DE3625730A1

DE3625730A1 - Treibkaefig mit einem werkstoffverbund fuer ein unterkalibriges wuchtgeschoss grossen laenge/durchmesser-verhaeltnisses

Info

Publication number: DE3625730A1
Application number: DE19863625730
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dipl Ing Becker; Heinz-Josef Dr Ing Kruse; Klaus-Dieter Dipl Ing Pahnke
Original assignee: Rheinmetall GmbH
Current assignee: Rheinmetall Industrie AG
Priority date: 1986-08-04
Filing date: 1986-08-04
Publication date: 1988-02-18
Also published as: EP0258647A2; US4867067A; JPS6399500A; EP0258647A3; DE3625730C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Treibkäfig nach dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1.

Ein gattungsgleicher Werkstoffverbund ist bekannt aus der DE-OS 31 19 646. Dabei besteht die Intention, Stapelfasern in eine Matrix, beispielsweise aus Kunststoff, einzubetten. Derartige Maßnahmen sind bei der Entwicklung von Werkstof fen und der Gestaltung von Bauteilen bekannt. Erinnert sei an die gestapelte Anordnung langer kettenförmiger Moleküle, welche teilweise ineinander verkräuselt, einen Faden bilden und sich bei dessen Zugbelastung unter weit gehender Parallelausrichtung außerordentlich recken las sen (Polyamid). Erinnert sei aber auch an das altbewährte Armieren von Beton mit Stahl bis hin zum Spannbeton mit vorgespannter Armierung.

Bei dem in der DE-OS 31 19 646 vorgeschlagenen Werkstoff verbund wird von bislang üblichen Treibkäfigkonstruktionen ausgegangen. Bei ihnen läßt sich der Totlastanteil des Treibkäfigs am Geschoß tatsächlich wesentlich verringern, während mit Belastbarkeiten zu rechnen ist, welche die gebräuchlichen metallischen Werkstoffe mit den ihnen ei gentümlichen Festigkeiten zulassen.

Im Zuge fortwährend angestrebter Leistungssteigerung beim Panzerdurchschlag infolge Wuchtwirkung erweisen sich aber bisherige Überlegungen mit ihren Ergebnissen zunehmend als unzureichend.

Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgleichen Treibkäfig zu schaffen, welcher auf dem Wege über innenballistische Maßnahmen eine Steigerung der endballistischen Leistung ermöglicht.

Gelöst wird diese Aufgabe nach der Lehre des Patentan spruchs 1 mit den in dessen kennzeichnendem Teilangege benen erfinderischen Merkmalen. Die Lehren in den sich an schließenden Ansprüchen sind auf vorteilhafte Ausgestal tungen des Gegenstandes nach dem Patentanspruch 1 gerichtet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen, jeweils in weitgehend vereinfachter und auf er findungsunwesentliche Einzelheiten verzichtender Darstel lung:

Fig. 1 eine Penetrator-Treibkäfig-Anordnung nach dem Stande der Technik vorwiegend im längsaxialen Schnitt,

Fig. 2 die Anordnung nach Fig. 1 in einer An sicht in Richtung des Pfeils II,

Fig. 3 einen Treibkäfig nach der Erfindung im seitlichen Aufriß und teilweise längs axialem Schnitt

Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel in einer Darstellung gemäß derjenigen in Fig. 3 in einem andeutungsweise dargestellten Waffenrohr,

Fig. 5 einen Teilausschnitt eines der beiden vor genannten Ausführungsbeispiele mit einem modifizierten Vorderbereich,

Fig. 6a und Fig. 6b anhand eines Teilausschnitts konstruktive Einzelheiten eines vorderen Festlegebe reichs,

Fig. 7a und Fig. 7b im Teilausschnitt konstruktive Einzel heiten eines dem vorgenannten vorderen zugeordneten hinteren Festlegebereichs,

Fig. 8 ein modifiziertes Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 und in der dort verwendeten Darstellungsart,

Fig. 9a und Fig. 9b in einem Teilausschnitt konstruktive Einzelheiten eines vorderen Festlegebe reichs,

Fig. 10a und Fig. 10b in einem Teilausschnitt konstruktive Einzelheiten eines dem vorgenannten vor deren zugeordneten hinteren Festlegebe reichs,

Fig. 11 ein drittes Ausführungsbeispiel im längsaxialen Schnitt,

Fig. 12 ein viertes Ausführungsbeispiel im längsaxialen Schnitt und

Fig. 13 das vierte Ausführungsbeispiel in ei nem Schnitt nach der Linie XIII-XIII in Fig. 12.

Aus den Fig. 1 und 2 ist eine bekannte Anordnung eines unterkalibrigen Penetrators 20 großen Länge-/Durchmesser- Verhältnises mit einem Stabilisierungsleitwerk 22 und ei nem Treibkäfig 30 erkennbar. Eine Formschlußzone 31 ist sowohl dem Penetrator 20 umfangsseitig und dem Treibkäfig 30 in einem benachbarten Bereich zugeordnet. Einem Vorder flansch 32 ist eine Lufttasche für nach dem Verlassen des Rohres anströmende Luft 24 und einem Hinterflansch 34 ei ne Gasdruckaufnahmefläche 40 zugeordnet, welche mit einem Dichtungselement 42 versehen ist. Treibkäfig 30 besteht aus drei Segmenten 38, welche entlang Trennfugen 36 mit dem jeweiligen Nachbarn im engen Kontakt sind. Die Form schlußzone 31 weist miteinander korrespondierende Erhe bungen und Ausnehmungen, beispielsweise ein Gewinde auf.

In den nachfolgenden Figuren wird zur Vereinfachung und unter Berücksichtigung der Fig. 1 auf die Darstellung ei nes Stabilisierungsleitwerks 22 und Einzelheiten der Formschlußzone 31 aus Gründen besserer Übersichtlichkeit verzichtet. Der Treibkäfig 30 besteht aus einem Träger teil 44 mit einem flanschförmigen Vorderteil 45 an einer Hülse 46. Das Vorderteil 45 wird von einer Vorderfläche 50, einer ihr abgewandten benachbarten Gasdruckaufnahme fläche 40 und einer äußeren Umfangsfläche 53 sowie einem vorderen Bereich der Formschlußzone 31 begrenzt. Ihm sind vorderseitige Festlegungsbereiche 52.1, 52.2 und 52.3 unmittelbar zugeordnet. An der Hülse 46 außenseitig angeordnete rückseitige Festlegungsbereiche 54.3, 54.2, und 54.1 korrespondieren mit den betreffenden vordersei tigen Festlegungsbereichen. Durch die Festlegungsbereiche 52 . . . und 54 . . . erstrecken sich fadenformige Einzelteile 82 (wahlweise bandförmige Einzelteile 84) eines faser förmigen Anteils 80 am Werkstoffverbund. Als Werkstoff für den faserförmigen Anteil 80 bietet sich jeweils Glas, Kohlenstoff, Aramid etc. an. Hierbei kommt es neben ge ringstmöglicher Dichte auf höchstmögliche Zugfestigkeit an. Der Trägerteil 44 kann aus Stahl, einer Leichtmetall legierung auf Aluminiumbasis, Titan bzw. -legierung be stehen. Neben ausreichender Gestaltfestigkeit des Träger teils kommt es bei dem betreffenden Werkstoff ebenfalls auf geringstmögliche Dichte an. Die Einzelteile 82 bzw. 84 erstrecken sich in mehreren Wicklungen und/oder Lagen zwischen den und durch die betreffenden Festlegebe reiche 52 . . ., 54 . . .

Das zweite Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist in einem andeutungsweise dargestellten Waffenrohr mit einer Rohr innenwandfläche 92 zu sehen und unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel durch heckseitig am Treib käfig 30 angeordnete Radialvorsprünge 90, welche der Abstützung der Anordnung im Waffenrohr dienen.

Wie Fig. 5 zeigt, können die beiden vorgenannten Ausfüh rungsbeispiele durch Anordnung eines Kreisringwulstes 51 prismatischen Querschnitts auf der jeweiligen Vorder fläche 50 mit einer Lufttasche 35 versehen werden, wie sie aus Fig. 1 bereits bekannt ist.

Fig. 6a läßt einen Vorderteil 45 mit einer achsparallelen Bohrung 64 erkennen. Durch die Bohrung 64 greift ein Ge windebolzen 60 eines in Fig. 6b dargestellten Schäkels 58. Er bildet ein Festlegemittel im vorderseitigen Fest legebereich 52.3 im Zusammenwirken mit Spannmuttern 62. Werden letztere angezogen, so erfolgt in dem faserförmi gen Anteil 80 eine Reckung in Richtung eines Pfeils F ₁.

Im rückseitigen Festlegebereich 54.1 nach Fig. 7a ist im Heckteil 48 der Hülse 46 eine Aufnahme 66 für das in Fig. 7b verschwenkt dargestellte Schäkel 58 vorgesehen. Auch hier kann durch Anziehen von Spannmuttern 62 durch Recken des faserförmigen Anteils 80 in Richtung eines Pfeils F ₂ vorgespannt werden.

Nach Fig. 8 lassen sich die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 3 und 4 durch Aussteifungen 71 modifizieren welche in Form druckbelastbarer Füllstücke 88 aus einem Werkstoff geringer Dichte, beispielsweise Polyurethan, zwischen einander zugeordneten vorderseitigen 52 und rückseitigen Festlegebereichen 54 vorsehbar sind.

Die Fig. 9a bis 10b zeigen im wesentlichen aus den Fig. 6a bis 7b bekannte Einzelheiten. Während aber in den Fig. 6a bis 7b der faserförmige Anteil 80 sowohl faden- wie auch bandförmig vorliegen kann, ist nach den Fig. 9a bis 10b auf bandförmige Einzelteile 84 abge stellt, welche wenigstens eine Heftung (Naht; Verschwei ßung) 86 aufweisen.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 11 weist der Trägerteil 44 insgesamt eine große Wandstärke auf und ist umfangssei tig konisch gestaltet, so daß sich die Gasdruckaufnahme fläche 40 von einer heckseitigen Kante 40′ bis zu einer vorderseitigen Kante 40′′ in der Nachbarschaft des for derseitigen Festlegebereichs 52 erstreckt. Regelmäßig über den Umfang verteilte "endlose" Ausnehmungen 68 wei sen in ihrem mittleren Bereich einen Steg 70 auf, welcher in den Festlegebereichen 52 und 54 Festlegemittel 59 be reithält. Der faserförmige Anteil 80 kann hier sowohl aus fadenförmigen Einzelteilen 82 wie auch bandförmigen Einzelteilen 84 bestehen. Durch Anordnen einer vordersei tigen Trichterfläche 35′ entsteht hier die Lufttasche 35. Über den Umfang des Penetrators erstreckt sich im betref fenden Bereich eine geschlossene Formschlußzone 31.

Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 12 und 13 ist gegenüber demjenigen nach Fig. 11 dadurch modifiziert, daß Formschlußzonenbereiche 31′ mit Bereichen 89 ab wechseln, in welchen der faserförmige Anteil 80 den Pene trator 20 umfangsseitig berührt.

Alle Ausführungsbeispiele lassen gegenüber einer bekannten Anordnung nach den Fig. 1 und 2 ganz wesentliche Mög lichkeiten zum Reduzieren des Totlastanteils des Treib käfigs 30 an der Geschoßanordnung 20, 30 auf eindrucks volle Weise erkennen. Der faserförmige Anteil 80 bildet jeweils Zugankern höchster Zugfestigkeit vergleichbare Elemente, welche bei geringstmöglicher durchschnittlicher Dichte der Anordnung die höchstmögliche Beanspruchbar keit des Werkstoffs des Trägerteils 44 dadurch ermöglicht, daß in ihm auftretende Schubspannungen weitgehend in Zug spannungen umgebildet werden, in deren Verlauf der faser förmige Anteil 80 liegt.

Claims

1. Treibkäfig für ein unterkalibriges, panzerbrechendes Wuchtgeschoß (Penetrator) großen Länge/Durchmesser-Ver hältnisses welcher zum Abtrennen vom Geschoß segmen tiert ist und mit dem Geschoß eine gemeinschaftliche Formschlußzone aufweist, zum Beaufschlagen durch die Treibladungsgase eine Gasdruckaufnahmefläche und zum gezielten Ausnutzen der nach dem Verlassen eines Waffen rohres antrömenden Luft eine Lufttasche und zum Auf nehmen von Zugspannungen einen mit einem Trägerteil ver bundenen faserförmigen Anteil aufweist, gekenn zeichnet durch folgende Merkmale:

a) in dem faserförmigen Anteil (80) liegt jedes Einzel teil (82; 84) ausgerichtet vor,
b) jedes Einzelteil (82; 84) erstreckt sich zwischen ei nem vorderseitigen (52 . . .) und einem rückseitigen Festlegebereich (54 . . .),
c) die Formschlußzone (31), die Gasdruckaufnahmefläche (40) sowie die Festlegemittel (58; 59) aufweisenden Festlegebereiche (52, 54) sind an dem Trägerteil (44) angeordnet,
d) der Treibkäfig (30) ist derart ausgebildet, daß in ihm auftretende Beanspruchungen weitgehend in Zug spannungen umgeformt werden und
e) jedes Einzelteil (82; 84) liegt mit dem überwiegen den Teil seiner Länge im Zugspannungsverlauf.

2. Treibkäfig nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Einzelteile (82) fadenförmig und die Einzelteile (84) bandförmig ausge bildet sind und sich in wenigstens einer Lage ohne Unterbrechung durch die Festlegebereiche (52, 54) mit den Festlegemitteln (58; 59) erstrecken.

3. Treibkäfig nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die bandförmigen Einzel teile (84) zwischen den Festlegebereichen (52, 54) durch wenigstens eine Heftung (88) miteinander verbun den sind.

4. Treibkäfig nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelteile (82; 84) mit den Festlegemitteln (58) vorspannbar sind.

5. Treibkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß sich die Gasdruckaufnahmefläche (40) wenigstens teilweise bis in die unmittelbare Nähe des forderen Festlegebe reichs (52) erstreckt.

6. Treibkäfig nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufttasche (35) durch eine Ausnehmung im vorderen Teil des Trägerteils (44) gebildet wird.

7. Treibkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß die Lufttasche (35) durch eine Förderfläche (50) und einen mit dieser verbundenen Kreisringwulst (51) vorzugs weise prismatischen Querschnitts gebildet wird.

8. Treibkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da durch gekennzeichnet, daß die Einzelteile (82; 84) aus einem Werkstoff hoher Zugfestig keit bestehen und der Trägerteil (44) wenigstens in den Bereichen der Formschlußzone (31) sowie der Festle gebereiche (52, 54) aus einem Werkstoff besteht, wel cher bei geringer Dichte eine große Gestaltfestigkeit des Trägerteils (44) gewährleistet.

9. Treibkäfig nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreisringwulst (51) aus einem Werkstoff geringer Dichte besteht.

10. Treibkäfig nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ge kennzeichnet durch Aussteifungen (70; 71) zwischen einander zugeordneten Festlegeberei chen (52, 54).

11. Treibkäfig nach Anspruch 10, dadurch ge kennzeichnet, daß die Aussteifungen (71) als Füllstücke geringer Dichte ausgebildet sind.