WO2013174821A1 - WAFFENSYSTEM MIT EINER RÜCKSTOßFREIEN ODER RÜCKSTOßARMEN WAFFE UND EINER MIT DER WAFFE VERSCHIEßBAREN GRANATE - Google Patents

WAFFENSYSTEM MIT EINER RÜCKSTOßFREIEN ODER RÜCKSTOßARMEN WAFFE UND EINER MIT DER WAFFE VERSCHIEßBAREN GRANATE Download PDF

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    • F41A—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
    • F41A1/00—Missile propulsion characterised by the use of explosive or combustible propellant charges
    • F41A1/02—Hypervelocity missile propulsion using successive means for increasing the propulsive force, e.g. using successively initiated propellant charges arranged along the barrel length; Multistage missile propulsion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F41A—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
    • F41A1/00—Missile propulsion characterised by the use of explosive or combustible propellant charges
    • F41A1/08—Recoilless guns, i.e. guns having propulsion means producing no recoil
    • F41A1/10—Recoilless guns, i.e. guns having propulsion means producing no recoil a counter projectile being used to balance recoil

Definitions

  • the invention relates to a weapon system with a gun barrel having a recoilless or low-recoil weapon and a gun-fire grenade having a mouth side projecting into the gun barrel, rod-shaped rear area.
  • the invention has for its object to provide a weapon system with a recoilless or low recoil weapon, in which the grenade has compared to comparable known weapons systems increased exit speed, so that there are hardly any possibilities for locating the grenades and thus to initiate countermeasures.
  • This object is achieved by the features of claim 1. Further, particularly advantageous embodiments of the invention disclose the dependent claims.
  • the invention is based essentially on the idea to build up the pre-acceleration of the respective grenade recoilless weapon as a light gas accelerator.
  • exit speeds of the grenades which are above the speed of sound (i.e., greater than 340 m / s) can be readily generated.
  • the acceleration of the grenade is then not within the gun barrel, but after leaving the gun barrel with the help of one of the grenades associated Sta u stra hltriebtechnikes (RAM Jet Antri e b).
  • a weapon in which the projectiles located in the barrel are first pre-accelerated by means of a light gas gun to supersonic speed and then subsequently receive a Nachbevantung in the gun barrel by means of a ramjet engine.
  • Such weapons have a relatively long gun barrel for the pre- and post-acceleration and are also elaborate, since for the post-acceleration in several, separated by slices of pipe sections of the gun barrel, a reactive gas mixture must be included.
  • the weapon comprises an expansion chamber, which is closed at the rear with a Däfflemmungsharm.
  • the front side of the expansion chamber is adjoined by a driving tube in which a piston provided for compressing light gas trapped in the driving tube is displaceably guided.
  • the driving tube is connected at its front end with a high-pressure part in connection, which is followed axially by a running tube, in which the rod-shaped rear region of the projectile to be fired is arranged.
  • the grenade preferably consists of a central projectile body and the shell body enclosing the circumference, tubular jacket, on the inside of a solid propellant is arranged.
  • the outer shape of the projectile body with respect to the inner wall of the tubular outer shell is selected such that there is a ram nozzle arrangement.
  • the projectile body can consist of a heavy metal (for example a tungsten alloy).
  • the tubular jacket can, for example, on the outside have a steel cladding acting as a splinter shell, which generates a splinter rain around the target when hitting a target.
  • Fig. 1 shows a longitudinal section through a simplified illustrated, inventive weapon system, consisting of a recoilless weapon and a shootable from this weapon grenade and Fig. 2 is an enlarged view of the grenade shown in Fig. 1.
  • Fig. 1 denotes a weapon system according to the invention, which consists essentially of a recoilless or recoil arms 2 with a gun barrel 3 and a firing of the barrel 3 grenade 4.
  • the grenade 4 is an over-caliber ammunition firmly attached to the weapon 2 (disposable weapon).
  • the grenade 4 has a projecting into the barrel 3 of the weapon 2, rod-shaped rear region 5.
  • the weapon 2 is constructed as a light gas accelerator. It therefore comprises an expansion chamber 7 which is provided with an igniter (not shown) and filled with a propellant charge 6, to which end a tube part 9 filled with a confining body (counterweight) 8 adjoins on the rear side.
  • the expansion chamber 7 is adjoined by a blowing tube 10 filled with a light gas (for example hydrogen or helium), which is closed at the rear by an axially displaceable piston 11.
  • a light gas for example hydrogen or helium
  • the high pressure part 12 and the barrel 13 are separated by a rupture disk 14.
  • the grenade 4 of the weapon system 1 essentially consists of a central projectile body 15, for example of a heavy metal, with the rod-shaped rear region 5 and a tubular outer casing 16 enclosing the projectile body 15 on the circumference.
  • the outer shape of the projectile body 15 is formed such that the projectile body 15 forms a Staudüsenan extract together with the inner surface of the outer shell 16, wherein on the inner surface of the outer shell 16, a solid propellant 17 is arranged.
  • the operation of the weapon system 1 Upon actuation of a trigger 18 of the weapon 2, the propellant charge 6 located in the expansion chamber 7 is ignited. As a result, on the one hand, the damming body 8 is pushed out of the tubular part 9 on the rear side and, on the other hand, the piston 11 is accelerated within the driving tube 10 in the direction of the high-pressure part 12. Here, the light gas is highly compressed. If the pressure of the light gas reaches a predetermined value, the rupture disk 14 is destroyed and the light gas expands into the barrel 13 and drives the grenade 4 so that it leaves the gun barrel 3 in the direction of a corresponding target at supersonic speed. The piston 11 is braked by the conically tapering shape of the high-pressure part 12.
  • the diameter of the projectile body 15 decreases again, and the air heated by the compression ignites the solid propellant 17, so that an expansion of the gas takes place.
  • the hot gas then exits the rear of the outer shell 16, and the shell 4 is accelerated by the relaxation of the gases in the nozzle-shaped end portion 21 of the outer shell 16.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Waffensystem (1) mit einer ein Waffenrohr (3) aufweisenden, rückstoßfreien oder rückstoßarmen Waffe (2) und einer mit der Waffe (2) verschießbaren Granate (4), die einen mündungsseitig in das Waffenrohr (3) ragenden, stabförmigen Heckbereich (5) aufweist. Um bei einem derartigen Waffensystem (1) zu erreichen, dass die Granate (4) eine gegenüber vergleichbaren bekannten Waffensystemen mit rückstoßfreier oder rückstoßarmer Waffe gesteigerte Abgangsgeschwindigkeit besitzt, schlägt die Erfindung vor, zur Vorbeschleunigung der jeweiligen Granate (4) die Waffe (2) als Leichtgasbeschleuniger aufzubauen. Dadurch können auf einfache Weise Abgangsgeschwindigkeiten der Granate (4) erzeugt werden, die oberhalb der Schallgeschwindigkeit liegen. Die Nachbeschleunigung der Granate (4) erfolgt dann außerhalb des Waffenrohres (3) mit Hilfe eines der Granate (4) zugeordneten Staustrahltriebwerkes (RAM-Jet-Antrieb).

Description

BESCHREIBUNG
Waffensystem mit einer rückstoßfreien oder rückstoßarmen Waffe und einer mit der
Waffe verschießbaren Granate
Die Erfindung betrifft ein Waffensystem mit einer ein Waffenrohr aufweisenden, rückstoßfreien oder rückstoßarmen Waffe und einer mit der Waffe verschießbaren Granate, die einen mündungsseitig in das Waffenrohr ragenden, stabförmigen Heckbereich aufweist.
Bei rückstoßfreien Waffen handelt es sich häufig um tragbare reaktive Panzerbüchsen (Panzerfäuste), bei denen die Granate zunächst mittels einer Starttreibladung rückstoßfrei oder rückstoßarm aus dem entsprechenden Waffenrohr verschossen (vorbeschleunigt) wird. Einige Zeit nachdem die Granate das Waffenrohr verlassen hat, wird dann ein an der Granate angeordneter Raketentreibsatz gezündet, der die Granate dann nachbeschleunigt und zum Ziel befördert.
Nachteilig bei diesen bekannten Waffensystemen ist insbesondere die relativ lange Flugzeit der Granaten bis zum Ziel, da deren Fluggeschwindigkeiten im Unterschallbereich liegen. Dadurch ist es dem Gegner möglich, das entsprechende Geschoss bereits vor Auftreffen auf das Ziel zu orten und Gegenmaßnahmen einzuleiten. Außerdem weisen diese bekannten Waffensysteme aufgrund des beim Abschuss auftretenden Feuerstrahles sowie der Rauchentwicklung eine deutliche (akustische wie visuelle) Abschusssignatur auf, die die Stellung des Schützen dem Gegner verraten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Waffensystem mit einer rückstoßfreien oder rückstoßarmen Waffe anzugeben, bei dem die Granate eine gegenüber vergleichbaren bekannten Waffensystemen gesteigerte Abgangsgeschwindigkeit besitzt, so dass kaum Möglichkeiten zur Ortung der Granaten und damit zur Einleitung von Gegenmaßnahmen bestehen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
Die Erfindung beruht im Wesentlichen auf dem Gedanken, zur Vorbeschleunigung der jeweiligen Granate die rückstoßfreie Waffe als Leichtgasbeschleuniger aufzubauen. Dadurch können auf einfache Weise Abgangsgeschwindigkeiten der Granate erzeugt werden, die oberhalb der Schallgeschwindigkeit liegen (d.h. Werte größer 340 m/s aufweisen). Die Nachbeschleunigung der Granate erfolgt dann nicht innerhalb des Waffenrohres, sondern nach Verlassen des Waffenrohres mit Hilfe eines der Granate zugeordneten Sta u stra hltriebwerkes ( RAM- Jet-Antri e b) .
Aus der DE 10 2007 023 966 B4 sind als Leichtgaskanonen bezeichnete Waffen bekannt, bei denen zur Beschleunigung von in dem Waffenrohr befindlichen Geschossen ein Leichtgas, insbesondere Wasserstoff oder Helium, verwendet wird. Da die Moleküle derartiger Gase bei einer entsprechenden kinetischen Energie wesentlich höhere Geschwindigkeiten besitzen als die Moleküle von Zersetzungsprodukten herkömmlicher Treibladungen, lassen sich mit den Leichtgaskanonen gegenüber herkömmlichen Waffen wesentlich höhere Abgangsgeschwindigkeiten der zu beschleunigenden Geschosse erreichen.
Ferner ist aus der DE 43 31 395 A1 eine Waffe bekannt, bei der die im Waffenrohr befindlichen Geschosse zunächst mittels einer Leichtgaskanone auf Überschallgeschwindigkeit vorbeschleunigt werden und dann anschließend im Waffenrohr mittels eines Staustrahltriebwerkes eine Nachbeschleunigung erhalten.
Derartige Waffen weisen ein relativ langes Waffenrohr für die Vor- und Nachbeschleunigung auf und sind außerdem aufwendig aufgebaut, da für die Nachbeschleunigung in mehreren, voneinander durch Scheiben abgetrennte Rohrabschnitte des Waffenrohres ein reaktives Gasgemisch enthalten sein muss.
Weder aus der DE 10 2007 023 966 B4 noch aus der DE 43 31 395 A1 ist entnehmbar, wie die Leichtgasbeschleuniger bei rückstoßfreien oder rückstoßarmen Waffen verwendbar sein könnten. Bei einem derartigen Waffensystem mit einer rückstoßfreien oder rückstoßarmen Waffe werden gegenüber vergleichbaren bekannten Waffensystemen nicht nur wesentlich höhere Abgangs- und Fluggeschwindigkeiten der Granate erreicht, sondern auch eine geringe visuelle und/oder akustische Abschuss-Signatur. Außerdem besitzen derartige Waffensysteme ein relativ niedriges Gewicht.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die Waffe eine Expansionskammer, die heckseitig mit einem Verdämmungskörper abgeschlossen ist. An die Expansionskammer schließt sich vorderseitig ein Treibrohr an, in dem ein - zur Verdichtung von in dem Treibrohr eingeschlossenem Leichtgas - vorgesehener Kolben verschiebbar geführt ist. Das Treibrohr steht an seinem vorderen Ende mit einem Hochdruckteil in Verbindung, an das sich axial ein Laufrohr anschließt, in dem sich der stabförmige Heckbereich des zu verschießenden Geschosses angeordnet ist.
Die Granate besteht vorzugsweise aus einem zentralen Geschosskörper und einem den Geschosskörper umfangseitig umschließenden, rohrförmigen Mantel, an dessen Innenseite ein Festtreibstoff angeordnet ist. Dabei ist die äußere Form des Geschosskörpers in Bezug auf die Innenwand des rohrförmigen Außenmantels derart gewählt, dass sich eine Staudüsenanordnung ergibt.
Sofern die Granate zur Panzerabwehr eingesetzt werden soll, kann der Geschosskörper aus einem Schwermetall (beispielsweise einer Wolframlegierung) bestehen.
Der rohrförmige Mantel kann beispielsweise außenseitig eine als Splitterhülle wirkende Stahlverkleidung aufweisen, die beim Auftreffen auf ein Ziel einen Splitterregen um das Ziel herum erzeugt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Fig. 1 den Längsschnitt durch ein vereinfacht dargestelltes, erfindungsgemäßes Waffensystem, bestehend aus einer rückstoßfreien Waffe und einer aus dieser Waffe verschießbaren Granate und Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht der in Fig. 1 dargestellten Granate. in Fig. 1 ist mit 1 ein erfindungsgemäßes Waffensystem bezeichnet, welches im Wesentlichen aus einer rückstoßfreien oder rückstoßarmen Waffe 2 mit einem Waffenrohr 3 und einer aus dem Waffenrohr 3 verschießbaren Granate 4 besteht. Dabei handelt es sich bei der Granate 4 um Überkalibermunition, die fest mit der Waffe 2 verbunden ist (Einweg- Waffe).
Die Granate 4 weist einen in das Waffenrohr 3 der Waffe 2 ragenden, stabförmigen Heckbereich 5 auf.
Erfindungsgemäß ist die Waffe 2 als Leichtgasbeschleuniger aufgebaut. Sie umfasst daher eine mit einem Zünder (nicht dargestellt) versehene und einer Treibladung 6 gefüllte Expansionskammer 7, an die sich heckseitig ein mit einem Verdämmungskörper (Gegenmasse) 8 gefülltes Rohrteil 9 anschließt.
Vorderseitig schließt sich an die Expansionskammer 7 ein mit einem Leichtgas (beispielsweise Wasserstoff oder Helium) gefülltes Treibrohr 10 an, das heckseitig von einem axial verschiebbaren Kolben 11 abgeschlossen ist.
An das Treibrohr 10 schließen sich vorderseitig ein sich konisch verjüngendes Hochdruckteil 12 und an dieses ein Laufrohr 13 an, welches den stabförmigen Heckbereich 5 der zu verschießenden Granate 4 aufnimmt. Das Hochdruckteil 12 und das Laufrohr 13 werden durch eine Berstscheibe 14 getrennt.
Die Granate 4 des erfindungsgemäßen Waffensystems 1 (Fig. 2) besteht im wesentlichen aus einem zentralen Geschosskörper 15, beispielsweise aus einem Schwermetall, mit dem stabförmigen Heckbereich 5 und einem den Geschosskörper 15 umfangseitig umschließenden, rohrförmigen Außenmantel 16. Dabei ist die äußere Form des Geschosskörpers 15 derart ausgebildet, dass der Geschoßkörper 15 gemeinsam mit der Innenoberfläche des Außenmantels 16 eine Staudüsenanordnung bildet, wobei an der Innenoberfläche des Außenmantels 16 ein Festtreibstoff 17 angeordnet ist.
Nachfolgend wird näher auf die Wirkungsweise des Waffensystems 1 eingegangen: Bei Betätigung eines Abzugs 18 der Waffe 2 wird die in der Expansionskammer 7 befindliche Treibladung 6 gezündet. Dadurch wird einerseits der Verdämmungskörper 8 heck- seitig aus dem Rohrteii 9 herausgedrückt und andererseits der Kolben 11 innerhalb des Treibrohres 10 in Richtung des Hochdruckteiles 12 beschleunigt. Hierbei wird das Leichtgas stark verdichtet. Erreicht der Druck des Leichtgases einen vorgegebenen Wert, so wird die Berstscheibe 14 zerstört und das Leichtgas expandiert in das Laufrohr 13 und treibt die Granate 4 an, so dass diese in Richtung auf ein entsprechendes Ziel mit Überschallgeschwindigkeit das Waffenrohr 3 verläset. Der Kolben 11 wird durch die konisch verjüngende Form des Hochdruckteiles 12 abgebremst.
Durch ein sich in Richtung der Luftströmung konusförmig erweiternde Vorderteil 19 des Geschosskörpers 15 ergibt sich für den Luftstrom eine Verengung zwischen Geschosskörper 15 und Außenmantel 16 und damit für die überschalischnelle Luftströmung eine Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit. Die Luft wird komprimiert und der Luftdruck steigt an.
In einem nachfolgenden Verbrennungsraum 20 der Granate 4 nimmt der Durchmesser des Geschosskörpers 15 wieder ab, und die durch die Kompression erhitzte Luft entzündet den Festtreibstoff 17, so dass eine Expansion des Gases erfolgt. Das heiße Gas tritt dann heckseitig aus dem Außenmantel 16 aus, und die Granate 4 wird durch die Entspannung der Gase in dem düsenförmigen Endbereich 21 des Außenmantels 16 beschleunigt.
Bezugszeichenliste
1 Waffen system
2 Waffe
3 Waffe nrohr
4 Granate
5 stabförmiger Heckbereich
6 Treibladung
7 Expansionskammer
8 Verdämmungskörper
9 Rohrteil
10 Treibrohr
11 Kolben
12 Hochdruckteil
13 Laufrohr
14 Berstscheibe
15 Geschosskörper
16 Außenmantel
17 Festtreibstoff
18 Abzug
19 Vorderteil
20 Verbrennungsraum
21 Endbereich

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Waffensystem mit einer ein Waffenrohr (3) aufweisenden, rückstoßfreien oder rückstoßarmen Waffe (2) und einer mit der Waffe (2) verschießbaren Granate (4), die einen mündungsseitig in das Waffenrohr (3) ragenden, stabförmigen Heckbereich (5) aufweist, mit den Merkmalen: a) die Waffe (2) ist als Leichtgasbeschleuniger aufgebaut, der die Granate (4) beim Abschuss auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt, und b) die Granate (4) ümfasst ein Staustrahltriebwerk, welches sie nach Erreichen der Überschallgeschwindigkeit außerhalb des Waffenrohres (3) nachbeschieunigt.
2. Waffensystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Waffe (2) eine Expansionskammer (7) umfasst, die heckseitig mit einem Verdämmungskörper (8) abgeschlossen ist, sich an die Expansionskammer (7) vorderseitig ein Treibrohr (10) anschließt, in dem Treibrohr (10) ein - zur Verdichtung von in dem Treibrohr (10) eingeschlossenem Leichtgas - vorgesehener Kolben (1 1) verschiebbar geführt ist, und das Treibrohr (10) an seinem vorderen Ende mit einem Hochdruckteil (12) in Verbindung steht, an das sich axial ein Laufrohr (13) anschließt, in dem sich der stabförmige Heckbereich (5) der zu verschießenden Granate (4) angeordnet ist.
3. Waffensystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Granate (4) einen zentralen Geschosskörper ( 5) und einen den Geschosskörper (15) umfang- seitig umschließenden, rohrförmigen Außenmantel (16) umfasst, dass an der Innenoberfläche des Außenmantels (16) ein Festtreibstoff (17) angeordnet ist, wobei die äußere Form des Geschosskörpers (15) derart ausgebildet ist, dass der Geschosskörper (15) gemeinsam mit der Innenoberfläche des Außenmantels (16) eine Staudüsenanordnung bildet.
4. Waffensystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Geschosskörper (15) aus einem Schwermeta!l besteht.
5. Waffensystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrför- mige Außenmantei (16) außenseitig eine als Splitterhülle wirkende Stahlverkleidung aufweist.
6. Waffensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Granate (4) um Überkalibermunition handelt.
7. Waffensystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Schulter geschossene Waffe ist.
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