EP3742106B1 - Penetrator, verwendung eines penetrators und geschoss - Google Patents

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EP3742106B1
EP3742106B1 EP20171082.9A EP20171082A EP3742106B1 EP 3742106 B1 EP3742106 B1 EP 3742106B1 EP 20171082 A EP20171082 A EP 20171082A EP 3742106 B1 EP3742106 B1 EP 3742106B1
Authority
EP
European Patent Office
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penetrator
cylindrical part
substantially cylindrical
main body
projectile
Prior art date
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Active
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EP20171082.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP3742106A1 (de
Inventor
Martin Berg
Michael Gowin
Tobias Schmidt
Lutz BÖRNGEN
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
Original Assignee
Rheinmetall Waffe Munition 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 filed Critical Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Publication of EP3742106A1 publication Critical patent/EP3742106A1/de
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Publication of EP3742106B1 publication Critical patent/EP3742106B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B12/00—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material
    • F42B12/02—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect
    • F42B12/04—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect of armour-piercing type
    • F42B12/06—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect of armour-piercing type with hard or heavy core; Kinetic energy penetrators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B12/00—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material
    • F42B12/02—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect
    • F42B12/04—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect of armour-piercing type
    • F42B12/10—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect of armour-piercing type with shaped or hollow charge
    • F42B12/16—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect of armour-piercing type with shaped or hollow charge in combination with an additional projectile or charge, acting successively on the target

Definitions

  • the invention relates to a penetrator for a projectile with a tail unit, in particular a sub-caliber kinetic energy projectile, comprising a one-piece, solid main body with a projectile tip.
  • DE 37 23 909 A1 discloses a penetrator for a projectile having a fin.
  • Sub-caliber penetrators are used to engage armored targets such as main battle tanks.
  • An example of this type of massive penetrator is the Rheinmetall DM53/DM63 mass-produced bullet.
  • penetrators Various approaches to increasing the performance of penetrators have already been proposed in the past, such as two-part penetrators, so-called bayonet penetrators, special penetrator tips that serve to optimize the so-called biting behavior of the penetrator, or active penetrator segments that are intended to initiate a reactive pre-module first.
  • EP 2 372 295 B1 discloses a stepped profile penetrator having an internal bore extending along the two stepped portions of the penetrator, an explosive charge being disposed within the bore and the wall of the penetrator being of substantially equal thickness over this region.
  • This penetrator is not suitable for fighting a main battle tank with reactive armor, but serves to penetrate a thin wall and cause an explosion with the greatest possible fragmentation effect.
  • the document DE 40 22 821 A1 discloses a sub-caliber slug having a high aspect ratio and designed to penetrate targets having multiple armor. To ensure this, there is a predetermined breaking point in the area of the tip so that the tip can break off. This type of projectile is intended to combat multi-plate targets.
  • the document DE 195 04 840 B4 discloses a multi-part penetrator which, in addition to a core, has a high-strength metal sleeve which is positively and non-positively connected to the core and is arranged around the core and which is released from the core when it hits the target.
  • the invention is based on the object of creating a penetrator which is designed to penetrate a target with reactive preliminary armor.
  • a penetrator for a projectile with a tail unit in particular a sub-caliber kinetic energy projectile, is provided according to claim 1.
  • a use of such a penetrator or a penetrator developed as described below is provided for attacking an armored target with reactive armor, in particular a tank with reactive armor.
  • a projectile with a sabot and a tail unit comprising such a penetrator or a penetrator further developed as described below is provided.
  • a solid, one-piece main body within the meaning of the invention means that inside the main body, in particular inside the front and the rear, essentially cylindrical parts are formed, but rather that the main body is solid. Furthermore, the main body is not composed of different components, but is an integrally formed member.
  • Substantially cylindrical in the sense of the invention means that the front and the rear part of the main body have a largely cylindrical shape.
  • the rear part of the main body in particular may also have threads or grooves formed on or in it for attaching a sabot to the main body of the penetrator.
  • the penetrator hits the pre-module, a particularly large diameter is not required in this first phase of penetration, since the pre-module is not very thick. Consequently, the front part of the main body of the penetrator according to the invention can be made small in diameter.
  • the front part of the main body serves only to initiate the explosive charges of the pre-module.
  • the mass saved hereby can either be used to increase the diameter of the rear part of the main body or the rear part of the main body can be lengthened.
  • the aim is for the rear part of the main body to develop the greatest possible penetration in the main target.
  • the smaller diameter of the main body in the front part of the main body weakens the flexural rigidity of the main body in this area.
  • the front part of the main body breaks off intentionally at the reactive pre-module.
  • the remaining part of the penetrator is decoupled from the rear plate of a reactive pre-module.
  • the main body of the penetrator is less deflected and the terminal ballistic performance in the subsequent main target is significantly increased.
  • the design of the penetrator according to the invention also makes it possible to attack targets with reactive armor.
  • Another advantage of the penetrator according to the invention is that there are no moving parts.
  • the front part of the main body can be optimally adjusted to the reactive targets to be combated.
  • the penetrator is preferably used to attack an armored target, in particular a tank with reactive armor.
  • the front, essentially cylindrical part of the main body breaks off from the rear, essentially cylindrical part of the main body at a defined point and in a defined manner. This can prevent the rear, essentially cylindrical part of the main body from being deflected by a front module due to an indifferent break-off behavior.
  • a transition area is formed between the front and rear, essentially cylindrical part, which has the predetermined breaking point.
  • Such a transition area can be designed, for example, as a truncated cone in order to form a diameter transition from the front, essentially cylindrical part to the rear, essentially cylindrical part of the main body.
  • transition area can also be designed in such a way that its design influences the fracture behavior of the main body.
  • the predetermined breaking point is designed as a constructive notch.
  • the predetermined breaking point is realized by forming the transition area from a material with lower strength and/or higher brittleness than the front cylindrical part and/or the rear cylindrical part of the main body.
  • the transition region can be made of a material that is 30% less strong than the base material of the main body.
  • the predetermined breaking point is realized in that the transition area has an increased brittleness achieved by mechanical surface treatment.
  • the transition area can be influenced by a special heat treatment, so that this area is brittle and thus reacts more sensitively to stresses than the rest of the main body.
  • the penetrator is formed from a tungsten heavy metal.
  • Tungsten heavy metals are defined in the material standard ASTM B777-07.
  • a local modification of the material composition can also influence the mechanical fracture behavior in the transition area.
  • the ratio between tungsten and the other components of the tungsten heavy metal, such as iron, nickel and/or cobalt can be adjusted for the required mechanical properties.
  • the diameter ratio of the rear, essentially cylindrical part to the front, essentially cylindrical part is in a range from 2.0 to 3.5, in particular in a range from 2.0 to 3.0.
  • the length ratio of the rear, essentially cylindrical part to the front, essentially cylindrical part is in a range of 10 to 1.5, preferably 8 to 2, in particular 6 to 3.
  • the length of the front, essentially cylindrical part of the main body correlates with the thickness of the first plate of a reactive pre-module.
  • the penetrator of the present invention provides improved mass deployment due to the relatively long and relatively light front portion of the main body and the relatively long and heavy rear portion of the main body.
  • the length I of the front, essentially cylindrical part is determined according to the formula I ⁇ 2*b/cos( ⁇ ), where b is the thickness of a first plate of a pre-target and ⁇ is the angle of inclination a surface normal of the first plate of the pre-target with respect to a longitudinal axis of the penetrator.
  • the thickness and angle of the plates of a pre-target of reactive armor can be assumed to be known, since they can also be determined with sufficient accuracy by enemy tanks, for example by evaluating recordings or using other findings.
  • the pre-target is a reactive pre-target, such as reactive armor.
  • the front, essentially cylindrical part has higher strength values and/or greater hardness than the rear, essentially cylindrical part.
  • the tip may be formed from the same material as the main body of the penetrator or from a different material to ensure initiation of the reactive pre-module.
  • the transition area from the front, essentially cylindrical part of the main body to the rear, essentially cylindrical part of the main body depends on the fracture behavior of the tungsten heavy metal.
  • the fracture behavior when the penetrator hits the first plate can be controlled.
  • transition region can be designed in such a way that the front substantially cylindrical part of the main body breaks off at the point at which the explosive has been initiated. This prevents the main body of the penetrator from being permanently disturbed.
  • the transition area can be designed as a cone. However, other geometric shapes of the transition area are also conceivable.
  • the transition area can be provided with notches or sharp-edged transitions and thus influence the fracture behavior.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a penetrator 1 according to the invention.
  • the penetrator 1 is designed for a projectile with a tail unit, in particular a sub-caliber kinetic energy projectile.
  • the penetrator comprises a one-piece solid main body 10 with a projectile tip 11.
  • the main body 10 has a front, generally cylindrical portion 12 and a rear, generally cylindrical portion 14 .
  • the front, essentially cylindrical part 12 adjoins the projectile tip 11 and has a length l.
  • the rear, essentially cylindrical part 14 adjoins the front, essentially cylindrical part and has a length L.
  • the rear substantially cylindrical part 14 of the main body has a diameter D which is larger than the diameter d of the front substantially cylindrical part 12.
  • a predetermined breaking point 15 is formed between the front and the rear, essentially cylindrical parts 12 , 14 .
  • the predetermined breaking point 15 is designed as a sharp-edged diameter transition between the front, essentially cylindrical part 12 with the smaller diameter d and the rear, essentially cylindrical part 14 with the large D. Due to the large notch effect associated with the sharp transition in diameter, the predetermined breaking point 15 is designed as a constructive notch 15 .
  • a rear area 16 adjoins the rear, essentially cylindrical part 14 of the main body 10 .
  • the rear area 16 is designed so that the tail unit of the projectile can be attached to it.
  • the diameter ratio D/d of the rear, essentially cylindrical part 14 to the front, essentially cylindrical part 12 is in a range from 1.5 to 4.0, preferably in a range from 2.0 to 3.5, in particular in one Range from 2.0 to 3.0.
  • the length ratio L/I of the rear, essentially cylindrical part 14 to the front, essentially cylindrical part 12 is in a range of 10 to 1.5, preferably 8 to 2, in particular 6 to 3.
  • the second to fourth embodiment according to Figures 2 to 4 are each based on the first embodiment of the invention with the difference that a transition region 13 is formed between the front and rear essentially cylindrical parts 12, 14.
  • the transition area 13 has the predetermined breaking point 15 .
  • the predetermined breaking point 15 can be realized in that the transition area 13 is made of a material with a lower strength and/or higher brittleness than the front cylindrical part 12 and/or the rear cylindrical part of the main body 10.
  • the predetermined breaking point 15 can also be realized in that the transition area 13 has an increased brittleness achieved through mechanical surface treatment.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a second embodiment of a penetrator 1 according to the invention.
  • the transition region 13 between the front, essentially cylindrical part 12 of the main body 10 and the rear, essentially cylindrical part 14 of the main body 10 is designed as a truncated cone, so that there is a smooth transition between the diameter d of the front, essentially cylindrical part 12 of the main body 10 and of the diameter D in the rear substantially cylindrical part 14 of the main body 10 is formed.
  • the transition region 13 has the predetermined breaking point 15, which is designed as a constructive notch.
  • the transition region 13 there is a reduction in cross section compared to the front, essentially cylindrical part 12 .
  • This reduction in cross section can be in the form of a groove or a notch.
  • the transition region 13 has the predetermined breaking point 15, which is designed as a constructive notch.
  • the transition area 13 a uniform diameter transition, which is designed as a truncated cone.
  • the predetermined breaking point 15 is preferably formed in front of the cut-off cone, so that this is retained after the front, essentially cylindrical part 12 has been broken off, and the rear, essentially cylindrical part 14 therefore has a further tip, which allows the rear, essentially cylindrical part 14 to break off better penetrate the main target after breaking off the front substantially cylindrical part.
  • the disclosure of the penetrator 1 applies in the same way to the penetrator 1 as well as to the projectile that includes such a penetrator 1 .
  • figure 5 12 shows a schematic representation of a penetrator according to the invention and a first plate P of a pre-target.
  • the length I of the front, essentially cylindrical part 12 is determined according to the formula I ⁇ 2*b/cos( ⁇ ).
  • b is the thickness of a first plate P of a pre-target
  • ⁇ is the angle of inclination of a surface normal of the first plate P of the pre-target relative to a longitudinal axis of the penetrator 1.
  • the pre-target is preferably a reactive pre-target of reactive armor.
  • the thickness b and angle ⁇ of the plates of a pre-target of reactive armor can be assumed to be known, since they can also be determined with sufficient accuracy by enemy tanks, for example by evaluating recordings or using other findings.
  • the angle ⁇ can be 68°, for example, and the thickness d of a plate of a pre-target can be 25 mm.
  • the length I of the front, essentially cylindrical part 12 is then at least 134 mm and the length L of the rear, essentially cylindrical part is approximately 620 mm.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Penetrator für ein Geschoss mit einem Leitwerk, insbesondere ein unterkalibriges Wuchtgeschoss, umfassend einen einstückig massiven Hauptkörper mit einer Geschossspitze. DE 37 23 909 A1 offenbart einen Penetrator für ein Geschoss mit einem Leitwerk.
  • Für die Bekämpfung von gepanzerten Zielen, wie Kampfpanzern, werden unterkalibrige Penetratoren verwendet. Ein Beispiel für diese Art von massiven Penetratoren ist das Seriengeschoss DM53/ DM63 der Firma Rheinmetall.
  • In der Vergangenheit wurden bereits verschiedene Ansätze zur Steigerung der Leistungsfähigkeit von Penetratoren vorgeschlagen, wie beispielsweise zweiteilige Penetratoren, sogenannte Bajonettpenetratoren, spezielle Penetratorspitzen, die dazu dienen das sogenannte Anbeißverhalten des Penetrators zu optimieren oder aktive Penetratorsegmente, die ein reaktives Vormodul zuerst initiieren sollen.
  • Aus dem Dokument EP 2 372 295 B1 ist ein Penetrator mit Stufenprofil bekannt, das im Inneren eine Bohrung umfasst, die sich entlang der beiden gestuften Teile des Penetrators erstreckt, wobei im Inneren der Bohrung eine Explosivladung angeordnet ist und die Wand des Penetrators über diesen Bereich im Wesentlichen gleich dick ausgebildet ist. Dieser Penetrator eignet sich nicht zur Bekämpfung eines Kampfpanzers mit einer reaktiven Panzerung, sondern dient dazu eine dünne Wandung zu durchschlagen und eine Explosion mit möglichst großer Splitterwirkung herbeizuführen.
  • Das Dokument DE 40 22 821 A1 offenbart ein unterkalibriges Wuchtgeschoss, das ein großes Länge-/Durchmesser-Verhältnis aufweist und bestimmt ist, Ziele mit einer Mehrfachpanzerung zu durchdringen. Um dies zu gewährleisten ist eine Sollbruchstelle im Bereich der Spitze angeordnet, sodass die Spitze abbrechen kann. Mit diesem Geschosstyp sollen Mehrplattenziele bekämpft werden.
  • Aus dem Dokument DE 10 2015 117 018 A1 ist ein mehrteiliger Penetrator bekannt, der eine Schnittstelle aufweist, an der unterschiedliche Penetratorspitzen angebracht werden können. Die unterschiedlichen Penetratorspitzen sind auf die jeweilige Verwendung abgestimmt.
  • Das Dokument US 8,985,026 B2 offenbart ebenfalls einen mehrteiligen Penetrator mit einer aufgesetzten Penetratorspitze.
  • Das Dokument DE 195 04 840 B4 offenbart einen mehrteiligen Penetrator, der neben einem Kern eine form- und kraftschlüssig mit dem Kern verbundene und um den Kern herum angeordnete Metallhülse hoher Festigkeit aufweist, die beim Aufschlagen auf das Ziel von dem Kern freigegeben wird.
  • Bei den bisherigen Penetratoren entfällt verhältnismäßig viel Masse auf die aufgesetzten Elemente der Penetratoren. Dies führt dazu, dass bei einer gegebenen Gesamtmasse des Penetrators verhältnismäßig viel Gewicht verloren geht, da dies auf die aufgesetzten Elemente entfällt und dadurch die Masse des Penetrators, die noch vorhanden ist um das Hauptziel zu bekämpfen, sinkt. Hierdurch wird die Durchschlagskraft des Penetrators im Hauptziel vermindert.
  • Ausgehend davon, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Penetrator zu schaffen, der dazu ausgebildet ist, ein Ziel mit reaktiver Vorpanzerung zu durchschlagen.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß wird ein Penetrator für ein Geschoss mit einem Leitwerk, insbesondere ein unterkalibriges Wuchtgeschoss bereitgestellt, gemäß Anspruch 1.
  • Weiterhin wird erfindungsgemäß eine Verwendung eines solchen oder wie nachfolgend beschrieben weitergebildeten Penetrators zur Bekämpfung eines gepanzerten Ziels mit reaktiver Panzerung, insbesondere eines Panzers, mit reaktiver Panzerung bereitgestellt. Ferner wird erfindungsgemäß ein Geschoss mit einem Treibkäfig und einem Leitwerk umfassend solchen oder wie nachfolgend beschrieben weitergebildeten Penetrator, bereitgestellt.
  • Ein einstückig massiver Hauptkörper im Sinne der Erfindung heißt, dass innerhalb des Hauptkörpers, insbesondere innerhalb des vorderen und des hinteren im Wesentlichen zylindrischen Teils ausgebildet sind, sondern dass der Hauptkörper massiv ausgebildet ist. Ferner ist der Hauptkörper nicht aus unterschiedlichen Bauteilen zusammengesetzt, sondern es handelt sich um ein einstückig ausgebildetes Element.
  • Im Wesentlichen zylindrisch im Sinne der Erfindung bedeutet, dass der vordere und der hintere Teil des Hauptkörpers weitestgehend eine Zylinderform aufweisen. Insbesondere der hintere Teil des Hauptkörpers kann aber auch ein Gewinde oder Rillen aufweisen, das/die auf oder in diesem ausgebildet ist/sind, um einen Treibkäfig an dem Hauptkörper des Penetrators anzubringen.
  • Schlägt der Penetrator auf das Vormodul, so wird in dieser ersten Phase der Penetration kein sonderlich großer Durchmesser benötigt, da das Vormodul keine große Dicke aufweist. Folglich kann der vordere Teil des Hauptkörpers des erfindungsgemäßen Penetrators mit einem geringen Durchmesser ausgeführt werden.
  • Bei der Bekämpfung eines Ziels mit reaktivem Vormodul dient der vordere Teil des Hauptkörpers lediglich zur Initiierung der Sprengladungen des Vormoduls.
  • Da der vordere Teil des Hauptkörpers einen geringeren Durchmesser aufweist als der hintere Teil des Hauptkörpers, kann die hierdurch eingesparte Masse entweder zur Durchmesservergrößerung des hinteren Teils des Hauptkörpers verwendet werden oder der der hintere Teil des Hauptkörpers kann verlängert werden. Ziel ist es, dass der hintere Teil des Hauptkörpers eine möglichst große Durchschlagskraft im Hauptziel entfaltet.
  • Zusätzlich schwächt der geringere Durchmesser des Hauptkörpers im vorderen Teil des Hauptkörpers die Biegesteifigkeit des Hauptkörpers in diesem Bereich. Dies führt dazu, dass im weiteren Verlauf der Penetration ein gewollter Abbruch des vorderen Teils des Hauptkörpers an dem reaktiven Vormodul stattfindet.
  • Nachdem der vordere Teil des Hauptkörpers mitsamt der Spitze abgebrochen ist, wird der verbleibende Teil des Penetrators von der hinteren Platte eines reaktiven Vormoduls entkoppelt. Hierdurch wird der Hauptkörper des Penetrators weniger abgelenkt und die endballistische Leistung im nachfolgenden Hauptziel erheblich gesteigert.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Penetrators ist es möglich, auch Ziele mit reaktiver Panzerung zu bekämpfen.
  • Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Penetrators ist, dass es keine beweglichen Teile gibt.
  • Weiterhin ist es von Vorteil, dass der vordere Teil des Hauptkörpers auf die zu bekämpfenden reaktiven Ziele optimal abstimmbar ist.
  • Vorzugsweise dient der Penetrator dazu, ein gepanzertes Ziel, insbesondere einen Panzer mit reaktiver Panzerung zu bekämpfen.
  • In vorteilhafter Weiterbildung des Penetrators kann vorgesehen sein, dass zwischen vorderem und hinterem im Wesentlichen zylindrischen Teil eine Sollbruchstelle ausgebildet ist.
  • Hierdurch wird erreicht, dass der vordere im Wesentlichen zylindrische Teil des Hauptkörpers an einer definierten Stelle und auf eine definierte Art und Weise von dem hinteren im Wesentlichen zylindrischen Teil des Hauptkörpers abbricht. Hierdurch kann verhindert werden, dass aufgrund eines indifferenten Abbruchverhaltens der hintere im Wesentlichen zylindrische Teil des Hauptkörpers durch ein Vormodul abgelenkt wird.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, dass zwischen dem vorderen und hinteren im Wesentlichen zylindrischen Teil ein Übergangsbereich ausgebildet ist, der die Sollbruchstelle aufweist.
  • Ein solcher Übergangsbereich kann beispielsweise als abgeschnittener Konus ausgebildet sein, um einen Durchmesserübergang von dem vorderem im Wesentlichen zylindrischen Teil zu dem hinteren im Wesentlichen zylindrischen Teil des Hauptkörpers auszubilden.
  • Ebenso kann der Übergangsbereich jedoch auch derart ausgebildet sein, dass dieser durch seine Auslegung das Bruchverhalten des Hauptkörpers beeinflusst.
  • In Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Sollbruchstelle als konstruktive Kerbe ausgebildet ist.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Sollbruchstelle dadurch realisiert wird, dass der Übergangsbereich aus einem Werkstoff mit einer geringeren Festigkeit und/oder einer höheren Sprödigkeit ausgebildet ist als der vordere zylindrische Teil und/oder der hintere zylindrische Teil des Hauptkörpers.
  • In vorteilhafter Weiterbildung kann der Übergangsbereich aus einem Werkstoff realisiert werden, der in Bezug auf einen Grundwerkstoff des Hauptkörpers eine um 30% geringere Festigkeit aufweist.
  • Der Grundwerkstoff des Hauptkörpers kann eine Festigkeit von σH = 1700MPa aufweisen und der Übergangsbereich eine Festigkeit von σUe = 1700MPa.
  • In Ausgestaltung des Penetrators kann vorgesehen sein, dass die Sollbruchstelle dadurch realisiert wird, dass der Übergangsbereich eine durch mechanische Oberflächenbehandlung erzielte erhöhte Sprödigkeit aufweist.
  • Weiterhin ist es möglich, dass der Übergangsbereich durch eine spezielle Wärmebehandlung beeinflusst werden kann, sodass dieser Bereich verspröded ist und damit empfindlicher gegen Spannungen reagiert, als der Rest des Hauptkörpers.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, dass der Penetrator aus einem Wolfram-Schwermetall ausgebildet ist.
  • Wolfram-Schwermetalle sind in der Werkstoffnorm ASTM B777-07 definiert.
  • Zusätzlich ist auch eine Veränderung der Werkstoffeigenschaften durch das Herstellungsverfahren denkbar.
  • Auch eine lokale Modifikation der Werkstoffzusammensetzung kann das mechanische Bruchverhalten im Übergangsbereich beeinflussen. So kann zum Beispiel das Verhältnis zwischen Wolfram und den anderen Bestandteilen des Wolframschwermetalls, wie Eisen, Nickel und/oder Kobalt für die geforderten mechanischen Eigenschaften angepasst sein.
  • Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Durchmesserverhältnis des hinteren im Wesentlichen zylindrischen Teils zum vorderen im Wesentlichen zylindrischen Teil in einem Bereich von 2,0 bis 3,5 liegt, insbesondere in einem Bereich von 2,0 bis 3,0.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass das Längenverhältnis des hinteren im Wesentlichen zylindrischen Teils zum vorderen im Wesentlichen zylindrischen Teil in einem Bereich von 10 bis 1,5, vorzugsweise 8 bis 2, insbesondere 6 bis 3 liegt.
  • Die Länge des vorderen im Wesentlichen zylindrischen Teils des Hauptkörpers korreliert dabei mit der Dicke der ersten Platte eines reaktiven Vormoduls.
  • Der erfindungsgemäße Penetrator bietet aufgrund des relativ langen und verhältnismäßig leichten vorderen Teils des Hauptkörpers und des verhältnismäßig langen und schweren hinteren Teils des Hauptkörpers einen verbesserten Masseeinsatz.
  • In vorteilhafter Weiterbildung des Penetrators kann vorgesehen sein, dass das sich die Länge I des vorderen im Wesentlichen zylindrische Teils nach der Formel I ≥ 2*b/cos(α) bestimmt, wobei b die Dicke einer ersten Platte eines Vorziels ist und α der Neigungswinkel einer Flächennormalen der ersten Platte des Vorziels gegenüber einer Längsachse des Penetrators. Dicke und Winkel der Platten eines Vorziels einer reaktiven Panzerung können als bekannt angenommen werden, da diese auch von gegnerischen Panzern, beispielsweise durch Auswertung von Aufnahmen oder anhand von anderen Erkenntnissen hinreichend genau bestimmt werden können.
  • Vorzugsweise handelt es sich bei dem Vorziel um ein reaktives Vorziel, wie eine reaktive Panzerung.
  • In Weiterbildung des Penetrators kann vorgesehen sein, dass der vordere im Wesentlichen zylindrische Teil höhere Festigkeitswerte und/oder eine höhere Härte als der hintere im Wesentlichen zylindrische Teil aufweist.
  • Hierdurch wird erreicht, dass ein reaktives Vormodul sicher durchstoßen werden kann.
  • Ferner kann die Spitze aus dem gleichen Material wie der Hauptkörper des Penetrators oder aus einem anderen Material geformt sein, sodass eine Auslösung des reaktiven Vormoduls sichergestellt ist.
  • Der Übergangsbereich des vorderen im Wesentlichen zylindrischen Teils des Hauptkörpers zum hinteren im Wesentlichen zylindrischen Teil des Hauptkörpers ist abhängig davon, wie das Bruchverhalten des Wolfram-Schwermetalls ausgebildet ist. Somit kann das Bruchverhalten beim Auftreffen des Penetrators auf die erste Platte gesteuert werden.
  • Weiterhin kann der Übergangsbereich so gestaltet werden, dass der vordere im Wesentlichen zylindrische Teil des Hauptkörpers zu dem Zeitpunkt abbricht, in dem der Sprengstoff initiiert worden ist. Damit wird verhindert, dass der Hauptkörper des Penetrators nachhaltig gestört wird.
  • Der Übergangsbereich kann als Kegel ausgeführt sein. Es sind aber auch andere geometrische Formen des Übergangsbereichs denkbar. Der Übergangsbereich kann mit Kerben oder scharfkantigen Übergängen versehen sein und somit das Bruchverhalten beeinflussen.
  • Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert werden.
  • Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Penetrators;
    Fig. 2
    eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Penetrators;
    Fig. 3
    eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Penetrators;
    Fig. 4
    eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Penetrators; und
    Fig. 5
    eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Penetrators und einer ersten Platte eines Vorziels.
  • Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Penetrators 1.
  • Der Penetrator 1 ist für ein Geschoss mit einem Leitwerk, insbesondere ein unterkalibriges Wuchtgeschoss, ausgebildet.
  • Der Penetrator umfasst einen einstückig massiven Hauptkörper 10 mit einer Geschossspitze 11.
  • Der Hauptkörper 10 weist einen vorderen im Wesentlichen zylindrischen Teil 12 und einen hinteren im Wesentlichen zylindrischen Teil 14 auf.
  • Der vordere im Wesentlichen zylindrische Teil 12 schließt sich an die Geschossspitze 11 an und weist eine Länge I auf.
  • Der hintere im Wesentlichen zylindrische Teil 14 schließt sich an den vorderen im Wesentlichen zylindrischen Teil an und weist eine Länge L auf.
  • Der hintere im Wesentlichen zylindrische Teil 14 des Hauptkörpers weist einen Durchmesser D auf, der größer ist als der Durchmesser d des vorderen im Wesentlichen zylindrischen Teils 12.
  • Zwischen dem vorderen und dem hinteren im Wesentlichen zylindrischen Teil 12, 14 ist eine Sollbruchstelle 15 ausgebildet. Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Sollbruchstelle 15 als scharfkantiger Durchmesserübergang zwischen dem vorderen im Wesentlichen zylindrische Teil 12 mit dem kleiner Durchmesser d und dem hinteren im Wesentlichen zylindrische Teil 14 mit dem großen D ausgebildet. Durch den mit dem scharfen Durchmesserübergang verbundenen großen Kerbwirkung, ist die Sollbruchstelle 15 als konstruktive Kerbe 15 ausgebildet.
  • An dem hinteren im Wesentlichen zylindrischen Teil 14 des Hauptkörpers 10 schließt sich ein Heckbereich 16 an.
  • Der Heckbereich 16 ist dazu ausgebildet, dass an diesem das Leitwerk des Geschosses befestigt werden kann.
  • Das Durchmesserverhältnis D/d des hinteren im Wesentlichen zylindrischen Teils 14 zum vorderen im Wesentlichen zylindrischen Teil 12 liegt dabei in einem Bereich von 1,5 bis 4,0, vorzugsweise in einem Bereich von 2,0 bis 3,5 liegt, insbesondere in einem Bereich von 2,0 bis 3,0.
  • Das Längenverhältnis L/I des hinteren im Wesentlichen zylindrische Teils 14 zum vorderen im Wesentlichen zylindrischen Teil 12 liegt in einem Bereich von 10 bis 1,5, vorzugsweise 8 bis 2, insbesondere 6 bis 3.
  • Die zweite bis vierte Ausführungsform gemäß der Fig. 2 bis 4 basieren jeweils auf der ersten Ausführungsform der Erfindung mit dem Unterschied, dass zwischen dem vorderen und dem hinteren im Wesentlichen zylindrischen Teil 12, 14 ein Übergangsbereich 13 ausgebildet ist. Der Übergangsbereich 13 weist die Sollbruchstelle 15 auf.
  • Die Sollbruchstelle 15 kann gemäß der zweiten bis vierten Ausführungsform dadurch realisiert werden, dass der Übergangsbereich 13 aus einem Werkstoff mit einer geringerer Festigkeit und/oder einer höheren Sprödigkeit ausgebildet ist als der vordere zylindrische Teil 12 und/oder der hintere zylindrische Teil des Hauptkörpers 10.
  • Als Alternative oder zusätzlich dazu kann die Sollbruchstelle 15 aber auch dadurch realisiert werden, dass der Übergangsbereich 13 eine durch mechanische Oberflächenbehandlung erzielte erhöhte Sprödigkeit aufweist.
  • Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Penetrators 1.
  • Der Übergangsbereich 13 zwischen dem vorderen im Wesentlichen zylindrischen Teil 12 des Hauptkörpers 10 und dem hinteren im Wesentlichen zylindrischen Teil 14 des Hauptkörpers 10 ist als abgeschnittener Konus ausgebildet, sodass ein gleichmäßiger Übergang zwischen dem Durchmesser d des vorderen im Wesentlichen zylindrischen Teil 12 des Hauptkörpers 10 und dem Durchmesser D im hinteren im Wesentlichen zylindrischen Teil 14 des Hauptkörpers 10 ausgebildet wird.
  • Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Penetrators 1. Der Übergangsbereich 13 weist die Sollbruchstelle 15 auf, die als konstruktive Kerbe ausgebildet ist. Hierzu ist im Übergangsbereich 13 eine Querschnittsreduktion gegenüber dem vorderen im Wesentlichen zylindrischen Teil 12 ausgebildet. Diese Querschnittsreduktion kann als Nut oder als Kerbe ausgebildet sein.
  • Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Penetrators 1. Der Übergangsbereich 13 weist die Sollbruchstelle 15 auf, die als konstruktive Kerbe ausgebildet ist. Darüber hinaus weist der Übergangsbereich 13 einen gleichmäßigen Durchmesserübergang auf, der als abgeschnittener Konus ausgebildet ist.
  • Die Sollbruchstelle 15 ist dabei vorzugsweise vor dem abgeschnittenen Konus ausgebildet, sodass dieser nach dem Abbrechen des vorderen im Wesentlichen zylindrischen Teils 12 erhalten bleibt und somit der hintere im Wesentlichen zylindrische Teil 14 einen weitere Spitze aufweist, die es dem hinteren im Wesentlichen zylindrische Teil 14 erlaubt nach dem Abbrechen des vorderen im Wesentlichen zylindrischen Teils besser in das Hauptziel einzudringen.
  • Soweit vorstehend der Penetrator 1 beschrieben wurde, gilt die Offenbarung des Penetrators 1 in gleicher Weise neben dem Penetrator 1 auch für das Geschoss, das einen solchen Penetrator 1 umfasst.
  • Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Penetrators und einer ersten Platte P eines Vorziels.
  • Die die Länge I des vorderen im Wesentlichen zylindrische Teils 12 bestimmt sich nach der Formel I ≥ 2*b/cos(α). Dabei ist b die Dicke einer ersten Platte P eines Vorziels und α der Neigungswinkel einer Flächennormalen der ersten Platte P des Vorziels gegenüber einer Längsachse des Penetrators 1. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Vorziel um ein reaktives Vorziel einer reaktiven Panzerung.
  • Die Dicke b und Winkel α der Platten eines Vorziels einer reaktiven Panzerung können als bekannt angenommen werden, da diese auch von gegnerischen Panzern, beispielsweise durch Auswertung von Aufnahmen oder anhand von anderen Erkenntnissen hinreichend genau bestimmt werden können.
  • Der Winkel α kann beispielsweise 68° betragen und die Dicke d einer Platte eines Vorziels bei 25mm. Die Länge I des vorderen im Wesentlichen zylindrische Teils 12 beträgt dann zumindest 134mm und die Länge L des hinteren im Wesentlichen zylindrischen Teils beträgt etwa 620mm.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1
    Penetrator
    10
    Hauptkörper
    11
    Spitze
    12
    vorderer im Wesentlichen zylindrischer Teil
    13
    Übergangsbereich
    14
    hinterer im Wesentlichen zylindrischer Teil
    15
    Sollbruchstelle
    16
    Heck
    α
    Neigungswinkel einer Flächennormalen der ersten Platte P
    b
    Dicke der ersten Platte P eines reaktiven Vorziels
    d
    Durchmesser des vorderen im Wesentlichen zylindrischen Teils
    D
    Durchmesser des hinteren im Wesentlichen zylindrischen Teils
    I
    Länge des vorderen im Wesentlichen zylindrischen Teils
    L
    Länge des hinteren im Wesentlichen zylindrischen Teils
    P
    Platte eines reaktiven Vorziels

Claims (13)

  1. Penetrator (1) für ein Geschoss mit einem Leitwerk, insbesondere ein unterkalibriges Wuchtgeschoss, umfassend einen einstückig massiven Hauptkörper (10) mit einer Geschossspitze (11), wobei der Hauptkörper (10) einen vorderen und einen hinteren im Wesentlichen zylindrischen Teil (12, 14) umfasst, wobei sich an die Geschossspitze (11) der vordere im Wesentlichen zylindrische Teil (12) anschließt und wobei der hintere im Wesentlichen zylindrische Teil (14) einen Durchmesser (D) aufweist, der größer ist als der Durchmesser (d) des vorderen im Wesentlichen zylindrischen Teils (14), dadurch gekennzeichnet, dass das Durchmesserverhältnis (D/d) des hinteren im Wesentlichen zylindrischen Teils zum vorderen im Wesentlichen zylindrischen Teil in einem Bereich von 1,5 bis 4,0 liegt.
  2. Penetrator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen vorderem und hinterem im Wesentlichen zylindrischen Teil (12, 14) eine Sollbruchstelle (15) ausgebildet ist.
  3. Penetrator (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem vorderen und hinteren Teil im Wesentlichen zylindrischen Teil (12, 14) ein Übergangsbereich (13) ausgebildet ist, der die Sollbruchstelle (15) aufweist.
  4. Penetrator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Sollbruchstelle (15) als konstruktive Kerbe ausgebildet ist.
  5. Penetrator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstelle (15) dadurch realisiert wird, dass der Übergangsbereich (13) aus einem Werkstoff mit einer geringerer Festigkeit und/oder einer höheren Sprödigkeit ausgebildet ist als der vordere zylindrische Teil (12) und/oder der hintere zylindrische Teil des Hauptkörpers (10).
  6. Penetrator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstelle (15) dadurch realisiert wird, dass der Übergangsbereich (13) eine durch mechanische Oberflächenbehandlung erzielte erhöhte Sprödigkeit aufweist.
  7. Penetrator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchmesserverhältnis (D/d) des hinteren im Wesentlichen zylindrische Teils (14) zum vorderen im Wesentlichen zylindrischen Teil (12) vorzugsweise in einem Bereich von 2,0 bis 3,5, insbesondere in einem Bereich von 2,0 bis 3,0, liegt.
  8. Penetrator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Längenverhältnis (L/I) des hinteren im Wesentlichen zylindrische Teils (14) zum vorderen im Wesentlichen zylindrischen Teil (12) in einem Bereich von 10 bis 1,5, vorzugsweise 8 bis 2, insbesondere 6 bis 3, liegt.
  9. Penetrator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das sich die Länge I des vorderen im Wesentlichen zylindrische Teils (12) nach der Formel I ≥ 2*b/cos(α) bestimmt, wobei b die Dicke einer ersten Platte (P) eines Vorziels ist und α der Neigungswinkel einer Flächennormalen der ersten Platte (P) des Vorziels gegenüber einer Längsachse des Penetrators (1) ist.
  10. Penetrator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vorderen im Wesentlichen zylindrische Teil (12) höhere Festigkeitswerte und/oder eine höhere Härte als der hintere im Wesentlichen zylindrische Teil (14) aufweist.
  11. Penetrator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Penetrator aus einem Wolfram-Schwermetall ausgebildet ist.
  12. Verwendung des Penetrators nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Bekämpfung eines gepanzerten Ziels mit reaktiver Panzerung, insbesondere eines Panzers, mit reaktiver Panzerung.
  13. Geschoss mit einem Treibkäfig und einem Leitwerk umfassend einen Penetrator nach einem der Ansprüche 1-11.
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