EP3587995B1 - Base-bleed und geschoss mit einem base-bleed - Google Patents

Base-bleed und geschoss mit einem base-bleed Download PDF

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EP3587995B1
EP3587995B1 EP19178395.0A EP19178395A EP3587995B1 EP 3587995 B1 EP3587995 B1 EP 3587995B1 EP 19178395 A EP19178395 A EP 19178395A EP 3587995 B1 EP3587995 B1 EP 3587995B1
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base bleed
bleed
base
projectile
membrane
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EP3587995A1 (de
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Andre Becker
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Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Original Assignee
Rheinmetall Waffe Munition GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B10/00—Means for influencing, e.g. improving, the aerodynamic properties of projectiles or missiles; Arrangements on projectiles or missiles for stabilising, steering, range-reducing, range-increasing or fall-retarding
    • F42B10/32—Range-reducing or range-increasing arrangements; Fall-retarding means
    • F42B10/38—Range-increasing arrangements
    • F42B10/40—Range-increasing arrangements with combustion of a slow-burning charge, e.g. fumers, base-bleed projectiles

Definitions

  • the invention deals with a bullet having a base bleed.
  • the invention relates in particular to a device for (re)closing the base bleed of such a base bleed projectile.
  • Indirect fire from long distances is an integral part of an army's capabilities.
  • the focus is on mobility, precision and range.
  • the functional interfaces between the projectile and the weapon system are largely standardized and can therefore only be used to a limited extent for the range optimization aimed at in the artillery sector.
  • An ammunition concept based on this describes the unpublished one DE 10 2017 105 565.7 . It is suggested here to put together an artillery shell individually from several components.
  • the range and payload can be a criterion when putting together the artillery projectile.
  • Payloads as components or modular parts of the ammunition construction kit determine the task of the artillery ammunition. These payloads include in particular insensitive explosives (IHE), luminous, effect and smoke bodies as active bodies (payload).
  • IHE insensitive explosives
  • payload luminous, effect and smoke bodies as active bodies
  • Parts of the ammunition kit for range adjustment are base bleeds and boat tails.
  • a base bleed to reduce ground suction on the flight path.
  • a gas stream is generated by a burning pyrotechnic composition in the base bleed, which is effective in the area behind the projectile.
  • This pyrotechnic set is activated with the help of the high-energy, high-voltage propellant gases in the rear of the projectile immediately after the projectile has been fired.
  • the propellant gases are used to open a protective barrier in the rear of the projectile and ignite the pyrotechnic gas generator in the base bleed.
  • This ignition can be supported by an additional, separate ignition element. The ignition element burns briefly and violently.
  • the disadvantage is that there can be strong pressure fluctuations during the ignition phase of the base bleed and thus a reduction in the precision and performance of the base bleed.
  • the precision of an artillery projectile (e.g. 105 - 155mm) with base bleed depends to a significant extent on the rapid ignition and even burning of the pyrotechnic gas generator.
  • the performance of the base bleed is essentially measured by the increase in range of the bullet.
  • DE 60 2006 000 175 T2 discloses a guide-banded artillery projectile having a base bleed (block of propellant charge) disposed in a chamber.
  • a thin plate closure made of paper or aluminum foil can close a hole that is fluidly connected to the chamber. This tile can be broken in the internal ballistic phase.
  • a piston is also provided which, when there is excess pressure in the chamber, is displaced towards the bore and closes the bore.
  • the device has a comparatively complex structure with a high number of components.
  • the invention aims to eliminate these disadvantages.
  • the invention is based on the idea of designing the base bleed of a projectile in such a way that rapid ignition and uniform burning of the pyrotechnic gas generator are ensured.
  • a device is provided which realizes the (re)closing of the base bleed at a predetermined time.
  • the device can provide protection against environmental influences before the bullet or ammunition is fired.
  • the invention ensures that sufficient hot gases can penetrate into the base bleed in the gun barrel in order to ignite the surface of the pyrotechnic gas generator and the ignition element.
  • the base bleed opens when the bullet is fired. If the pressure level in the rear of the bullet, i.e. in the base bleed, exceeds the pressure level outside the base bleed, the base bleed is (re)closed by the device.
  • the device preferably works according to the so-called non-return valve principle.
  • the device consists of a preferably round frame with at least one cross member running centrally in the frame.
  • a membrane which is also preferably round, is fixed to this crossmember. This fixation on the traverse creates wing-like flaps, at least two. These can be pivoted into the base bleed if the gas pressure on the outside is higher than the gas pressure on the inside. This will open the base bleed.
  • the propellant gases can ignite the gas generator.
  • the wings or flaps are pressed against the frame of the device and the base bleed is closed again.
  • the pyrotechnic gas generator and the ignition element of the base bleed are thus protected from a strong drop in pressure when leaving the gun barrel.
  • the pyrotechnic gas generator is ignited quickly and evenly.
  • the device If the pressure in the base bleed has reached its technical design limit after reclosing, the device is completely or at least largely ejected.
  • the effective phase of the base bleed begins.
  • the ignition element can also be omitted due to the effect of the device according to the invention.
  • Fig. 1 shows a tail part 1 of an artillery shell 10, which is not completely shown.
  • a base bleed 11 is attached to the tail part 1.
  • the base bleed 11 comprises a housing 12. This is used to accommodate a pyrotechnic gas generator 2 and, if necessary, an ignition element 3.
  • the base bleed Bleed 11 can be closed by a device 4.
  • the device 4 can also protect the pyrotechnic charge (gas generator) 2 from being fired.
  • the device 4 also ensures that sufficiently hot gases in the gun barrel (not shown) can penetrate into the base bleed 11 in order to ignite the surface of the pyrotechnic gas generator 2 and, if necessary, the ignition element 3. To do this, the base bleed 11 opens when the bullet 10 is fired, which means that sufficient hot gases penetrate into the base bleed 11. If the pressure level in the rear of the projectile (base bleed 11) exceeds the pressure level outside, the device 4 closes the base bleed 11 again.
  • the device 4 can be a type of check valve.
  • Fig. 2 shows a possible embodiment of the device 4.
  • the device 4 consists of a preferably round frame 5 and a membrane 6 coordinated therewith.
  • the frame 5 has a traverse 5.1. This preferably runs centrally in the frame 5.
  • the membrane 6 is firmly attached to the traverse 5.1 and rests on the frame 5.
  • the material of the membrane 6 is chosen such that wings or flaps 6.2 can be pivoted inwards into the base bleed 11.
  • a thin metal membrane that is stable but technically acts like a spring plate is suitable for this purpose.
  • This metal membrane 6 or the spring plate or at least two spring plates can deform plastically (6.2).
  • the device 4 is installed/attached to the housing 12 in such a way that the wings 6.2 of the membrane 6 can be pivoted into the base bleed 11 when the gas pressure outside is higher than the gas pressure inside.
  • the base bleed 11 is opened.
  • the wings 6.2 are closed and the base bleed 11 is closed.
  • the pressure built up inside by closing the base bleed 11 results in the pyrotechnic gas generator 2 being ignited quickly and precisely.

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Description

  • Die Erfindung beschäftigt sich mit einem Geschoss, ausweisend ein Base-Bleed. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung zum (Wieder-)Verschließen des Base-Bleeds eines derartigen Base-Bleed Geschosses.
  • Das indirekte Feuer aus großer Distanz ist aus dem Fähigkeitsanspruch einer Armee nicht wegzudenken. Bei der Bewertung der Effizienz moderner Rohrartillerie stehen die Mobilität, die Präzision und die Reichweite im Fokus. Die Funktionsschnittstellen des Geschosses zum Waffensystem sind hierbei weitestgehend standardisiert und somit für die im Bereich der Artillerie angestrebte Reichweitenoptimierung nur eingeschränkt nutzbar.
  • Ein darauf beruhendes Munitionskonzept beschreibt die nicht vorveröffentlichte DE 10 2017 105 565.7 . Hier wird vorgeschlagen, ein Artilleriegeschoss aus mehreren Bauteilen individuell zusammenzustellen. Dabei können die Reichweite und die Nutzlast ein Kriterium bei der Zusammenstellung des Artilleriegeschosses sein. Nutzlasten als Komponenten bzw.a Baukastenteile des Munitionsbaukastens bestimmen die Aufgabe der Artilleriemunition. Zu diesen Nutzlasten zählen insbesondere insensitive Sprengstoffe (IHE), Leucht-, Effekt- sowie Nebelkörper als Wirkkörper (Payload). Teile des Munitionsbaukastens zur Reichweiteneinstellung sind Base-Bleeds und Boat Tails.
  • Eine der bekanntesten Möglichkeiten zur Reichweitenoptimierung eines Artilleriegeschosses ohne Änderung standardisierter Parameter wie Gasdruck und Mündungsgeschwindigkeit ist die Verwendung eines Base-Bleeds zur Verminderung des Bodensogs auf der Flugbahn. Dabei wird durch einen abbrennenden pyrotechnischen Satz im Base-Bleed ein Gasstrom erzeugt, der in dem Bereich hinter dem Geschoss wirksam ist. Dieser pyrotechnische Satz wird mit Hilfe der energiereichen hochgespannten Treibladungsgase im Geschossheck unmittelbar nach dem Abschuss des Geschosses aktiviert. Zu diesem Zweck wird die Energie der Treibladungsgase genutzt, um eine Schutzbarriere im Geschossheck zu öffnen und den pyrotechnischen Gaserzeuger im Base-Bleed anzuzünden. Diese Anzündung kann durch ein zusätzliches, separates Anzündelement unterstützt werden. Das Anzündelement brennt kurz und heftig ab.
  • Nachteilig ist, dass es in der Anzündphase des Base-Bleeds zu starken Druckschwankungen und somit zu einer Verringerung von Präzision und Leistung des Base Bleeds kommen kann. Die Präzision eines Artilleriegeschosses (z.B. 105 - 155mm) mit Base-Bleed hängt jedoch zu einem bedeutenden Teil von der schnellen Anzündung und dem gleichmäßigen Abbrand des pyrotechnischen Gaserzeugers ab. Die Leistung des Base-Bleeds bemisst sich im Wesentlichen aus der Reichweitenerhöhung des Geschosses.
  • Für die angestrebte Reichweitenerhöhung ist es unerlässlich, den Gas-Volumenstrom des Base-Bleeds nach dem Abschuss des Geschosses schnell auf den Soll-Wert zu steigern. Während im Geschützrohr die Treibladungsgase mit hohem Druck auf das Heck des Geschosses wirken, muss der Verschluss des Base-Bleeds durchbrochen und der pyrotechnische Gaserzeuger respektive das Anzündelement angezündet werden. Wenn das Geschoss nach wenigen Millisekunden das Geschützrohr verlässt, fällt der Druck am Geschossheck schlagartig ab. Hierbei besteht die Gefahr, dass ein oberflächig angebrannter pyrotechnischer Gaserzeuger in diesem Moment wieder verlöscht. In diesem Fall müsste das weniger druckempfindliche Anzündelement den pyrotechnischen Gaserzeuger wieder anzünden. Da aber zu diesem Zeitpunkt die Barriere am Geschossheck bereits durchbrochen ist, und aufgrund der Strömungsverhältnisse ein Unterdruck am Geschossheck wirkt, bestehen für eine schnelle und präzise Anzündung sehr ungünstige Bedingungen.
  • Ein weiterer Nachteil ist, dass beim Abschuss des Geschosses Teile des Base-Bleed Verschlusses oder der gesamte Verschluss in den Base-Bleed hineingedrückt werden. Diese Reste können in Folge zu einer Störung der Gaserzeugung führen.
  • DE 60 2006 000 175 T2 offenbart ein mit einem Führungsband versehenes Artilleriegeschoss, welches einen Base-Bleed (Block einer Treibladung) aufweist, der in einer Kammer angeordnet ist. Ein dünner Plättchen-Verschluss aus Papier oder Aluminium-Folie kann eine Bohrung verschließen, die mit der Kammer strömungsverbunden ist. Dieses Plättchen kann in der innenballistischen Phase zerbrochen werden. Weiter ist ein Kolben vorgesehen, der bei Überdruck in der Kammer zur Bohrung hin verlagert wird und die Bohrung verschließt. Die Vorrichtung weist einen vergleichsweise komplexen Aufbau mit einer hohen Anzahl an Komponenten auf.
  • Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, diese Nachteile abzuschaffen.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungen finden sich in den Unteransprüchen wieder.
  • Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, den Base-Bleed eines Geschosses derart auszugestalten, dass eine schnelle Anzündung und ein gleichmäßiger Abbrand des pyrotechnischen Gaserzeugers sichergestellt werden. Dazu ist eine Vorrichtung vorgesehen, die das (Wieder-) Verschließen des Base-Bleeds zu einem vorgegebenen Zeitpunkt realisiert. Zudem kann die Vorrichtung den Schutz gegen Umwelteinflüsse vor dem Verschuss des Geschosses bzw. der Munition übernehmen.
  • Durch die Erfindung wird sichergestellt, dass im Geschützrohr genügend heiße Gase in den Base-Bleed eindringen können, um die Oberfläche des pyrotechnischen Gaserzeugers sowie das Anzündelement anzuzünden.
  • Der Base-Bleed wird mit Verschuss des Geschosses geöffnet. Wenn das Druckniveau im Geschossheck, d.h. im Base-Bleed, das Druckniveau außerhalb des Base-Bleeds übersteigt, wird durch die Vorrichtung der Base-Bleed (wieder) verschlossen. Die Vorrichtung arbeitet dabei bevorzugt nach dem sogenannten Prinzip einer Rückschlagklappe.
  • Die Vorrichtung besteht in einer einfachen Ausführung aus einem vorzugsweise runden Rahmen mit zumindest einer mittig im Rahmen verlaufenden Traverse. An dieser Traverse ist eine ebenfalls vorzugsweise runde Membran fixiert. Durch diese Fixierung an der Traverse bilden sich flügelartige Klappen, zumindest zwei. Diese können in den Base-Bleed hineingeschwenkt werden, wenn der Gasdruck außen höher als der Gasdruck innen ist. Dadurch wird der Base-Bleed geöffnet. Die Treibgase können den Gaserzeuger entzünden.
  • Zum Zeitpunkt, wenn der innen anliegende Gasdruck höher als der von außen wirksame Gasdruck ist, d.h., wenn der pyrotechnische Gaserzeuger wirksam geworden ist, werden die Flügel oder Klappen gegen den Rahmen der Vorrichtung gedrückt, der Base-Bleed wieder ge- bzw. verschlossen.
  • Der pyrotechnische Gaserzeuger und das Anzündelement des Base-Bleeds werden somit vor einem starken Druckabfall bei Verlassen des Geschützrohres geschützt. Die Anzündung des pyrotechnischen Gaserzeugers erfolgt schnell und gleichmäßig.
  • Wenn der Druck im Base-Bleed seine technische Auslegungsgrenze nach dem Wiederverschließen erreicht hat, wird die Vorrichtung ganz, zumindest aber zu großen Teilen ausgestoßen. Die Wirkungsphase des Base-Bleeds beginnt. Optional kann durch die Wirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Anzündelement auch entfallen.
  • Mit der Vorrichtung wird kein Verschlusselement unkontrolliert in den Base-Bleed hineingedrückt. Die Druckschwankungen im Base-Bleed beim Verlassen des Geschützrohres werden minimiert. Durch den im Inneren gestauten Druck erfolgt eine schnelle und präzise Anzündung des pyrotechnischen Gaserzeugers. Die Steigerung der Reichweite und Präzision des Geschosses wird sichergestellt.
  • Anhand eines Ausführungsbeispiels mit Zeichnungen soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt:
    • Fig.1
    in einer skizzenhaften Schnittdarstellung ein Heckteil eines Geschosses mit einem Base-Bleed im Heckteil,
    Fig.2
    eine skizzenartige Darstellung einer Vorrichtung aus Fig. 1.
  • Fig. 1 zeigt ein Heckteil 1 eines nicht vollständig dargestellten Artilleriegeschosses 10. Am Heckteil 1 angebracht ist ein Base-Bleed 11. Der Base-Bleed 11 umfasst ein Gehäuse 12. Dieses dient zur Aufnahme eines pyrotechnischen Gaserzeugers 2 und ggf. eines Anzündelementes 3. Der Base-Bleed 11 ist durch eine Vorrichtung 4 verschließbar. Die Vorrichtung 4 kann zudem den pyrotechnischen Satz (Gaserzeuger) 2 vor dem Verschuss schützen.
  • Durch die Vorrichtung 4 wird aber auch sichergestellt, dass im Geschützrohr (nicht näher dargestellt) ausreichend heiße Gase in den Base-Bleed 11 eindringen können, um die Oberfläche des pyrotechnischen Gaserzeugers 2 sowie ggf. das Anzündelement 3 anzuzünden. Dazu öffnet der Base-Bleed 11 mit Verschuss des Geschosses 10, wodurch genügend heiße Gase in den Base-Bleed 11 eindringen. Wenn das Druckniveau im Geschossheck (Base-Bleed 11) das Druckniveau außerhalb übersteigt, wird durch die Vorrichtung 4 der Base-Bleed 11 wieder verschlossen.
  • Die Vorrichtung 4 kann in einer besonderen Ausführung eine Art Rückschlagklappe sein.
  • Fig. 2 zeigt eine mögliche Ausführung der Vorrichtung 4. Die Vorrichtung 4 besteht aus einem vorzugsweise runden Rahmen 5 und einer darauf abgestimmten Membran 6. Die Form des Rahmens kann jedoch frei gewählt werden. Der Rahmen 5 besitzt eine Traverse 5.1. Diese verläuft bevorzugt mittig im Rahmen 5. Die Membran 6 ist an der Traverse 5.1 fest befestigt und liegt auf dem Rahmen 5 auf.
  • Das Material der Membran 6 ist derart gewählt, dass Flügel oder Klappen 6.2 nach innen in den Base-Bleed 11 hineingeschwenkt werden können. Dazu eignet sich beispielsweise eine dünne Metallmembran, die stabil ist, technisch aber wie ein Federblech wirkt. Diese Metallmembran 6 bzw. das Federblech bzw. wenigstens zwei Federbleche kann/können sich plastisch verformen (6.2).
  • Die Vorrichtung 4 wird in bzw. an das Gehäuse 12 so ein-/ angebaut, dass die Flügel 6.2 der Membran 6 in den Base-Bleed 11 hineingeschwenkt werden können, wenn der Gasdruck außen höher als der Gasdruck innen ist. Durch das Hineinschwenken der Flügel 6.2 wird der Base-Bleed 11 geöffnet. Zum Zeitpunkt, wenn der innen anliegende Gasdruck höher als der von außen wirksame ist, werden die Flügel 6.2 geschlossen, der Base-Bleed 11 verschlossen. Durch den im Inneren durch Verschließen des Base-Bleeds 11 gestauten Druck erfolgt eine schnelle und präzise Anzündung des pyrotechnischen Gaserzeugers 2.
  • Wenn der Druck im Base-Bleed 11 seine technische Auslegungsgrenze erreicht hat, wird die Vorrichtung 4 ganz, zumindest aber zu großen Teilen ausgestoßen. Die Wirkungsphase des Base-Bleeds 11 beginnt.

Claims (10)

  1. Base-Bleed (11), umfassend zumindest ein Gehäuse (12) und einen darin eingebrachten pyrotechnischen Gaserzeuger (2), mit einer den Base-Bleed (11) verschließbaren Vorrichtung (4), wobei die Vorrichtung (4) den Base-Bleed (11) verschließt, wenn ein Gasdruck im Inneren des Base-Bleeds (11) einen Gasdruck außerhalb des Base-Bleed (11) übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (4) einen Rahmen (5) mit einer Traverse (5.1) umfasst und an der Traverse (5.1) eine Membran (6) befestigt ist, wobei Flügel oder Klappen (6.2) der Membran (6) nach innen in den Base-Bleed (11) hineingeschwenkt werden können.
  2. Base-Bleed (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Hineinschwenken der Flügel oder Klappen (6.2) der Base-Bleed (11) geöffnet wird.
  3. Base-Bleed (11) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Traverse (5.1) mittig im Rahmen (5) angeordnet ist.
  4. Base- Bleed (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Formen des Rahmens (5) und der Membran (6) aufeinander abgestimmt sind.
  5. Base- Bleed (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (5) und/oder die Membran (6) rund, oval, dreieckig, viereckig oder mehreckig ist/sind.
  6. Base-Bleed (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Membran (6) ein Metall ist.
  7. Base-Bleed (11) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall ein Federblech ist.
  8. Base-Bleed (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (4) derart ausgeführt ist, dass sie ganz, zumindest aber zu großen Teilen, ausgestoßen wird, wenn der Druck im Base-Bleed (11) seine technische Auslegungsgrenze nach dem Wiederverschließen erreicht hat.
  9. Geschoss (10) mit Base-Bleed (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
  10. Geschoss (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Artilleriegeschoss ist.
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