DE19619341A1

DE19619341A1 - Unterkalibriges Wuchtgeschoß und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE19619341A1
Application number: DE19619341A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl Ing Bisping; Ulf Dipl Phys Dr Hahn; Wolfgang Stein
Original assignee: Rheinmetall Industrie AG
Current assignee: Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Priority date: 1996-05-14
Filing date: 1996-05-14
Publication date: 1997-11-20
Anticipated expiration: 2016-05-15
Also published as: FR2748803A1; GB2313177A; CH691929A5; FR2748803B1; US6035501A; DE19619341C2; US5936191A; GB2313177B; GB9709623D0

Description

Die Erfindung betrifft ein unterkalibriges Wuchtgeschoß mit einem Penetrator, der einen zylindrischen und einen die Ge schoßspitze bildenden vorderen kegelförmigen Bereich auf weist. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Wuchtgeschosses.

Bei gepanzerten Fahrzeugen sind die Panzerungen im Frontal- und Seitenbereich häufig stark geneigt, um zu erreichen, daß anfliegende, panzerbrechende Wuchtgeschosse an den harten Platten abgleiten.

Es ist an sich bekannt, entsprechende, in der Regel aus Wolf ram-Schwer-Metall (WSM-) bestehende Wuchtgeschosse vordersei tig mit einer sogenannten Anbeißkante zu versehen, durch die ein Abgleiten des Geschosses an geneigten Panzerplatten weit gehend vermieden wird. Da das Flugverhalten der Geschosse durch die Anbeißkante nicht negativ beeinflußt werden soll, besitzen die bekannten Geschosse eine vorderseitig auf den Penetratorkern aufgesteckte, aufgepreßte oder aufgeschraubte haubenförmige Aluminiumspitze (ballistische Haube).

Nachteilig ist bei den bekannten Wuchtgeschossen u. a., daß der Penetratorkern in dem Verbindungsbereich mit der balli stischen Haube einen gegenüber seinem restlichen Bereich geringeren Durchmesser aufweisen muß, damit die ballistische Haube bei vorgegebenem Kaliber aufgesteckt, aufgepreßt bzw. aufgeschraubt werden kann. Insbesondere bei klein- und mit telkalibriger panzerbrechender Munition, wie sie bei Maschi nenkanonen verwendet wird, hat sich gezeigt, daß durch diese bekannten Verbindungsarten von Geschoßspitze und Penetrator kern ein optimales Anbeiß- und Eindringverhalten des Geschos ses bei stark geneigter Panzerung nicht erreichbar ist. Die ses ist unter anderem darauf zurückzuführen, daß der vordere zapfenförmige Bereich des Penetrators beim Aufprall des Wuchtgeschosses auf die Panzerung häufig abbricht und der nachfolgende Penetratorbereich dann nicht mehr definiert auf die Oberfläche der Panzerung auftrifft.

Außerdem ist bei den bekannten Wuchtgeschossen ein relativ hoher Aufwand zur Befestigung und Zentrierung der haubenför migen Aluminiumspitze erforderlich, weil entsprechende Gewin de geschnitten werden müssen bzw. teure Passungen erforder lich sind.

Aus der DE 32 42 591 A1 ist es bekannt, eine aus einem hohen Wolframanteil bestehende Geschoßspitze durch Hartlöten oder Diffusionssintern an dem Penetratorkern zu befestigen. Bei der Übertragung dieses Befestigungsverfahrens auf eine Ge schoßspitze aus Aluminium an einem WSM-Penetratorkern hat sich gezeigt, daß durch die Ausbildung von Wärmeeinflußzonen der WSM-Penetratorkern im Verbindungsbereich eine Gefügeände rung erfährt. Dadurch bricht der Penetrator beim Auftreffen des Geschosses auf eine geneigte Panzerplatte wiederum rela tiv leicht im Verbindungsbereich mit der Geschoßspitze. Es kommt zu einem undefinierten Anbeißverhalten des Penetrator kernes.

Aus der DE 39 19 172 A1 ist ein Wuchtgeschoß mit einem Pene trator bekannt, bei dem anstatt einer vorderseitig auf den Penetratorkern aufgesteckten ballistischen Haube ein mit einer Geschoßspitze versehener Stützmantel vorgesehen ist, der den gesamten Penetratorkern umhüllt. Die Fertigung eines derartigen Geschosses ist außerordentlich aufwendig.

Die DE 41 41 560 A1 offenbart ein Wuchtgeschoß mit einem Penetrator, bei dem der Penetratorkern über eine Reibschweiß verbindung mit einem heckseitig angeordneten Leitwerkskörper aus Aluminium verbunden ist. Die Geschoßspitze ist auch bei diesem bekannten Wuchtgeschoß wiederum über eine zapfenför mige Verlängerung des Penetratorkernes mit diesem verbunden. Bei einem Aufprall auf eine geneigte Panzerplatte würde der Penetratorkern daher mit großer Wahrscheinlichkeit wiederum in dem vorderen Verbindungsbereich abbrechen und ein nicht reproduzierbares Anbeiß- und Eindringverhalten besitzen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein unterkalibriges Wuchtgeschoß mit WSM-Penetrator und einer Leichtmetall-Geschoßspitze anzugeben, welches sehr kosten günstig herstellbar ist, und bei dem die Durchschlagsleistung an geneigten Panzerplatten mit vorgegebenem großen Neigungs winkel höher ist als bei vergleichbaren bekannten Wuchtge schossen.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Wuchtgeschosses durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 6 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.

Im wesentlichen liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, den WSM-Penetratorkern mit einer aus einem Vollmaterial bestehenden Leichtmetall-Geschoßspitze mit Hilfe einer Reib schweißverbindung zu verbinden, so daß eine Fixierung der Geschoßspitze über ein Gewinde und eine teure Passung ent fällt. Als Leichtmetall haben sich besonders Aluminium und/oder Magnesiumlegierungen bewährt.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die bei dem Auf prall auf die geneigte Panzerplatte im Bereich der Verbindung des Penetratorkernes und der Geschoßspitze, trotz der dämp fenden Wirkung der Leichtmetallspitze, auftretenden hohen Biegemomente zu keinem Brechen des Penetrators in diesem Be reich führen. Untersuchungen haben bestätigt, daß - anders als beim Hartlöten oder Diffusionsglühen - bei dem WSM-Penetrator kern praktisch kein wesentlicher Einfluß des Reibschweißens auf das Gefüge feststellbar ist, welcher zu einer das Brechen des Penetrators begünstigenden Gefügeveränderung führt.

Ferner wird durch das erfindungsgemaße Wuchtgeschoß erreicht, daß bei einem Aufprall des Wuchtgeschosses auf eine geneigte Panzerplatte eine Dämpfung des Auftreffstoßes an der Stirn fläche des Penetrators durch die als Vollmaterial ausgebil dete (relativ weiche) Leichtmetallspitze erfolgt.

Außerdem trifft nach Abbau der Leichtmetallspitze die noch unversehrte Stirnfläche des Penetratorkernes mit der scharfen Anbeißkante auf die flachgeneigte Panzerung, wobei die An beißkante ein Abgleiten des Penetrators an der Panzerplatte verhindert.

Aufgrund des definierten "Anbeißens" des erfindungsgemäßen Geschosses, vor allem auch an stark geneigten Panzerplatten (z. B. selbst bei einem Winkel von 70°, bezogen auf die Nor male), ergibt sich bei derartigen Platten eine wesentlich höhere Durchschlagsleistung des Penetrators als bei bekannten Penetratoren mit ballistischer Haube oder als bei Penetra toren, die über eine zapfenförmige Verbindung mit der Ge schoßspitze verbunden sind.

Auch bei Mehrplattenzielen oder Reaktivzielen weisen die erfindungsgemäßen Wuchtgeschosse eine gegenüber bekannten Wuchtgeschossen höhere Durchschlagsleistung auf.

Ferner haben Versuche ergeben, daß das Anbeißverhalten des Penetrators dadurch verbessert werden kann, daß der Pene tratorkern im Bereich seiner Mantelfläche 5% bis 20% härter ist als in seinem axialen Kernbereich.

Um das erfindungsgemäße Geschoß auf einfache Weise und trotz dem sehr maßhaltig herzustellen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zunächst durch Reibschweißen einen aus einer Alumi niumlegierung bestehenden (gegenüber der zu fertigenden Ge schoßspitze des Wuchtgeschosses überdimensionierten) Rohling mit dem WSM-Penetratorkern zu verbinden. Anschließend wird dann die Geschoßspitze aus dem mit dem WSM-Penetratorkern verbundenen Leichtmetall-Rohling gefertigt.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der Penetratorkern vor dem Reibschweißen keine Fase an der der Geschoßspitze zugewandten Stirnfläche aufweist und daher sehr scharfkantig ausgebildet ist. Der Krümmungsradius im Randbe reich der Stirnfläche sollte 0,05 mm sein, was beispiels weise durch einen spanenden Abdrehvorgang von 0,1 bis 0,3 mm Spanbreite erreicht wird.

Durch den Abdrehvorgang wird eine größtmögliche Reibschweiß fläche und damit auch eine optimale Reibschweißverbindung zwischen dem Penetratorkern und der Leichtmetallspitze er zielt. Ein zusätzliches Überdrehen des Penetrators nach dem Reibschweißen ist entbehrlich. Nach dem Drehen der Spitze entsteht dann eine spalt- und fugenfreie Verbindung, welche sich auch aerodynamisch günstig auswirkt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungs beispielen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Wucht geschosses;

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt der der Geschoßspitze zugewandten Stirnfläche des Penetratorkernes vor dem Anschweißen der Geschoßspitze;

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt der der Geschoßspitze zugewandten Stirnfläche des Penetratorkernes nach dem Anschweißen der Geschoßspitze, aber vor deren Ausformung und

Fig. 4 eine Fig. 3 entsprechende Ansicht nach Ausformung der Geschoßspitze.

In Fig. 1 ist mit 1 ein unterkalibriges Wuchtgeschoß bezeich net, welches sich aus einem WSM-Penetratorkern 2, einem heck seitigen, an dem Penetratorkern befestigten Leitwerk 3 und einer in Flugrichtung angeordneten vorderseitigen Geschoß spitze 4 zusammensetzt (ein üblicherweise um den Penetrator kern herum angeordneter Zentral-Treibspiegel wurde aus Über sichtlichkeitsgründen nicht dargestellt).

Die Geschoßspitze 4 besteht aus einem Vollkörper aus einer Aluminiumlegierung (z. B. AlMgSi 0,5 F22) und ist erfindungs gemäß in einem ebenen Stumpfstoßbereich 5 durch eine Reib schweißverbindung 6 mit dem Penetratorkern 2 verbunden. Wie Fig. 1 dabei unmittelbar zu entnehmen ist, liegt die Reib schweißverbindung 6 in einem Bereich, in dem das Geschoß 1 spitzenseitig seinen maximalen Durchmesser D₀ erreicht hat.

Zur Herstellung des erfindungsgemaßen Wuchtgeschosses 1 sollte vor dem Reibschweißvorgang sichergestellt werden, daß die der Geschoßspitze 4 zugewandte Stirnfläche 7 (Fig. 2) des Penetratorkernes 2 keine randseitige Fase aufweist. Der noch zulässige Krümmungsradius 8 in diesem Randbereich sollte 0,05 mm betragen, so daß sich ein sehr scharfkantiger Rand 80 ergibt.

Außerdem hat es sich für das Anbeißverhalten des Penetrator kernes an der entsprechenden zu durchschlagenden Panzerplatte als vorteilhaft erwiesen, wenn der äußere Bereich 9 des Pene tratorkernes härter ist als der innere Bereich 10. Dabei sollte der Härteunterschied zwischen der Mantelfläche und dem axialen Kernbereich des Penetratorkernes zwischen 5 und 20% liegen.

Fig. 3 zeigt ein Fig. 1 entsprechendes Wuchtgeschoß vor der Ausformung der Geschoßspitze 4. Dabei ist ein zylinderför miger Aluminium-Rohling 11, der einen Durchmesser D₁<D₀ aufweist, mittels Reibschweißens an dem Penetratorkern 2 befestigt. Zur Herstellung der Geschoßspitze 4 (Fig. 4) wird diese z. B. mit Hilfe eines spanenden Verfahrens aus dem Aluminium-Rohling gedreht.

Bezugszeichenliste

1 unterkalibriges Wuchtgeschoß
2 Penetratorkern, zylindrischer Bereich
3 Leitwerk
4 Geschoßspitze, kegelförmiger Bereich
5 Stumpfstoßbereich
6 Reibschweißverbindung
7 Stirnfläche
8 Krümmungsradius
80 scharfkantiger Rand
9 äußere Bereich (Penetratorkern)
10 innere Bereich (Penetratorkern)
11 Rohling
D₀ Durchmesser (Penetratorkern)
D₁ Durchmesser (Rohling)

Claims

1. Unterkalibriges Wuchtgeschoß mit einem Penetrator, der einen zylindrischen und einen eine Geschoßspitze bil denden vorderen kegelförmigen Bereich (2, 4) aufweist, wobei

a) der zylindrische Bereich (2) des Penetrators (Penetratorkern) aus Wolfram-Schwer-Metall (WSM) besteht;
b) die Geschoßspitze (4) aus einem Vollmaterial eines Leichtmetalles besteht und
c) der Penetratorkern (2) und die Geschoßspitze (4) in einem ebenen Stumpfstoßbereich (5) über eine Reib schweißverbindung miteinander verbunden sind.

2. Unterkalibriges Wuchtgeschoß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschoßspitze (4) aus einer Aluminium- und/oder Magnesiumlegierung besteht.

3. Unterkalibriges Wuchtgeschoß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Penetratorkern (2) in seinem äußeren Bereich (9) eine größere Härte aufweist als in seinem inneren Bereich (10).

4. Unterkalibriges Wuchtgeschoß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Penetratorkern (2) im Bereich seiner Mantelfläche eine Härte von 540 bis 580 HV30 aufweist.

5. Unterkalibriges Wuchtgeschoß nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Penetratorkern (2) im Bereich seiner Mantelfläche 5% bis 20% härter ist als in seinem axialen Kernbereich.

6. Verfahren zur Herstellung eines unterkalibrigen Wucht geschosses nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem WSM-Penetratorkern (2) vorderseitig zunächst durch Reibschweißen ein aus einem Leichtmetall bestehender Rohling (11) verbunden wird, welcher gegenüber der Geschoßspitze (4) des fertigen Wuchtgeschosses (1) überdimensioniert ist, und daß die Geschoßspitze (4) anschließend aus dem mit dem WSM-Pene tratorkern (2) verbundenen Rohling (11) gefertigt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Rohling (11) ein zylindrischer Körper verwendet wird, dessen Durchmesser (D₁) größer ist als der Durch messer (D₀) des WSM-Penetratorkernes (2).

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich net, daß die der Geschoßspitze (4) zugewandte Stirnflä che (7) des Penetratorkernes (2) vor dem Reibschweißvor gang derart behandelt wird, daß sich ein scharfkantiger Rand (80) mit einem Krümmungsradius (R) 0,05 mm er gibt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der scharfkantige Rand (80) des Penetratorkernes (2) durch einen radial spanenden Abdrehvorgang erzeugt wird.