DE2229192A1

DE2229192A1 - Treibladung fuer geschosse hoher anfangsgeschwindigkeit

Info

Publication number: DE2229192A1
Application number: DE2229192A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl Phys Justus; Walter Dipl Ing Rickert
Original assignee: Rheinmetall GmbH
Current assignee: Rheinmetall Industrie AG
Priority date: 1972-06-15
Filing date: 1972-06-15
Publication date: 1974-01-10
Also published as: US3853057A

Description

RHEINMETALL Düsseldorf, den 13. 6. I972

"Treibladung für Geschosse hoher Anfangsgeschwindigkeit¹¹

Die Erfindung betrifft eine drei Komponenten umfassende Treibladung für Geschosse hoher Anfangsgeschwindigkeit, und sie ist anwendbar instfeondere, jedoch nicht ausschließlich, für Treibspiegel- oder Unterkalibergeschosse, deren an sich schon hohe Anfangsgeschwindigkeit durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Treibladung bei kleineren Rohrlängen erzielt und/oder noch gesteigert werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Treibladung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die eine hohe Treibladungsrdichte, eine sehr gezielte Abbrandcharakferistik und die Anwendung des Prinzips der "mitbeschleunigten Ladung" bei Rohrwaffen ohne Überbeanspruchung des Ladungs- oder Geschoßmaterials gestattet. Obwohl alle drei genannten Merkmale mehr oder weniger unabhängig voneinander als Aufgabe der Erfindung anzusehen sind, dürfte es verständlich sein, daß die Maßnahmen zur Verwirklichung der"mitbeschleunigten Ladung" den breitesten Raum der nachfolgenden Beschreibung und der Ansprüche einnehmen.

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Das Prinzip der mitbeschleunigten Ladung besteht bekanntlich darin, daß mittels einer für die Primärbeschleunigung vorgesehenen Ladung das Geschoß und ein weiterer, größerer Teil der Treibladung beschleunigt werden. Dadurch kann man bei verhältnismäßig geringen Geschwindigkeiten eine hohe Energie speichern. Wird nun auch die mitbeschleunigte Ladung abgebrannt, so verringert sich die effektive Geschoßmasse, der Gasdruck sinkt weniger ab, und es ergibt sich eine resultierende größere Anfangsgeschwindigkeit für das eigentliche Geschoß bei relativ geringen Rohrlängen, da unter anderem auch der treibgasbe-

schleunigungsbedingte Druckabfall im Waffenrohr eine Richtungsumkehr erfahren kann.

Zur Lösung der oben angegebenen Aufgaben ist die Treibladung gemäß der Erfindung durch folgenden Aufbau gekennzeichnet:

a) die erste Komponente, die bei einem Druck von etwa 4.000 Atm eine lineare Abbrandgeschwxndigkeit von weniger als 10 m/s aufweist, ist in Scheiben größerer Dicke mit Scheiben geringerer Dicke aus der zweiten Komponente, die bei gleichem Druck eine Abbrandgeschwxndigkeit von 100..1000 m/s aufweist, abwechselnd zu einer Säule gestapelt .

b) Die Säule ist auf ihrer Mantelfläche mit einer Schicht aus der dritten Komponente, deren Eigenschaften denen der ersten Komponente im wesentlichen entsprechen, überzogen.

Infolge dieses Aufbaus ergibt sich, daß die einzelnen Scheiben der zweiten Komponente entsprechend dem zeitlichen

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Abbrand der äußeren Schicht nacheinander angefeuert werden und die entsprechenden dickeren Scheiben aus der ersten Komponente mit hoher Geschwindigkeit auf einer großen Fläche "sprunghaft" anfeuern. Die Scheibendicke der ersten Komponente wird dabei zweckmäßig so gewählt, daß sie etwa gleich der Hälfte des Produkts aus Abbrandgeschwindigkeit und Geschoßbeschleunigungszeit im Rohr ist; bei einem Treibstoff mit einer linearen Abbrandgeschwindigkeit von beispielsweise 30 cm/s ergeben sich danach Scheibendicken für diesen von einigen Zehntel Millimeter.

Zur Anpassung der Ladung an Waffe und Geschoß dient die genannte Schichtdickenänderung der dritten Komponente, wobei entsprechend der jeweiligen gewünschten Zeit-Ort-Charakteristik die Schichtdicke eine nichtlineare Abhängigkeit von der Säulenlänge aufweisen kann. Wählt man jedoch die Schichtdicke sehr niedrig, kann infolge eines Fertigungsfehlers die Gefahr des Rohrdetonierens eintreten; aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, als erste und/oder auch dritte Komponente Treibstoff mit einer Mesa-Abbretndcharakteristik zu wählen, das heißt einen solchen, bei dem ab einem gewissen Druck die lineare Abbrandgeschwindigkeit mit steigendem Druck abnimmt.

Es versteht sich, daß bei Verwendung des beschriebenen Ladungsaufbaus als mitbeschleunigte Treibladung - in diesem Fall wird im wesentlichen die Schichtdicke der Komponente 3 in Richtung auf die Geschoßspitze zunehmen - Maßnahme^getroffen werden müssen, um.die Mitbeschleunigung zu gewährleisten. Dazu wird die Treibladung hohizylindrisch ausgebildet und auf den rückwärtigen unterkalibrigen Teil des Geschosses oder des Treibspiegels aufgepreßt. Beim Beschleunigungsvorgang kann dann in der Treibladung eine erhebliche Scherbeanspruchung

2 auftreten. Da diese jedoch maximal etwa ein kp/mm betragen

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darf, kann man die Kontaktoberfläche zwischen der Treibladung und dem genannten unterka^brigen Teil dadurch vergrößern, daß man - im Querschnitt betrachtet - eine verlängerte Kontaktlinie - etwa sternförmig - wählt.

Auf diese Weise kann man erreichen, daß die Scherbeanspruchung bis zu einer Geschwindigkeit von etwa 500 m/s unter der zulässigen Grenze bleibt, wenn die anfängliche Beschleunigung nicht allzu hoch gewählt wird. Um ctfje maximale Beschleunigung anwenden zu können, geht man gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung so vor, daß in Richtung auf den Treibspiegel und nahe vor diesem die Schichtdicke der dritten Komponente wieder abnehmend ausgebildet ist. Der Rohrwandabstand der Treib-

ladung kann zunächst so eingestellt werden, daß die der Scherbeanspruchung entgegenwirkende Rohrwandreibung kompensierend wirkt; es ergibt sich nämlich ein Druckabfall zwischen dem Boden der mitbeschleunigten Ladung und dem Treibspiegel. Da nun aber der Gegendruck im Ladungsraum bei langzeitig anzustrebender Maximalbeschleunigung infolge der abnehmenden Geschoßmasse abnehmen muß, die längeneinheitsbezogenen Reibungskräfte infolge zunehmender Geschwindigkeit sich aber trotz des

wand
sich erweiternden Rohifabstandes der Treibladung vergrößern, kann der Einfluß der Reibung verringert werden, wenn entsprechend der genannten Maßnahme am Treibspiegel ebenfalls Verbrennungsgase in größerem Umfang als durch rein radialen Abbrand der Komponente 3 freigesetzt werden. Bei der Festlegung der Abmessungen ist natürlich zu berücksichtigen, daß durch den Abbrand der mitbeschleunigten Ladung der Gasdruck im Ladungsraum langsamer abnimmt als bei Geschossen ohne mitbeschleunigte Ladung.

Um eine etwa noch erforderliche Verzögerung im Abbrand der dritten Komponente zu bewirken, kann diese gegebenenfalls phlegmatisiert werden. Eine Möglichkeit, die Belastung eines Unter-

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kalibergeschosses bei der angestrebten hohen Beschleunigung zu verringern, besteht darin, daß in dem Raum zwischen dem Treibspiegel und einem weiteren, näher der Waffenmündung angeordneten Treibspiegel eine Hilfsladung gezündet wird, die in dem Geschoß eine einen Teil der Beschleunigungskräfte kompensierende Vorspannung erzeugt.

Wenn man, wie beschrieben, die von einer reinen Kompression abweichenden mechanischen Beanspruchungen der Treibladung zum Teil dadurch abändert, daß die Treibladung auf den Geschoßbzw. Treibspiegelabschnitt aufgepreßt ist, der sich durch die gesamte mitbeschleunigte Ladung erstreckt, so kann man diesen Abschnitt hohl ausbilden zur Aufnahme der Anfeuerungsladung und gegebenenfalls eines Teiles der Ladung, die die PrimärbeschletLnigung liefert. Durch diese Maßnahme kann dann auch eine Wandstärkenstufung des rückwärtigen Geschoßteiles erzielt werden, die wie die Hilfsladung bei hohen Beschleunigungen wesentlich werden kann.

Hinter der mitbeschleunigten Ladung, die einen schaftartigen Teil des Geschosses umgreift, werden im allgemeinen die Stabilisierungsflügel angeordnet sein, die ihre Flügelgestalt hier aus Gründen der Verträglichkeit mit der gesamten Treibladung aufweisen, während sie auf der Flugbahn durch ihre Dickenabmessungen als Widerstands- und nicht als Querkraftstabilisatoren wirken sollen. Mit dieser Bemerkung sollen aber auch konische Heckstabilisatoren nicht grundsätzlich ausgeschlossen sein. Der hochbelastete Schaft kann dann unter bestimmten Auslegungsbedingungen zweckmäßig wenigstens zum Teil aus glasfaserverstärktem Kunststoff gefertigt sein, der leichter und zugspannungsfester sein kann als Stahl; zur Isolation gegen die mitbeschleunigte Treibladung bei und nach deren Abbrand kann der Kunststoff mit einei/metallischen Abschirmfolie beschichtet sein. Diese Maßnahmen der Verwendung von glas-

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faserverstärktem Kunststoff und Abschirmung desselben können auch für den gegebenenfalls vorhandenen und am Treibspiegel befestigten Kontaktoberflächenvergrößerungskörper bedeutungsvoll sein.

Es ist auch möglich, daß die nicht mitbeschleunigte Treibladung nach demselben Prinzip aufgebaut ist wie die mitbeschleunigte Ladung, wobei dann allerdings Maßnahmen zur Verminderung einer mechanischen Beanspruchung nicht erforderlich sind, was auch für den Fall gilt, daß der Aufbau für nicht mitbeschleunigte Haubitzladungen usw. verwendet wird.

Die Erfindung sei nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert, die ein bevorzugtes Ausführ ungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes darstellt.

Das Ausführungsbeispiel ist ein Unterkalibergeschoß mit einem Doppeltreibspiegel und einer geteilten Treibladung, von der der größere Teil mitbeschleunigt wird.

Fig. 1 zeigt, stark schematisiert, einen Schnitt durch das Geschoß mit der Treibladung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 stellt einen Ausschnitt aus Fig. 1 dar, um Einzelheiten des Ladungsaufbaus zu verdeutlichen, und

Fig. 3 ist eine Schnittdarstellung nach Linie 3-3 der Fig. 1, jedoch im gleichen Maßstab wie Fig. 2 gezeichnet.

Das Geschoß besteht aus einem Schaft lo mit zwei Treibspiegeln 12, 14, der Geschoßspitze 16 und Stabilisierungsflügeln 18. Der Raum zwischen dem Treibspiegel 12 und den

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Stabilisierungsflügeln 18 wird von der mitbeschleunigten Treibladung 20 eingenommen, wobei der Schaft noch einen Formkörper 22 aus Aluminium, Titan oder glasfaserverstärktem Kunststoff mit einem sternförmigen Querschnitt (s. Fig. 3) trägt, der im Treibspiegel 12 endet. Der hintere Abschnitt des Schaftes ist hohl ausgebildet und enthält einen Teil 24 der nicht mitbeschleunigten Primärtreibladung; in einen wj|eteren Teil 26 der Primärladung sind die Stabilisierungsflügel eingebettet. Zwischen den beiden Treibspiegeln 12 und 14 ist eine Zusatzladung 28 aus den oben angegebenen Gründen angebracht. Die Zündeinrichtungen sind der Übersichtlichkeit wegen weggelassen; es sei nur soviel vermerkt, daß Zündleitungen durch die Stabilisierungsflügel zum Teil 24 geführt

hier gezeigt

werden können, wenn beispielsweise das Geschoß, wie als hülsenlose Munition verwendet werden soll.

Fig. 2 läßt den Aufbau der Treibladung gemäß der Erfindung erkennen; zu diesem Zweck ist die Schichtdicke der Scheiben übertrieben dick dargestellt; während die bevorzugte Dicke oben formelmäßig angegeben wurde. Die Treibladung umfaßt die Scheiben 30 aus der ersten Komponente, die (noch erheblich dünneren) Scheiben 32 aus der zweiten Komponente sowie die den Mantel der Ladungssäule bedeckende Schicht 34 aus der dritten Komponente. Es ist angedeutet, daß die Schichtdicke der dritten Komponente in Richtung auf die Geschoßspitze nahe vor dem Treibspiegel wieder abnimmt; die Gründe dafür wurden oben erläutert.

- Patentansprüche - 8 -

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Claims

Pa tentansprüche

fl.) Drei Komponenten umfassende Treibladung für Geschosse noher Anfangsgeschwindigkeit, gekennzeichnet durch folgenden Aufbau:

a) die erste Komponente, die bei einem Druck von etwa 4.000 atm eine lineare Abbrandgeschwindigkeit von weniger als 10 m/s aufweist, ist in Scheiben größerer Dicke mit Scheiben geringerer Dicke aus der zweiten Komponente, die bei gleichem Druck eine Abbrandgeschwindigkeit von 100.«1000 m/s aufweist, abwechselnd zu einer Säule gestapelt,

b) die Säule ist auf ihrer Mantelfläche mit einer Schicht aus der dritten Komponente, deren Eigenschaften denen der ersten Komponente im wesentlichen entsprechen, überzogen.
2. Drei Komponenten umfassende Treibladung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibendicke der ersten Komponente etwa die Hälfte des Produkts aus Abbrandgeschwindigkeit dieser Komponente und Geschoßbeschleunigungszeit im Rohr beträgt.
3. Drei Komponenten umfassende Treibladung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der dritten Komponente in Axialrichtung gemäß einer gewünschten Abbrand-Zeit-Charakteristik festgelegt ist.
4. Drei Komponenten umfassende Treibladung nach Anspruch 1 für ein Treibspiegelgeschoß, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule hohlzylindrisch ausgebildet und auf dem rückwärtigen Abschnitt des Geschosses aufgepreßt ist.

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5. Drei Komponenten umfassende Treibladung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß in. Richtung auf den Treibspiegel die Schichtdicke der dritten Komponente nahe vor dem Treibspiegel wieder abnehmend ausgebildet ist, während sie auf dem größten Teil der Treibladungslänge in ,Richtung auf den Treibspiegel zunimmt.
6. Drei Komponenten umfassende Treibladung nach Anspruch 4, mit einem weiteren Treibspiegel, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Raum zwischen den Treibspiegeln eine Hilfsladung zur Erzeugung einer Vorspannung in dem Geschoß während des Innenrohrbeschleunigungsvorganges angeordnet ist.
7. Drei Komponenten umfassende Treibladung nach Ansprüchen 4 bis 6y dadurch gekennzeichnet, daß der in die Treibladung ragende rückwärtige Abschnitt des Treibspiegelgeschosses zur Aufnahme einer nicht beschleunigten Teil-Treibladung und zur Erzielung einer Wandstärkenstufung ausgebildet ist.
8. Drei Komponenten umfassende Treibladung nach Anspruch 4 mit Anordnung der Treibladung zwischen dem Treibspiegel und Stabilisierungsflügeln des Geschosses, dadurch gekennzeichnet, daß der Geschoßabschnitt zwischen Treibspiegel und Stabilisierungsflügeln und/oder die in diesem Raum ragende, beispielsweise sternförmige, Verlängerung des Treibspiegels wenigstens teilweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff besteht.
9. Drei Komponenten umfassende Treibladung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff mit einer beispielsweise metallischen Abschirmfo^lie beschichtet ist.

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10. Drei Komponenten umfassende Treibladung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in einen mitbeschleunigten und einen nicht beschleunigten Abschnitt unterteilt ist.
11. Drei Komponenten umfassende Treibladung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Schicht der dritten Komponente zumindest auf Abschnitten ihrer axialen Erstreckung eine weitere Schicht aus einer vierten Komponente aufgebracht ist, deren Abbrandgeschwindigkeit bei Drücken um etwa 1.000 Atm kleiner ist als die der dritten Komponente.
12. Drei Komponenten umfassende Treibladung nach einem der Ansprüche l.bis 3 sowie 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, gegebenenfalls die dritte und/oder die vierte Komponente eine lineare Abbrandgeschwindigkeit aufweisen, die ab einem gegebenen Gasdruck konstant bleibt oder fällt.

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