SE536320C2 - Kvarsittande slirande gördel för en projektil - Google Patents

Abstract

Uppfinningen avser en projektil (6) försedd med en under utskjutningsförloppet och iprojektilens bana från utskjutningsanordning till mål kvarsittande slirande gördel (1)ämnad att avfyras från ett vapensystem med räfflat eldrör. Gördeln (1) innefattar en inrekoncentrisk ring (2) och en yttre mot eldröret tätande koncentrisk ring (3). Den yttreringen är anbringad på den inre ringens ytteryta och den inre ringen är slirbart anbringadpå projektilen. Gördeln (1) är utformad att förbli anbringad på projektilen (6) underprojektilens hela utskjutningsförlopp och i projektilens bana från utskjutningsanordningtill mål genom att den yttre mot eldröret tätande ringen (3) är fast monterad mot den inreringen (2) samt att den på projektilen (6) slirbart anbringade inre ringen (2) är utförd ifiberarmerad polymerkomposit eller partikelannerad polyrnerkomposit ellerfiberarmerad metallmatriskomposit eller partikelarmerad metallmatriskomposit.Uppfinningen avser dessutom en slirande gördel (1) avsedd att slirbart anbringas på enprojektil vilken gördel innefattar en inre koncentrisk ring (2) och en yttre koncentriskring (3). Därtill avser uppfinningen dessutom ett förfarande för tillverkning av slirandegördel (1) innefattande en inre koncentrisk ring (2) och en yttre koncentrisk ring (3) därden yttre ringen (3) monteras fast mot den inre ringen (2) genom vulkanisering. Fig. 2.

Description

l0 15 20 25 30 35 536 32Û inre ring, där delen benämnd torkare är utförd i ett mjukt material, exempelvis nylon-6.

Gördeln är dock utförd för att inte sitta kvar efter att projektilen lämnat eldröret.

Exempel på en annan tidigare känd uppfinning återfinns i US-6,453,82l Bl som visar en gördel för att hantera höga temperaturer. Beskrivningen i patenttexten refererar till ett flertal altemativa material, exempelvis i form av komposit. En projektil är försedd med ett spår i princip utfört mitt på projektilen, vilket är speciellt lämpat för långa projektiler. En gördel är monterad i spåret och utformad med skåror på gördelns ytterradie. Gördeln är inte kvarsittande utan kommer att brytas i delar efter att projektilen lämnat eldröret. Då gördeln accelererats till samma hastighet som projektilen så kommer även gördeln eller gördelns delar i sig bli en eller flera projektiler och medföra en ökad risk för personer och utrustning i omgivning av utskj utningsanordningen.

Kvarsittande och fast monterade gördlar är vanligt förekommande på rotationsstabiliserad ammunition och är då ofta utförd i en mjukare metall, exempelvis koppar. Dessa gördlar är inte slirande då en god kontakt mellan gördeln och proj ektilen är nödvändig för att få hög rotation på projektilen och därmed även god rotationsstabilitet på projektilen i banan mellan utskjutningsanordningen och målet.

Kvarsittande och fast monterade gördlar går således inte att använda för rollstabila styrbara projektiler.

UPPFINNINGENS SYFTE OCH DESS SÄRDRAG Genom att utfonna gördeln genom att kombinera en mjuk yttre del och en lastbärande inre del fås en förbättrad gördel som genom armering av den lastbärande delen blir utförd så att gördeln blir kvarsittande under hela utskjutningsfórloppet och i projektilbanan. Den yttre delen är utförd i ett mjukare material än den lastbärande inre delen för att projektilen ska kunna ansättas och kvarhållas i skjutläget i utskjutningsanordningen genom deformation av den yttre ringen mot eldrörets räffling samt täta mellan projektilen och eldröret då projektilen fiamdrivs i eldröret.

Uppfinningen utgörs av en projektil försedd med slirande gördel ämnad att avfyras från ett vapensystem med räfflat eldrör, vilken gördel innefattar en inre koncentrisk ring och en yttre mot eldröret tätande koncentrisk ring, vilken yttre ring är anbringad på den inre ringens ytteryta och vilken inre ring är slirbart anbringad på projektilen, där gördeln är utformad att förbli anbringad på projektilen under projektilens hela utskj utningsförlopp 10 15 20 25 30 35 536 320 och i projektilens bana från utskjutningsanordning till mål genom att den yttre mot eldröret tätande ringen är fast monterad mot den inre ringen samt att den på projektilen slirbart anbringade inre ringen är utförd i fiberarmerad polymerkomposit eller partikelarmerad polymerkomposit eller fiberarmerad metallmatriskomposit eller partikelarmerad metallmatriskomposit.

Enligt ytterligare aspekter for den förbättrade kvarsittande slirande gördeln enligt uppfinningen gäller; att den inre ringen är tillverkad av fiberarmerad polymerkomposit där det fiberarmerade polymerkompositmaterialet innefattar kolfiber och härdplast. att den inre ringen är tillverkad av fiberarmerad polymerkomposit där det fiberarmerade polymerkompositmaterialet innefattar aramidfiber och härdplast. att den inre ringen är tillverkad av fiberarmerad polymerkomposit där det frberarmerade polymerkompositmaterialet innefattar glasfiber och härdplast. att härdplasten innefattar en epoxiplast. att materialet i den yttre ringen innefattar en polyuretanelastomer. att kontaktytan mellan gördelns yttre ring och den inre ringen är kilformad. Genom en kilforrnad kontaktyta mellan den yttre ringen och den inre ringen kommer den yttre ringen, vid ansättning och utskjutning, pressas mot den inre ringens kilforrnade kontaktyta. Därmed uppnås bättre törbindning och vidhäftning mellan den yttre ringen och den inre ringen samt bättre gastätning mot eldröret järnfórt med fallet då kontaktytan mellan den inre ringen och den yttre ringen är plant utfdrd. att kontaktytan mellan gördelns yttre ring och den inre ringen är sågtandforrnad, Genom att öka kontaktytan mellan den yttre ringen och den inre ringen med en sågtandsform på kontaktytan ges en bättre fórbindning mellan den yttre ringen och den inre ringen. att den yttre radien på den yttre ringen är avfasad for kilformad ansättning mot eldrörets räffling. l0 15 20 25 30 35 535 322Ü att den på den yttre ringen utförda avfasningens längd utgör 10 % - 80 % av gördelns totala bredd. att den på den yttre ringen utförda avfasningens djup utgör 10 % - 80 % av den yttre ringens tjocklek. att den yttre ringens tjocklek utgör 50 % - 150 % av den inre ringens tjocklek. att Smörjmedel är anbringat på den inre ringens mot projektilen vända yta och/eller på projektilens mot den inre ringen vända ytan.

Därtill utgörs uppfinningen av en slirande gördel avsedd att slirbart anbringas på en projektil vilken gördel innefattar en inre koncentrisk ring och en yttre koncentrisk ring, där den yttre mot eldröret tätande ringen är fast monterad mot den inre ringen samt att den inre ringen är utförd i fiberarrnerad polymerkomposit eller partikelarmerad polymerkomposit eller fiberarmerad metallmatriskomposit eller partikelarmerad metallmatriskomposit.

FÖRDELAR OCH EFFEKTER MED UPPFINNINGEN I de nu existerande lösningama fór slirande gördlar används en gördel i plastmaterial som lossnar från projektilen, helt eller i delar, efier utskjutning från eldröret. Då gördeln accelererats till samma hastighet som projektilen så kommer även gördeln eller gördelns delar i sig bli en eller flera projektiler och medföra en ökad risk fór personer och utrustning i närhet av utskjutningsanordningen. Genom att eliminera att gördeln lämnar projektilen minskas riskema med oönskade skador.

FIGURFÖRTECKNING Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas närmare under hänvisning till de bifogade figurema där: Fig. l visar en gördel i genomskäming enligt uppfinningen.

F ig. 2 visar en projektil for artilleri enligt uppfinningen med gördel enligt uppfinningen.

Fig. 3 visar en alternativ utföringsform av gördeln enligt uppfinningen. 10 15 20 25 30 35 536 SEC' Fig. 4 visar en annan altemativ utföringsforrn av gördeln enligt uppfinningen.

DETALJERAD UTFÖRANDEBESKRIVNING I Fig. 1 visas gördelns 1 utförande bestående av en inre ring 2, med tjockleken B, och en yttre ring 3, med tjockleken A, där den inre ringen 2 är utförd i ett lastbärande och formstarkt material som under projektilens bana är formstabilt. Materialet i den inre ringen 2 är valt för att ge en låg friktion vid rotation av ringen 2 mot projektilkroppen även om det är tänkbart att ytan 5 mellan den inre ringen 2 och projektilkroppen kan ytbehandlas för att skapa låg friktion eller på annat sätt minska friktionen. För att uppnå tillräckligt god lastbärande förmåga under såväl utskjutning som i projektilens bana från utskjutningsanordningen till målet måste den inre ringen 2 förstärkas med fibrer eller partiklar, exempelvis kolfiber, aramidfiber eller glasfiber. Ytan 5 mellan den inre ringen 2 och projektilkroppen utformas så att rotation av gördeln relativt projektilkroppen underlättas. Det kan även innebära att den inre ringens 2 inre diameter D är något större än monteringsläget på projektilens yttre diameter. Den yttre ringen 3 kan vara fast monterad mot den inre ringen 2 genom kemisk, termisk eller mekanisk sarnmanbindning, men även andra sammanbindningsmetoder kan förekomma. Exempel på kemisk sammanbindning är vulkanisering eller limning. Ett exempel på termisk sammanbindning är att dimensionera den yttre diametem på ring 2 något större än den inre diametem på ring 3 och montera ringen 3 i uppvärmt, och därmed i utvidgat tillstånd. Ett exempel på mekanisk sammanbindning är att förse den inre ringen 2 med stift eller nät som den yttre, mjukare, ringen 3 monteras mot och därmed sammanbinds med den inre ringen 2.

Den yttre ringen 3 är elastisk och utformas för att effektivt få grepp mot räfflingen i eldröret vid ansättning av projektilen. Exempelvis kan en vinkling, i figuren ej visad, eller avfasning i gördelns framkant ske. Avfasningens längd C' är en del av gördelns totala bredd C. Projektilen ska i ansatt läge kvarhållas av räfflingens deformation av gördeln. Gördeln har en avfasning med djupet A' som utgör en del den totala tjockleken A av den yttre ringen 3. Materialvalet i den yttre ringen 3 är således viktigt för att deformationen mot räfflingen skall bli sådan att projektilen kvarhålls. Om den yttre ringen 3 år för hård kan deformationen mot räñlingen bli ofullständig och därmed kvarhålls inte projektilen i ansatt läge. På samma sätt om den yttre ringen 3 är för mjuk så kommer inte den deformerade yttre ringen 3 kunna kvarhålla projektilen i ansatt läge.

Därtill så gastätar den yttre ringen 3 mot eldröret för att undvika att de gaser som 10 15 20 25 30 35 535 320 genereras av drivladdningen vid utskjutning läcker förbi projektilen. Huvudsakligen ska större delen av gastrycket skapas och upprätthållas bakom proj ektilen. Således måste materialvalet i den yttre ringen 3 täta mot den av drivladdningen skapade gasen och kunna hantera såväl den tryckökning som den temperaturökning som sker. Exempel på material som kan användas i den yttre ringen 3 är polyuretan eller annan elastomer.

I F ig. 2 visas en projektil 6 för artilleri försedd med gördel l. Projektilen består av en projektilkropp 7 och en från projektilkroppen fritt roterbar eller fast monterad bas 8. På projektilen är den slirande och kvarsittande gördeln 1 monterad. I främre delen av projektilkroppen 7 finns fenor 9, även kallade canardfenor, som fälls ut för styming av projektilen 6 i projektilens bana.

I Fig. 3 visas en altemativ utfóringsform av gördeln där ytan 4' mellan den inre ringen 2' och den yttre ringen 3' är konisk, I Pig. 4 visas en altemativ utfóringsforrn av gördeln där ytan 4” mellan den inre ringen 2" och den yttre ringen 3 " är sågtandsformad for att möjliggöra bättre sammanfogning mellan den yttre ringen 3” och den inre ringen 2".

FUNKTIONSBESKRIVNING Funktionen och användningen av en slirande kvarsittande gördel I enligt uppfinningen är enligt följande. I fallet med artilleriammunition är oftast projektilen 6 och drivladdningen separata enheter och således laddas utskjutningsanordningen, ofta benämnd pjäs eller kanon, fórst med projektilen 6 som placeras, även benämnt ansätts, i eldröret, varefter drivladdningen placeras bakom projektilen 6. Vid ansättningen av projektilen 6 förs projektilen in i eldröret fram så att gördeln 1 delvis deformeras av och kopplas mot räfflingen i eldröret. Projektilen 6 kvarhålls i eldröret genom deformation av gördeln l mot räfflingen i eldröret. Bakom projektilen 6 placeras drivämne anpassat till skjuttörhållandet. Därefter försluts kammaren med företrädesvis en skruv eller kil.

Vid antändning används en tändpatron eller annan antändningsanordning som övertänder drivärnnet. Då drivärnnet brinner genereras gas som, beroende på gastrycket, pressar projektilen 6 genom eldröret. Det gastryck som uppstår vid antändning av drivämnet bakom projektilen 6 beror dels av drivämnets kemiska och fysiska utförande men även av projektilens 6 vikt samt den friktion som bildas mellan projektilens 6 gördel l och eldrörets räffling. För att rotationsstabilisera projektiler har räfflingen en stigning i eldröret för att rotera gördeln l och därmed projektilen 6 i eldröret och på så 15 20 25 30 35 535 320 sätt rotera och rotationsstabilisera projektilen 6 i banan efter att projektilen 6 lämnat eldröret. I vissa fall används slätborrade eldrör då ingen rotation av projektilen 6 år önskvärd, då sker ofta Stabilisering av projektilen 6 i banan genom projektilens aerodynarrxiska utformning, exempelvis med utfållbara eller fast monterade fenor.

I det fallet att ingen rotation av projektilen 6 önskas men eldröret är utfört med räftlin g används en slirande gördel l på projektilen 6. I fallet att gördeln l är slirande så kommer gördeln l slira mot projektilkroppen 7 då projektilen 6 skjuts ur eldröret och gördeln l roteras av räfflingen i eldröret. Ofiast kommer projektilen 6 att delvis roteras då viss friktionskoppling mellan gördeln 1 och projektilen 6 inte kan undvikas.

Gördelns l mot projektilen 6 anliggande inre yta 5 är fritt roterbar relativt projektilkroppen 7. Såväl materialval som produktionsmetod av gördeln l är utförda så att friktionen mellan gördeln l och projektilkroppen 7 blir mycket liten. Exempel på produktionsmetod är att låta gördelns 1 innerdiameter D vara något större än projektilkroppens 7 ytterdiameter i den position där gördeln l monteras. Exempel på materialval är såväl härdplaster som termoplaster. Ytan 5 på den inre ringen 2 mellan gördeln l och projektilkroppen 7 kan även ytbehandlas med ett fett eller en olja eller annat ämne för att minska friktionen. Gördeln l är uppdelad i en inre ring 2 och en yttre ring 3 där den inre ringen 2 är lastbärande och håller samman ringen och därmed gördeln 1 under hela utskjutningsförloppet i eldröret och under projektilens 6 bana från utskjutning till mål. Den inre lastbärande ringen 2 utformas med god hållfasthet för att hantera de krafier som uppstår på den inre ringen 2. Speciellt då projektilen 6 lämnar eldröret kommer krutgaser under den inre ringen 2 att utöva ett tryck på den inre ringen 2 innan gasema ventileras från mellanrumrnet mellan projektilkroppen 7 och ytan 5 på den inre ringens 2 innerradie. I projektilens 6 bana från utskjutning till mål kommer centrifugalkrafter att verka på gördeln 1. Den yttre ringen 3 är utförd att deformeras av räfflingen i eldröret och är således utförd i ett mjukt material som exempelvis polyuretan eller annan elastomer. Gördelns 1 utförande är sådant att tjockleken A av den yttre ringen 3 är i storleksordningen 50 % - 150 % av tjockleken B av den inre ringen 2.

Avfasningen C' av gördelns 1 bredd C är i storleksordningen 10 % - 80 % av gördelns bredd C. Den i den yttre ringen 3 utförda avfasningens djup A' är i storleksordningen 10 % - 80 % av den yttre ringens 3 totala tjocklek A.

I den i figur 3 visade utföringsfonnen av gördel l' är ytan 4' mellan den inre ringen 2' och den yttre ringen 3' konisk. Då projektilen först ansätts och därefter avfyras och förflyttar sig i eldröret kommer den yttre ringen 3 ' tryckas mot den kilfonnade ytan 4' vilket resulterar i god tätning mellan eldröret och gördeln l '. l0 15 20 25 30 35 535 320 I den i figur 4 visade utföringsformen av gördel 1" är ytan 4” mellan den inre ringen 2 ' ' och den yttre ringen 3 " sågtandad för att ge god vidhäfining mellan den yttre ringen 3 " och den inre ringen 2".

Andra utföringsformer på ytan 4 mellan den inre ringen 2 och den yttre ringen 3 som förstärker vidhäftning mellan den inre ringen 2 och den yttre ringen 3 och sammanbinder den inre ringen 2 och den yttre ringen 3 under utskjutningsförfarandet kan exempelvis vara olika former av lättring, spårbearbetning eller annan metod for att förbättra vidhäfiningen mellan ringarna.

Altemativt utförande av projektilen kan vara i form av ett patronerat ammunitionsskott då projektilen är monterad i en hylsa som innesluter ett drivämne, företrädelsevis i fomi av ett krut. Ammunitionsskottet innefattar företrädelsevis även tändanordning för initiering av drivänme ofta i form av elektrisk antändning eller mekanisk antändning genom anslag.

UTFÖRINGSEXEMPEL Exempel på projektil med kvarsittande slirande gördel är en 155 mm artillerigranat där stabilisering i granatens bana sker genom fenutfällning som påbörjas efter att granaten lärnnar eldröret. Den kvarsittande slirande gördeln är utförd i en inre ring av kolfiberförstärkt epoxi mot vilken en polyuretanríng har sarnmanfogats med vulkanisering.

ALTERNATIVA UTFÖRINGSFORMER Uppfinningen är inte begränsad till de speciellt visade utföringsfonnema utan kan varieras på olika sätt inom patentkravens ram.

Det inses exempelvis att antalet, storleken, materialet och formen av de i den kvarsittande slirande gördeln ingående elementen och detaljerna anpassas efter det eller de vapensystem och övriga konstruktionsegenskaper som för tillfället föreligger.

Det inses att ovan beskrivna projektilutförandena med en kvarsittande slirande gördel kan innefatta flera olika dimensioner och projektiltyper beroende på 535 320 användningsområde och eldrörsvidd. Här ovan avses dock åtminstone de idag vanligaste granattyperna på mellan ca 25 mm - 200 mm.

Claims (14)

10 15 20 25 30 35 535 BEÜ 10

1. PATENTKRAV

2. Projektil (6) försedd med slirande gördel (1) ämnad att avfyras från ett vapensystem med räfflat eldrör, vilken gördel (l) innefattar en inre koncentrisk ring (2) och en yttre mot eldröret tätande koncentrisk ring (3), vilken yttre ring är anbringad på den inre ringens ytteryta och vilken inre ring är slirbart anbringad på projektilen, kännetecknad av att gördeln (1) är utformad att förbli anbringad på projektilen (6) under projektilens hela utskjutningsförlopp och i projektilens bana från utskjutningsanordning till mål genom att den yttre mot eldröret tätande ringen (3) är fast monterad mot den inre ringen (2) samt att den på projektilen (6) slirbart anbringade inre ringen (2) är utförd i fiberarmerad polymerkomposit eller partikelarmerad polymerkomposit eller fiberarmerad metallmatriskomposit eller partikelarmerad metallmatriskomposit.

3. Projektil (6) enligt krav 1, kännetecknad av att den inre ringen (2) är tillverkad av fiberarmerad polymerkomposit där det ñberarmerade polymerkompositmaterialet innefattar kolfiber och härdplast.

4. Projektil (6) enligt krav 1, kännetecknad av att den inre ringen (2) är tillverkad av fiberarmerad polymerkomposit där det ñberarmerade polymerkompositmaterialet innefattar aramidfiber och härdplast.

5. Projektil (6) enligt krav 1, kännetecknad av att den inre ringen (2) är tillverkad av fiberarmerad polymerkomposit där det fiberarmerade polymerkompositmaterialet innefattar glasñber och härdplast.

6. Projektil (6) enligt något av kraven 2-4, kännetecknad av att härdplasten innefattar en epoxiplast.

7. Projektil (6) enligt något av föregående krav, kännetecknad av att materialet i den yttre ringen (3) innefattar en polyuretanelastomer.

8. Projektil (6) enligt något av föregående krav, kännetecknad av att kontaktytan (4') mellan gördelns (1 ') yttre ring (3 ') och den inre ringen (2') är kilforrnad.

9. Projektil (6) enligt något av föregående krav, kännetecknad av att kontaktytan (4") mellan görde1ns(l") yttre ring (3") och den inre ringen (2") är 10 15 20 25

10.

11.

12.

13.

14. 535 32Ü ll sågtandformad. Projektil (6) enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den yttre radien på den yttre ringen (3) är avfasad för kilformad ansättning mot eldrörets räffling. Projektil (6) enligt något av föregående krav, kännetecknad av att en på den yttre ringen (3) utförd avfasning har en längd (C') vilken utgör 10 % - 80 % av gördelns (1) totala bredd (C). Projektil (6) enligt något av föregående krav, kännetecknad av att en på den yttre ringen (3) utförd avfasning har ett djup (A') vilket utgör l0 % - 80 % av den yttre ringens (3) tjocklek (A). Projektil (6) enligt något av föregående krav, kännetecknad av att den yttre ringens (3) tjocklek (A) utgör 50 % - 150 % av den inre ringens (2) tjocklek (B). Projektil (6) enligt något av föregående krav, kännetecknad av att Smörjmedel är anbringat på den inre ringens (2) mot projektilen (6) vända yta och/eller på projektilens (6) mot den inre ringen (2) vända ytan. Slirande gördel (1) avsedd att slirbart anbringas på en projektil vilken gördel innefattar en inre koncentrisk ring (2) och en yttre koncentrisk ring (3), kännetecknad av att den yttre mot eldröret tätande ringen (3) är fast monterad mot den inre ringen (2) samt att den inre ringen (2) är utförd i fiberannerad polymerkomposit eller partikelarmerad polymerkomposit eller fiberarmerad metallmatriskomposit eller pattikelarmerad metallmatriskomposit.