EP2520898A2 - Geschoss, insbesondere Sprenggeschoss - Google Patents
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- F42B12/367—Projectiles fragmenting upon impact without the use of explosives, the fragments creating a wounding or lethal effect
Definitions
- the invention is concerned with a hydrodynamic (explosive) projectile, in particular with a concrete-refractive ammunition or a penetration projectile with a high secondary effect with regard to the avoidance of collateral damage due to blast action and dispensing with detonators.
- a hydraulic system is integrated.
- a well-known explosive round shows the DE 10 2005 050 973 A1 on. Another is the one DE 10 2007 001 998 A1 removable. With the DE 10 2008 010 707 A1
- an explosive projectile and a method for its production is disclosed. All are based on explosives.
- explosive-based ammunition has the disadvantage that it develops a high blast effect and, associated with this, the generation of collateral damage.
- In connection with detonators also arise the problem of Vorrohr- and Kochflugterrorism and the long-term danger in ignition and hit failure (dud).
- the purely KE-based ammunition have the disadvantage of a high launch weight and a limited effect.
- the invention has the object to show a projectile, especially an explosive projectile, which avoids collateral damage by blast effect, etc.
- the invention is based on the idea of integrating a hydrodynamic system instead of an explosive charge into the projectile.
- Hydraulic applications in projectiles have been known in the literature for many years. That's how it deals GB 572,732 with the integration of a hydraulic medium in a projectile. By lowering a piston, this liquid is constricted and pressed against the armor piercing means, which is thereby pressed against a projection.
- a projectile with a hydraulic cylinder describes the US 6,675,718 B1 , This is located in the head part of the projectile.
- a working floor is combined with a hydraulic system.
- the impact force of the primary missile is transmitted to an internal tappet piston which is placed in an abutment of the projectile which is fitted with a hydraulic fluid, e.g. Water is filled, driven.
- a hydraulic fluid e.g. Water is filled, driven.
- the liquid envelope or the anvil is designed so that it tears at a defined pressure increase and fragmented.
- These radially accelerated fragment chips then produce the intended secondary effect during the primary penetration process.
- This effect can be further enhanced if the space between the bullet casing and liquid column casing is additionally filled with chips.
- this liquid energy outbreak can be used as a drive principle for sub-projectiles.
- the hydraulic effect can also be used as a brake spring post-acceleration for penetration. For this, the compressibility of liquids present in the considered pressure range is utilized. It is also possible a suitably designed spring or the mechanical use of the wedge effect for disassembly of the shell.
- the advantages of this concept are that in addition to the normal effect of a bullet type (design of the bullet tip eg as FAP or PELE type) an all-round secondary effect is achieved.
- the overall effect is stronger than with an explosive projectile, but without HE and without detonator.
- the principle is independent of caliber, reinforced in the larger caliber range> 40 mm, and for all working bullets at MK, PzK, PzH but also GMW, Mortar, Pz-fist, rockets and bombs applicable.
- the basic principle enables a simple, application and functionally reliable as well as inexpensive ammunition design.
- the design of a projectile based on this principle of hydraulic pulse amplification can be very flexible.
- the hydraulic fluid can be designed according to a desired compressibility.
- liquid propellants / explosives (with less blast effect than explosives) or corresponding gels can be used.
- this principle of hydrodynamic action can be interpreted as a projectile based purely on kinetic energy, which acts like an explosive-based bullet without having the negative properties of the explosive and does not require any electric / electronic igniters. Accordingly, it can be designed easily, functional and safe to use as well as cost-efficient.
- the ammunition design is possible both as a full-scale and as a sub-caliber projectile on a KE basis as a HDKE projectile or as an enhancement of an HE effect as a HDHE projectile.
- the concept presented here provides that the piston (plunger) and in particular the piston head is structurally firmly connected to the projectile wall and thus forms a closed system, so that the hydraulic system during inception and flight is inactive and is activated only on impact. In particular, no volume change of the liquid occurs during the firing process.
- a balancing projectile or the like in particular explosive projectile with a fragmentable projectile casing, comprising a hydraulic system consisting of a piston with a piston head and an abutment.
- the anvil is designed so that it receives a hydraulic fluid and between a projectile tip and a bullet end, in an explosive projectile at least in the region of the bursting bullet casing, is involved.
- a conventional working projectile 10 with a projectile casing 1, as e.g. AP, FAP or ABM (also unprogrammed) is combined with a hydraulic system 2.
- the hydraulic system 2 consists of a plunger or piston 3 with a piston head 4 and an abutment 5, which receives a hydraulic fluid 6.
- the hydraulic system 2, in particular the anvil 5, is integrated at least in the area 1.1 of the fragmentable projectile casing 1.
- a projectile 8 used here is designed so that a reaction force against the projectile internal piston head 4 is exerted on the impact of the primary missile 8 on a (fixed) target (not shown in detail).
- a projectile can be omitted if it is a pure explosive projectile.
- the piston head 3 is then driven directly into the projectile tip 9 by the force acting on it.
- the abutment 5 of the projectile 1 filled with a hydraulic fluid (such as water) 6 is driven, the abutment 5 rupturing and the projectile casing 1 in the area 1.1 tears.
- the effect can be increased if a splitter material 7 is provided between the projectile casing 1 and the abutment 5. This is then accelerated with the tearing of the anvil 5.
- the diameter of the piston 3 i.e., its internal diameter
- the diameter of the piston head 4 is correspondingly smaller than the diameter of the piston head 4.
- the counter bearing (liquid column) 5 is designed so that it is smaller in diameter from the diameter D f than that of the piston D k .
- the Fig. 2 shows the compression behavior of various liquids and liquid explosives under pressurization. With a pressure increase to eg 8 kbar, water is reduced to 81% and methanol to 76% of the initial volume. The behavior can be described by means of the known Tait equation of state for liquid.
- liquid can be considered any compressible and / or decomposable material, that is to say a liquid, such as e.g. Water, a gel, glass or plastic.
- the hydraulic effect can be exploited by means of the physical property of the compressibility of liquids which is effective in the considered pressure range, as quasi brake spring post-acceleration of the projectile head. Furthermore, this liquid energy outbreak can be used as a drive principle for sub-projectiles.
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Abstract
Description
- Die Erfindung beschäftigt sich mit einem hydrodynamischen (Spreng-)Geschoss, insbesondere mit einer betonbrechenden Munition bzw. einem Penetrationsgeschoss mit hoher Sekundärwirkung unter dem Aspekt der Vermeidung von Kollateralschäden durch Blast-Wirkung und Verzicht auf Zünder. Dadurch wird zusätzlich eine optimale Vorrohrsicherheit erreicht. Zur Erhöhung der Wirkung im Ziel wird ein Hydrauliksystem eingebunden.
- Ein bekanntes Sprenggeschoss zeigt die
DE 10 2005 050 973 A1 auf. Ein weiteres ist derDE 10 2007 001 998 A1 entnehmbar. Mit derDE 10 2008 010 707 A1 wird zudem ein Sprenggeschoss und ein Verfahren zu seiner Herstellung offenbart. Alle basieren auf Sprengstoff. Sprengstoffbasierte Munitionen haben jedoch den Nachteil, dass sie eine hohen Blast-Wirkung entwickeln und damit verbunden die Erzeugung von Kollateralschäden. In Verbindung mit Zündern ergeben sich zudem die Problematik der Vorrohr- und Überflugsicherheit sowie die nachhaltige Gefährdung bei Zünd- und Trefferversagen (Blindgänger). Die rein auf KE-Basis entwickelten Munitionen haben den Nachteil eines hohen Abschussgewichtes und einer begrenzten Wirkung. - Hier stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein Geschoss, insbesondere ein Sprenggeschoss aufzuzeigen, das Kollateralschäden durch Blast-Wirkung etc. vermeidet.
- Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
- Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, ein hydrodynamisches System anstelle einer Sprengstoffladung in das Geschoss einzubinden.
- In der Literatur sind hydraulische Anwendungen in Geschossen bereits seit vielen Jahren bekannt. So beschäftigt sich die
mit der Einbindung eines hydraulischen Mediums in einem Geschoss. Durch Absenkung eines Kolbens wird diese Flüssigkeit eingeschnürt und gegen das panzerbrechende Mittel gedrückt, das dadurch gegen einen Vorsprung gedrückt wird. Ein Projektil mit einem hydraulischen Zylinder beschreibt dieGB 572,732 US 6,675,718 B1 . Dieser befindet sich im Kopfteil des Projektils. - Nunmehr wird jedoch ein neues Wirkprinzip vorgeschlagen, das unter anderem die Sekundärwirkung eines Penetrators bzw. Projektils unter Nutzung einer Drucksteigerung des Auftreffdruckes infolge eines hydraulischen Übersetzungsverhältnisses Kaliberfläche / Flüssigkeitssäulenfläche wesentlich steigert. Dabei benutzt man dieses Prinzip erst beim Penetrationsvorgang zur Verstärkung der Breitenwirkung im Ziel. Alternativ besteht die Einsatzmöglichkeit aber auch bei einem reinen Sprenggeschoss ohne Penetrator.
- Dazu wird ein Wirkgeschoss mit einem Hydrauliksystem kombiniert. Beim Aufprall auf ein festes Ziel wird die Auftreffkraft des primären Wirkgeschosses auf einen geschossinternen Stößelkolben übertragen, der in ein Gegenlager des Geschosses, welches mit einer hydraulischen Flüssigkeit wie z.B. Wasser gefüllt ist, getrieben. Die Flüssigkeitshülle bzw. das Gegenlager ist so ausgelegt, dass sie bei einer definierten Druckerhöhung zerreißt und fragmentiert. Diese radial beschleunigten Fragmentsplitter erzeugen dann, während des primären Penetrationsvorganges, die beabsichtigte Sekundärwirkung. Dieser Effekt kann noch weiter verstärkt werden, wenn der Raum zwischen Geschosshülle und Flüssigkeitssäulenhülle zusätzlich mit Splittern gefüllt ist. Ferner kann dieser Flüssigkeitsenergieausbruch als Antriebprinzip für Sub-Projektile genutzt werden. Der Hydraulik-Effekt kann überdies als Bremsfeder-Nachbeschleunigung für die Penetration genutzt werden. Dazu wird die im betrachteten Druckbereich vorhandene Kompressibilität von Flüssigkeiten ausgenutzt. Möglich ist auch eine entsprechend ausgelegte Feder oder die mechanische Nutzung der KeilWirkung zur Zerlegung der Hülle.
- Die Vorteile dieses Konzeptes liegen darin, dass zusätzlich zu der normalen Wirkung eines Geschosstyps (Auslegung der Geschossspitze z.B. als FAP- oder PELE-Typ) eine Rundum-Sekundärwirkung erzielt wird. Die Gesamtwirkung ist stärker als bei einem Sprenggeschoss, jedoch ohne HE und ohne Zünder. Das Prinzip ist kaliberunabhängig, verstärkt im größeren Kaliberbereich > 40 mm, und für alle Einsatzgeschosse bei MK, PzK, PzH aber auch GMW, Mörser, Pz-Faust, Raketen und Bomben anwendbar. Das Grundprinzip ermöglicht eine einfache, anwendungs- und funktionssichere sowie kostengünstige Munitionsauslegung.
- Der Einsatz eines derartigen Geschosstyps bietet sich insbesondere an bei halbharten und geschotteten Zielen sowie zur Brechung von Betonwänden.
- Die Auslegung eines auf diesem Prinzip der hydraulischen Impulsverstärkung basierenden Geschosses kann sehr flexibel sein. So kann die Hydraulikflüssigkeit gemäß einer gewünschten Kompressibilität ausgelegt werden. Zudem können auch neben einem HE-Geschosskopf flüssige Treib-/Sprengstoffe (mit geringerer Blast-Wirkung als Sprengstoffe) oder entsprechende Gele eingesetzt werden.
- Insgesamt lässt sich mit diesem Prinzip der hydrodynamischen Wirkung ein rein auf kinetischer Energie beruhendes Geschoss auslegen, das wirkt wie ein sprengstoffbasiertes Geschoss ohne die negativen Eigenschaften des Sprengstoffs zu haben und keinerlei elektrisch / elektronischen Zünder benötigt. Dementsprechend lässt es sich einfach, funktions- und anwendungssicher sowie kosteneffizient auslegen. Möglich ist die Munitionsauslegung sowohl als Voll- als auch als Unterkalibergeschoss auf KE-Basis als HDKE-Geschoss oder auch als Verstärkung einer HE-Wirkung als HDHE-Geschoss.
- Das hier vorgestellte Konzept sieht vor, dass der Kolben (Stößel) und insbesondere der Kolbenkopf konstruktiv fest mit der Geschosswandung verbunden ist und somit ein geschlossenes System bildet, sodass das Hydrauliksystem während des Abschusses und des Fluges inaktiv ist und erst beim Aufprall aktiviert wird. Insbesondere tritt beim Abschussvorgang keine Volumenänderung der Flüssigkeit auf.
- Vorgeschlagen wird ein Wuchtgeschoss oder dergleichen, insbesondere Sprenggeschoss mit einer fragmentierbaren Geschosshülle, aufweisend ein Hydrauliksystem, bestehend aus einem Kolben mit einem Kolbenkopf sowie ein Gegenlager. Das Gegenlager ist so ausgeführt, dass es eine hydraulische Flüssigkeit aufnimmt und zwischen einer Geschossspitze und einem Geschossende, bei einem Sprenggeschoss zumindest im Bereich der zerberstenden Geschosshülle, eingebunden ist.
- Anhand eines Ausführungsbeispiels mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt:
- Fig. 1
- ein Geschoss mit einem Hydrauliksystem,
- Fig. 2
- das Kompressionsverhalten von verschiedenen Flüssigkeiten und flüssigen Treib-/Sprengstoffen unter Druckbeaufschlagung.
- Ein herkömmliches Wirkgeschoss 10 mit einer Geschosshülle 1, wie z.B. AP, FAP oder ABM (auch unprogrammiert) wird mit einem Hydrauliksystem 2 kombiniert. Das Hydrauliksystem 2 besteht aus einem Stößel oder Kolben 3 mit einem Kolbenkopf 4 sowie einem Gegenlager 5, das eine hydraulische Flüssigkeit 6 aufnimmt. Das Hydrauliksystem 2, insbesondere das Gegenlager 5, ist zumindest im Bereich 1.1 der fragmentierbaren Geschosshülle 1 eingebunden. Ein hier verwendetes Projektil 8 wird so ausgelegt, dass beim Aufprall des primären Wirkgeschosses 8 auf ein (festes) Ziel (nicht näher dargestellt) eine Reaktionskraft gegen den geschossinternen Kolbenkopf 4 ausgeübt wird. Alternativ kann ein Projektil jedoch entfallen, wenn es sich um ein reines Sprenggeschoss handelt. Dann bildet der Kolbenkopf 4 beispielsweise direkt die Geschossspitze 9. Durch die einwirkende Kraft wird der Kolben 3 in das mit einer hydraulischen Flüssigkeit (wie z.B. Wasser) 6 gefülltes Gegenlager 5 des Geschosses 1 getrieben, wobei das Gegenlager 5 zerbirst und die Geschosshülle 1 im Bereich 1.1 zerreißt.
- Die Wirkung kann dadurch erhöht werden, wenn zwischen der Geschosshülle 1 und dem Gegenlager 5 ein Splittermaterial 7 vorgesehen ist. Dieses wird dann mit dem Aufreißen des Gegenlagers 5 beschleunigt.
- Zur Realisierung einer guten Funktion des Geschosses 1 im Ziel ist vorgesehen, dass der Durchmesser des Kolbens 3 (d.h., dessen innerer Durchmesser) entsprechend kleiner ist als der Durchmesser des Kolbenkopfes 4. Hierdurch wird in Folge des hydraulischen Übersetzungsverhältnisses eine Drucküberhöhung in der Flüssigkeitssäule bewirkt.
-
- Beträgt z.B. der Kolbendurchmesser Dk = 40 mm und der Flüssigkeitssäulendurchmesser (Gegenlager 5) Df = 10 mm, so resultiert eine Drucküberhöhung im Faktor 16. Sei der Aufschlagdruck z.B. Pk = 500 bar, so ergibt sich in der Flüssigkeit eine Druckerhöhung auf Pf = 8.000 bar.
- Die
Fig. 2 zeigt das Kompressionsverhalten von verschiedenen Flüssigkeiten und flüssigen Treib-/Sprengstoffen unter Druckbeaufschlagung. Bei einer Druckerhöhung auf z.B. 8 kbar wird Wasser auf 81 % und Methanol auf 76 % des Ausgangsvolumens reduziert. Das Verhalten kann mittels der bekannten Tait-Zustandsgleichung für Flüssigkeit beschrieben werden. - Als "Flüssigkeit" kann in diesem Zusammenhang jedes komprimierbare und/oder zerlegbare Material betrachtet werden, also eine Flüssigkeit wie z.B. Wasser, ein Gel, Glas oder Kunststoff.
- Neben dieser beschriebenen hydrodynamischen Sprengwirkung lässt sich der Hydraulikeffekt mittels der im betrachteten Druckbereich wirksamen, physikalischen Eigenschaft der Kompressibilität von Flüssigkeiten als quasi Bremsfeder-Nachbeschleunigung des Geschosskopfes ausnutzen. Ferner kann dieser Flüssigkeitsenergieausbruch als Antriebprinzip für Sub-Projektile verwendet werden.
Claims (7)
- Geschoss, insbesondere Sprenggeschoss (10) mit einer fragmentierbaren Geschosshülle (1), gekennzeichnet durch ein Hydrauliksystem (2), bestehend aus einem Kolben (3) mit einem Kolbenkopf (4) sowie aus einem Gegenlager (5), das eine hydraulische Flüssigkeit (6) aufnimmt und zwischen einer Geschossspitze (9) und einem Geschossende, eingebunden ist.
- Geschoss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrauliksystem (2) zumindest im Bereich (1.1) der fragmentierbaren Geschosshülle (1) eingebunden ist.
- Geschoss nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Kolbens (3) kleiner ist als der Durchmesser des Kolbenkopfes (4).
- Geschoss nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenlager (5) vom Durchmesser her kleiner ist als der des Kolbens (3).
- Geschoss nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit (6) jede komprimierbare und/oder zerlegbare Material sein kann, wie z.B. Wasser, ein Gel, Glas oder Kunststoff.
- Geschoss nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Geschossspitze (9) ein Projektil (8) eingebunden ist.
- Geschoss nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Raum zwischen Geschosshülle (1) und Gegenlager (5) zusätzlich mit Splittern (7) gefüllt ist.
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