NO166814B - Gjennomslagsprosjektil av kaliber 40mm eller mindre, samtfremgangsmaate for fremstilling av prosjektilet. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et gjennomslags-

eller KE-prosjektil med kaliber 40 mm eller mindre.

Oppfinnelsen angår videre en patron med et slikt prosjektil såvel som fremgangsmåte for fremstilling av prosjektilet.

Konvensjonelle KE-prosjektiler omfatter oftest en klemhylse av formbart (duktilt) metall såsom kobber eller messing og som omslutter en kjerne av hardmetall såsom herdet stål eller wolframkarbid innstøpt i bly.

Kjente KE-prosjektiler lider imidlertid ofte av ulem-pen at forbindelsen mellom den formbare utvendige klemhylse og den kompakte innenforliggende kjerne er utilstrekkelig.

Når således prosjektilet bringes til rotasjon av de skruelinjeformede riller i utskytingsvåpenets løp oppstår som følge av denne utilstrekkelighet en glidning mellom klemhylsen og kjernen, og dette påvirker i betydelig grad prosjektilets målgjennomtrengende egenskap.

I en utførelse av et KE-prosjektil, beskrevet i det franske patentskrift FR-PS 2 536 527,har prosjektilets kjerne bakerst en såkalt morsekonus som er innesluttet i et komplementært kjegleformet munnstykke i en hylse eller et drivbur av duktilt metall, idet hylsen da delvis dekker den kompakte prosjektilkjerne.

En slik sammenbygging gir gode rotasjonsegenskaper

for kjernen. Prosjektilet får således en tilfredsstillende gjennomslagsevne.

Imidlertid er det meget vanskelig å innpasse fremstillingen av en slik morsekonus eller andre kjegleformede gripesystemer i industriell produksjon i større målestokk. Maskineringen av morsekonusen må utføres med den aller største nøyaktighet for å oppnå en perfekt innklemming og uten spill mellom den utenpåliggende hylse og prosjektilkjernens bunnflate.

I denne kjente prosjektilkonstruksjon er klemhylsen bølgeprofilert for å redusere friksjonen mellom ytterflaten og rillene i våpenløpet.

Imidlertid er det relativt kostbart å profilere hylsen til bølgeform ved maskinering, og det vil også gå verdi-fullt hylsemateriale til spille.

I det franske patentskrift FR-PS 2 191 718 er beskrevet et KE-prosjiektil med kompakt kjerne og hvis bakre parti er dekket av en klem- eller drivhylse av duktilt materiale, men hvor festet mellom prosjektilkjernen og klemhylsen er utført ved hjelp av sveising, slaglodding, klebing, omstøping eller metallisk avsetning;.

Slike festemåter er likeledes vanskelige og kostbare å utføre i industriell målestokk.

I patentskriftet FR-PS 764 833 er beskrevet en type gjennomslagsammunisjon som omfatter en hard kjerne omsluttet av et bløtt metall, og forbindelsen skjer i en presse- eller krympeprosess hvor det bløte metall trenger inn i foreliggende hulrom i kjernens overflate. Imidlertid får den metalliske omslutning en glatt og uprofilert overflate hvilket betyr at friksjonen mellom denne og våpenløpet blir unødvendig stor under utskytningen.

Hensikten med den foreliggende oppfinnelse er å unngå de ulemper som de. kjente KE-pros jektiler er beheftet med, ved at det frembringes et gjennornslagsprosjektil hvor kjernen og den omsluttende klemhylse er forbundet på en slik måte at prosjektilet bringes til rotasjon under så gunstige forhold som mulig og hvor hylsen utvendig fremviser en bølgeprofil som reduse-rer friksjonen mellom hylseoverflaten og våpenløpet, og prosjektilet skal i tillegg være enkelt og rimelig å fremstille.

Dette er oppnådd ved at det er skaffet til veie et gjennomslags- eller KE-prosjektil med kaliber 40 mm eller mindre, omfattende en kjerne av metall eller en metall-legering med stor hardhet og tetthet og bestående av en fremre spiss og en bakenforliggende bunndel omsluttet av en klemhylse av duktilt metall og med hovedsakelig sylindrisk grunnform , hvor kjernens metallmateriale er hardere enn klemhylsens, hvor kjernens bunndel har forhøyninger og innsnevringer, og hvor klemhylsen er presset til tett pasning utenpå bunndelen under radialt trykk slik at klemhylsens innerflate aksialt og dreiemessig forbindes fast med bunndelen som følge av dennes forhøyninger og innsnevringer.

Ifølge oppfinnelsen er prosjektilet kjennetegnet ved at klemhylsen er krympet på bunndelen ved elektromagnetisk forming, at bunndelens forhøyninger og innsnevringer danner en overflate som i lengdesnitt gir en bølget profil som på grunn av krympingen overføres til klemhylsens innerflate i kontakt med bunndelens ytterflate, og at den bølgede profil av klemhylsens innerflate videre overføres til dennes ytterflate slik at denne får en bølgeprofil som avspeiler profilen av forhøyningene og innsnevringene.

Med duktilt metall forstår man her et metall eller en metall-legering som er mer smidig og f ormbar(t) enn det stål som våpenløpet er utført av.

Påkrympingen ved elektromagnetisk forming består i å innføre kjernen,når denne på sin, side er innført i klemhylsen,

i en solenoid. Det magnetiske felt som oppstår i solenoiden danner i løpet av mikrosekunder ved strømgjennomgangen så store krefter (Laplace-krefter) at ikke bare klemhylsen klemmes kraftig; radialt sammen til presspasning rundt kjernens bunndel, men at det i tillegg faktisk dannes en sammensveising ved atom-diffusjon mellom de sammenpressede materialer.

Valget av et duktilt metall såsom kobber eller en legering såsom messing for klemhylsen og stål for kjernen er det optimale for slik elektromagnetisk forming.

Sammenføyningen ved hjelp av elektromagnetisk forming gir således en utmerket forbindelse mellom klemhylsen og kjernens bunndel, og denne sammenføyningsmetode ligger meget godt til rette for industriell fremstilling i stor målestokk. Faktisk behøver klemhylsens og kjernens dimensjoner ikke tilpasses hverandre med særlig stor nøyaktighet takket være de material-deformasjoner som finner sted under sammenkrympingen og som kompenserer for eventuelle dimensjonstoleranser.

Ved det trekk at bunndelens forhøyninger og innsnevringer etter sammenpressingen overføres til ytterflaten av klemhylsen slik at denne ved den elektromagnetiske pressforming får en utvendig bølgeprofil, oppnås at den totale kontaktflate mellom klemhylsens ytterside og riflene i utskytnings-våpenets kanonløp blir redusert. Når man innser at den utvendige bølgeprofil tilveiebringes i én enkelt operasjon og samtidig med sammenklemmingen som følge av de elektromagnetiske krefter, forstår man at fabrikasjonskostnadene for å fremstille et prosjektil ifølge oppfinnelsen vil kunne ligge langt under de tilsvarende kostnader for fremstilling av et prosjektil

som det som er beskrevet i FR-PS 2 536 527.

Ifølge et. annet aspekt ved oppfinnelsen omfatter denne en fremgangsmåte for fremstilling av et slikt prosjektil, og fortrinnsvis er denne fremgangsmåte kjennetegnet ved: fremstilling av en kjerne som bak sin spiss har en hovedsakelig sylindrisk bunndel med redusert diameter, idet sylinderformen er overlagret forhøyninger og innsnevringer,

fremstilling av en klemhylse med hovedsakelig sylindrisk form og hvis innerdiameter er tilnærmet lik eller noe større enn diameteren av bunndelen bestemt for å omsluttes av klemhylsen,

omslutning av klemhylsen rundt bunndelen, og

tilstramming av klemhylsen rundt bunndelen ved elektromagnetisk forming slik at klemhylsens ytterflate får en utvendig bølgeprofil som gjenspeiler bunndelens bølgede overflate med forhøyninger og innsnevringer.

Ved på denne måte å gå ut fra en tilnærmet sylindrisk klemhylse er det mulig å oppnå en perfekt mekanisk forbindelse mellom hylsen og kjernens bunndel i én enkelt operasjon og uten å behøve å utføre noen som helst ytterligere maskinering, for å oppnå en utvendig bølgeprofilert overflate for reduksjon av friksjonen mot våpenløpets indre uten at dette påvirker de ballistiske egenskaper av prosjektilet på noen uheldig måte.

Andre særtrekk og fordeler ved oppfinnelsen vil frem-gå av den nå følgende beskrivelse som støtter seg til tegnin-ger av utførelseseksempler som imidlertid ikke skal anses å være begrensende.

Tegningenes fig. 1 viser et prosjektil i samsvar med oppfinnelsen fra siden og i delvis lengdesnitt, fig. 2 viser prosjektilets kjerne adskilt fra den omsluttende hylse, før sammenmonteringen, fig. 3 viser prosjektilet med kjernen inn-lagt i klemhylsen som vises i lengdesnitt, idet denne og kjernens bunndel befinner seg inne i en solenoid som inngår i en innretning for elektromagnetisk forming, og fig. 4 viser delvis gjennombrutt og fra siden en patron ifølge oppfinnelsen.

I den utførelse som er vist på fig. 1 er det således vist et gjennomslags- eller KE-prosjektil med kaliber 40 mm eller mindre,og prosjektilet omfatter en kjerne 1 som i sin fremre del har en spiss 2 med klassisk spissbueform (ogival fasong). Kjernen består av metall eller en metall-legering med stor hardhet og/eller tetthet såsom herdet stål, og dens bakre del, bunndelen 4, omsluttes på figuren tett av en klemhylse med tilnærmet sylindrisk grunnform og av duktilt metall, dvs. seigt og lett formbart metall såsom kobber eller bestemte messing-kvaliteter. Bunndelen 4 som ligger innesluttet i klemhylsen 3 har forhøyninger 5 og innsnevringer 6, og klemhylsen 3 er brakt til tett pasning utenpå bunndelen 4 under radial sam-menpressing slik at hylsens 3 innerflate aksialt og tangenti-alt forbindes fast med bunndelens overflate og formes etter dennes forhøyninger og innsnevringer.

Ifølge oppfinnelsen klemmes klemhylsen 3 fast rundt kjernens 1 bunndel 4 ved elektromagnetisk forming.

I det viste eksempel er det i overgangen mellom den ogivale spiss 2 og bunndelen 4 anordnet en ringformet omløp-ende ansats 7 hvis radiale bredde hovedsakelig tilsvarer tykkelsen e av klemhylsens 3 vegg, idet den fremre kant av hylsen ligger an mot ansatsen 7.

Som det videre fremgår av fig. 1 danner forhøynin-gene 5 og de mellomliggende innsnevringer 6 en bølget overflate på bunndelen 4, og bølgene fremkommer i profil i et aksial- eller lengdesnitt. Ved sammenpressingen overføres overflatens kontur til klemhylsen 3 når denne med sin innerflate tett omslutter bunndelen, hvorved også klemhylsens 3 ytterflate får en utvendig bølgeprofil 8 som temmelig nøyaktig følger bunndelens forhøyninger 5 og innsnevringer 6. Disse er utformet slik at bølgeprofilen 8 nettopp tilsvarer ønsket form for mest mulig gunstige ballistiske prosjektilegenskaper.

Spissens 2 maksimale diameter d^ er holdt noe mindre enn våpenløpets kalibermål.

Den største diameter d^ av kjernens bunndel 4 er valgt noe mindre enn diameteren d^ slik at tykkelsen e av klemhylsens 3 vegg er tilstrekkelig til å gi deformasjon av veggen når hylsen presser mot kanonløpets vegg og dennes riller. Tykkelsen e er av størrelsesorden mm. Den utvendige bølgeprofils 8 fluktuasjoner er i radial retning mellom 0,5

og 1 mm.

Forhøyningene 5 og kjernens 1 bunndel 4 er slik at bunndelens maksimale diameter d^ = d~ - 2e, idet d^ er projektilets kalibermål, og diameteren d,- av bunndelens smaleste parti ved en innsnevring er lik d^ - 2e (d^ er minste utvendige diameter av den sammenklemte hylse 3, og i eksempelet er denne diameter lik diameteren d^).

Bølgeprofilen 8,som.i eksempelet vist på fig. 1 i snittplanet fremkommer som sammensatt av like sirkelbuer med henholdsvis innvendig og utvendig radius slik at det i aksial retning dannes avvekslende konvekse og konkave sektorer, om-

fatter minst to slike konvekse sektorer, hvorved det sikres en god styring av prosjektilet, i våpenløpet uten at friksjonen mot dette blir for stor. Vider er diameterendringene langs overflaten eller bølgeprofilens onduleringer tilstrekkelig små og krumningsradius er tilstrekkelig stor til at prosjektilets aerodynamiske egenskaper ikke påvirkes i nevneverdig grad.

På fig. 2 vises videre at kjernens 1 bunndel på mot-satt side av spissen 2 harten avsmalnende ytterflate 9 som i bunndelens 4 ende avsluttes med en tverrflate 10. Tilsvarende har klemhylsen 3 en komplementær konisk flate nær bunnen, og denne flate avsluttes i en bunnvegg 11 som ved sammenføyningen blir liggende an mot tverrflaten 10.

Det henvises nå til fig. 2 og 3, idet fremgangsmåten for å fremstille et prosjektil såsom det vist på fig. 1 skal gjennomgås.

Fremgangsmåten er kjennetegnet ved følgende:

Fremstilling av en kjerne 1 som bak sin spiss 2

har en hovedsakelig sylindrisk bunndel 4 med redusert diameter, idet sylinderformen er overlagret forhøyninger 5 og innsnevringer 6,

fremstilling av en klemhylse 3 med hovedsakelig sylindrisk form og hvis innerdiameter er tilnærmet lik eller noe større enn diameteren av bunndelen 4 bestemt for å omsluttes av klemhylsen 3,

omslutning av klemhylsen 3 rundt bunndelen 4, og påkrymping av klemhylsen 3 rundt bunndelen ved elektromagnetisk forming slik at klemhylsens 3 ytterflate får en bølgeprofil 8 som gjenspeiler bunndelens 4 bølgete overflate med fordypningene 5 og innsnevringene 6,

ved elektromagnetisk forming ved hjelp av en anordning

som er vist skjematisk på fig. 3.

Denne anordning for utførelse av elektromagnetisk forming er særlig beskrevet i tidsskriftet "CETIM-Informations"

nr. 80 og 81 - juni 1983 og med tittel "elektromagnetisk forming".

Anordningen omfatter en solenoid 13 som plasseres

rundt klemhylsen 3 når denne er lagt rundt kjernens 1 bunndel 4. Solenoiden 13 kan tilkoples en elektrisk strømgenerator 14, og parallelt med solenoiden 13 ligger en kondensator 15 i serie med en utladebryter 17. Strømgeneratoren 14 kan koples til kondensatoren 15 over en ladebryter 16.

Når ladebryteren 16 sluttes og deretter utladebryteren 17 kopler inn solenoiden 13 bygges en meget kraftig strøm opp i . denne og et tilsvarende tidsvariabelt magnetfelt oppstår i solenoidens indre. Magnetfeltet setter opp strømmer i klemhylsen 3 slik at denne påvirkes av innoverrettede radiale krefter og presser den sammen slik at den med stor kraft kommer til å omslutte kjernens 1 bunndel 4. Den radiale sammenpressingskraft er tilnærmet bestemt av formelen:

hvor P er sammenpressingskraften (i Pascal), og B er den magnetiske induksjon (i Tesla).

En solenoid med en magnetisk induksjon på B = 30 T vil således gi en sammenpressingskraft på tilnærmet 7 10 gPa (= 7000 bar).

Denne sammenpressingskraft kan synes relativt svak og således ikke istand til å kunne deformere materialer som ønsket, man når man tar i betraktning at kraften bygges opp i løpet av få mikrosekunder vil kraften støtmessig kunne frem-bringe lokal og momentan materialflyt og således betydelige deformasjoner. De klassiske lover for materialmotstanden kan ikke brukes i slike tilfeller og man må søke til teorien som beskriver materialers plastisitet og parametre såsom disses "dynamiske elastisitetsmodul" eller "tilsynelatende og varie-rende elastisitetsgrense".

Kobberet eller messingen som er benyttet som materiale for klemhylsen 3 og det stål som er benyttet i kjernen 1 danner et ideelt materialpar for å kunne utføre en vellykket elektrometrisk forming som beskrevet. Kjernens stål er fortrinnsvis av kvaliteten Z 85 WDCV 6542.

Utførelse av den fremgangsmåte som er beskrevet ovenfor for å oppnå en særdeles pålitelig og fast forbindelse mellom kjernens bunndel og klemhylsen bygger ikke på presis maskinering av elementer, men fremgangsmåten er likevel meget godt egnet for industriell produksjon i stor skala.

En annen fordel ved denne fremgangsmåte beror på at det under én og samme operasjon både foregår en fastkrymping rundt kjernens bunndel og en dannelse av hylsens utvendige bølgeprofil som gir redusert friksjon ved bevegelsen av prosjektilet i våpenløpet.

Under fremstillingsprosessen kan klemhylsen 3 lages ut fra en enkelt trukket bunnhylse, og videre er det en fordel at bunndelens bølgede overflate ikke behøver utføres med særlig stor nøyaktighet, siden den elektromagnetiske forming overfører bunndelens bølger glatt til hylsens utvendige bølge-profil 8 uten at eventuelle mindre ujevnheter i bunndelen likevel fremkommer på hylseoverflaten. Eventuelle mindre ujevnheter på bunndelens overflate og dennes mikrostruktur vil faktisk sikre sammenføyningen mellom bunndelen og klemhylsen 3.

Etter at den nå beskrevne fremstillingsmåte er ut-ført vil det for å danne en ferdig ammunisjonsenhet (et skudd) være tilstrekkelig å presse prosjektilet inn i en konvensjo-nell patron 18 (fig. 4) som er fylt med et drivkrutt.

Bølgeformen over overflaten av kjernens 1 bunndel 4 kan anta forskjellig karakter og avvike noe fra det som er vist på figurene, og likeledes kan klemhylsen 3 være åpen i sin bakre ende og da fremstilles av et trukket rørstykke, hvilket gir ytterligere kostnadsreduksjon ved fremstillingen. '

Claims (4)

1. Gjennomslagsprosjektil med kaliber 40 mm eller mindre, omfattende en kjerne (1) av metall eller en metall-legering med stor hardhet og tetthet og bestående av en fremre spiss (2) og en bakenforliggende bunndel (4) omsluttet av en klemhylse (3) av duktilt metall og med hovedsakelig sylindrisk grunnform, hvor kjernens metallmateriale er hardere enn klemhylsens (3), hvor kjernens (1) bunndel (4) har forhøy-ninger (5) og innsnevringer (6), og hvor klemhylsen (3) er presset til tett pasning utenpå bunndelen (4) under radialt trykk slik at klemhylsens innerflate aksialt og dreiemessig forbindes fast med bunndelen som følge av dennes forhøyninger og innsnevringer, KARAKTERISERT VED at klemhylsen (3) er krympet på bunndelen (4) ved elektromagnetisk forming, at bunndelens (4) forhøyninger (5) og innsnevringer (6) danner en overflate som i lengdesnitt gir en bølget profil som på grunn av krympingen overføres til klemhylsens ,(3) innerflate i kontakt med bunndelens (4) ytterflate, og at den bølgede profil av klemhylsens (3) innerflate videre overføres til dennes ytterflate slik at denne får en bølgeprofil (8) som avspeiler profilen av forhøyningene (5) og innsnevringene (6) .

2. Prosjektil ifølge krav 1 og hvor kjernens (1) spiss (2) har spissbuet form, KARAKTERISERT VED at spissens (2) overgang til den bakenforliggende bunndel (4) danner en omløpende ringformet ansats (7) hvis radiale bredde hovedsakelig tilsvarer eller er noe mindre enn tykkelsen (e) av klemhylsens (3) sidevegg, og at klemhylsens fremre endekant etter påkrympingen kommer til å ligge an mot ansatsen (7).

3. Prosjektil ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at kjernens (1) bunndel (4) bakerst har en avsmalnende ytterflate (9) som ytterst avsluttes med en tverrflate (10), og at klemhylsen (3) over et tilsvarende bakerste/innerste parti smalner av komplementært med ytterflaten (9).

4. Prosjektil ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at klemhylsen (3) bakerst/innerst avsluttes med en bunnvegg (11) som etter påkrympingen kommer til å ligge tett an mot bunndelens (4) tverrflate (10). 5- Fremgangsmåte for fremstilling av et prosjektil i samsvar med ett av kravene 1 - 4, KARAKTERISERT VED : fremstilling av en kjerne (1) som bak sin spiss (2) har en hovedsakelig sylindrisk bunndel (4) med redusert diameter, idet sylinderformen er overlagret forhøyninger (5) og innsnevringer (6), fremstilling av en klemhylse (3) med hovedsakelig sylindrisk form og hvis.innerdiameter er tilnærmet lik eller noe større enn diameteren av bunndelen, (4) bestemt for å omsluttes av klemhylsen (3), omslutning av klemhylsen (3) rundt bunndelen (4), og påkrymping av klemhylsen (3) rundt bunndelen ved elektromagnetisk forming slik at klemhylsens (3) ytterflate får en bølgeprofil (8) som gjenspeiler bunndelens (4) bølgete overflate med forhøyningene (5) og innsnevringene (6).