DE102007052938B3

DE102007052938B3 - Geschoss mit einen Drall erzeugenden Strömungskanälen

Info

Publication number: DE102007052938B3
Application number: DE200710052938
Authority: DE
Original assignee: JALLCOM HOLDINGS Ltd
Current assignee: JALLCOM HOLDINGS Ltd
Priority date: 2007-11-02
Filing date: 2007-11-02
Publication date: 2009-04-16
Anticipated expiration: 2027-11-03
Also published as: WO2009056081A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Geschoss zum Verschießen aus einem glatten Lauf oder Rohr mit einen Drall erzeugenden Strömungskanälen bei dem die den Drall erzeugenden Strömungskanäle spiralförmig im Schaft eines Geschosskerns in dessen Außenwand angeordnet sind, der Geschosskern in einem Mantel drehbar gelagert ist und der Mantel Öffnungen für den Austritt des Treibgases bei Verlassen des Geschosskerns aus dem Lauf oder Rohr aufweist. Im hinteren Ende des Geschosses sind eine Buchse mit Kanälen für den Durchtritt des Treibgases und ein Ventil zum Verschließen einer im Boden des Mantels vorgesehenen Öffnung angeordnet. Die den Drall erzeugenden Strömungskanäle können auch spiralförmig in einem Führungsuntersatz in dessen Außenwand angeordnet sein, wobei der Führungsuntersatz den Geschosskern formschlüssig aufnimmt und mit dem Geschosskern auf einem Kolben, der Kanäle für den Durchtritt des Treibgases aufweist, drehbar gelagert ist. Das Geschoss erreicht bei einer Anfangsgeschwindigkeit von 1500 m/s bis 1800 m/s und einem stabilen Flug eine hohe Schussweite und Durchschlagskraft. Es ist für Handfeuerwaffen ebenso einsetzbar wie für Geschütze und Kanonen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Geschoss mit einen Drall erzeugenden Strömungskanälen. Das Geschoss ist insbesondere geeignet zum Verschießen aus einem glatten Rohr.
Zur Erzeugung eines Dralls von Geschossen, die aus glatten Rohren abgeschossen werden, ist es z. B. aus der US 5 164 538 A bekannt, in die Geschossoberfläche unter einer beliebigen Neigung über die gesamte Länge des Geschosses gerade verlaufende Nuten oder Kanäle einzuarbeiten, die beim Abschuss von den Treibmittelgasen durchströmt werden.
Um die Explodierkraft der Treibmittelgase wirksamer zu nutzen, wurden mit der DE 597633 B . Drallkanäle vorgeschlagen, die sich nach einem Verjüngungsteil und einer Einschnürung wieder erweitern, wodurch der aus der Einschnürung austretende Gasstrahl auf eine Prallfläche trifft und dort eine Strömungsumlenkung erfährt, die jedoch mit einem Energieverlust verbunden ist.
Mit dem Ziel, ein Geschoss zu entwickeln, das einen den ballistischen Erfordernissen angepassten Flug des Geschosskörpers bewirkt und der Drall mit möglichst geringen Verlusten verbunden ist, offenbaren die DE 27 31 092 A1 und die DE 27 31 093 A1 Geschosse, die mit Drall erzeugenden Strömungskanälen versehen sind, die eintrittsseitig einen Verjüngungsteil mit anschließender Einschnürung und daran anschließend einen Erweiterungsteil aufweisen, wobei die jeweilige Kanalachse der Drallkanäle in deren Erweiterungsteil geradlinig oder mäßig gekrümmt, windschief in einem Abstand zur Geschossachse verläuft. Verdichtungsstöße sollen vermieden werden, indem die Kanalwände des Erweiterungsteils, in Strömungsrichtung gesehen, eine konvexe und/oder gerade Form und/oder eine höchstens schwach konkav gekrümmte Form aufweisen. Die Strömungskanäle können hierzu bei unterkalibrigen Geschosskörpern auch in voneinander beabstandeten Führungsringen angeordnet sein, deren Außendurchmesser dem Kaliber des Rohres entspricht oder in einem den mittleren Teil des Geschosskörpers umgebenden Käfigs angeordnet sein. Diese Führungsmittel sind trennbar am Geschosskörper angebracht. Zur Stabilisierung der Flugbahn des Geschosses sieht die technische Lösung gemäß der DE 27 31 093 A1 vor, das hintere Ende des Geschosskörpers mit einem Leitwerk auszurüsten.
Mit dem Ziel, die Genauigkeit des stabilisierenden Dralls der genannten technischen Lösungen zu verbessern, offenbart die US 4,249,465 A als Weiterentwicklung einen Stabilisator für ein Kanonengeschoss. Der Stabilisator besteht aus einem einstückigen massiven zylindrischen Metallelement mit einem ersten und von diesem verschiedenen zweiten Durchmesser. Das Metallelement ist koaxial am hinteren Ende des Geschosses angeordnet und weist einen flachen hinteren Abschnitt mit mehreren bezüglich der Längsachse abgewinkelten Schlitzen mit parallelen Seitenwänden auf. Durch die im Flug des Geschosses auf diese Seitenwände auftreffende Luft soll dem Geschoss ein Drall verliehen werden.
Als problematisch ist bei dieser Lösung die eingeschränkte Anwendung auf Kanonengeschosse und die verhältnismäßig geringe Schussweite und Treffgenauigkeit anzusehen.
Die US 3 065 696 A und die US 3 225 694 A zeigen denfalls Geschose, deren Flug durch erzeugten Drall stabilisiert ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Geschoss der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass es unabhängig vom Kaliber ohne zusätzliches Leitwerk eine hohe Schussweite bei einem stabilisierten Flug und einer hohen Treffgenauigkeit und Durchschlagskraft aufweist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Geschoss zum Verschießen aus einem glatten Lauf oder Rohr mit einen Drall erzeugenden Strömungskanälen gelöst, bei dem die den Drall erzeugenden Strömungskanäle spiralförmig im Schaft des Geschosskerns in dessen Außenwand angeordnet sind, wobei der Geschosskern in einem Mantel drehbar gelagert ist, der Mantel Öffnungen für den Austritt des Treibgases bei Verlassen des Geschosses aus dem Lauf oder Rohr aufweist, im hinteren Ende des Geschosses eine Buchse mit einem Kanal für den Durchtritt des Treibgases und ein Ventil zum Verschließen einer im Boden des Mantels befindlichen Öffnung vorgesehen sind.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, den Geschosskern mit seiner Nase und seinem hinteren Ende mittels Achsen und/oder Lagern innerhalb des Mantels drehbar zu lagern.
Gemäß weiterer Ausführungsformen der Erfindung ist das Ventil federbelastet an der Buchse angelenkt und weist die Buchse eine umlaufende Nut auf, in die formschlüssig ein wulstförmig ausgebildeter Abschnitt des Mantels greift.
Nach weiteren besonderen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Geschosses sind die Öffnung für den Austritt der Treibgase umlaufend mit gleichem Abstand zueinander im Mantel angeordnet, entspricht die Anzahl der Öffnungen der Anzahl der Strömungskanäle und weisen die Öffnungen einen Durchmesser auf, der vorzugsweise dem Abstand der beiden Seitenwände eines Strömungskanals entspricht, den sie am Ende in Strömungsrichtung einnehmen.
Im Folgenden soll die Erfindung an Hand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen
1 den Längsschnitt durch ein Geschoss mit einem in einem Mangel gelagerten Geschosskern im Geschützrohr;
2 das Geschoss gemäß 1 im Moment des Verlassens des Geschützrohres;
3 den Querschnitt des Geschosses gemäß 2 im Moment des Verlassens des Geschützrohres;
4 den Ausschnitt I der 3 in vergrößerter Darstellung;
5 den Längsschnitt eines Geschosses nach Verlassen des Geschützrohres;
6 den Längsschnitt durch den Mantel des erfindungsgemäßen Geschosses;
7 die Seitenansicht des Geschosskernes;
8 die Unteransicht des Geschosskernes gemäß 7;
9 den Schnitt A-A des Geschosskernes gemäß 7;
10 das erfindungsgemäße Geschoss mit geschlossenem Ventil;
11 den Ausschnitt I des Geschosses gemäß 10 in vergrößerter Darstellung;;
12 den Schnitt B-B des Geschosses gemäß 10;
13, 14 den Ausschnitt II mit einem Längsschnitt und einer Untersicht einer Buchse; gemäß 10;
15 den Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßes Geschoss in einem Geschützrohr;
16 den Längsschnitt durch ein Geschoss gemäß 15 nach erfolgter Zündung;
17 die Seitenansicht des Geschosses gemäß 16;
18 den Schnitt C-C der Darstellung gemäß 17;
19 den Längsschnitt durch ein Geschoss gemäß 15 bei Verlassen des Geschützrohres; und
20 die Darstellung des Geschosskernes mit den ursprünglich mit ihm verbundenen Bauteilen.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Geschoss nach erfolgter Zündung. Das Geschoss befindet sich noch in der Kartusche 19. Innerhalb des Mantels 3 ist der Geschosskern 2 mittels der Achsen 6 drehbar gelagert. Der Mantel 3 ist vorzugsweise aus Stahl gefertigt. Am Ende des konisch auslaufenden Teiles des Geschosskernes 2 ist im Mantel 3 die Buchse 5 mit dem federbelasteten Ventil 7 angeordnet. Die Buchse 5 weist die Durchtrittskanäle 9 auf. Das Ventil 7 dient dem Öffnen und Verschließen der im Boden des Mantels 3 vorgesehenen Öffnung 11. Wie 13 zeigt, besitzt die Buchse 5 eine umlaufende Nut in die formschlüssig ein wulstförmig ausgebildeter Abschnitt des Mantels 3 greift. Deutlich ist zu sehen, dass der Geschosskern 2 in seinem konischen und seinem hinteren zylindrischen Abschnitt spiralförmig angeordnete Strömungskanäle 4 aufweist.
Nach der Zündung der Ladung – wie 1 und 2 zeigen – drücken die sich ausdehnenden Treibgase gegen das federbelastete Ventil 7, das die im Boden des Mantels 3 befindliche Öffnung 11 freigibt. Durch die Durchtrittskanäle 9, die gemäß 14 in einem gleichmäßigen Abstand zueinander in der Buchse 5 radial angeordnet sind, dringt das Treibgas in die spiralförmig angeordneten Strömungskanäle 4 des Geschosskerns 2 und den durch einen Spalt gebildeten Raum zwischen dem Geschosskern 4 und dem Mantel 3 und erzeugt dort den Druck G.
Wie aus 6 ersichtlich ist, weist der Mantel 3 auf seinem Umfang in einem gleichmäßigen Abstand zueinander angeordnete Öffnungen 10 für den Austritt des Treibgas auf, wenn der Geschosskern 2 das Rohr 1 verlässt (3). Die Öffnungen 10 sind vorzugsweise so ausgebildet und angeordnet, dass sie den Verlauf der spiralförmig angeordneten Strömungskanäle 4 fortsetzen. Die Anzahl der Öffnungen 10 entspricht der Anzahl der Strömungskanäle 4. Der Durchmesser der Öffnungen 10 entspricht vorzugsweise dem Abstand, den beide Seitenwände eines Strömungskanals 4 an ihrem Ende in Schussrichtung zueinander einnehmen. In dem Moment, in dem das Geschoss das Geschützrohr 1 verlässt, werden die Öffnungen 10 freigegeben und strömen die verdichteten Treibgase die Strömungskanäle 4 entlang in die Atmosphäre, gleichzeitig schließt das Ventil 7 die Öffnung 11, wie aus 5 ersichtlich ist. Im Moment des Ausströmens der Treibgase und nach dem Schließen der Öffnung 11 strömt das Treibgas mit der Kraft F durch die Strömungskanäle 4 und übt auf sie den seitlichen Druck P aus (4), der dem drehbar gelagerten Geschosskern 2 innerhalb des Mantels 3 einen Drall verleiht. Auf gasdynamische Weise wird so das Drehmoment M erzeugt (3). Je nachdem, welcher Druck G zwischen dem Geschosskern 2 und dem Mantel 3 geschaffen und je nachdem, welcher seitliche Druck P in den Strömungskanälen 4 ausgeübt werden muss, um dem Geschosskern 2 die nötige Drehgeschwindigkeit zu erreichen, kann die Anzahl und der Durchmesser der Durchtrittskanäle 9 unterschiedlich gewählt werden. Da der Geschosskern 2 im Mantel 3 drehbar gelagert ist, lässt sich nicht nur eine sehr hohe Drehgeschwindigkeit dieses Geschosskerns 2 erreichen, sondern das Geschoss erhält dadurch zugleich eine für eine hohe Treffgenauigkeit erforderliche hohe Stabilität. Da im Moment des Austritts des Treibgases aus den Öffnungen 10 des Mantels 3 das Ventil 7 die am Boden des Mantels 3 befindliche Öffnung 11 verschließt, verleihen die weiterhin wirkenden Treibgase beim Verlassen des aus dem glatten Lauf 1 eines Gewehres oder Rohr eines Geschützes abgefeuerten Geschosses eine besonders hohe Anfangsgeschwindigkeit von 1500 m/s bis 1800 m/s und eine höhere Schussweite gegenüber den nach dem Stand der Technik bekannten Lösungen.
15 zeigt eine besondere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Geschosses. Bei diesem Geschoss ist der Geschosskern 12 formschlüssig in einem Führungsuntersatz 15 gelagert. In der Außenwand des Führungsuntersatzes 15 sind – wie auch aus 17 ersichtlich ist – die Strömungskanäle 13 spiralförmig angeordnet. Der Führungsuntersatz 15 besteht vorzugsweise aus einem verschleißfesten und hochtemperaturbeständigen Kunststoff und kann Sollbruchstellen aufweisen. Der Führungsuntersatz 15 ist mit Hilfe des Lagers 14 drehbar auf dem tassenförmig ausgebildeten Kolben 16 gelagert, der für den Durchtritt der Treibgase die Kanäle 17 aufweist. Die in Richtung der Patronenhülse oder Kartusche umlaufende Wandung 20 des Kolbens 16 weist an seinem Ende den Absatz 21 auf, mit dem der Kolben 16 auf der Patronenhülse bzw. der Kartusche gelagert ist. Die Kanäle 17 sind vorzugsweise mit gleichem Abstand zueinander radialförmig in dem Kolben 16 angeordnet. Nach Zündung der Ladung treten die sich entwickelnden Treibgase durch die Kanäle 17 und üben mit der Kraft F den Druck P seitlich auf die Strömungskanäle 13 des Führungsuntersatzes 15 aus (17, 18). Insbesondere der Boden des Geschosskerns 2 und die Innenseite des Bodens des Führungsuntersatzes 15 weisen ein komplementär ausgebildetes Profil auf, das gewährleistet, dass der Geschosskern 2 durch den mit den Treibgasen in Drehung versetzten Führungsuntersatz 15 verlustfrei die gleiche Drehgeschwindigkeit erhält wie der Führungsuntersatz 15. Gegebenenfalls genügt es, dem Boden des Geschosskerns 2 und der inneren Oberfläche des Führungsuntersatzes 15 eine entsprechende Rauigkeit zu geben. Das Lager 14 ermöglicht es, die Energieverluste durch die bei der Drehung zu überwindende Reibung möglichst gering zu halten.
19 und 20 zeigen, dass sich nach Verlassen des Geschosses aus dem Geschützrohr 1 der Führungsuntersatz 15, das Lager 14 und der tassenförmig ausgebildete Kolben 16 durch den Widerstand des Luftstromes und gegebenenfalls vorhandene Sollbruchstellen gleitend vom Geschosskern 2 lösen, der durch den gasdynamisch erzeugten Drall und den glatten Lauf/Geschützrohr 1 eine besonders hohe Dreh- und Anfangsgeschwindigkeit sowie Treffgenauigkeit bei stabilem Flug erreicht.
Es ist des Weiteren ein besonderer Vorzug des erfindungsgemäßen Geschosses, dass es für Handfeuerwaffen ebenso Anwendung finden kann wie für Geschütze oder Kanonen mit einem Kaliber bis zu 150 mm. Der glatte Lauf 1 bzw. das glatte Rohr 1 lassen sich im Vergleich zu gezogenen Läufen bzw. Rohren außerdem rationeller fertigen und mit erheblichen Materialeffekten auch dünnwandiger gestalten.

1: Lauf oder Rohr
2: Geschosskern
3: Mantel
4: Strömungskanal
5: Buchse
6: Lager, Achsen
7: Ventil
8: Feder
9: Duchtrittskanal
10: Öffnung
11: Öffnung
12: Geschosskern
13: Strömungskanal
14: Lager
15: Führungsuntersatz
16: Kolben
17: Kanal
18: Seitenwand
19: Hülse oder Kartusche
20: Rand
21: Absatz
22: Hülse oder Kartusche
F: Kraft
G: Druck
M: Drehmoment
P: Druck

Claims

Geschoss zum Verschießen aus einem glatten Lauf oder Rohr (1) mit einen Drall erzeugenden Strömungskanälen (4; 13), dadurch gekennzeichnet, dass die den Drall erzeugenden Strömungskanäle (4) spiralförmig im Schaft eines Geschosskerns (2) in dessen Außenwand angeordnet sind, der Geschosskern (2) in einem Mantel (3) drehbar gelagert ist und der Mantel (3) Öffnungen (10) für den Austritt des Treibgases bei Verlassen des Geschosskerns (2) aus dem Lauf oder Rohr (1) aufweist und im hinteren Ende des Geschosses eine Buchse (5) mit einem Kanal (9) für den Durchtritt des Treibgases und ein Ventil (7) zum Verschließen einer im Boden des Mantels (3) vorgesehenen Öffnung (11) angeordnet sind.
Geschoss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Geschosskern (2) mit seiner Nase und seinem hinteren Ende mittels Achsen oder Lagern (6) innerhalb des Mantels (3) drehbar gelagert ist.
Geschoss nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (7) federbelastet an der Buchse (5) angelenkt ist.
Geschoss nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (5) eine umlaufende Nut aufweist in die formschlüssig ein wulstförmig ausgebildeter Abschnitt des Mantels (3) greift.
Geschoss nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (10) für den Austritt der Treibgase umlaufend mit gleichem Abstand zueinander im Mantel (3) in einer Anzahl angeordnet sind, die der Anzahl der Strömungskanäle (4) entspricht.
Geschoss nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (10) im Mantel (3) einen Durchmesser aufweisen, der vorzugsweise dem Abstand der beiden Seitenwände (18) des Strömungskanals (4) entspricht, den sie an ihrem Ende in Schussrichtung einnehmen.