DE3886209T2

DE3886209T2 - FINED STABILIZING REAR PANEL FOR AN ARMARETTE.

Info

Publication number: DE3886209T2
Application number: DE3886209T
Authority: DE
Inventors: Stephen Smith; David Walker
Original assignee: UK Secretary of State for Defence
Current assignee: Qinetiq Ltd
Priority date: 1987-03-17
Filing date: 1988-03-09
Publication date: 1994-06-09
Anticipated expiration: 2008-03-10
Also published as: WO1988007169A1; IL85710A0; EP0354210B1; AU1391488A; CA1323246C; GB8920302D0; BR8807422A; AU600810B2; GB2228987B; DE3886209D1; GB8706250D0; GB2228987A; EP0354210A1

Description

Die Erfindung betrifft eine aus einem nichtmetallischen Material hergestellte Heckflosse für unterkalibrige ballistische Projektile, hier Langstabprojektile genannt, wie sie im Oberbegriff von Anspruch 1 beschrieben sind, und die herkömmlicherweise mit einem zugehörigen abstreifbaren Umfangsführungsring von einem Geschütz mit größerem Kaliber abgeschossen werden, um dem Projektil Überschallgeschwindigkeit und dadurch hohe kinetische Energie zu verleihen. Derartige Projektile sind aus EP-A-0174082 bekannt.The invention relates to a tail fin made of a non-metallic material for sub-caliber ballistic projectiles, here called long-rod projectiles, as described in the preamble of claim 1, which are conventionally fired from a larger caliber gun with an associated strippable circumferential guide ring in order to impart supersonic speed and thereby high kinetic energy to the projectile. Such projectiles are known from EP-A-0174082.

Langstabprojektile sind für ihr ausgezeichnetes Eindringvermögen bekannt und werden normalerweise im Direktschuß verwendet, das heißt, sie werden zum Angriff auf bewaffnete Ziele, von leicht bewaffneten Mannschaftswagen, Hubschraubern und Flugzeugen bis hin zu schwer bewaffneten Kampfpanzern, entlang einer im wesentlichen flachen Flugbahn abgefeuert. Ein Projektil dieses Typs ist üblicherweise flossenstabilisiert und umfaßt einen dichten, zylindrischen Penetrationskörper mit einer Heckflosseneinheit, die an seinem hinteren Ende angebracht ist. Die Heckflosseneinheit besteht aus einem koaxial am Projektil angeordneten Flosseneinheitskörper mit mehreren radial aus ihm hervorstehenden Flossen. Um das erforderliche hohe Eindringvermögen zu sichern, weist der Körper typischerweise eine mittlere Dichte von mindestens 7 g · cm&supmin;³, und noch üblicher von mindestens 15 g · cm&supmin;³ und ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von mindestens 10 : 1 auf.Long rod projectiles are known for their excellent penetration and are normally used in direct fire, that is, they are fired along a substantially flat trajectory to attack armed targets ranging from lightly armed personnel carriers, helicopters and aircraft to heavily armed battle tanks. A projectile of this type is usually fin-stabilised and comprises a dense, cylindrical penetration body with a tail fin unit attached to its rear end. The tail fin unit consists of a fin unit body arranged coaxially to the projectile with several fins projecting radially from it. To ensure the high penetration power required, the body typically has an average density of at least 7 g · cm⁻³, and more usually at least 15 g · cm⁻³ and a length to diameter ratio of at least 10:1.

Der Hauptzweck einer Heckflosseneinheit auf einem Langstabprojektil ist es, dem Projektil beim Start mitgeteiltes Gieren zu unterdrücken und anschließend den Flug des Projektils zum Ziel zu stabilisieren. Beim flossenstabilisierten Langstabprojektil des hier definierten Typs versieht jedoch die Flosseneinheit das Projektil auch mit einer aerodynamisch induzierten Eigenrotationsgeschwindigkeit während seines Fluges, die ausreicht, die asymmetrischen Kräfte während des Fluges auszugleichen, die durch eine herstellungsbedingte Asymmetrie in der Form oder der Balance des Projektils verursacht sind und sonst zu einer nicht hinnehmbaren Zielungenauigkeit führen würden. Diese Eigenrotationsgeschwindigkeit beträgt typischerweise 20 bis 200 Umdrehungen pro Sekunde und stellt normalerweise nur einen geringen Bruchteil der Eigenrotationsgeschwindigkeit dar, die nicht mit Flossen versehenen drallstabilisierten Projektilen verliehen wird, die von Geschützen abgefeuert werden (typisch sind Eigenrotationsgeschwindigkeiten beim letztgenannten Projektiltyp von mehreren Hundert Umdrehungen pro Sekunde) Diese Eigenrotationsgeschwindigkeit muß jedoch größer sein als die Eigenrotationsgeschwindigkeit, bei der das Langstabprojektil eine Eigenrotations-Gierresonanz zeigt, also die Eigenrotationsgeschwindigkeit, bei der sich das Gieren des Projektils während seines Fluges zum Ziel entwickelt.The primary purpose of a tail fin unit on a long rod projectile is to suppress yaw imparted to the projectile at launch and subsequently to stabilize the flight of the projectile to the target. However, in the fin-stabilized long rod projectile of the type defined here, the fin unit also provides the projectile with an aerodynamically induced self-rotational velocity during its flight sufficient to compensate for the asymmetric forces during flight caused by a manufacturing asymmetry in the shape or balance of the projectile that would otherwise result in unacceptable targeting inaccuracy. This self-rotation speed is typically 20 to 200 revolutions per second and is normally only a small fraction of the self-rotation speed imparted to non-finned spin-stabilized projectiles fired from guns (typically self-rotation speeds for the latter type of projectile are several hundred revolutions per second). However, this self-rotation speed must be greater than the self-rotation speed at which the long-rod projectile exhibits self-rotation yaw resonance, that is, the self-rotation speed at which the yaw of the projectile develops during its flight to the target.

Zum Optimieren des Eindringens und der Flugstabilität von Langstabprojektilen ist es bekannt, Heckflosseneinheiten mit Metallflossen von geringem Gewicht, beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung, zu verwenden. Das leichte Gewicht dieser Flossen gewährleistet, daß die Masse der Einheit nach der Befestigung keine signifikante Rückwärtsverschiebung des Schwerpunktes des Projektils verursacht. Der statische Abstand zwischen dem Schwerpunkt des Projektils und seinem Druckzentrum wild daher nicht signifikant vermindert, was bedeutet, daß die Flugstabilität des Projektils nicht übermäßig beeinträchtigt wird. Ein zusätzlicher Grund für die Verwendung leichter Metallflossen ist, daß dadurch gewährleistet wird, daß sich ein hoher Anteil der Gesamtmasse des Projektils im Penetrationskörper befindet.To optimise penetration and flight stability of long rod projectiles it is known to use tail fin units with light weight metal fins, for example made of aluminium alloy. The light weight of these fins ensures that the mass of the unit after attachment does not cause a significant rearward shift of the projectile's centre of gravity. The static distance between the projectile's centre of gravity and its centre of pressure is therefore not significantly reduced, meaning that the projectile's flight stability is not unduly affected. An additional reason for using light metal fins is that this ensures that a high proportion of the total mass of the projectile is in the penetration body.

Die Herstellungskosten für leichte Metall flossen können dadurch auf einem Minimum gehalten werden, daß jede Einheit in einem Stück stranggepreßt wird. Durch das Extrudieren werden Flossen erzeugt, die parallel zur Extrusionsachse sind (die auch die Achse der Einheit definiert) und entsprechend der Form der Extrusionsdüse eine gleichbleibende Querschnittsform und eine gleichbleibende Querschnittsfläche aufweisen. Daher ist eine weitere Modifizierung der Kontur der Flossen wesentlich, um zu gewährleisten, daß die Einheiten einem Projektil im Flug eine Eigenrotation verleihen können. Diese Modifizierung erfolgt normalerweise durch spanabhebende Bearbeitung unter einem spitzen Winkel relativ zur Achse der Einheit zum Abschrägen der Vorder- oder Hinterkante jeder Flosse, wodurch eine asymmetrische laterale Kraft an jeder Flosse erzeugt wird, so daß ein axiales Drehmoment auf das Projektil übertragen wird und dadurch die erforderliche niedrige Eigenrotationsgeschwindigkeit entsteht. Diese Abschrägungen können jedoch leicht während des Abschusses des Projektils und des nachfolgenden Flugs zum Ziel beschädigt werden, und diese Beschädigung kann wiederum Schwankungen in der Eigenrotationsgeschwindigkeit hervorrufen, was für die Flugeigenschaften katastrophal ist.Manufacturing costs for lightweight metal fins can be kept to a minimum by extruding each unit in one piece. Extrusion produces fins that are parallel to the extrusion axis (which also defines the axis of the unit) and have a consistent cross-sectional shape and cross-sectional area according to the shape of the extrusion die. Therefore, further modification of the contour of the fins is essential to ensure that the units can impart self-rotation to a projectile in flight. This modification is normally carried out by machining at an acute angle relative to the axis of the unit to bevel the leading or trailing edge of each fin, thereby creating an asymmetric lateral force on each fin so that an axial torque is transmitted to the projectile and thereby the required low self-rotation speed However, these bevels can easily be damaged during the projectile's launch and subsequent flight to the target, and this damage can in turn cause fluctuations in the projectile's rotation speed, which is catastrophic for the flight characteristics.

Flosseneinheiten dieses Typs sind den extrem hohen Entzündungstemperaturen der Treibmittel im Geschützrohr und den dann folgenden Temperaturen durch aerodynamische Erwärmung ausgesetzt, die weit über dem Schmelzpunkt eines Leichtmetalls liegen können. Daher müssen diese Flosseneinheiten durch einen hitzefesten oder wärmeabsorbierenden Überzug vor Beschädigung geschützt werden, um ein Verziehen des Flossenprofils zu verhindern. Ein besonderer wärmeabsorbierender Überzug, der für diesen Zweck bekannt ist, ist in GB 1604865 beschrieben und umfaßt eine dünne, wärmegehärtete homogene Schicht aus einem Epoxyharz, die einheitlich und konsistent bei den auftretenden Temperaturen Ablation ergibt und dadurch gewährleistet, daß die Flossenprofile dauernd im Gleichgewicht bleiben und die Eigenrotationsgeschwindigkeit konstant bleibt.Fin units of this type are exposed to the extremely high ignition temperatures of the propellants in the gun barrel and the subsequent temperatures due to aerodynamic heating, which can be well above the melting point of a light metal. Therefore, these fin units must be protected from damage by a heat-resistant or heat-absorbing coating to prevent distortion of the fin profile. A particular heat-absorbing coating known for this purpose is described in GB 1604865 and comprises a thin, heat-cured homogeneous layer of an epoxy resin which ablates uniformly and consistently at the temperatures encountered, thereby ensuring that the fin profiles remain permanently in equilibrium and the self-rotation speed remains constant.

Es wäre natürlich wünschenswert, wenn dieses Ablationsprinzip bei einer Flosseneinheit mit noch weniger Gewicht, die noch einfacher herzustellen ist, angewendet werden könnte, die vollständig aus Kunststoff besteht; aber um den Geschützkammerdrücken zu widerstehen, müßte das Kunststoffmaterial verstärkt werden, was zu einem heterogenen Kompositmaterial führen würde, das keine zur Aufrechterhaltung einer konstanten Eigenrotationsgeschwindigkeit ausreichende gleichmäßige Ablation aufweisen würde.It would of course be desirable if this ablation principle could be applied to an even lighter, even easier to manufacture fin unit made entirely of plastic; but to withstand the gun chamber pressures, the plastic material would have to be reinforced, resulting in a heterogeneous composite material that would not exhibit sufficient uniform ablation to maintain a constant self-rotation speed.

Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, eine Flosseneinheit aus leichtem, formbarem, verstärktem Kunststoffmaterial mit einem Profil anzugeben, das weniger empfindlich gegen ungleichmäßige Ablation während des Fluges ist, so daß eine vorgegebene geschwindigkeitsabhängige Eigenrotationsgeschwindigkeit während des Fluges gewährleistet ist. Des weiteren strebt die Erfindung an, während des Fluges eine kontrollierte Ablation zu erreichen, um eine Verringerung des Luftwiderstands während des Flugs zu erzielen.The present invention therefore has the object of providing a fin unit made of light, malleable, reinforced plastic material with a profile that is less sensitive to uneven ablation during flight, so that a predetermined speed-dependent self-rotation speed is guaranteed during flight. Furthermore, the invention aims to achieve a controlled ablation during flight in order to achieve a reduction in air resistance during flight.

Gemäß Anspruch 1 des vorliegenden Patents umfaßt eine Heckflosseneinheit für ein Langstabprojektil einen axialsymmetrischen Flosseneinheitskörper, der koaxial am Projektil angebracht werden kann und mehrere, radial hervorstehende Flossen aufweist, und dadurch gekennzeichnet ist, daß der Flosseneinheitskörper und die Flossen einen einstückigen Formkörper aus einem Kunststoffmaterial darstellen und daß die Flossen jeweils als Helix mit einer konstanten Steigung um die Längsachse des Formkörpers herum angeordnet sind.According to claim 1 of the present patent, a tail fin unit for a long rod projectile comprises an axially symmetrical fin unit body which can be attached coaxially to the projectile and has a plurality of radially projecting fins, and is characterized in that the fin unit body and the fins represent a one-piece molded body made of a plastic material and that the fins are each arranged as a helix with a constant pitch around the longitudinal axis of the molded body.

Die Hauptvorteile der Heckflosseneinheit bestehen darin, daß durch die Verwendung der schraubenförmig angeordneten Kunststofflossen mit konstanter Steigung dem Projektil im Flug die erforderliche Eigenrotationsgeschwindigkeit erteilt wird und eine durch die aerodynamische Erhitzung während des Fluges hervorgerufene ungleichmäßige Ablation der Vorderkanten dieser Flossen sich nicht nachteilig auf die Eigenrotationsgeschwindigkeit des Langstabprojektils auswirkt. Darüberhinaus läßt sich der Ablationsprozeß selbst durch die Wahl eines geeigneten Kunststoffmaterials noch in einen Vorteil umwandeln, da er verwendet werden kann, um eine signifikante Verringerung der Größe (und somit auch der Oberfläche) der Flossen herbeizuführen, wenn sie an ihren Vorderkanten abbrennen. Die Größe der Flossen und damit ihre Oberfläche werden normalerweise so gewählt, daß gewährleistet ist, daß sie groß genug sind, um ihre hauptsächliche Funktion zu erfüllen, nämlich das Gieren abzuschwächen, das dem Projektil beim Start erteilt worden ist. Danach ist nur ein Bruchteil dieser Oberfläche notwendig, um die Eigenrotation und Stabilität während des Fluges aufrechtzuerhalten, so daß ein Großteil der beim Abschuß erforderlichen Oberfläche zum unerwünschten Luftwiderstand beiträgt, der auf das Projektil einwirkt, wenn es sich im Flug befindet. Daher kann eine kontrollierte Ablation während des Fluges von den Vorderkanten zu dem Vorteil führen, daß der Luftwiderstand beim weiteren Flug des Projektils reduziert wird.The main advantages of the tail fin unit are that the use of the helically arranged plastic fins with constant pitch gives the projectile the required rotation speed in flight and the uneven ablation of the leading edges of these fins caused by the aerodynamic heating during flight does not have a detrimental effect on the rotation speed of the long rod projectile. Moreover, the ablation process itself can be turned into an advantage by choosing a suitable plastic material, as it can be used to to cause a significant reduction in the size (and hence surface area) of the fins as they burn off at their leading edges. The size of the fins, and hence their surface area, is normally chosen to ensure that they are large enough to perform their primary function of mitigating the yaw imparted to the projectile at launch. Thereafter, only a fraction of this surface area is required to maintain self-rotation and stability during flight, so that much of the surface area required at launch contributes to the unwanted drag imposed on the projectile when it is in flight. Therefore, controlled in-flight ablation from the leading edges can have the advantage of reducing drag as the projectile continues in flight.

Das Kunststoffmaterial ist vorzugsweise ein Polymermaterial, das eine thermoplastische oder wärmegehärtete Harzzusammensetzung umfaßt. Geeignete wärmegehärtete Zusammensetzungen umfassen wärmegehärtete Polyester und gehärtete Epoxyharze, wohingegen geeignete thermoplastische Kunststoffe thermoplastische Polyester, Polyamide, thermoplastische Flüssigkristall-Polymere, Polycarbonate, Polysulfone, Polyethersulfone, Polyetherimide und Polyetherketone (PEEK) umfassen. Das Material kann mit Verstärkungsmaterialien gefüllt sein, die zufällig angeordnete Stränge aus gehäckselten Glasfasern, Aramidfasern oder Kohlefasern umfassen. Die Fasern stellen vorzugsweise 2 bis 45 Volumen-% des Kunststoffmaterials dar und haben vorzugsweise eine mittlere Länge von bis zu 25 mm, und noch bevorzugter von 0,25 bis 25 mm.The plastics material is preferably a polymeric material comprising a thermoplastic or thermoset resin composition. Suitable thermoset compositions include thermoset polyesters and thermoset epoxy resins, whereas suitable thermoplastics include thermoplastic polyesters, polyamides, thermoplastic liquid crystal polymers, polycarbonates, polysulfones, polyethersulfones, polyetherimides and polyetherketones (PEEK). The material may be filled with reinforcing materials comprising randomly arranged strands of chopped glass fibers, aramid fibers or carbon fibers. The fibers preferably represent 2 to 45% by volume of the plastics material and preferably have an average length of up to 25 mm, and more preferably from 0.25 to 25 mm.

Jedes geeignete, dem Fachmann bekannte Formverfahren kann bei der Herstellung der Heckflosseneinheit verwendet werden, am meisten bevorzugt ist jedoch Spritzgießen.Any suitable molding process known to those skilled in the art may be used in making the tail fin unit, but most preferred is injection molding.

Das hintere Ende des Penetrationskörpers ist für die erforderliche Anbringung vorzugsweise von einer axialen Ausnehmung im Flosseneinheitskörper umschlossen und umfaßt vorzugsweise einen oder mehrere radiale Vorsprünge oder Einschnitte, um eine axiale sowie eine Drehbewegung des Penetrationskörpers relativ zur Heckflosseneinheit zu verhindern.The rear end of the penetration body is preferably enclosed by an axial recess in the fin unit body for the required attachment and preferably comprises one or more radial projections or cuts to prevent axial and rotational movement of the penetration body relative to the tail fin unit.

Der Penetrationskörper weist vorzugsweise eine mittlere Dichte von mindestens 7 g · cm&supmin;³, noch bevorzugter von mindestens 15 g · cm&supmin;³ auf, und hat vorzugsweise ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von mindestens 10 : 1.The penetration body preferably has an average density of at least 7 g · cm⁻³, more preferably of at least 15 g · cm⁻³, and preferably has a length to diameter ratio of at least 10:1.

Gemäß Anspruch 14 dieser Patentschrift läßt sich die Heckflosseneinheit bequem mit den folgenden Schritten herstellen: (a) Zentrales Anordnen eines Endes eines Halteelements für eine zylindrische Flosseneinheit in einer abnehmbaren Heckflosseneinheitsform und Schließen dieser Form, (b) Ausformen der Heckflosseneinheit auf dem einen Ende in der Form und (c) Entnahme der geformten Heckflosseneinheit aus der Form. Schritt (b) umfaßt vorzugsweise das Verfahren des Spritzgießens. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Heckflosseneinheit ist es, daß der Schritt (c) durch axiales Drehen und Lösen der Form und des Halteelements relativ zueinander derart ausgeführt werden kann, daß die geformte Flosseneinheit einer schraubenförmigen Bahn in gleicher Richtung und mit gleicher Steigung wie bei den Flossen durch die Form hindurch folgt. Auf diese Weise kann die geformte Flosseneinheit aus der Form herausgenommen werden, ohne daß zuerst die an den Flossen anliegenden Abschnitte der Form entfernt werden müssen, wodurch ein einfacher und leicht zu automatisierender Schritt des Herausnehmens der Flosseneinheit gegeben ist.According to claim 14 of this patent, the tail fin unit can be conveniently manufactured by the following steps: (a) centrally arranging one end of a support member for a cylindrical fin unit in a removable tail fin unit mold and closing this mold, (b) molding the tail fin unit on one end in the mold and (c) removing the molded tail fin unit from the mold. Step (b) preferably comprises the process of injection molding. A further advantage of the tail fin unit according to the invention is that step (c) can be carried out by axially rotating and releasing the mold and the support member relative to each other such that the molded fin unit follows a helical path in the same direction and with the same pitch as the fins through the mold. In this way, the molded fin unit can be removed from the mold. without first having to remove the portions of the mold adjacent to the fins, thus providing a simple and easily automated step of removing the fin unit.

Die Flosseneinheitsform wird während des Formprozesses vorzugsweise direkt am hinteren Ende des Langstabprojektils angebracht. Alternativ dazu ist zum anschließenden Abnehmen des Halteelements von der geformten Heckflosseneinheit durch Drehen das eine Ende des Halteelements mit einem Schraubgewinde versehen.The fin unit mold is preferably attached directly to the rear end of the long rod projectile during the molding process. Alternatively, one end of the retaining element is provided with a screw thread for subsequent removal of the retaining element from the molded tail fin unit by turning.

Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Heckflosseneinheiten und von Langstabprojektilen mit diesen Heckflosseneinheiten werden im folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft beschrieben; es zeigen:Embodiments of tail fin units according to the invention and of long rod projectiles with these tail fin units are described below by way of example with reference to the accompanying drawings; they show:

Fig. 1 eine Teilseitenansicht einer ersten Ausführungsform, die ein Langstabprojektil zeigt, an dessen hinterem Ende eine schraubenförmige Flosseneinheit befestigt ist;Fig. 1 is a partial side view of a first embodiment showing a long rod projectile having a helical fin unit attached to its rear end;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht des Projektils von Fig. 1 längs der Linie I-I;Fig. 2 is a cross-sectional view of the projectile of Fig. 1 along the line I-I;

Fig. 3 einen Längsschnitt des Projektils von Fig. 2 längs der Linie II-II undFig. 3 is a longitudinal section of the projectile of Fig. 2 along the line II-II and

Fig. 4 einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform, ähnlich der in Fig. 3 gezeigten, durch den hinteren Teil eines Langstabprojektils mit einer schraubenförmigen Flosseneinheit, die auf dessen hinteres Ende aufgeschraubt ist.Fig. 4 is a longitudinal section of a second embodiment, similar to that shown in Fig. 3, through the rear part of a long rod projectile with a helical fin unit screwed onto its rear end.

Die in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigte Flosseneinheit 10 umfaßt einen Zentralzylinder 12 mit einer axialen Ausnehmung 14 in seinem vorderen Ende und mit sechs radial herausstehenden Flossen 16, die sich jeweils entlang der Länge des Zylinders 12 als Rechtsspirale mit einer Steigung von 20 Metern erstrecken. Jede Flosse 16 wird an der Wurzel 18, wo sie an den Zylinder 12 angrenzt, breiter und wird nach unten in Richtung zum Zylinder 12 an ihrer Vorderkante 20 dicker. Die Verbreiterung jeder Vorderkante 20 ist symmetrisch abgerundet, damit gewährleistet ist, daß das Auftreffen einer axialen Luftströmung auf die Vorderkanten 20 an der Flosseneinheit 10 vorbei dieser kein axiales Drehmoment erteilt. Die Flossenenden 22 sind abgerundet und haben einen Gesamtverdrehungswinkel A von einem Ende der Einheit zur anderen, der bei einer Länge der Einheit von 100 mm 1,8º beträgt. Die Flosseneinheit 10 ist so dargestellt, daß sie am hinteren Ende 24 eines zylindrischen Penetrationskörpers 26, der aus einer Wolframlegierung hergestellt ist, angebracht ist. Der Penetrationskörper 26 weist an seinem vorderen Ende einen Nasenabschnitt 28 auf und besitzt ein Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 12 : 1. Die Befestigung zwischen Flosseneinheit 10 und hinterem Ende 24 wird durch eine Rändelung 30 auf der umschlossenen zylindrischen Oberfläche des hinteren Endes 24 hergestellt, die in das Innere der Ausnehmung 14 eingreift.The fin unit 10 shown in Figures 1, 2 and 3 comprises a central cylinder 12 having an axial recess 14 in its front end and six radially projecting fins 16 each extending along the length of the cylinder 12 in a right-hand spiral with a pitch of 20 meters. Each fin 16 widens at the root 18 where it adjoins the cylinder 12 and thickens downwards towards the cylinder 12 at its leading edge 20. The widening of each leading edge 20 is symmetrically rounded to ensure that the impact of an axial air flow on the leading edges 20 past the fin unit 10 does not impart axial torque to it. The fin ends 22 are rounded and have a total angle of twist A from one end of the unit to the other which is 1.8º for a unit length of 100 mm. The fin unit 10 is shown mounted on the rear end 24 of a cylindrical penetration body 26 made of a tungsten alloy. The penetration body 26 has a nose portion 28 at its front end and has a length to diameter ratio of 12:1. The attachment between the fin unit 10 and the rear end 24 is made by a knurl 30 on the enclosed cylindrical surface of the rear end 24 which engages the interior of the recess 14.

Die Einheit 10 wird durch Einspritzen einer geschmolzenen, wärmehärtbaren Zusammensetzung oder eines geschmolzenen thermoplastischen Materials, das gehäckselte Verstärkungsfasern aus Kevlar-Aramid (Kevlar = eingetragenes Warenzeichen) enthält, in eine abnehmbare Flosseneinheitsform (nicht gezeigt) hergestellt, in der das gerändelte hintere Ende 24 des Projektilkörpers 26 zentral positioniert wird, damit die Form geschlossen werden kann. Alternativ dazu kann auch das Spritzpreßverfahren angewendet werden. Beispiele für verwendbare, Aramid enthaltende wärmehärtbare Zusammensetzungen sind die Formmasse E20328, eine Epoxyharz-Formmasse, die gehäckselte Kevlarfasern enthält, die von der Fiberlite Corporation of Winona, Minnesota, USA, hergestellt wird, und Freemix 43-2067, eine wärmehärtbare Polyester- Formmasse, die ungefähr 5 Gewichts-% 6 mm lange gehäckselte Kevlarfasern enthält und von Freeman Polymers Division, PO Box 8, Ellesmere Port, South Wirral, England, vertrieben wird. Danach wird der Flosseneinheitsformling in situ entweder durch Kühlen (wenn es sich um einen thermoplastischen Kunststoff handelt) oder durch Wärmebehandlung (wenn es sich um eine wärmehärtbare Zusammensetzung handelt) ausgehärtet, worauf die Flosseneinheitsform entfernt wird. Die Form wird vorzugsweise so entfernt, daß die Form und der Projektilkörper 26 relativ zueinander derart gedreht und voneinander gelöst werden, daß die geformte Heckflosseneinheit 10 einer schraubenförmigen Bahn durch die Form folgt, welche die gleiche Richtung und die gleiche Steigung wie die Flossen 16 aufweist. Auf diese Weise kann die geformte Flosseneinheit 10 aus der Form herausgenommen werden, ohne daß die die Flossen 16 umschließenden Abschnitte der Form entfernt werden müssen, so daß hohe Herstellungsgeschwindigkeiten bei den Flosseneinheiten möglich sind, wobei nur eine oder eine geringe Anzahl von Formen verwendet werden. Es ist festgestellt worden, daß Kompositformkörper dieses Typs Geschützkammerdrücke von bis zu 4000 kg · cm&supmin;² aushalten.The unit 10 is manufactured by injecting a molten thermosetting composition or a molten thermoplastic material containing chopped Kevlar-Aramid (Kevlar = registered trademark) reinforcing fibers into a removable fin unit mold (not shown) in which the knurled rear end 24 of the projectile body 26 is centrally positioned to allow the mold to be closed. Alternatively, transfer molding may be used. Examples of useful aramid-containing thermosetting compositions are E20328 molding compound, an epoxy resin molding compound containing chopped Kevlar fibers manufactured by Fiberlite Corporation of Winona, Minnesota, USA, and Freemix 43-2067, a thermosetting polyester molding compound containing approximately 5% by weight of 6 mm long chopped Kevlar fibers and sold by Freeman Polymers Division, PO Box 8, Ellesmere Port, South Wirral, England. The fin unit molding is then cured in situ by either cooling (if a thermoplastic) or heat treatment (if a thermosetting composition) and the fin unit mold is removed. The mold is preferably removed by rotating and releasing the mold and projectile body 26 relative to each other such that the molded tail fin unit 10 follows a helical path through the mold having the same direction and pitch as the fins 16. In this way, the molded fin unit 10 can be removed from the mold without removing the portions of the mold surrounding the fins 16, thus allowing high production rates of the fin units using only one or a small number of molds. Composite molded bodies of this type have been found to withstand gun chamber pressures of up to 4000 kg.cm-2.

Bei der zweiten Ausführungsform (siehe Fig. 4) ist der generelle Aufbau dem unter Bezug auf die Fig. 1 bis 3 beschriebenen sehr ähnlich; daher wurden in Fig. 4 die gleichen Bezugsziffern verwendet, denen lediglich die Ziffer "1" vorangestellt wurde.In the second embodiment (see Fig. 4) the The general structure is very similar to that described with reference to Figs. 1 to 3; therefore, in Fig. 4, the same reference numerals have been used, only preceded by the number "1".

Die in Fig. 4 gezeigte Flosseneinheit 110 ist mit der in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigten identisch, mit dem Unterschied, daß die Ausnehmung 114 einen axialen Gewindeabschnitt 134 aufweist, der in einen mit diesem zusammenwirkenden Gewindeabschnitt 136 am hinteren Ende 124 eines zweiten zylindrischen Projektilkörpers 126 eingreift. Je nach dem Typ des Geschützes, von dem das Projektil abgefeuert werden soll, kann das Gewinde auf der Flosseneinheit 110 ein Rechts- oder Linksgewinde sein. Die Herstellung der Flosseneinheit 110 ist wieder die gleiche wie die Herstellung der Flosseneinheit 10 mit der Ausnahme, daß im Fall der Flosseneinheit 110 ein zylindrischer Flosseneinheitshalter (nicht gezeigt) mit einem Gewindeabschnitt am hinteren Ende anstelle des Projektilkörperteils 126 selbst verwendet werden kann. Der Gewindeabschnitt am Halter hat die gleiche Form und Größe wie der Gewindeabschnitt 136 auf dem Projektilkörper 126. Das ermöglicht eine getrennte Lagerung der geformten Flosseneinheit 110, wenn sie vom Halter abgedreht worden ist, so daß die Flosseneinheit 110 dann zu einem späteren Zeitpunkt am Gewindeabschnitt 136 auf dem Projektilkörper 126 angebracht werden kann.The fin unit 110 shown in Fig. 4 is identical to that shown in Figs. 1, 2 and 3, with the difference that the recess 114 has an axial threaded portion 134 which engages a cooperating threaded portion 136 on the rear end 124 of a second cylindrical projectile body 126. Depending on the type of gun from which the projectile is to be fired, the thread on the fin unit 110 may be a right-hand or left-hand thread. The manufacture of the fin unit 110 is again the same as the manufacture of the fin unit 10, except that in the case of the fin unit 110, a cylindrical fin unit holder (not shown) with a threaded portion on the rear end may be used instead of the projectile body portion 126 itself. The threaded portion on the holder has the same shape and size as the threaded portion 136 on the projectile body 126. This allows the molded fin unit 110 to be stored separately once it has been machined from the holder so that the fin unit 110 can then be attached to the threaded portion 136 on the projectile body 126 at a later time.

Beim Gebrauch ist jede Flosseneinheit 10, 110 durch die bei der Verbrennung des Treibmittels entstehenden Gase einer Erosion und danach, wegen der aerodynamischen Erwärmung während des Fluges, der Ablation an den Vorderkanten 20, 120 der Flossen 16, 116 ausgesetzt. Es ist möglich, daß keine gleichmäßige Ablation stattfindet; weil aber die Flossen 16, 116 eine konstante Helixsteigung haben, beeinträchtigt ein Materialverlust von ihren Vorderkanten 20, 120 die Eigenrotationsgeschwindigkeit des Projektils nicht. Weil Erosion und Ablation die Größe und damit die Oberfläche der Flossen verringern, hat eine signifikante Ablation auch den Effekt, daß der Netto-Luftwiderstand des Projektils beim Flug vermindert wird, wenn die Flossen ihre primäre Funktion erfüllt haben, nämlich das beim Abschuß erzeugte Gieren zu unterdrücken.During use, each fin unit 10, 110 is subject to erosion by the gases generated during combustion of the propellant and then, due to aerodynamic heating during flight, to ablation at the leading edges 20, 120 of the fins 16, 116. It is possible that no uniform ablation takes place, but because the fins 16, 116 have a constant helical pitch, loss of material from their leading edges 20, 120 does not affect the projectile's own rotational speed. Because erosion and ablation reduce the size and hence the surface area of the fins, significant ablation also has the effect of reducing the projectile's net drag in flight when the fins have fulfilled their primary function of suppressing the yaw generated during launch.

Claims

1. Long rod projectile with a cylindrical penetration body (26, 126), the rear end (24, 124) of which is coaxially attached to a tail fin unit (10, 110) which comprises an axially symmetrical fin unit body (12, 112) with a plurality of radially projecting fins (16, 116), characterized in that the fin unit body (12, 112) and the fins (16, 116) represent a one-piece molded body made of a plastic material, and the fins (16, 116) are each arranged as a helix with a constant pitch around the longitudinal axis of the molded body.

2. Long rod projectile according to claim 1, characterized in that the plastic material comprises a thermoset or a thermoplastic composition.

3. Long rod projectile according to claim 2, characterized in that the heat-cured composition comprises a cured epoxy resin or a thermoset polyester.

4. Long rod projectile according to claim 2, characterized in that the thermoplastic material is selected from thermoplastic polyesters, polyamides, thermoplastic liquid crystal polymers, polycarbonates, polysulfones, polyethersulfones, polyetherimides and polyetherketones (PEEK).

5. Long rod projectile according to claim 1, characterized in that the plastic material contains chopped fibers of a reinforcing material.

6. Long rod projectile according to claim 5, characterized in that the plastic material contains 2 to 45% by volume of reinforcing material.

7. Long rod projectile according to claim 5, characterized in that the average length of the chopped fibers is 0.25 mm to 25 mm.

8. Long rod projectile according to one of claims 5 to 7, characterized in that the reinforcing material is aramid fibers.

9. Long rod projectile according to claim 1, characterized in that the molded body is produced by injection molding.

10. Long rod projectile according to one of the preceding claims, characterized in that the rear end (24, 124) of the penetration body (26, 126) is surrounded by an axial recess (14, 114) is enclosed in the fin unit body (12, 112).

11. Long rod projectile according to claim 10, characterized in that the enclosed rear end (24, 124) of the penetration body (26, 126) is provided with one or more radial projections or recesses (30, 136) in order to prevent axial and rotational movement of the penetration body (26, 126) relative to the tail fin unit (10, 110).

12. Long rod projectile according to claim 11, characterized in that the cylindrical surface of the enclosed rear end (24) of the penetration body is provided with a knurling (30).

13. Long rod projectile according to claim 10, characterized in that the axial recess (14) in the tail fin unit (110) and the rear end (124) of the penetration body (126) are provided with cooperating screw thread sections (134, 136).

14. A method of manufacturing a long rod projectile according to claim 1, comprising the following steps:

(a) Centrally locating one end of a cylindrical fin unit support member in a removable tail fin unit mold and closing that mold.

(b) forming the tail fin unit on one end in the mold and

(c) Removing the mold from the molded tail fin assembly.

15. A method according to claim 14, characterized in that step (c) is carried out by axially rotating and separating the mold and the holding element relative to each other such that the molded tail fin unit follows a helical path through the mold in the same direction and with the same pitch as the fins.

16. Method according to claim 14, characterized in that the one end comprises the rear end of the cylindrical penetration body.

17. Method according to claim 14, characterized in that one end of the holding element is provided with a screw thread which enables the holding element to be released from the formed tail fin unit by turning.