EP2488821A1 - Treibspiegel - Google Patents

Treibspiegel

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Publication number
EP2488821A1
EP2488821A1 EP10759814A EP10759814A EP2488821A1 EP 2488821 A1 EP2488821 A1 EP 2488821A1 EP 10759814 A EP10759814 A EP 10759814A EP 10759814 A EP10759814 A EP 10759814A EP 2488821 A1 EP2488821 A1 EP 2488821A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
foam
sabot
metal
different
fibers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10759814A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas B. Wellm
Michael Vagedes
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Nitrochemie Aschau GmbH
Original Assignee
Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Nitrochemie Aschau GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rheinmetall Waffe Munition GmbH, Nitrochemie Aschau GmbH filed Critical Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Publication of EP2488821A1 publication Critical patent/EP2488821A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B14/00—Projectiles or missiles characterised by arrangements for guiding or sealing them inside barrels, or for lubricating or cleaning barrels
    • F42B14/06—Sub-calibre projectiles having sabots; Sabots therefor
    • F42B14/068—Sabots characterised by the material

Definitions

  • the invention relates to a sabot of foamed materials and a method for its production.
  • Sealing mirrors are used in sub-caliber projectiles and shotgun shells, on the one hand to obtain a seal against the propellant gases and on the other hand to ensure a guidance of the projectile in the barrel.
  • a sabot projectile is known with a sabot, which is divided by axially extending slots into segments.
  • DE 199 29 915 A1 the interaction of cartridge and sabot or sabot is reflected.
  • a method for producing a segmented sabot is described in DE 10 2004 017 674 A1.
  • Sealing mirrors are usually made of metals such as aluminum, plastics or composites.
  • a sabot body with methods for this is the CH 693 008 A5 removable.
  • the DE 80 23 382 U1 claimed a sabot of metal parts and plastic, wherein the metal parts are designed in stamped sheet metal form.
  • DE 103 35 273 B4 describes a method and an apparatus for producing a multipart driving ring for a subcaliber projectile in fiber composite construction.
  • the sabot Since the sabot must be accelerated with, but does not contribute to the effective mass of the projectile, the sabot should be as light as possible, to use little energy. At the same time, however, the sabot must also be strong enough to absorb the forces occurring during acceleration. Metals have a high strength, but also a high density, ie, the sabot will always be heavy, plastics in turn have a low material strength, so they must be made stronger and / or reinforced and the weight advantage over the metal is at least partially canceled.
  • the invention has the object to reduce the weight of propellant mirrors while maintaining their functionality.
  • the invention is based on the idea of producing the sabot or the sabot segments from material foams instead of the solid material.
  • material foams such as aluminum foam, zinc foam, foaminal, etc.
  • the foam material can be used or used either directly or in combination.
  • the foam can be used as a sandwich component with layers of the same or a different material, with reinforced fiber material, such as carbon fiber or metal fibers, etc., as well as with a core made of another material.
  • a reduction of the weight can be realized.
  • a foam material eg aluminum foam 0.4 - 1, 0 g / cm 3 compared to aluminum 2.75 g / cm 3
  • the reduction of the use of material and the better adaptation of the material to sliding on the tube wall and better guiding / sealing of the projectile are advantageously achieved. Because it is now possible to use a different material at the contact surface to the gun barrel than the rest of the body.
  • the foam material may be a metal foam such as aluminum foam, zinc foam, Foaminal, etc., wherein the foam material as a sandwich component with layers of the same or another material, a reinforced fiber material such as carbon fibers, metal fibers, etc. and / or a Core can be used from a different material. This makes it possible to provide parts of the surface of the sabot with a different material than the residual body.
  • a sabot 1 consisting of at least two sabot cages or segments 2, 3, which dissolve in a known manner at the exit from an unspecified gun barrel from bullet core (penetrator) 4 and fall off.
  • the sabot segments 2, 3 are at least partially formed of a metal foam 5, etc., which forms, for example, in sandwich structure, the base body or the segments 2, 3.
  • the preparation of the sabot 1 is mixed from a base material, preferably pulverulent and possibly with the addition of composite fibers and additives and a necessary amount of blowing agent and pressed into a frothable blank. This can be done either by batchwise pressing, extrusion, (co) extruding, isostatic pressing, etc., that is, in any known type of compacting / compressing.
  • the mixture on a support material, for. B. metal sheet applied and solidified to a so-called sandwich structure.
  • the mixture may also be added directly to a corresponding mold.
  • the material After molding and shaping the blank or filling the non-illustrated molds of the manufacturing apparatus, the material is heated and expanded by the blowing agent. As a result, a foamed body is formed, which could possibly be further processed mechanically or can.
  • a further material could be applied by thermal spraying in order to be able to modify the contact properties to the tube.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

Vorgeschlagen werden ein Treibspiegel (1), kennzeichnet durch einen vollständigen, zumindest aber teilweisen Aufbau aus einem Werkstoffschaum sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Treibspiegels (1). Bei dem Werkstoffschaum kann es sich um einen Metallschaum wie Aluminiumschaum, Zinkschaum, Foaminal etc. handeln, wobei der Werkstoffschaum als Sandwich-Bauteil mit Lagen aus demselben oder einem anderen Material, einem verstärktem Fasermaterial, wie Kohlefasern, Metallfasern, etc. und / oder einem Kern aus einem anderen Material eingesetzt werden kann. Dadurch wird es möglich, Teile der Oberfläche des Treibspiegels (1) mit einem anderen Werkstoff als der Restkörper versehen zu können.

Description

BESCHREIBUNG
Treibspiegel
Die Erfindung beschäftigt sich mit einem Treibspiegel aus geschäumten Werkstoffen sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Treibspiegel werden bei unterkalibrigen Geschossen und bei Schrotpatronen eingesetzt, um einerseits eine Abdichtung gegenüber den Treibgasen zu erhalten und andererseits eine Führung des Geschosses im Waffenrohr zu gewährleisten. So ist aus der AT 313 754 ein Treibspiegelgeschoss bekannt mit einem Treibspiegel, der durch axial verlaufende Schlitze in Segmente unterteilt ist. In der DE 199 29 915 A1 spiegelt sich das Zusammenwirken von Patrone und Treibspiegel bzw. Treibkäfig wider. Ein Verfahren zur Herstellung eines segmentierten Treibkäfigs beschreibt die DE 10 2004 017 674 A1.
Treibspiegel werden in der Regel aus Metallen, wie Aluminium, Kunststoffen oder Verbundstoffen hergestellt. Ein Treibspiegelkörper mit Verfahren dazu ist der CH 693 008 A5 entnehmbar. Die DE 80 23 382 U1 hingegen beansprucht einen Treibkäfig aus Metallteilen und Kunststoff, wobei die Metallteile in Stanzblechform ausgeführt sind. Die DE 103 35 273 B4 beschreibt eine Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines mehrteiligen Treibringes für ein Unterkalibergeschoss in Faserverbundbauweise.
Da der Treibspiegel mit beschleunigt werden muss, selbst aber nicht zur Wirkmasse des Geschosses beiträgt, sollte der Treibspiegel möglichst leicht sein, um wenig Energie zu verbrauchen. Gleichzeitig muss der Treibspiegel aber auch fest genug sein, um die bei der Beschleunigung auftretenden Kräfte aufnehmen zu können. Metalle haben eine hohe Festigkeit, jedoch auch eine hohe Dichte, d. h., der Treibspiegel wird immer schwer sein, Kunststoffe haben ihrerseits eine geringe Materialfestigkeit, sodass diese stärker ausgeführt und / oder verstärkt werden müssen und der Gewichtsvorteil gegenüber dem Metall zumindest teilweise wieder aufgehoben wird. Hier stellt sich die Erfindung die Aufgabe, das Gewicht von Treibspiegeln zu reduzieren bei Beibehaltung ihrer Funktionsfähigkeit.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen aufgezeigt.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, den Treibspiegel bzw. die Treibspiegelsegmente aus Werkstoffschäumen anstelle des Vollmaterials herzustellen. Als Werkstoffschäume bieten sich beispielsweise Metallschäume wie Aluschaum, Zinkschaum, Foaminal etc. an. Der Werkstoffschaum kann entweder direkt oder in Kombination eingesetzt bzw. verwendet werden. Insbesondere, wenn höhere Anforderungen an das Material gestellt werden, kann der Schaum eingesetzt werden als Sandwich-Bauteil mit Lagen aus demselben oder einem anderen Werkstoff, mit verstärktem Fasermaterial, wie Kohlefaser oder Metallfasern etc., sowie mit einem Kern aus einem anderen Material.
Durch Einsatz eines Werkstoffschaums (z. B. Aluminiumschaum 0,4 - 1 ,0 g/cm3 gegenüber Aluminium 2,75 g/cm3) ist eine Reduzierung des Gewichtes realisierbar. Mit der Reduktion einher gehen dabei in vorteilhafter Art und Weise die Verringerung des Materialeinsatzes sowie die bessere Anpassungsmöglichkeit des Materials an das Gleiten an der Rohrwand und bessere Führen / Abdichten des Geschosses. Denn es ist nunmehr möglich, bei der Kontaktfläche zum Waffenrohr einen anderen Werkstoff einzusetzen als beim Restkörper.
Vorgeschlagen werden also ein Treibspiegel, kennzeichnet durch einen vollständigen, zumindest aber teilweisen Aufbau aus einem Werkstoffschaum, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Treibspiegels.
Bei dem Werkstoffschaum kann es sich um einen Metallschaum wie Aluminiumschaum, Zinkschaum, Foaminal etc. handeln, wobei der Werkstoffschaum als Sandwich-Bauteil mit Lagen aus demselben oder einem anderen Material, einem verstärktem Fasermaterial, wie Kohlefasern, Metallfasern, etc. und / oder einem Kern aus einem anderen Material eingesetzt werden kann. Dadurch wird es möglich, Teile der Oberfläche des Treibspiegels mit einem anderen Werkstoff als der Restkörper versehen zu können.
Anhand eines Ausführungsbeispiels mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt die einzige, leicht im Schnitt dargestellte Figur einen Treibspiegel 1 , bestehend aus wenigstens zwei Treibspiegelkäfigen oder -Segmenten 2, 3, die sich in bekannter Art und Weise beim Austritt aus einem nicht näher der gestellten Waffenrohr vom Geschosskern (Penetrator) 4 lösen und abfallen. Die Treibkäfigsegmente 2, 3 werden zumindest teilweise aus einen Metallschaum 5 etc. gebildet, der beispielsweise in Sandwichstruktur den Grundkörper bzw. die Segmente 2, 3 bildet.
Die Herstellung des Treibspiegels 1 wird aus einem Grundmaterial, vorzugsweise pulverför- mig und eventuell unter Beigabe von Verbundfasern und Zusätzen sowie eine notwendige Menge Treibmittel gemischt und zu einem aufschäumbaren Rohling gepresst. Dies kann entweder durch batchweises Pressen, Strangpressen, (Co-)Extrudieren, isostatisches Verpressen etc., also in irgendeiner bekannten Art des Kompaktieren / Komprimieren geschehen.
Weiterhin kann das Gemisch auf einem Trägermaterial, z. B. Metallblech aufgebracht und verfestigt werden zu einem so genannten Sandwich-Aufbau.
Für Treibladungsspiegel mit einer komplexeren Geometrie oder einem Kern aus einem anderen Material kann das Gemisch auch direkt in eine entsprechende Form gegeben werden.
Durch (Co-)Extrusion bzw. Schichten von verschiedenen Materialmischungen können auch unterschiedliche Schäume erzeugt werden.
Nach dem Formen und der Formgebung des Rohlings bzw. dem Füllen der nicht näher dargestellten Formen der Vorrichtung zur Herstellung wird das Material erhitzt und expandiert durch das Treibmittel. Dadurch bildet sich ein aufgeschäumter Körper, der ggf. noch mechanisch nachbearbeitet werden könnte bzw. kann.
Durch ein thermisches Spritzen könnte zudem zusätzlich ein weiteres Material aufgetragen werden, um so die Kontakteigenschaften zum Rohr modifizieren zu können.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Treibspiegel (1) kennzeichnet durch einen vollständigen, zumindest aber teilweisen Aufbau aus einem Werkstoffschaum.
2. Triebspiegel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Werkstoffschaum um einen Metallschaum wie Aluminiumschaum, Zinkschaum, Foaminal etc. handeln kann.
3. Treibspiegel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff- schaum als Sandwich-Bauteil mit Lagen aus demselben oder einem anderen Material, einem verstärktem Fasermaterial, wie Kohlefasern, Metallfasern, etc. und / oder einem Kern aus einem anderen Material eingesetzt werden kann.
4. Treibspiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Teile der Oberfläche des Treibspiegels mit einem anderen Werkstoff als der Restkörper versehen sind.
5. Verfahren zur Herstellung eines Treibspiegels (1) aus Werkstoffschaum, gekennzeichnet, durch die Schritte:
• Mischen eines Grundmaterials, wie Metall, wie Aluminium, Zink oder dergleichen, eventuell unter Zugabe von Verbundfasern und Zusätzen sowie einer Menge Treibmittel,
• Erhitzen der Mischung, wobei das Treibmittel expandiert und einen aufgeschäumten Körper schafft, unter vorzugsweise gleichzeitigem Komprimieren des aufgeschäumten Rohlings.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch auf einem Trägermaterial aufgebracht und befestigt werden kann.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet dass das Komprimieren durch batchweises Pressen, Strangpressen, (Co-)Extrudieren, isostatisches Verpressen etc., erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch verschiedene Materialmischungen unterschiedliche Schäume erzeugt werden können.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Oberfläche des Treibspiegels (1) zumindest teilweise ein weiteres Material aufgebracht werden kann.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Auftragen durch ein thermisches Spritzen realisiert werden kann.
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