EP3775755B1 - Sprenggeschoss - Google Patents

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EP3775755B1
EP3775755B1 EP19711054.7A EP19711054A EP3775755B1 EP 3775755 B1 EP3775755 B1 EP 3775755B1 EP 19711054 A EP19711054 A EP 19711054A EP 3775755 B1 EP3775755 B1 EP 3775755B1
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EP
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projectile
explosive charge
protective layer
explosive
layer
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EP19711054.7A
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English (en)
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EP3775755A1 (de
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Wolfgang Scherge
Almuth Kessler
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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
    • 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
    • F42B12/20—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect of high-explosive type
    • F42B12/207—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect of high-explosive type characterised by the explosive material or the construction of the high explosive warhead, e.g. insensitive ammunition

Definitions

  • the invention relates to a warhead, in particular an explosive projectile, in which an explosive charge is accommodated which is introduced into the warhead from behind.
  • the EP 1 338 860 B1 describes a process for producing a large-caliber explosive projectile, in which a casing (liner) made of an elastic plastic is first introduced into the interior of the projectile casing via the mouth hole and then the explosive charge is poured into the liner.
  • a liner is necessary for explosive projectiles in order to decouple the explosive charge from the inner wall of the projectile casing in the event of temperature fluctuations due to the different volume expansion coefficients of the explosive charge and the projectile casing material.
  • warheads are filled with explosives from behind, a thin layer of air remains between the explosive charge and the projectile casing when the warhead is closed. When fired, the remaining air in the gap is heated up considerably by adiabatic compression.
  • the FR 3 002 627 A1 discloses an explosive projectile of caliber 76mm and more containing an explosive charge.
  • the object of the invention is to provide an explosive projectile comprising means of simple structure that make it possible to reduce the lethality of the base of the projectile.
  • the projectile comprises at least one layer of a damping material inserted between the explosive charge and the base.
  • the damping material can be a thermoplastic or thermosetting plastic or a resin.
  • the function of the damping material is to dampen occurring shock waves, thereby reducing the lethality in the rear zone of the projectile.
  • a front opening serves to place the damping material and the explosive charge in the projectile and accommodates a detonator.
  • the EP 2 339 291 A1 describes a projectile comprising a body forming a casing and an explosive charge enclosed in the casing. At the rear end of the body, a base is connected to the body. The explosive charge is glued to the rear end on an inner surface of the base. This bonding prevents the projectile from exploding when it leaves the gun barrel.
  • a front opening in the body serves to accommodate a detonator. The explosive charge is introduced into the body through this opening and polymerized. The explosive follows the shape of the internal volume of the body, with the explosive charge subject to large variations in its volume after polymerization. To solve this problem, it is provided that projections of a given height are incorporated along the axis orthogonal to the x-axis of the projectile, thereby clamping the explosive charge.
  • the explosive device comprises an internal cavity and is delimited on both sides by an ogive and a closure cap.
  • a layer of sealant is applied to the inner wall of the explosive device.
  • the cavity is partially filled up to a predetermined height with an inert filler material.
  • the cavity is further partially filled with an explosive charge according to a predefined quantity.
  • An encapsulation meniscus separates the facing free surfaces of the inert filler material and the explosive charge. This meniscus is flexible in order to adapt to the mechanical deformation and thermal expansion of the explosive charge due to acceleration or temperature fluctuations.
  • the EN 10 2005 050 973 A1 discloses an explosive projectile that includes a plastic-bonded insensitive explosive charge. To avoid stress cracking due to temperature changes, it is proposed to completely separate the charge from the inner wall. Alternatively, the so-called “set back" effect is to be minimized by means of a partial coating with non-stick material.
  • a silicone layer is provided as a separating agent. This can be partially present on the inner surface of the projectile. It is stated to be advantageous that the silicone intermediate layer is arranged in the area of the inner surface of the cavity facing the tip of the explosive projectile and/or in the area of the inner surface of the cavity facing the tail of the explosive projectile. Layers inserted in this way between the explosive charge and the projectile casing must be secured against slipping or with respect to the compression of remaining air spaces in order to achieve the required safety.
  • the invention addresses the problem of preventing an unintentional detonation of an explosive charge by air heated during firing, particularly in the base area of the projectile.
  • the invention is based on the idea of introducing an adjustable protective layer into projectiles filled from behind. In terms of process technology, this idea enables simple series production while maintaining the required level of safety.
  • the layer introduced which can also be referred to as a mirror coating, is firmly bonded to the explosive charge without an air layer. This ensures that sufficient thermal insulation is achieved. It is also taken into account that the initiation of the explosive charge is not impaired by an ignition amplifier.
  • the layer thickness can be determined for each type of explosive projectile.
  • the determined layer thickness is ensured by a contouring tool, for example a casting tool.
  • the elastic layer compatible with the explosive charge is evenly applied to the explosive surface using the casting tool.
  • the resulting advantages include the fact that the heat-insulating layer can be introduced cost-effectively and at any time in a way that is reproducible.
  • the layer serves as a damping element to prevent the explosive charge from being accidentally deployed when under load, but not as a seal for an exposed explosive charge.
  • the spatial arrangement of the damping mass or the layer introduced is in the base area of the warhead.
  • a projectile or warhead is proposed with a projectile casing, an explosive charge inside it and a closure part that closes the projectile casing from the rear.
  • a protective layer is applied to at least one rear explosive charge surface of the explosive charge.
  • the thickness of the protective layer is variable. It can be varied for each type of explosive projectile. The thickness of the layer must sufficiently reduce the heat introduction from the compressed air into the explosive and not impair the initiation of the explosive charge by the ignition amplifier of the ignition chain.
  • the layer is geometry-independent, it should be adapted to the contour of the explosive charge as precisely as possible.
  • the present idea serves as protection against friction and excessive heat input into the explosive charge by compression of the residual air after closing the warhead.
  • the only figure shows a projectile 1 with a projectile casing 2.
  • An explosive charge 3 can be connected to the projectile casing 2 completely, partially or without wall adhesion.
  • a rear projectile opening 4 is closed by a closure part 5.
  • the explosive charge 3 is introduced into the projectile 1 or the projectile casing 2 from behind.
  • the projectile 1 is the projectile head of a tank, mortar or artillery ammunition (not shown in detail).
  • the procedure is roughly as follows: The projectile head or projectile 1 is filled from behind with the explosive or explosive charge 3. This is poured into the projectile casing 2. The amount of explosive charge 3 is predetermined. The explosive charge 3 takes its position within the projectile casing 2. A protective layer 6 is then introduced into the projectile casing 2 to prevent heat from being introduced into the explosive charge 3.
  • the protective layer 6 can also be referred to as a mirror coating.
  • the layer thickness 6 is to be dimensioned such that sufficient thermal insulation is achieved, but initiation of the explosive charge 3 by an ignition amplifier (not shown in detail) of an ignition chain is not impaired.
  • the protective layer 6 compatible with the explosive charge 3 is preferably elastic. This is preferably applied evenly to a rear explosive charge surface 7.
  • the contours of the explosive charge 3 and those of the protective layer 6 can be produced or created cost-effectively in series production using a shaping casting tool.
  • the protective layer 6 prevents the introduction of heat from the compressed remaining air into the explosive charge 3 during firing and thus prevents an unwanted displacement of the projectile 1.

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Description

  • Die Erfindung beschäftigt sich mit einem Gefechtskopf, insbesondere einem Sprenggeschoss, in dem eine Sprengladung aufgenommen ist, die von hinten in den Gefechtskopf eingebracht wird.
  • Aus der DE 10 2009 022 495 A1 sind ein Verfahren zur Herstellung eines großkalibrigen Sprenggeschosses und ein Sprenggeschoss, hergestellt nach diesem Verfahren bekannt. Um zu erreichen, dass sowohl der Liner als auch die Sprengladung auf einfache Weise schnell und genau in der Geschosshülle des Sprenggeschosses einbringbar sind, wird vorgeschlagen, die Geschosshülle zweiteilig herzustellen, derart, dass sich in Richtung der Längsachse der Geschosshülle ein heckseitiger Geschosshüllenabschnitt und ein das Mundloch enthaltender vorderer Geschosshüllenabschnitt ergeben. Das Einbringen des Liners in den heckseitigen Geschosshüllenabschnitt und der Sprengladung in den Liner erfolgt dabei vor dem Verbinden der beiden Geschosshüllenabschnitte miteinander.
  • Die EP 1 338 860 B1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines großkalibrigen Sprenggeschosses, bei dem zunächst eine aus einem elastischen Kunststoff bestehende Hülle (Liner) über das Mundloch in den Innenraum der Geschosshülle eingebracht und anschließend die Sprengladung in den Liner gegossen wird.
  • Ein Liner ist bei Sprenggeschossen notwendig um aufgrund der unterschiedlichen Volumenausdehnungskoeffizienten der Sprengladung und des Geschosshüllenwerkstoffs die Sprengladung zur Innenwand der Geschosshülle bei Temperaturschwankungen zu entkoppeln.
  • Die vorgenannten Ideen sind für von hinten gefüllte Geschosse begrenzt geeignet.
  • Werden Gefechtsköpfe von hinten mit Sprengstoff gefüllt, verbleibt beim Verschließen des Gefechtskopfes eine dünne Luftschicht zwischen der Sprengladung und der Geschosshülle. Beim Abschuss wird durch adiabate Kompression die verbleibende Luft im Spalt stark erwärmt.
  • Die FR 3 002 627 A1 offenbart ein explosives Projektil vom Kaliber 76mm und mehr, das eine explosive Ladung enthält. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein explosives Projektil bereitzustellen, das Mittel mit einfacher Struktur umfasst, die es ermöglichen, die Letalität des Bodens des Projektils zu verringern. Dazu umfasst das Projektil mindestens eine Schicht aus einem Dämpfungsmaterial, das zwischen der Sprengladung und der Basis eingefügt ist. Das Dämpfungsmaterial kann ein thermoplastischer oder duroplastischer Kunststoff oder ein Harz sein. Die Funktion des Dämpfungsmaterials liegt darin, auftretende Stoßwellen zu dämpfen, wodurch die Letalität in der hinteren Zone des Projektils verringert wird. Eine vordere Öffnung dient zur Platzierung des Dämpfungsmaterials sowie der Sprengladung im Projektil und nimmt einen Zünder auf.
  • Die EP 2 339 291 A1 beschreibt ein Projektil, umfassend einen Körper, der eine Hülle bildet, und eine in der Hülle eingeschlossene Sprengladung. Am hinteren Ende des Körpers ist eine Basis mit dem Körper verbunden. Die Sprengladung ist mit dem hinteren Ende an einer inneren Oberfläche der Basis angeklebt. Diese Klebung verhindert, dass das Projektil beim Verlassen des Waffenrohrs explodiert. Eine vordere Öffnung des Körpers dient zur Aufnahme eines Zünders. Über diese Öffnung wird die Sprengladung in den Körper eingeführt und polymerisiert. Der Sprengstoff folgt dabei der Form des Innenvolumens des Körpers, wobei die Sprengladung nach der Polymerisation großen Variationen in ihrem Volumen unterliegt. Zur Lösung dieses Problems ist vorgesehen, dass Vorsprünge einer gegebenen Höhe entlang der Achse, orthogonal zur x-Achse des Projektils, eingebunden sind, wodurch die Sprengladung eingeklemmt wird.
  • Aus der EP 2 863 165 A1 ist ein Ladeverfahren eines Sprengkörpers mit kontrollierter Zerstörung bekannt. Der Sprengkörper umfasst einen inneren Hohlraum und wird von einer Ogive und einer Verschlusskappe beidseitig begrenzt. Auf der Innenseitenwand des Sprengkörpers ist eine Schicht aus Dichtungsmittel aufgebracht. Der Hohlraum ist teilgefüllt bis zu einer vorgegebenen Höhe mit einem inerten Füllmaterial. Eine weitere Teilfüllung des Hohlraums erfolgt mit einer Sprengladung gemäß einer vordefinierten Menge. Ein Einkapselungsmeniskus trennt die einander zugewandten freien Oberflächen des inerten Füllstoffmaterials und der Sprengladung. Dieser Meniskus ist flexibel, um sich an die mechanische Verformung und Wärmeausdehnung der Sprengladung aufgrund von Beschleunigungen bzw. Temperaturschwankungen anzupassen.
  • Die DE 10 2005 050 973 A1 offenbart ein Sprenggeschoss, das eine kunststoffgebundene insensitive Sprengladung umfasst. Zur Vermeidung einer Spannungsrissbildung aufgrund Temperaturänderungen wird vorgeschlagen, eine totale Trennung der Ladung von der Innenwandung vorzunehmen. Alternativ soll mittels einer partiellen Beschichtung mit Antihaftmaterial der sogenannte "Set back"-Effekt minimiert werden. Als Trennmittel ist eine Silikonschicht vorgesehen. Diese kann partiell an der Geschossinnenfläche vorhanden sein. Als vorteilhaft wird angegeben, dass die Silikon-Zwischenschicht in dem der Geschossspitze des Sprenggeschosses zugewandten Bereich der inneren Oberfläche des Hohlraums und/oder in dem Geschossheck des Sprenggeschosses zugewandten Bereich der inneren Oberfläche des Hohlraums angeordnet ist. Derartig eingelegte Schichten zwischen der Sprengladung und der Geschosshülle müssen gegen ein Verrutschen oder bezüglich der Kompression verbleibender Lufträume gesichert werden, um die erforderliche Sicherheit zu erreichen.
  • Hier greift die Erfindung die Aufgabe auf, eine ungewollte Umsetzung einer Sprengladung durch beim Abschuss erhitzte Luft insbesondere im Bodenbereich des Geschosses zu vermeiden.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 10. Vorteilhafte Ausführungen finden sich in den Unteransprüchen.
  • Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, eine einstellbare Schutzschicht bei von hinten gefüllten Geschossen einzubringen. Verfahrenstechnisch ermöglicht diese Idee eine einfache Serienfertigung bei Beibehaltung der erforderlichen Sicherheit. Die eingebrachte Schicht, die auch als Verspiegelung bezeichnet werden kann, wird mit der Sprengladung ohne Luftschicht fest verbunden. Dabei wird sichergestellt, dass eine ausreichende Wärmedämmung erzielt wird. Weiterhin wird berücksichtigt, dass eine Initiierung der Sprengladung durch einen Zündverstärker nicht beeinträchtigt wird.
  • Die Schichtdicke ist für jeden Sprenggeschosstyp ermittelbar. Die ermittelte Schichtdicke wird durch ein konturgebendes Werkzeug, beispielsweise mittels eines Gießwerkzeugs, sichergestellt. Die mit der Sprengladung verträgliche elastische Schicht wird gleichmäßig mittels des Gießwerkzeugs auf die Sprengstoffoberfläche aufgebracht.
  • Die sich dadurch ergebenden Vorteile liegen unter anderem darin, dass ein kostengünstiges und jederzeit reproduzierbares Einbringen der wärmedämmenden Schicht aufgezeigt wird. Die Schicht dient als Dämpfungselement gegen ungewollte Umsetzung der Sprengladung bei Belastung, nicht hingegen als Abdichtung einer offenliegenden Sprengladung. Die räumliche Anordnung der Dämpfungsmasse bzw. der eingebrachten Schicht ist im Bodenbereich des Gefechtskopfes.
  • Vorgeschlagen wird ein Geschoss bzw. ein Gefechtskopf mit einer Geschosshülle, einer darin befindlichen Sprengladung und einem Verschlussteil, das die Geschosshülle von hinten verschließt. Um zu verhindern, dass eine Wärmeeinleitung aus einer im Geschoss komprimierten Luftschicht in die Sprengladung erfolgt, ist vorgesehen dass zumindest auf einer hinteren Sprengladungsoberfläche der Sprengladung eine Schutzschicht aufgebracht ist. Die Schichtdicke der Schutzschicht ist dabei variabel. Sie kann für jeden Sprenggeschosstyp variiert werden. Die Schichtdicke muss die Wärmeeinleitung von der verdichteten Luft in den Sprengstoff ausreichend reduzieren, die Initiierung der Sprengladung durch den Zündverstärker der Zündkette nicht beeinträchtigen. Wenngleich die Schicht geometrieunabhängig ist, sollte sie möglichst konturengenau der Kontur der Sprengladung angepasst sein.
  • Die vorliegende Idee dient als Schutz gegen Reibung und überhöhte Wärmeeinbringen in die Sprengladung durch Kompression der Restluft nach Verschließen des Gefechtskopfs.
  • Anhand eines Ausführungsbeispiels mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.
  • Es zeigt die einzige Figur ein Geschoss 1 mit einer Geschosshülle 2. Eine Sprengladung 3 kann hierbei vollständig, teilweise oder auch ohne Wandhaftung mit der Geschosshülle 2 verbunden sein. Eine hintere Geschossöffnung 4 wird durch ein Verschlussteil 5 verschlossen. Die Sprengladung 3 wird in dieser Ausführung von hinten in das Geschoss 1 bzw. die Geschosshülle 2 eingebracht. Bei dem Geschoss 1 handelt es sich um den Geschosskopf einer nicht näher dargestellten Panzer-. Mörser- oder Artilleriemunition.
  • Das Verfahren läuft grob wie folgt ab:
    Der Geschosskopf bzw. das Geschoss 1 wird von hinten mit dem Sprengstoff bzw. der Sprengladung 3 gefüllt. Dieser wird in die Geschosshülle 2 eingegossen. Die Menge der Sprengladung 3 ist dabei vorgegeben. Die Sprengladung 3 nimmt ihre Position innerhalb der Geschosshülle 2 ein. Danach wird eine Schutzschicht 6 gegen eine Wärmeeinleitung in die Sprengladung 3 in die Geschosshülle 2 eingebracht. Die Schutzschicht 6 kann auch als Verspiegelung bezeichnet werden. Die Schichtdicke 6 ist so zu bemessen, dass eine ausreichende Wärmedämmung erreicht wird, eine Initiierung der Sprengladung 3 durch einen nicht näher dargestellten Zündverstärker einer Zündkette jedoch nicht beeinträchtigt wird.
  • Die mit der Sprengladung 3 verträgliche Schutzschicht 6 ist bevorzugt elastisch. Diese wird bevorzugt gleichmäßig auf eine hintere Sprengladungsoberfläche 7 aufgebracht. Die Konturen der Sprengladung 3 und die der Schutzschicht 6 können in einer Serienfertigung kostengünstig durch ein formgebendes Gießwerkzeug hergestellt bzw. geschaffen werden.
  • Letztlich wird das Geschoss 1 mittels Verschlussteil 5 verschlossen. Es verbleibt nur noch eine restliche eingeschlossene dünne Luftschicht. Diese Luftschicht ist deutlich geringer als eine Luftschicht ohne eine eingebrachte Schutzschicht 6.
  • Die Schutzschicht 6 verhindert beim Abschuss die Wärmeeinleitung aus der verdichteten restlichen Luft in die Sprengladung 3 und damit eine ungewollte Umsetzung des Geschosses 1.

Claims (13)

  1. Geschoss (1) mit einer Geschosshülle (2), einer darin befindlichen Sprengladung (3) und mit einem Verschlussteil (5), das die Geschosshülle (2) von hinten verschließt, gekennzeichnet durch eine zumindest auf einer hinteren Sprengladungsoberfläche der Sprengladung (3) aufgebrachten Schutzschicht (6), derart, dass nur noch eine restliche eingeschlossene dünne Luftschicht verbleibt und die Schutzschicht (6) eine Wärmeeinleitung aus der verdichteten restlichen Luft beim Abschuss in die Sprengladung (3) verhindert.
  2. Geschoss (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke (6) für jeden Sprenggeschosstyp ermittelbar ist.
  3. Geschoss (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der Schutzschicht (6) einstellbar ist.
  4. Geschoss (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der Schutzschicht (6) variabel ist.
  5. Geschoss (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (6) möglichst konturengenau der Kontur der Sprengladung (3) angepasst ist.
  6. Geschoss (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (6) gleichmäßig auf der hinteren Sprengladungsoberfläche aufgebracht ist.
  7. Geschoss (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (6) mit der Sprengladung (3) verträglich ist.
  8. Geschoss (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (6) elastisch ist.
  9. Geschoss nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprengladung (3) vollständig, teilweise oder auch ohne Wandhaftung mit der Geschosshülle (2) verbunden ist.
  10. Verfahren zur Herstellung eines Geschosses (1) mit einer Geschosshülle (2), einer darin befindlichen Sprengladung (3) und mit einem Verschlussteil (5), das die Geschosshülle (2) von hinten verschließt, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
    • Einbringen der Sprengladung (3) in die Geschosshülle (2) von hinten,
    • Aufbringen der Schutzschicht (6) zumindest auf der hinteren Sprengladungsoberfläche der Sprengladung (3),
    • Verschließen der Geschosshülle (2) von hinten mit einem Verschlussteil (5), wobei
    • eine restliche eingeschlossene dünne Luftschicht verbleibt, die deutlich geringer als eine Luftschicht ohne eingebrachte Schutzschicht (6) ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (6) gleichmäßig auf der hinteren Sprengladungsoberfläche aufgebracht ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (6), möglichst konturengenau der Kontur der Sprengladung (3) angepasst, aufgebracht ist
  13. Panzer-, Mörser- oder Artilleriemunition, gekennzeichnet durch ein Geschoss (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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