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Panzerabwehrgranate für leichte Waffen
Die Erfindung betrifft eine Panzerabwehrgranate für leichte Waffen mit einem in den Abschussbecher einzuführenden Kolben, der konzentrisch von einem einen zylinderförmigen Stabilisierungsflügel tragenden Mantel umgeben ist.
Beim Abschuss aller bisher bekannten Panzerabwehrgranaten mit leichten Waffen verwendet man eine besondere Patrone (Kartusche), deren Pulver-Verbrennungsgase die Granaten auf zwei verschiedene Arten antreibt. Nach der Art des Antriebs kann man daher die bisher bekannten Granaten in zwei Gruppen unterteilen.
1. Die bei der Verbrennung des Patronenpulvers entstehenden Gase gehen durch den Lauf der Waffe. gelangen zu einem aufgesetzten Abschussbecher und treiben die Granate auf einem Teil ihrer Flugstrecke an, wobei das Geschoss die erforderliche Anfangsgeschwindigkeit für die Zurücklegung seiner Laufbahn bis zum Ziel erhält. Unter Abschussbecher ist dabei ein auf die Mündung der eigentlichen Waffe aufgesetzter Teil zu verstehen. Das Einsetzen der Granate in den auf die Abschusswaffe aufgesetzten Abschussbecher erfolgt in der Weise, dass das Schwanzende der Granate als Hohlzylinder ausgebildet über das Rohr des Abschussbechers geschoben wird, so dass bei der Schussauslösung der Abschussbecher als ein im Hohlzylinder der Granate befindlicher Kolben wirkt.
Unter diese Gruppe fallen alle bisher bekannten, gegen Panzerwagen verwendbare Granaten.
2. Im Weltkrieg 1914-1918 wurde eine Granate für den Abschuss durch leichte Waffen verwendet, die zwar zum Bekämpfen von Panzern nicht geeignet ist, aber wegen ihres besonderen Abschusssystems in Erinnerung gebracht werden soll. Die Granaten dieser Bauart besassen als Schwanzende eine Stahlstange, die tief in den Lauf der Abschusswaffe eindrang, so dass das Abschussrohr in diesem Fall die Hülle für die genannte Stange bildete.
Bei beiden vorerwähnten Gruppen von Geschossen zeigen sich ernstliche Nachteile, welche durch die vorliegende Erfindung beseitigt werden sollen.
Sowohl bei den Granaten der ersten wie bei denen der zweiten Gruppe ist das Vorhandensein eines Spiels zwischen Abschussbecher und Geschossende nötig. Da jedoch bei jedem Abschuss Pulververbrennungsrückstände entstehen, die in unregelmässiger Form an den Flächen haften, mit denen die Gase in Berührung kommen, im ersten Fall an der Aussenfläche des Abschussbechers, im zweiten an der Innenfläche des Laufs, würde, falls das erwähnte Spiel nicht besteht, durch diese Rückstände die Einführung der jeweils nächsten Granate erschwert und in vielen Fällen sogar vereitelt, es sei denn, dass vor jedem Abschuss die betreffenden Flächen gründlich gereinigt würden, was praktisch im Kampf schwer durchzuführen ist.
Bei beiden Systemen von. Granaten wird der geschilderte Nachteil nun zwar durch das erwähnte Spiel beseitigt ; indessen führt diese Lösung zu einer mangelhaften Anpassung zwischen Abschussbecher und Geschoss und infolgedessen zu einer schlechten Führung der Granate während des Beginns ihrer Bewegung, so dass sich beträchtliche Streuungen ergeben, die offenbar nur durch besseres Aneinanderpassen der Gleitflächen verringert werden könnten, wodurch jedoch der bereits erwähnte Nachteil der Notwendigkeit zur Reinigung entsteht.
Die Granaten der zweiten Gruppe weisen ferner einen andern schwerwiegenden Nachteil auf ; da die Stange an ihrem Ende in den Lauf der Waffe eingeführt wird, muss zwangsläufig ihr Querschnitt in einem entsprechenden Verhältnis zum Kaliber der Waffe stehen. Da anderseits die leichten Waffen kleine Kali-
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her besitzen, muss man, um der Granate eine annehmbare Anfangsgeschwindigkeit zu geben, zwangsläu- fig sehr hohe Drücke der Verbrennungsgase verwenden, da der Antrieb, den die Stange erhält und an die
Granate weitergibt, gleich dem Produkt aus dem Querschnitt der Stange und dem-sich allerdings ver- ändernden - Druck der Gase auf dem zurückgelegten Wege sein wird, solange die Stange diesem Druck ausgesetzt ist.
Da der Querschnitt der für Granaten der zweiten Gruppe verwendeten Stange wenigstens sechsmal kleiner ist als der Querschnitt der für Granaten der ersten Gruppe verwendeten Abschussbecher, muss folg- lich bei gleicher Antriebsstrecke der Druck, mit dem die Gase auf die Stange einwirken, mindestens sechsmal so gross sein wie der Durchschnittsdruck, der auf das Ende einer Granate der ersten Gruppe ein- wirkt.
Um diesen Nachteil zu verringern, hat man versucht, der Stange zwecks Vergrösserung der Antriebs- strecke eine grössere Länge zu geben ; diese Verlängerung führt aber wiederum zu einer beträchtlichen
Verringerung des praktischen Volumens der Vorkammer, so dass neue Nachteile entstehen. Im übrigen entstehen bei diesem System Drücke in der Grössenordnung der Höchstdrücke, welche die Läufe der Ab- schusswaffen anzuhalten vermögen, ein Umstand, der zu so vielen Unfällen führte, dass die Granaten des zweiten Typs sehr bald nicht mehr verwendet wurden.
Die Granaten der zweiten Gruppe sind, wie bereits erwähnt, nicht gegen Kampfwagen verwendet worden, weil die Stange, wegen ihrer Beanspruchung und wegen ihres geringen Querschnitts bei unver- hältnismässig grosser Länge zwangsläufig aus Stahl bestehen musste und demzufolge ihr Gewicht einen be- deutenden Anteil des Gesamtgewichtes der Granate ausmachte, was nicht mehr die Menge Sprengstoff zuliess, mit der allein eine wirksame Bekämpfung der gebräuchlichen Panzer möglich war. Das Gesamt- gewicht einer Granate wird durch den Bewegungswert begrenzt, der vereinbar ist mit der Rückstosskraft der Abschusswaffe, die ein Schütze zu ertragen vermag.
Das Missverhältnis zwischen der erforderlichen Länge und dem Querschnitt der Stange, wie es durch das Kaliber der Waffe bedingt ist, führt dazu, dass beim Abschuss Biegungen entstehen, welche übermä- ssige Reibungen erzeugen. Diese wiederum lassen in vielen Fällen infolge der Verbrennungsrückstände das
Geschoss steckenbleiben und können demzufolge zum Springen des Laufs der Abschusswaffe führen. Erhöht man zwecks Verringerung dieser Gefahr das zwischen der Stange und der Seele des Laufs bestehende
Spiel, so würde infolge mangelhafter Führung eine grössere Streuung auftreten, es könnten ferner Verbrennungsgase zwischen Stange und Seele austreten, was zu einem unterschiedlichen Antrieb der Granate und infolgedessen zu empfindlichen Unterschieden in der Reichweite bei gleichem Schusswinkel führt.
Wenn die Stange tief in den Lauf der Abschusswaffe eingeführt wird, so müssten die Flügel, falls die Granate solche haben sollte, in den Körper der Granate eingesetzt sein. Da aber das Gewicht der Stange einen bedeutenden Teil des Gesamtgewichts der Granate ausmacht, wird hiedurch der Schwerpunkt derselben gegenüber der Ebene der Flügel beträchtlich zurückgesetzt und dadurch eine ungeeignete Gestaltung der Granate zwecks annehmbarer Stabilisierung derselben hervorgerufen.
Alle diese Nachteile und auch noch andere hier nicht erwähnte haben zur Ablehnung dieses Typs von Granaten bei allen Heeren geführt.
Die Granaten der ersten Gruppe haben, abgesehen von dem Nachteil des Mangels an Genauigkeit (Treffsicherheit) infolge des unumgänglichen Spiels zwischen der Aussenfläche des Abschussbechers und der Innenfläche des Geschossendes, noch einen andern schwerwiegenden Mangel, nämlich den, dass sie eine Patrone mit Spezialpulver benötigen, da die normale, für die Abschusswaffe verwendete Patrone nicht benutzt werden kann. Die Verwendung des Spezialpulvers wiederum führt zu folgenden Nachteilen : a) Das Pulver muss eine sehr grosse Wärmekapazität haben.
Infolgedessen ist seine Fabrikation und die Aufbewahrung wegen des hohen Nitroglyzeringehaltes schwierig. b) Das Pulver wird in stärkerem Masse von den Schwankungen der Umgebungstemperatur beeinflusst, was merkliche Unterschiede in dem der Granate mitgeteilten Antrieb und infolgedessen eine Verschlechterung der Treffgenauigkeit ergibt. c) Die Verwendung einer andern als der normalen Patrone für die Waffe kompliziert die Munitionszufuhr ; das mögliche Fehlen der Spezialpatronen macht eine Verwendung der Granaten unmöglich, auch wenn solche vorhanden sind. Auf die Bedeutung dieser Nachteile braucht nicht näher eingegangen zu werden.
Mit den Verbesserungen nach der vorliegenden Erfindung werden alle vorstehend genannten Mängel beseitigt. Dies geschieht dadurch, dass der in den Abschussbecher der Abschusswaffe einzuführende, die Granate antreibende Kolben hohl ausgebildet und am rückwärtigen Ende mit einem Stöpsel aus korro- sions-, erosions-und druckfestem Material verschlossen ist, wobei der Antriebskolben und der an sich
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bekannte Mantel am Körper der Granate befestigt sind. Der Kolben überragt zweckmässigerweise den Mantel zum Schutz von Flügeln und Mantel gegen die Wirkung der Pulvergase.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist der Mantel im Bereich seines rückwärtigen Endes an der Innenfläche eine kegelförmig zulaufende Stufe, die beim Einsetzen der Granate in den Becher der
Waffe sich auf eine andere, gleichartige, in ihrem Keilwinkel leicht abweichende Stufe an der Aussen- fläche des Abschussbechers schiebt. Vorteilhafterweise ist im vorderen Teil des Mantels ringsherum eine
Anzahl von Entlüftungslöchern vorgesehen. Schliesslich kann erfindungsgemäss an dem Vorderende der
Sprengladung der Granate eine Spitze und an dem Hinterende ein becherförmiger Teil vorgesehen sein, an dem der Kolben und der Mantel konzentrisch angeordnet sind.
Zum weiteren Verständnis der Erfindung wird auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbei- spiel bezug genommen, das nachstehend erläutert ist. Fig. 1 zeigt im Querschnitt eine mit den erfin- dungsgemässen Verbesserungen ausgestattete Granate. Fig. 2 ist das typische Diagramm der Drücke und
Verbrennungszeiten des zum Abschuss von Granaten nach den bekannten Systemen verwendeten Pulvers mit kleiner Ladedichtigkeit. Fig. 3 zeigt die dem Diagramm nach Fig. 2 entsprechenden Arbeitsflächen und den sich ergebenden Durchschnittsdruck. Fig. 4 ist das Verbrennungsdiagramm eines Pulvers mit niedriger Ladedichtigkeit beim Abschuss von Granaten nach der Erfindung.
In der Fig. 1 ist 1 der Aufschlagzünder der Granate, der in diesem Beispiel an der Spitze 2 festgeschraubt oder in anderer Weise befestigt ist, wiewohl, wenn es zweckmässig wäre, nichts dagegen stUnde, den Zünder auch in dem Bereich des Sprengkopfbodens zu verlegen, wo er dann beim Aufschlag durch das Trägheitsmoment ausgelöst wird. Die Spitze 2 wird mit der Sprengladung 3 durch Verschraubung oder Bördelung verbunden, wobei zwischen Spitze und Ladung ein elastischer Ring 4 aus Karton, Gummi oder ähnlichem Material eingefügt wird.
Angepasst an die Ladung 3 geht ein Kegel 5 in eine Verlängerung 6 über, die die Ladung derart durchdringt, dass durch sie das Feuer des Aufschlagzunders zur Knallkapsel 7 gelangen kann, die am entgegengesetzten Ende der Sprengladung angebracht ist. Der Boden des Sprengkopfes der Granate ist von einem becherförmigen Teil 8 umgeben, um dem rückwärtigen Teil der Ladung 3 in seinem geringeren Durchmesser mehr Halt zu verleihen. An eine Verlängerung 9 des becherförmigen Teiles 8 ist ein Hohlzylinder 10 angeschraubt, der mit dem erforderlichen Spiel in den auf den Lauf 12 der Abschusswaffe aufgesetzten Abschussbecher 11 eingeführt wird.
Am vorderen Ende des Zylinders 10 ist mittels eines Gewindes 13 ein ebenfalls rohrförmiger Aussenmantel 14 angebracht, welcher an seinem hinteren Ende die Stabilisierungsflügel 16 parallel oder nicht parallel zur Längsachse der Granate trägt. Der Mantel 14 ist zylindrisch und passt auf die Aussenfläche des Abschussbechers 11. Diese Passung ist es, welche die Streuung des Geschosses vermindert, die andernfalls wegen des zwangsläufigen Spiels 18 zwischen dem Zylinder 10 und der Innenfläche des Abschussbechers 11 auftreten würde. Die freie rückwärtige Mündung des Hohlzylinders 10 ist mit einem dicht schliessenden Stöpsel 15 verschlossen, der aus Stahl hergestellt ist, da er den Druck der Verbrennungsgase der Wurfladung der Abschusswaffe aufnimmt.
Der Mantel 14, der die Stabilisierungsflügel 16 trägt, ist an seinem dem Vorderende des Abschussbechers zugekehrten rückwärtigen Ende innen mit einem keilförmigen Querschnitt 17 versehen, welcher auf einen am Abschussbecher angebrachten, im Kegelwinkel leicht abweichenden Gegenkonus passt, so dass beim Einführen der Granate in den Abschussbecher die beiden Kegel übereinandergreifend als Haltemittel für die Granate wirken und verhindern, dass die Granate im Abschussbecher verrutscht, wenn mit negativem Winkel geschossen wird.
Mit 19 sind in Fig. 1 einige Bohrlöcher bezeichnet, die am äussersten Vorderende des Mantels 14 angeordnet sind und zum Austritt der Luft dienen, wenn die Granate in den Abschussbecher eingeführt wird. Die Gleitpassung des Mantels über der Aussenfläche des Abschussbechers ist so genau, dass beim Fehlen solcher Bohrungen die zusammengedrückte Luft die Einführung abbremsen würde.
Mit der beschriebenen Konstruktion ist das Problem der erforderlichen Genauigkeit gelöst. Denn wenn auch das notwendige Spiel zwischen der Aussenfläche des Hohlzylinders 10 und der Innenfläche des Abschussbechers 11 wegen der bereits erwähnten Verbrennungsrückstände belassen werden muss, so beeinflusst doch dieses Spiel nicht den Sitz der Granate im Abschussbecher, da aussen auf den Abschussbecher der Flügelträgermantel 14 aufgepasst ist und diese Passung durch keinerlei Verbrennungsrückstände gestört wird. Zugleich ergibt sich, dass durch die erfindungsmässige Konstruktion auch die oben erwähnten Nachteile hinsichtlich der Verwendung von Spezialpulver mit geringer Ladungsdichtigkeit ausgeschaltet werden können.
Zum besseren Verständnis sei zunächst kurz auch das Abschusssystem der bisher bekannten, unter die
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erste Gruppe fallenden Granaten betrachtet.
Dabei soll den Überlegungen als Beispiel und Berechnungsgrundlage das Gewehr Kaliber 7, 92 mm zugrunde gelegt werden, dessen Seelenlänge 460 mm beträgt. Es sei weiter unterstellt, dass ein normaler Abschussbecher der bisher bekannten Art mit einem Innendurchmesser von 15 mm und Aussendurchmesser von 22 mm verwendet wird. Wenn Granaten der bisher benutzten Art verwendet werden, ergibt sich als Gesamtvolumen der Vorkammer die Summe des Patronenvolumens plus dem Volumen des Gewehrlaufes plus dem Innenvolumen des Absehussbechers, falls der Becher eingesetzt wird, also 4 + 28, 5 + 23, 2 =
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verwendeten Patrone.
Wenn weiter angenommen wird, dass Granaten der bisher verwendeten Art ein Gewicht von etwa 650 g haben, und wenn man berücksichtigt, dass die Rückstosskraft der Abschusswaffe, die ein Schütze
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Um auf die Granate einen Impuls auszuüben, der ihr die genannte Anfangsgeschwindigkeit verleiht, ist bei einer Nutzstrecke von 120 mm im Abschussbecher ein mittlerer Gasdruck von 260 kg/cm2 im Inneren des Bechers wirksam. Infolge der geringen, bereits erwähnten Ladungsdichte erfolgt die Verbrennung des Pulvers in zwei sehr markierten Zeitabschnitten. Ein typisches Diagramm für diese Art von Verbrennung ist in Fig. 2 dargestellt, in welchem die Drücke in Funktion der Verbrennungszeiten angegeben sind. Die Kurve des Diagramms zeigt zwei Höhepunkte 1 und 2. Bei der Zündung der Abschussladung wirkt ein Teil der Pulverkörner in der Patrone als Bremse für die von den zuerst gezündeten Körnern erzeugten Gase, die demgemäss diese Körner wie Geschosse im Gewehrlauf nach vorn treiben.
Der anfangs erzeugte Druck fällt rasch ab, da die Gase mit Geschwindigkeiten von mehr als 1500 m/sec durch den Lauf geschleudert werden. Dieser plötzliche Druckabfall verringert die Anfangsgeschwindigkeit der Pulververbrennung und führt im Diagramm zu einer rückläufigen Kurve hinter dem Maximum 1.
Hat sich der Druck stabilisiert, d. h. haben die Gase das ganze Volumen der Vorkammer ausgefüllt, so setzt die Verbrennung der restlichen Körner ein, u. zw. in fortschreitender Form, wodurch der Druck wieder ansteigt, bis er das bei 2 angegebene Maximum erreicht ; da dann aber die Bewegung der Granate einsetzt und dadurch der von den Gasen auszufüllende Raum beträchtlich vergrössert wird, erfolgt ein plötzlicher Druckabfall, wie im Diagramm aus dem Kurvenverlauf hinter dem Druckmaximum 2 ersichtlich ist, in einigen Fällen sogar ohne dass das gesamte Pulver zur Verbrennung gekommen ist.
Betrachtet man in Fig. 3 bei gleichen Berechnungsgrundlagen die beim Antrieb der Granate ausgenutzte Arbeitsfläche, so erweist sich, dass zur Erreichung der vorher angegebenen Anfangsgeschwindigkeit von 60 m der erforderliche mittlere Druck bestenfalls ein Drittel des während der'Pulververbrennung erreichten Maximums 2 beträgt. Dieser mittlere Druck ist in Fig. 3 bei 3 angegeben.
Die Verwendung des gleichen Gewehrs Kal. 7,92 mm für den Abschuss von Granaten, die entsprechend den erfindungsmässigen Verbesserungen konstruiert sind, führt zu dem Diagramm gemäss Fig. 4.
Beim Einführen des Hohlzylinders 10 der Granate in den Abschussbecher 11 verringert sich das Gesamtvolumen der Vorkammer auf das Volumen der Patrone plus dem Volumen der Seele des Gewehrs, also auf 4 + 28, 5 = 32, 5 cm3, was für eine gleichartige Patrone eine weit höhere Ladungsdichte, z. B. 1/8, darstellt, und diese grössere Ladungsdichte ermöglicht die Verwendung von Pulvern mit geringerer Wärmeleistung, die in ihrer Verbrennungsgeschwindigkeit weniger von Druckveränderungen beeinflusst sind. Da anderseits die Strecke, die die Gase zurückzulegen haben, bis sie zum Schub-Querschnitt der Granate gelangen, geringer ist, so ist die Geschwindigkeit, welche diese Gase infolge der kleineren Strecke gewinnen, viel geringer als im vorher erwähnten Fall. Je geringer aber die Geschwindigkeit, desto geringer der Druckabfall.
Auf diese Weise wird erreicht, dass das Pulver, auch wenn es durch den Lauf geschleudert wird, weiter brennt. Man erhält ein fortschreitendes Druck-Temperatur-Diagramm, das nur einen Punkt für das Druckmaximum aufweist, das bereits auf den Boden der Stange oder des Kolbens der Granate einwirkt.
Im Diagramm der Fig. 4 ist die rückläufige Druckphase vor Beginn der Bewegung der Granate verschwunden. Der Maximaldruck erreicht nicht mehr den doppelten Wert des mittleren Drucks auf der Arbeitsfläche, da die Arbeit zum Antrieb der Granate verbraucht wird. Die Werte der Fig. 4 sind experimentell erprobt.
Gleichzeitig ist nun die Gleichmässigkeit der Verbrennung grösser und somit eine geringere Differenz hinsichtlich der erzielten Anfangsgeschwindigkeit gewährleistet, was eine weitere Verbesserung in der
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Genauigkeit (Treffsicherheit) bedeutet.
Die Verbesserungen, welche die Erfindung zum Gegenstand hat, ermöglichen es, das gleiche Pulver zu verwenden, u. zw. auch in gleicher Menge, wie bei normalen Gewehrpatronen 7, 92 mm ; es kann also die gleiche Patrone benutzt werden, aus der man nur das Geschoss herauszuziehen braucht. Die Hauptur- sache für diesen Erfolg ist die entsprechende Passung des Querschnitts der Stange oder des Kolbens und das Mass des Eintauchens desselben in den Abschussbecher.
Berücksichtigt man ferner, dass bei gleichem mittlerem Druck für den Antrieb der Granate der Maximaldruck im Verhältnis 2 : 3 beim erfindungsgemässen System glinstiger als bisher ist, so ergibt sich ein weiterer Vorteil. Da die Trägheitskräfte, denen die Granate während ihres Antriebes unterliegt, direkt von den auf sie einwirkenden Maximaldrücken abhängen, so ergibt sich aus dem nach der Erfindung erzeugten geringeren Maximaldruck ein geringerer Bedarf an widerstandsfähigen Querschnitten in den entsprechenden Teilen der Granate, was das durch das Rohr 10 bedingte Mehrgewicht bei weitem ausgleicht, gleichzeitig aber auch den Fortfall der Metallhülle für die Sprengladung gestattet, da letztere auch ohne diese die Trägheitskräfte aushalten kann, die bei den Granaten nach der Erfindung zu verzeichnen sind.
Der Fortfall der Hülle wiederum ermöglicht es, Gewicht an der gesamten Granate einzusparen bzw. die Sprengladung zu vergrössern.
Die Erfindung lässt natürlich auch Varianten der Einzelheiten zu. Die Granate kann jeweils in entsprechendem Grössenverhältnis zu der verwendeten Abschusswaffe stehen, wobei für ihre Bauteile die verschiedensten geeigneten Werkstoffe verwendbar sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Panzerabwehrgranate für leichte Waffen mit einem in denAbschussbecher einzuführenden Kolben, der konzentrisch von einem zylinderförmigen Stabilisierungsflügel tragenden Mantel umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass der in den Abschussbecher der Abschusswaffe einzuführende, die Granate antreibende Kolben (10) hohl ausgebildet und am rückwärtigen Ende mit einem Stöpsel (15) aus korrosion-, erosions-und druckfestem Material verschlossen ist, wobei der Antriebskolben (10) und der an sich bekannte Mantel (14) am Körper der Granate befestigt sind.