-
Die Erfindung betrifft ein Geschoss gegen Strukturen aus Aluminiumlegierungen.
-
Aluminiumlegierungen finden im Fahrzeug- und Flugzeugbau breite Anwendung. Die Bekämpfung von Strukturen aus Aluminiumlegierungen gehört zum normalen Zielspektrum eingeführter Munition. Eine Verbesserung der Wirkung im Ziel ist stets das Ziel von Produktverbesserungen.
-
Die Wechselwirkung zwischen Gallium und Aluminium führt zu einer ungewöhnlichen Eigenschaft, die als „Gallium-Aluminium-Intermetallverbindung“ bekannt ist. Gallium hat die Fähigkeit, Aluminium zu infiltrieren und eine intermetallische Verbindung zu bilden, die spröde ist. Wenn Gallium mit Aluminium in Kontakt kommt, diffundiert es in die Aluminiumstruktur und bildet eine intermetallische Phase. Diese intermetallische Verbindung hat eine geringere Festigkeit und Härte im Vergleich zu reinem Aluminium. Das Ergebnis ist, dass das Aluminium an Festigkeit verliert und spröder wird. Dieser Effekt kann zu strukturellen Problemen führen, insbesondere wenn Aluminiumbauteile mit Gallium in Kontakt kommen. Es ist wichtig zu beachten, dass die Wechselwirkung zwischen Gallium und Aluminium nicht sofort auftritt, sondern sich im Laufe der Zeit entwickelt. Die Geschwindigkeit und Auswirkungen dieses Prozesses hängen von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich Temperatur, Konzentration von Gallium und Dauer des Kontakts. Diese Eigenschaft von Gallium macht es zu einem potenziellen Schadstoff oder Kontaminanten für Aluminiumlegierungen.
-
Eine Publikation (Bonnet, Martin (2021): Gewaltfreie Zerstörung eines Aluminium-Schlosses mit Gallium. In: Youtube-Kanal Welt der Werkstoffe. Online verfügbar unter: https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=XdqXJvuWG4o.) illustriert die Wirkung von Gallium auf eine Aluminiumlegierung.
-
Die
DE 10 2004 017 466 A1 zeigt ein ballistisches Geschoss mit einer Kammer mit einem Farbpulver zur Markierung des Auftreffpunktes.
-
Die
DE 10 2010 044 001 B3 betrifft das Gebiet der Hagelschlaguntersuchungen. Hierzu werden Projektile aus gefrorenem Wasser verwendet.
-
Die
US 2010 / 0 083 860 A1 betrifft ein ballistisches, nicht-tödliches Geschoss. Das Geschoss ist mit einer fließfähigen Nutzlast gefüllt, wie beispielsweise einer flüssigen Legierung aus Gallium. Im Moment des.Aufpralls zwingt eine interne hydrodynamische Struktur die fließfähige Ladung zu einer radialen Bewegung vom Zentrum zum Rand und gegen einen geschwächten Bereich. Dies erleichtert den Bruch und verringert den Druck des Geschosses auf eine Zieloberfläche, um einen Angreifer zeitweilig außer Gefecht zu setzen.
-
Die
DE 10 2012 002 687 A1 betrifft eine Granate mit einem Markierungsstoff. Der Markierungsstoff kann Indiumgalliumarsenid (InGaAs) aufweisen. InGaAs ist ein fotolumineszierender Stoff.
-
Die
DE 699 32 720 T2 betrifft ein Metallprojektil zum Schießtraining. Das Metallprojektil weist Metallpartikel auf. Ein Bindemittel verbindet die Metallpartikel miteinander. Einer von mehreren Bestandteilen des Bindemittels kann Gallium sein.
-
Die
DE 10 2020 133 371 A1 betrifft ein Vollmantelgeschoss, welches mit einer Substanz versehen sein kann, die beim Auftreffen des Vollmantelgeschosses auf ein Ziel eine chemische Reaktion bewirkt.
-
Die
DE 295 03 118 U1 betrifft eine Bombe, die statt Sprengstoff einen Klebstoff aufweist, um die Beweglichkeit von Mensch und militärischem Material einzuschränken.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Geschoss zu schaffen, um Strukturen bestimmter Metalllegierungen zu schädigen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
-
Die Vorteile der Erfindung beruhen auf den Merkmalen:
- das Geschoss gegen Strukturen aus Aluminiumlegierungen ist ein ballistisches Geschoß,
- • das Geschoss weist eine Kammer auf,
- • die Kammer enthält Gallium.
-
Zur Bekämpfung von Schutzstrukturen aus Aluminiumlegierungen wird vorgeschlagen, Geschosse mit einer wirksamen Füllung aus elementarem Gallium zu verwenden. Durch den Aufprall eines solchen Geschosses auf eine Aluminiumlegierungsstruktur wird das Gallium unmittelbar in Kontakt mit der Aluminiumlegierung gebracht. Metallisches Gallium hat die Eigenschaft, durch sein großes Benetzungsvermögen tief in Aluminiumlegierungen einzudringen und dort den innerkristallinen Zusammenhalt stark zu schwächen. Dieser Effekt tritt zwar nicht unmittelbar ein, die Schädigung ist aber für einen Gegner nicht sichtbar und führt nach einigen Stunden zu erheblichen Schäden an der Struktur, deren Festigkeit sehr stark abnimmt. Der Prozess der Schädigung ist nicht ohne weiteres erkennbar und auch nicht umkehrbar. Die Schutzwirkung der beschossenen Struktur wird nachhaltig vermindert und schreitet, von außen nicht wahrnehmbar, fort. Bei Luftfahrzeugen führt der Verlust an Festigkeit zum Ausfall des Geräts, bei gepanzerten Fahrzeugen sinkt der ballistische Schutz stark ab, bis hin zum Zerfall der Struktur unter leichter Belastung. Der Vorgang ist nicht ohne Weiteres umkehrbar, er lässt sich nur durch Heraustrennen der betroffenen Bereiche aufhalten. Das in der Kammer enthaltene Gallium ist von einem Schutzbehälter umgeben. Ein Schutzbehälter verhindert eine chemische Reaktion des Galliums. Dies vereinfacht die Herstellung und Lagerung der Munition. Der Schutzbehälter weist in einer einfachen Weise eine inerte Kunststoffschicht auf. Das Geschoss weist einen Geschosskern auf und die Kammer ist im Geschosskern eingebettet. Zur Herstellung einer Munition mit Gallium ist es lediglich notwendig, einen bisherigen Geschosskern zu modifizieren.
-
Aufbauend auf der vorgenannten Ausgestaltung ist der Geschosskern ein leicht zu bearbeitender Stahlkern. Dadurch kann. die Kammer zur Aufnahme des Galliums einfach gefertigt werden.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Geschoss folgende Merkmale auf:
- • Der Geschosskern weist ein Aufnahmeelement auf,
- • das Aufnahmeelement weist eine Sacklochbohrung auf, die den Schutzbehälter mit dem Gallium aufnimmt,
- • der Stopfen ist dazu ausgebildet, die Sacklochbohrung zu verschließen.
-
Die Herstellung ist vereinfacht, weil auf bisherigen Patronen oder Munitionen aufgebaut werden kann. An Stelle eines bisherigen Geschoßkernes tritt nun eine Anordnung aufweisend das Aufnahmeelement, den Stopfen und den Schutzbehälter mit dem Gallium. Die vorgenannte Anordnung sorgt dafür, dass das Gallium erst beim Auftreffen auf das Ziel in gewünschter Weise auf eine blanke Oberfläche einer Struktur aus einer Aluminiumlegierung gelangt.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt das Kaliber des Geschosses 5 bis 30 mm. Kleinere Kaliber enthalten zu wenig Gallium. Größere Kaliber bieten eine derart hohe Auftreffenergie, dass der Gallium-Schädigungseffekt zurücktritt.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt die 1, die einzige Figur,
- • ein Bugteil einer Patrone mit einem Geschoss mit einer Kammer mit Gallium, als Prinzipskizze und im Längsschnitt mit Ausbrüchen zur Illustration von Einzelheiten.
-
Die 1 zeigt ein Bugteil einer Patrone mit einem Geschoss 1 gegen Strukturen aus Aluminiumlegierungen. Das Geschoss 1 ist ein ballistisches Geschoss. Das Geschoss 1 weist eine Kammer 2 auf. Die Kammer 2 enthält Gallium 25. Das in der Kammer 2 enthaltene Gallium 25 ist von einem Schutzbehälter 20 umgeben. Der Schutzbehälter 20 besteht aus einer inerten Kunststoffschicht aus Polyethylen.
-
Das Geschoss 1 weist einen Geschosskern 3 auf. Die Kammer 2 ist im Geschosskern 3 eingebettet. Der Geschosskern 3 ist ein Stahlkern. Das Geschoss 1 ist ein Geschoss 1 einer modifizierten 7,62mm x 67-Patrone. Anstelle eines bisherigen Geschosskerns aus Wolframkarbid ist nunmehr ein zweigeteilter Geschosskern aus leicht zu bearbeitendem Stahl vorgesehen. Der Geschosskern 3 weist als erstes Teil ein Aufnahmeelement 30 und als zweites Teil einen Stopfen 35 auf. Das Aufnahmeelement 30 weist eine Sacklochbohrung 31 auf, die den Schutzbehälter 20 mit dem Gallium aufnimmt. Der Stopfen 35 verschließt die Sacklochbohrung 31. Der Füllkörper 4 aus Blei, der Geschossmantel 5, das Treibladungspulver 8 und die Treibladungshülse 9 sind übernommen.
-
Nachfolgend wird der Funktionsablauf beschrieben.
-
Eine Patrone ist im Verschluss der Waffe. Nach einem Auftreffen des Schlagbolzens wird das Treibladungspulver 8 gezündet und brennt ab. Das Geschoss 1 wird aus der Treibladungshülse 9 getrieben und im Waffenrohr beschleunigt. Das Geschoss 1 trifft das Ziel. Anvisiert ist ein Punkt einer Flugzeughaut. Die Flugzeughaut ist ein Blech einer Aluminiumlegierung, die eine Außenhautbeschichtung trägt. Dahinter sind Verstärkungselemente aus einer Aluminiumlegierung. Blech und Verstärkungselemente reißen durch den Beschuss auf. Blanke Flächen der Aluminiumlegierung sind gebildet. Das Geschoss 1 wird gestaucht. Der Schutzbehälter 20 bricht auf. Das Gallium 25 tritt aus und benetzt blanke Bereiche des Blechs und der Verstärkungselemente. Das Gallium 25 schädigt die Struktur aus der Aluminiumlegierung wie eingangs beschrieben.
-
Mindestens 5 Gew.% des Gesamtgewichts des Geschosses 1 sind reines Gallium, um eine Wirkung zu erzielen. Ein oberer Wert liegt bei 80 Gew.%, um mechanisch noch so stabil zu sein, dass der Schutzbehälter 20 erst im Ziel aufreißt und das Gallium 25 freigibt.
-
Folgende Abweichung zum dargestellten Ausführungsbeispiel sind möglich:
- - Der Geschosskern 3 weist ein Aufnahmeelement 30 und einen Stopfen 35 auf. Das Aufnahmeelement 30 weist eine Sacklochbohrung 31 auf, die den Schutzbehälter 20 mit dem Gallium 25 aufnimmt. Der Stopfen 35 verschließt die Sacklochbohrung 31. Entgegen der Darstellung kann der Stopfen 35 in Schussrichtung vorne sein und das Aufnahmeelement 30 in Schussrichtung dahinter.
- - Im Ausführungsbeispiel beträgt das Kaliber 7,62 mm. Das Geschoss 1 kann auch andere Kaliber im Bereich von 5 bis 30 mm aufweisen.
- - Der Schutzbehälter 20 nach 1 besteht aus einer einzigen, inerten Kunststoffschicht. Der Schutzbehälter kann zusätzlich zur inerten Kunststoffschicht noch weitere Schichten aufweisen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Geschoss
- 2
- Kammer
- 3
- Geschosskern
- 4
- Füllkörper
- 5
- Geschossmantel
- 8
- Treibladungspulver
- 9
- Treibladungshülse
- 20
- Schutzbehälter
- 25
- Gallium
- 30
- Aufnahmeelement
- 31
- Sacklochbohrung
- 35
- Stopfen