EP2198233A1 - Waffenrohr in leichtbauweise - Google Patents

Waffenrohr in leichtbauweise

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EP2198233A1
EP2198233A1 EP08801811A EP08801811A EP2198233A1 EP 2198233 A1 EP2198233 A1 EP 2198233A1 EP 08801811 A EP08801811 A EP 08801811A EP 08801811 A EP08801811 A EP 08801811A EP 2198233 A1 EP2198233 A1 EP 2198233A1
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EP
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barrel
weapon
tube
weapon barrel
matrix
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EP08801811A
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EP2198233B1 (de
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Gerhard Bilger
Markus Tripp
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Rheinmetall Waffe Munition GmbH
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Rheinmetall Waffe Munition GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41A—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
    • F41A21/00—Barrels; Gun tubes; Muzzle attachments; Barrel mounting means
    • F41A21/02—Composite barrels, i.e. barrels having multiple layers, e.g. of different materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41A—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
    • F41A21/00—Barrels; Gun tubes; Muzzle attachments; Barrel mounting means
    • F41A21/44—Insulation jackets; Protective jackets

Definitions

  • the weapon barrel is made of a ceramic composite or the metallic weapon barrel is wrapped, for example with glass fiber reinforced material.
  • the gun barrel has a lower pipe wall thickness. In combination with the fiber-reinforced material, this then leads to a weight reduction of the barrel.
  • the ceramic composite pipe is made of fiber sections made of fiber-reinforced material. The fiber sections are connected together at their ends and the sliver wound helically into a tube.
  • a weapon barrel in which a winding of individual fiber materials is provided around a metal tube serving as a projectile track, is also published in DE 199 59 147 A1.
  • a fiber-reinforced drawn rifle barrel can be derived from DE 691 16 787 T2 (EP 0 479 746 B1). Also known from US 5,214,234 A weapon barrel has a metallic barrel with a directly attached layer.
  • a multi-layer weapon tube also describes the US 5,856,631 A.
  • the same subject for small caliber deals with WO 99/37966 A2.
  • DE 101 12 254 C1 deals with a weapon tube with reduced weight due to suitable material pairing with better heat-dissipating properties and constant precision.
  • the wraps or layers serve to receive or to dissipate the heat from the gun barrel. Especially with GFRP windings containing a resin in the carbon fibers, too high temperatures will damage the windings.
  • the invention has as its object to provide a weapon barrel in lightweight construction, which no longer has the aforementioned disadvantage.
  • the invention is based on the idea to avoid a temperature transition from the barrel to a wrap.
  • a thermal insulation between the two is involved.
  • This thermal separating layer for example a ceramic, is applied to the steel tube by means of thermal application processes, preferably high-speed flame spraying. Due to the separation layer, the temperature is maintained in the tube and not dissipated as known about the winding. The composite material / layer / matrix is then applied to this ceramic separating layer in order to stabilize the material-reduced weapon barrel in the material-reduced areas.
  • the cartridge chamber in the area in which high pressures occur, is carried out as usual.
  • a wrapping with a thermal separating layer is incorporated in the area (s) in which lower pressures occur, ie preferably at the front of the weapon barrel.
  • the temperature dissipation takes place through the rear area (cartridge chamber), in which, as is known, always the higher temperatures occur.
  • the pipe thickness at the front or in the front of the gun barrel should be selected so that a derivative of the temperature is purely constructive backwards through the pipe, ie through / over the pipe itself.
  • the new gun barrel is characterized by a composite of steel - ceramic composite material. It is weight-reduced and therefore ideal for fast shooting or aiming. It is intended to be used on weapons with a caliber of 30 mm and smaller caliber gun barrels.
  • the single figure shows a weapon barrel 1, consisting of a metallic tube 2, for example made of steel, a ceramic layer 3 applied thereto and a plastic matrix (4), for example a GFRP matrix, in the front region 5 Cartridge bearing 7 made of steel.
  • a weapon barrel consisting of a metallic tube 2, for example made of steel, a ceramic layer 3 applied thereto and a plastic matrix (4), for example a GFRP matrix, in the front region 5 Cartridge bearing 7 made of steel.
  • the ceramic 3 is, for example, circonium oxide, which is applied to the steel by means of a suitable method. Due to its surface properties, the ceramic 3 offers a good adhesion behavior for the composite matrix 4 on the weapon barrel 1.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Waffenrohr (1), bestehend aus einem metallischen Rohr (2) und einer Kunststoffmatrix (4) sowie einem Patronenlager (7), wobei zwischen dem Rohr (2) und der Matrix (4) eine Thermoisolierschicht (3) zumindest im vorderen Bereich (5) des Waffenrohres (1) eingebunden ist. Eine Temperaturableitung aus dem vorderen Rohrbereich (5) in den hinteren Bereich (6) erfolgt durch dass Rohr (2) selbst.

Description

BESCHREIBUNG
Waffenrohr in Leichtbauweise
Bei diversen Waffen / Waffentypen wird häufig eine Gewichtsreduzierung angestrebt. Die wir u. a. dadurch erreicht, dass das Waffenrohr aus einem Keramikverbund hergestellt wird oder das metallische Waffenrohr umwickelt wird, beispielsweise mit glasfaserverstärktem Material. Das Waffenrohr weist dabei eine geringere Rohrwandstärke auf. In Kombination mit dem faserverstärkten Material führt dies dann zu einer Gewichtsreduzierung des Waffenrohres.
Aus der CH 682 843 A5 sind ein Keramikverbundrohr für Feuerwaffen und das Verfahren zu dessen Herstellung bekannt. Das Keramikverbundrohr wird aus Faserabschnitten hergestellt, die aus faserverstärktem Werkstoff bestehen. Die Faserabschnitte werden dabei an ihren Enden miteinander verbunden und das Faserband schraubenförmig zu einem Rohr gewickelt.
Ein Aluminiumrohr mit Umwicklung beschreibt die US 5,285,592 A. Aus der US 5,915,937 A ist ein metallisches Waffenrohr umhüllt mit einem Verbundstoff bekannt. Die EP 0 862 721 B1 beansprucht einen Waffenlauf mit faserverstärktem Kunststoff und Metall sowie das entsprechende Verfahren zur Herstellung des Waffenlaufes.
Ein Waffenrohr, bei welchem um ein als Geschosslaufbahn dienendes Metallrohr eine Wicklung aus einzelnen Fasermaterialien vorgesehen ist, publiziert auch die DE 199 59 147 A1. Das Fasermaterial oder die Einbettungsmasse, in welche das Fasermaterial eingebettet ist, beinhalten hierbei eine Komponente, welche die Wärmeausdehnung beeinflusst.
Ein Innenverbundmaterial für ein Waffenrohr offenbart die DE 692 103 T2 (EP 0 517 593 B1).
Ein faserverstärkter gezogener Gewehrlauf ist aus der DE 691 16 787 T2 (EP 0 479 746 B1) ableitbar. Auch das aus der US 5,214,234 A bekannte Waffenrohr besitzt ein metallisches Waffenrohr mit einer direkt darauf angebrachten Schicht.
Ein Mehrlagenwaffenrohr beschreibt zudem die US 5,856,631 A. Mit gleichem Gegenstand für Kleinkaliber beschäftigt sich die WO 99/37966 A2.
Mit einem durch geeignete Materialpaarung gewichtsreduzierten Waffenrohr mit besseren Wärmeabstrahleigenschaften und gleich bleibender Präzision beschäftigt sich die DE 101 12 254 C1.
Die Umwicklungen bzw. Schichten dienen dabei zur Aufnahme bzw. zum Abführen der Wärme aus dem Waffenrohr. Insbesondere bei GFK -Wicklungen, die ein Harz in den Kohlefasern beinhalten, führen zu hohe Temperaturen zur Beschädigung der Wicklungen.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Waffenrohr in Leichtbauweise anzugeben, welches den vorgenannten Nachteil nicht mehr aufweist.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, einen Temperaturübergang vom Waffenrohr auf eine Umwicklung zu vermeiden. Dazu wird eine Thermoisolation zwischen beiden eingebunden. Diese Thermotrennschicht, beispielsweise eine Keramik, wird auf das Stahlrohr mittels thermischen Auftragsverfahren, vorzugsweise Hochgeschwindigkeitsflammspritzen aufgetragen. Durch die Trennschicht wird die Temperatur im Rohr gehalten und nicht wie bekannt über die Wicklung abgeführt. Auf diese Keramiktrennschicht wird dann der Verbundwerkstoff / Schicht / Matrix aufgebracht, um das materialreduzierte Waffenrohr in den materialreduzierten Bereichen zu stabilisieren.
Das Patronenlager, im Bereich, in dem hohe Drücke auftreten, wird dabei wie gehabt ausgeführt. Eine Umwicklung mit Thermotrennschicht wird in dem / den Bereich(en) eingebunden, in dem geringere Drücke auftreten, also vorzugsweise vorne am Waffenrohr. Die Temperaturabführung erfolgt durch den hinteren Bereich (Patronenlager), in dem bekanntlich immer die höheren Temperaturen auftreten.
Um das Abführen zu gewährleisten, ist die Rohrdicke vorne bzw. im vorderen Bereich des Waffenrohres so zu wählen, dass eine Ableitung der Temperatur rein konstruktiv über das Rohr nach hinten erfolgt, d. h. durch /über das Rohr selbst. Auf zusätzliche Möglichkeiten zum Ableiten der Temperatur kann somit verzichtet werden. Das neue Waffenrohr zeichnet sich durch einen Verbund aus Stahl - Keramik - Verbundwerkstoff aus. Es ist gewichtsreduziert und damit ideal zum schnellen Schießen bzw. Zielen. Vorgesehen ist der Einsatz bei Waffen ab einem Kaliber von 30 mm, wobei auch kleinere Kaliberwaffenrohre so aufgebaut werden können.
Anhand eines Ausführungsbeispiels mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Es zeigt die einzige Figur ein Waffenrohr 1 , bestehend aus einem metallischen Rohr 2, beispielsweise aus Stahl, einer darauf aufgebrachten Keramikschicht 3 sowie einer Kunststoffmatrix (4), beispielsweise einer GFK - Matrix, im vorderen Bereich 5. Im hinteren Bereich 6 befindet sich ein Patronenlager 7 aus Stahl.
Bei der Keramik 3 handelt es sich beispielsweise um Circonoxid, das mittels geeignetem Verfahren auf den Stahl aufgetragen wird. Die Keramik 3 bietet aufgrund ihrer Oberflächenbeschaffenheit ein gutes Haftungsverhalten für die Verbundwerkstoff- Matrix 4 am Waffenrohr 1.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Waffenrohr (1), bestehend aus einem metallischen Rohr (2) und einer Kunststoffmatrix (4) sowie einem Patronenlager (7), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Rohr (2) und der Matrix (4) eine Thermoisolierschicht (3) zumindest im vorderen Bereich (5) des Waffenrohres (1) eingebunden ist.
2. Waffenrohr nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (2) ein Stahlrohr und die Matrix (4) eine GFK- Matrix sind.
3. Waffenrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein hinterer Bereich (6) am Waffenrohr (1), zumindest aber das Patronenlager (7) ohne die Thermoisolierschicht (3) ist.
4. Waffenrohr nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermoisolierschicht (3) eine Keramik ist.
5. Waffenrohr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramik ein Circo- noxid ist.
EP08801811.4A 2007-09-24 2008-09-03 Waffenrohr in leichtbauweise Not-in-force EP2198233B1 (de)

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