formgebung der Bodenplatte (23) wird erreicht, daß beim Abschuß im hinteren Geschoßbodenbereich eine radiale Aufweitung eintritt, die die Gasdichtheit und Drallübertragung des Führungsbandes (27) auch bei hohen Gasdrücken sicherstellt.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf einen Geschoßboden für Trägergeschosse, wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert wird.
• Ein derartiger Geschoßboden ist beispielsweise aus der DE 36 43 291 bekannt. Wie Versuche gezeigt haben, weisen derartige Böden ein ungünstiges Verformungsverhalten auf. Dieses führt zu Problemen beim Abdichten und bei der Drallübertragung durch das Führungsband. Der bei hohen Gasdrücken unvermeidbare Gasdurchschlag (Kontaktverlust zwischen Führungsband und Rohrwand) führt zu einem andauernden Öffnen und Schließen des Dichtspaltes während des Rohrdurchganges und damit zur Schwingungsanregung der Geschosse und zu einem erhöhten Rohrverschleiß.
• Die Ursache dieser Abdichtungsprobleme besteht darin, daß die beim Abschuß am Geschoßheck angreifenden axialen Kraftkomponenten eine axiale Durchbiegung der Bodenplatte bewirken, verbunden mit einer radialen Aufweitung der vorderen Geschoßbodenhülle und einer radialen Einschnürung des hinteren Geschoßbodens bzw. des hinteren Führungsbandbereiches. Der Radialverformung durch die axiale Kraftkomponenten beim Abschuß werden die Radialverformungen infolge der gleichzeitig wirkenden radialen Kraftkomponenten überlagert.
• Diese Überlagerung bewirkt die resultierte Radialverformung des Geschoßbodens.
• Die radial wirkenden Kräfte resultieren einerseits aus dem Gasdruck, der bis zur Führungsbandhinterkante ansteht, und dem Führungsbanddruck. Diese Kräfte führen zu einer radialen Einschnürung der Bodenhülle über die gesamte Länge. Ergibt sich nun aus der Überlagerung beider Verformungszustände eine resultierende radiale Einschnürung an der Führungsbandhinterkante, so kommt es zum Kontaktverlust zwischen Führungsband und Rohr. Dieser freigelegte Spaltraum füllt sich mit Gas, was gleichbedeutend ist mit einer Vergrößerung der radialen Kraft auf die Bodenhülle. Dies hat eine weitere Vergrößerung der radialen Einschnürung im Führungsbandbereich zur Folge und führt schließlich zum kompletten Gasdurchschlag.
• Aus der US 4,327,643 sind ferner Sprenggeschosse bekannt, deren Bodenplatten heckseitig gewölbt sind. Im Inneren der Geschosse befindet sich allerdings Sprengstoff, so daß die Bodenplatte in Axial- und Radialrichtung wenig verformt werden kann (würde sich im Inneren dieser Geschosse ein Hohlraum befinden, würde der Geschoßboden infolge seiner Dünnwandigkeit und seiner extremen Bodenkrümmung ohne eine radiale Unterstützung durch den Sprengstoff unter dem bis zum Führungsband anstehenden Gasdruck beim Abschuß kollabieren).
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Geschoßboden der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei dem eine radiale Einschnürung im Führungsbandbereich vermieden wird.
• Diese Aufgabe wird erfingdungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.
• Die weiteren Unteransprüche stellent besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung dar.
• Der Erfindung liegt also der Gedanke zugrunde, durch eine gewölbte Formgebung des Bodens das Verformungsverhalten beim Abschuß dahingehend zu korrigieren, daß die axiale Bodenaufwölbung auch im hinteren Geschoßbodenbereich eine radiale Aufweitung bewirkt. Diese formspezifische Bodendeformation beim Abschuß stellt die Gasdichtheit und Drallübertragung des Führungsbandes auch bei hohen Gasdrücken sicher.
• Es sei an dieser Stelle noch einmal darauf hingewiesen, daß der eingangs zitierten US 4,327,643 der erfindungswesentliche Gedanke nicht entnommen werden kann. Denn dort soll eine entsprechende radiale Einschnürung des Führungsbandes nicht verhindert werden bzw. tritt gar nicht auf, weil das Geschoß selbst bis zur Bodenplatte mit Sprengstoff gefüllt ist.
• Im folgenden werden nähere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und mit Hilfe von Figuren beschrieben.
• Es zeigen:

Fig. 1a und 1b

schematisch den Querschnitt eines an sich bekannten Hohlbodens im Ruhezustand und beim Abschuß;

Fig. 2

den Querchnitt eines erfindungsgemäßen Hohlbodens;

Fig. 3a und 3b

den Querschnitt eines erfindungsgemäßen Kugelkalottenbodens im Ruhezustand und beim Abschuß;

Fig. 4

die Gegenüberstellung eines an sich bekannten Flachbodens mit einem Kugelkalottenboden;

Fig. 5

den Querschnitt eines erfindungsgemäßen Kegelbodens; und

Fig. 6

den Querschnitt eines Teiles eines Trägergeschosses mit erfindungsgemäßem Geschoßboden.

• In Fig. 1a und 1b ist mit 10 der Geschoßboden bezeichnet, der aus einer Bodenhülle 12 und einer Bodenplatte 13 besteht. Die Bodenhülle 12 besitzt einen konischen Heckteil 14 (auch als Boat-Tail bezeichnet). Mit 15 ist die Boat-Tail-Umlaufkante, also der Übergangsbereich von dem konischen Heckteil zur zylindrischen Bodenhülle gekennzeichnet.
• Auf der Geschoßheck abgewandten Seite des Geschoßbodens 10 befindet sich ein Hohlraum 16, in dem sich keine die Bodenplatte 13 axial und die Bodenhülle radial abstützenden Teile befinden. In der Praxis werden in diesem Raum häufig Fallschirme der Submunitionsgeschosse angeordnet. Auf der Bodenhülle 12 ist ferner eine Führungsband 17 aufgebracht. Aus Gründen einer besseren Übersicht wurden die Rohrwände der Waffe in die Figuren nicht mit eingezeichnet.
• In Fig. 1a ist der Geschoßboden 10 in seiner Ruhestellung dargestellt. Wie Fig. 1b zeigt, bewirken die beim Abschuß am Geschoßheck angreifenden Kräfte eine axiale Durchbiegung der Bodenplatte 13, verbunden mit einer radialen Aufweitung im vorderen Bereich der Bodenhülle 12. Gleichzeitig erfolgt eine radiale Einschnürung im heckseitigen Bereich der Bodenhülle 12, unterstützt durch den Führungsbanddruck und den bis zur Führungsbandhinterkante anstehenden radial wirkenden Gasdruck. Diese Einschnürung bewirkt, daß das Führungsband 17 bei großen Gasdrücken seine Dichtfunktion gegenüber den Verbrennungsgasen beim Abschuß verliert. Ein einmal auftretender Kontaktverlust an der Führungsbandhinterkante vergrößert die radiale Kraftbeaufschlagung und verstärkt die radiale Einschnürung der Bodenhülle 12. Ein Gasdurchschlag ist dann unvermeidlich.
• Fig. 2 zeigt den Querschnitt eines erfindungsgemäßen Geschoßbodens 20, der eine Bodenhülle 22 und eine Bodenplatte 23 aufweist. Das konische Heckteil wurde mit 24, die Boat-Tail-Umlaufkante mit 25, der den Falschirm aufnehmende Hohlraum mit 26 und das Führungsband mit 27 bezeichnet. Die Führungsbandhinterkante trägt das Bezugszeichen 28. Für die Wölbung der Bodenplatte 23 gelten folgende Beziehungen:

  

  
  mit:

D =

Kaliber des Geschosses

t =

Wölbungstiefe

f =

Abstand der Führungsbandhinterkante vom äußeren Rand der Wölbung

g =

Abstand der Führungsbandhinterkante von der Boat-Tail-Kante

β =

maximaler Steigungswinkel.

• Der Abstand zwischen dem Randbereich der Wölbung und der Boat-Tail-Innenkante ist wesentlich kleiner als das Kaliber D und entspricht im wesentlichen den Übergangsradien zwischen Wölbung und Boat-Tail. In den folgenden Figuren 3 bis 6 wird dieser Bereich vernachlässigt, d. h. die Wölbung schießt sich direkt an die Boat-Tail-Innenkante an.
• Im folgenden wird ein Geschoßboden näher beschrieben, bei dem die Wölbung der Bodenplatte die Form einer Kugelkalotte aufweist:
• In Fig. 3a ist der erfindungsgemäße Geschoßboden 30 im Ruhezustand dargestellt. Die Bodenhülle des Geschoßbodens ist mit 32, die Bodenplatte mit 33, das konische Heckteil mit 34 und die Boat-Tail-Umlaufkante mit 35 gekennzeichnet. Der Fallschirmhohlraum, das Führungsband und die Führungsbandhinterkante besitzen die Bezugszeichen 36, 37 bzw. 37' und 38 bzw. 38'. Anstatt der Beziehung (1) kann die Wölbung der Bodenplatte 33 auch mit Hilfe der folgenden Beziehung beschrieben werden: $$\text{2/3 D ≦ R ≦ 3/2 D}$$

  

  
  wobei R der Radius der Kugelkalotte ist.
• Außerdem ist zu berücksichtigen, daß für den Abstand x vom Schnittpunkt der verlängerten Kugelkalotte 39 und der Führungsbandhinterkante 38 bzw. 38' gelten soll: $$\text{x ≦ 1/10 D}$$

  
• Dabei kann der Schnittpunkt 39 sowohl vor als auch hinter der Führungsbandhinterkante 38 bzw. 38' liegen. In Fig. 3a zeigt die rechte Hälfte des Geschosses eine Ausführung, bei der die Führungsbandkante hinter dem Schnittpunkt 39 liegt, während die linke Hälfte des Geschoßbodens ein Ausführungsbeispiel zeigt, bei dem die Führungsbandhinterkante 38' vor dem Schnittpunkt 39 liegt.
• Auf jeden Fall muß bei allen Ausführungsbeispielen die Führungsbandhinterkante 38 bzw. 38' in Flugrichtung gesehen, vor der Boat-Tail-Umlaufkante 35 liegen (g ≧ 0).
• Die Wirkung der gewölbten Bodenplatte 33 beim Abschuß zeigt Fig. 3b. Mit Ausnahme eines Teiles des konischen Hecks erfolgt eine radiale Aufweitung der Bodenhülle 32. Dadurch ist beim Abschuß die Gasdichtigkeit aber auch die Drallübertragung des Führungsbandes 37 bzw. 37' sichergestellt.
• In Fig. 4 sind noch einmal die Verhältnisse eines erfindungsgemäßen Geschoßbodens (Fig. 4a)) und eines herkömmlichen Flachbodens (Fig. 4b) gezeigt. In beiden Fällen handelt es sich um ein Geschoß mit einem Kaliber D = 155 mm. Länge des Geschoßbodens, Lage und Länge der Führungsbänder 47 bzw. 47' sind gleich. Die Wandstärke W des Flachbodens ist gleich der größten Wandstärke des Kugelkalottenbodens und beträgt 30 mm. Der Radius R ist gleich 130 mm. Für den Flachboden erfolgte der erste Gasdurchschlag bei 3600 Bar, während für den Kugelkalottenboden der Gasdurchschlag erst bei 4500 Bar auftrat.
• In Fig. 5 ist als weiteres Beispiel ein Geschoßboden 50 mit kegelförmiger Bodenplatte 53 wiedergegeben. Die Bodenhülle ist mit 52, das konische Heckteil mit 54 und die Boat-Tail-Umlaufkante mit 55 bezeichnet. Ähnlich wie beim Kalottenboden kann der Schnittpunkt des Bodenkegels mit der Bodenhülle 59 vor oder hinter der Führungsbandhinterkante 58 bzw. 58' liegen.
• Für den Kegelwinkel α der Bodenplatte 53 gilt die Beziehung: $$\text{7° ≦ α ≦ 25°}$$

  
• Für den Abstand x der Führungsbandhinterkante vom Schnittpunkt 59 gilt wiederum die Beziehung (3).
• Die vorliegende Erfindung ist besonders vorteilhaft für Artillerieträgergeschosse mit dünnwandiger Geschoßhülle. Denn die Forderung nach maximaler Nutzraumlänge begrenzt die Bodenhöhe und die Dünnwandigkeit der Geschoßhülle macht eine radiale Unterstützung der Geschoßhülle im Führungsbandbereich durch die Bodenhülle erforderlich.
• Infolge der beschränkten Bodenlänge ist man also in der Regel gezwungen, die Führungsbandhinterkante bis zur Boat-Tail-Umlaufkante zurückzuziehen (g = 0), um die zur Drallübertragung notwendige Leistenlänge des Führungsbandes überhaupt auf dem Heck bzw. auf dem bodenunterstützten Bereich anordnen zu können. Um bei dieser Position der Führungsbandhinterkante die Funktion des gesamten Führungsbandes sicherzustellen, ist eine radiale Aufweitung des Bodens, gekoppelt mit einer radialen Verquetschung des Führungsbandes in diesem Bereich erforderlich. Diese Forderungen sind mit dem erfindungsgemäßen Geschoßboden erfüllbar.
• In Fig. 6 ist ein Teil eines Trägergeschosses mit dünner Hülle wiedergegeben. Der Geschoßboden ist mit 60 bezeichnet und besteht wiederum aus einer Bodenhülle 62 und einer Bodenplatte 63. Die Bodenhülle 62 weist einem konischen Heckteil 64 auf, dessen Boat-Tail-Kante mit 65 bezeichnet ist.
• Auf der Bodenhülle 62 sitzt ein Teil eines zweiteiligen Führungsbandes 67. Der Hohlraum für einen nicht dargestellten Fallschirm ist mit 66 gekennzeichnet. An dem Geschoßboden 60 ist die dünne Hülle 69 des Trägergeschosses befestigt. Im Inneren des Trägergeschosses befinden sich Submunitionskörper. Das heckseitige Ende eines derartigen Submunitionskörpers wurde mit der Bezugsziffer 70 angedeutet. Als Bodenplatte wurde in einem praktischen Ausführungsbeispiel ein Kugelkalottenboden verwendet.
Bezugszeichenliste

10

Geschoßboden, Hohlboden

12

Bodenhülle

13

Bodenplatte

14

konisches Heckteil (Boat-Tail)

15

Boat-Tail-Umlaufkante

16

Hohlraum

17

Führungsband




20

Geschoßboden

22

Bodenhülle

23

Bodenplatte

24

konisches Heckteil

25

Boat-Tail-Umlaufkante

26

Hohlraum

27

Führungsband

28

Führungsbandhinterkante




30

Geschoßboden

32

Bodenhülle

33

Bodenplatte

34

konisches Heckteil

35

Boat-Tail-Umlaufkante

36

Hohlraum

37

Führungsband

37'

Führungsband

38

Führungsbandhinterkante

38'

Führungsbandhinterkante

39

Schnittpunkt des durch den Radius beschriebenen Kreises mit der Bodenhülle




43, 43'

Bodenplatte

45, 45'

Boat-Tail-Umlaufkante

47, 47'

Führungsband

48, 48'

Führungsbandhinterkante




50

Geschoßboden

52

Bodenhülle

53

Bodenplatte

54

konischer Heckteil

55

Boat-Tail-Umlaufkante




57, 57'

Führungsband

58, 58'

Führungsbandhinterkante

59

Schnittpunkt des Bodenkegels mit der Bodenhülle




60

Geschoßboden

62

Bodenhülle

63

Bodenplatte

64

konisches Heckteil

65

Boat-Tail-Umlaufkante

66

Hohlraum

67

Führungsband

68

Führungsgbandhinterkante

69

Geschoßhülle

70

Submunitionsgeschoß




α

Kegelwinkel

β

maximaler Steigungswinkel




D

Kaliber

f

Abstand Führungsbandhinterkante von Rand der Wölbung

g

Abstand Führungsbandhinterkante von Boat-Tail-Kante

R

Radius der Kugelkalotte

t

Wölbungstiefe

w

Wandstärke der Bodenplatte

x

Abstand Führungsbandhinterkante vom Schnittpunkt der Bodenhülle mit verlängerter Kugelkalotte oder Bodenkegel

Claims (6)

1. Geschoßboden (10,20,30,50,60) für Trägergeschosse von Submunition (70), wobei der Geschoßboden (10,20,30,50,60) eine Bodenhülle (12,22,32,52,62) mit konischem Heckteil (14,24,34,54,64) und eine Bodenplatte (13,23,33,43,53,63) besitzt, und wobei auf der Bodenhülle (12,22,32,52,62) ein Führungsband (17,27,37,47,57,67) angeordnet ist, daß sich auf der dem Geschoßheck abgewandten Seite des Geschoßbodens (10,20,30,50,60) ein Hohlraum (16,26,36,56, 66) befindet, in dem keine, die Bodenplatte (13,23,33,43, 53,63) oder die Bodenhülle (12,22,32,52,62) abstützenden Teile angeordnet sind, und daß die Decke der Bodenplatte (12,22,32,52,62) so gewählt ist, daß der Boden den Abschußbelastungen widersteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Geschoßboden (20,30,50,60) eine zum Geschoßheck hin gewölbte Bodenplatte (23,33,43',53,63) aufweist, und daß für die Wölbung der Bodenplatte (23,33,43',53,63) folgende Beziehungen gelten: $$\text{1/20 D ≦ t ≦ 1/5 D}$$

   

   $$\text{1/20 D ≦ f ≦ 1/5 D}$$

   

   $$\text{g ≧ 0}$$

   

   $$\text{10° ≦ β ≦ 40°}$$

   

   mit:

   D =   Kaliber des Geschosses

   t =   Wölbungstiefe

   f =   Abstand der Führungsbandhinterkante von dem äußeren Rand der Wölbung

   g =   Abstand der Führungsbandhinterkante von der Boat-Tail-Kante

   β =   maximaler Steigungswinkel
2. Geschoßboden nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbung der Bodenplatte (23,33,43',63) kugelkalottenförmig ausgebildet ist.
3. Geschoßboden nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Radius (R) der Kugelkalotte folgende Beziehung gilt: $$\text{2/3 D ≦ R ≦ D}$$

   
4. Geschoßboden nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für den Abstand x der Führungsbandhinterkante (38,38',48, 68) von dem Schnittpunkt (39) des durch den Radius (R) beschriebenen Kreises mit der Bodenhülle (32,62) gilt: $$\text{x ≦ 1/10 D,}$$

   

   wobei der Schnittpunkt (39) sowohl vor als auch hinter der Führungsbandhinterkante (38,38',48',68) liegen kann.
5. Geschoßboden (10,20,30,50,60) für Trägergeschosse von Submunition (70), wobei der Geschoßboden (10,20,30,50,60) eine Bodenhülle (12,22,32,52,62) mit konischem Heckteil (14,24,34,54,64) und eine Bodenplatte (13,23,33,43,53,63) besitzt, und wobei auf der Bodenhülle (12,22,32,52,62) ein Führungsband (17,27,37,47,57,67) angeordnet ist, daß sich auf der dem Geschoßheck abgewandten Seite des Geschoßbodens (10,20,30,50,60) ein Hohlraum (16,26,36,56, 66) befindet, in dem keine, die Bodenplatte (13,23,33,43, 53,63) oder die Bodenhülle (12,22,32,52,62) abstützenden Teile angeordnet sind, und daß die Decke der Bodenplatte (12,22,32,52,62) so gewählt ist, daß der Boden den Abschußbelastungen widersteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Geschoßboden (20,30,50,60) eine zum Geschoßheck hin gewölbte Bodenplatte (23,33,43',53,63) aufweist, daß die Wölbung der Bodenplatte (53) kegelförmig ausgebildet ist, und daß für den Kegelwinkel α der Bodenplatte (53) gilt: $$\text{7° ≦ α ≦ 25°.}$$

   
6. Geschoßboden nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für den Abstand x der Führungsbandhinterkante (58,58') von dem Schnittpunkt (59) des verlängerten Bodenkegels mit der Bodenhülle (52) gilt: $$\text{x ≦ 1/10 D,}$$

   

   wobei der Schnittpunkt (59) des Bodenkegels mit der Bodenhülle (52) sowohl vor als auch hinter der Führungsbandhinterkante (58,58') liegen kann.

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