DE3736167A1 - Treibkonus-pfeilgeschoss mit fliehkraftbetaetigter treibkonustrennung - Google Patents

Description

Bei dem "Treibkonus-Pfeilgeschoß mit fliehkraftbetätigter Treibkonustrennung; handelt es sich um ein Unterkaliber-Pfeil- oder auch Stabgeschoß (Kaliber = Durchmesser), das aus einem gezogenen Rohr (gezogen, weil im Rohr Züge an­ gebracht sind zur Einleitung des Dralles auf das Geschoß) verschossen wird. Die wegen des kleineren Geschoßdurchmessers, gegenüber dem Rohrinnendurch­ messer, erforderliche Abdichtung des Geschosses (1) im Abschußrohr gegen die Verbrennungsgase der Treibladung beim Abschuß wird durch ein Bauteil herbeigeführt, das je nach Form der Ausführung: Treibspiegel, Treibscheibe, Treibkäfig etc. bezeichnet wird. Bei dem erfindungsgemäßen Geschoß schien die Bezeichnung "Treibkonus" die treffendere zu sein. Solche Geschoßkon­ zepte sind bekannt und z. T. in großen Stückzahlen gefertigt worden. Bei der Entwicklung der Unterkalibergeschosse wurde von der Tatsache ausge­ gangen, daß eine Steigerung der Durchschlagsleistung bei gesteigerter Ziel­ entfernung bei den bekannten Rohrwaffensystemen nur möglich ist bei Er­ höhung der Geschoßgeschwindigkeit und durch die Erhöhung der Geschoßmasse pro Flächeneinheit des Geschoßquerschnittes. Bei der Geschoßgeschwindig­ keit steht in erster Linie die Geschwindigkeit beim Zielaufschlag zur Diskussion, denn die Durchschlagsleistung eines Geschosses durch ein Plattenziel variiert neben der Geschoßmasse mit der Geschoßgeschwindig­ keit, wobei der Exponent der Variablen (Geschwindigkeit) in dem Bereich zwischen 1,5 ./. 1,8 anzusetzen ist.

Die Steigerung der Geschoßgeschwindigkeit ist nur durch eine Reduzierung der Geschoßmasse möglich (wenn die Entwicklung bei den Treibladungspulvern unberücksichtigt bleibt). Eine deutliche Reduzierung der Geschoßmasse be­ dingt auch eine entsprechende Reduzierung der Geschoßdurchmessers, da das Geschoßgewicht mit der dritten Potenz des Geschoßdurchmessers variiert. Die andere Möglichkeit zur Steigerung der Durchschlagsleistung ist die Erhöhung der Masse pro Flächeneinheit des Querschnittes. Sie kann durch verschiedene konstruktive Maßnahmen herbeigeführt werden.

Die einfachste Methode ist das Vollgeschoß. Danach kommt das Vollgeschoß, das aus einem Werkstoff mit einem hohen spezifischen Gewicht gefertigt ist. Die dominierende Steigerung ist die Verlängerung des Geschosses (Stab- oder Pfeilgeschoß). Dieses kann aus legiertem Stahl bestehen oder auch als ein Stahlgeschoß mit einem Hart- oder Schwermetallkern oder auch als Schwer­ metallgeschoß in Monoblockbauweise ausgelegt sein.

Geschoßentwicklung im historischen Ablauf:

Als erstes wurde ein drallstabilisiertes Unterkalibergeschoß mit Hartmetall­ kern eingeführt. Der Fluggeschoßdurchmesser betrug ca. den halben Rohr durch­ messer. Der Drallwinkel im Abschußrohr lag bei 10° (ca. den doppelten Wert wie bei einem Vollkalibergeschoß). Der eine Nachteil des drallstabili­ sierten Unterkalibergeschosses ist, daß die Drallgeschwindigkeit mit fallen­ dem Rohrdurchmesser steigt bei gleichem Drallwinkel und gleicher Geschoß­ geschwindigkeit. Das bedeutet, daß ein kleines Verhältnis: Geschoß- zum Rohrdurchmesser einen Drallwinkel mit größerer Steigung erfordert.

Der andere aber gravierende Nachteil von drallstabilisierten Geschossen ist, daß diese Geschosse nur bis zu einer Geschoßlänge bis ca. 5,8 Kaliber durch den Drall stabilisierbar sind. Demnach ist damit der andere Parameter für die Durchschlagsleistung, große Masse pro Geschoßquerschnitt, Grenzen ge­ setzt.

Diese Erkenntnis und die Zunahme der Panzerstärken führten zu der Entwicklung der unterkalibrigen Stab- oder Pfeilgeschosse, die aus glatten (nicht ge­ zogenen) Abschußrohren verschossen werden. Das glatte Rohr ist erforderlich, daß die Geschoßrotation um seine Längsachse die Treffleistung negativ beein­ flußt.

In Anbetracht der wesentlich besseren Durchschlagsleistung unterkalibriger Pfeilgeschosse gegenüber den drallstabilisierten Unterkalibergeschossen, den sogenannten APDS-Geschossen, wurden jetzt auch Pfeilgeschosse entwickelt und in großen Stückzahlen gefertigt, die aus gezogenen Abschußrohren ver­ schossen wurden. Dieses Geschoß ist wie folgt konzipiert:

Der Geschoßkörper (Penetrator) ist an ca. zwei Drittel seiner Länge mit um­ laufenden Nuten versehen. In der Bohrung des dreiteilig ausgeführten Treib­ käfigs sind ebenfalls Nuten angeordnet, die in die Nuten am Penetrator grei­ fen und dadurch eine starre Verbindung in axialer Richtung zwischen Treib­ käfig und Penetrator herstellen. Der dreigeteilte Treibkäfig wird durch einen Haltering arretiert. Parallel zum Haltering ist am Umfang des Treib­ käfigs ein Führungsband aus Nylon oder einem ähnlichen Kunststoff ange­ ordnet. Die Aufgabe des Führungsbandes ist es, die Züge im Abschußrohr gegen die heißen Pulvergase abzudichten und wegen der drehbaren und reibungs­ armen Anordnung zu verhindern, daß beim Abschuß der Treibkäfig, wegen des gezogenen Rohres, nicht in Rotation versetzt wird. Nach dem Geschoßaustritt reißen der Haltering und das Führungsband und der Luftwiderstand trennt dann die Treibkäfigsegmente von dem Penetrator, der dann auf der vorgegebe­ nen Flugbahn ins Ziel fliegt, während die einzelnen Treibkäfigsegmente vorher in verschiedenen Abgangsrichtungen und in erheblich kürzerer Entfer­ nung zur Rohrmündung auf dem Boden aufschlagen. Bei diesem Konzept ist es öfter vorgekommen, daß das Führungsband nicht wie vorgesehen im Nut am Treibkäfig durchrutschte und dabei das Geschoß in Rotation versetzte. Eine Beeinträchtigung der Treffleistung ist dann die Folge. Auch ist bei dem Nylonführungsband die Abdichtung gegen die Verbrennungsgase nicht immer ge­ währleistet. Der dadurch entstehende Gasschlupf erhöht die Erosion im Ab­ schußrohr. Auch die Trennung der Segmente vom Penetrator nach dem Geschoß­ austritt verläuft nicht immer störungsfrei.

Die Aufgabe der Erfindung ist deshalb ein Geschoß zu schaffen, bei dem:

• - die Trennung des Treibkonus vom Penetrator nach dem Geschoßaustritt ohne Störung der Geschoßflugbahn verläuft,
• - die Abdichtung des Geschosses im Abschußrohr gegen die heißen Pulver- oder Verbrennungsgase gewährleistet ist.

Erfindungsgemäß wird das wie folgt gelöst. Das wegen der verschiedenen Durchmesser vom Fluggeschoß und Abschußrohr zur Abdichtung des Fluggeschosses gegen den Ladungsraum erforderliche Konstruktionsteil - Treibvorrichtung - ist als Teil gleicher Festigkeit, rotationssymmetrisch, mit etwa trapez­ förmigem Querschnitt und zentraler Bohrung konzipiert. Die äußeren Konturen sind einem Konus ähnlich, darum die Bezeichnung "Treibkonus". Dieser Treib­ konus ist in mehreren Segmenten von gleicher Größe unterteilt. Um die Seg­ mente herum ist der Führungsring angeordnet und mit den Segmenten kraft­ schlüssig verbunden. Beim Abschuß des Geschosses schneiden sich die Züge des Abschußrohres in den Führungsring und der Treibkonus wird beim Rohr­ durchlauf des Geschosses (hier: Geschoß = Fluggeschoß und Treibkonus) in Rotation versetzt. Die durch die Geschoßrotation entstehenden Flieh- oder Zentrifugalkräfte wirken in radialer Richtung auf die einzelnen Treibkonus- Segmente und somit auch auf das Führungsband. Da die Geschoßgeschwindigkeit beim Rohrdurchlauf ständig zunimmt, steigt damit auch die Geschoßrotation und in Abhängigkeit davon die Zentrifugalkraft im Quadrat. Das heißt, je näher sich das Geschoß an der Mündung des Abschußrohres befindet, um so größer ist die Anpreßkraft der Segmente auf das Führungsband und somit auch auf die Rohrwand. Es findet dadurch ein ständiges Nachdichten der Züge beim Rohrdurchlauf statt.

Nach dem Geschoßaustritt bietet die Rohrinnenwand dem Führungsring keinen Widerstand mehr, und die auf die Treibkonus-Segmente und den Führungsring wirkende Zentrifugalkraft zerreißt den Führungsring und erzeugt eine Radial­ beschleunigung der Segmente und der Einzelteile des Führungsringes und trennt diese dadurch vom Fluggeschoß. Das Fluggeschoß fliegt danach auf der vorgegebenen Flugbahn ins Ziel, während die Segmente auf unkontrollierten Flugbahnen bedeutend früher vor der Rohrmündung aufschlagen.

Der Schaft des Fluggeschosses ist in einem Bereich mit umlaufenden Rillen oder Nuten versehen. In der zentralen Bohrung des Treibkonus sind ebenfalls Nuten von gleichem Querschnitt angebracht. Das Fluggeschoß ist dadurch in axialer Richtung mit dem Treibkonus fixiert, während es in tangentialer Richtung frei beweglich ist. Es ist damit drehbar im Treibkonus gelagert. Bei einer reibungsarmen Lagerung des Fluggeschosses im Treibkonus durch eine zwischen den Nuten von Treibkonus und Fluggeschoß angebrachte Silikon­ schicht oder, wenn zwischen den Nuten von Fluggeschoß und Treibkonus Wälz­ körper-Kugel oder Rollen angeordnet sind, dann wird von dem rotierenden Treibkonus kein gravierender Betrag an Drehgeschwindigkeit auf das Flugge­ schoß beim Rohrdurchlauf übertragen.

Nach einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Geschosses können die umlaufenden Nuten am Fluggeschoß und am Treibkonus mit einem Steigungswinkel in axialer Richtung versehen sein. Das Fluggeschoß stellt dann die Schraube und der Treibkonus das Mutterstück dar. Der Steigungswinkel am Fluggeschoß weist in die gleiche Richtung wie der Drallwinkel im Abschußrohr. Ist der Tangens des Winkels gleich dem Reibungskoeffizienten zwischen Fluggeschoß und Treibkonus, dann erzeugt die Komponente in Umfangsrichtung aus der während der Beschichtungsphase des Geschosses auf dem Fluggeschoß wirkende Reak­ tionskraft ein Drehmoment auf das Fluggeschoß von der gleichen Größe, aber in entgegengesetzter Richtung, wie das Moment, das aus der Reibung zwischen Fluggeschoß und Treibkonus durch die Reaktionskraft beim Abschuß entsteht. Das bedeutet, daß beim Rohrdurchlauf des Geschosses das Fluggeschoß keine Drehgeschwindigkeit um die Längsachse vollführt und die Drehgeschwindigkeit des Treibkonus nicht auf das Fluggeschoß übertragen wird. Ist der Steigungs­ winkel größer ausgelegt, dann erfährt das Fluggeschoß eine Drehgeschwindig­ keit entgegen der Drehrichtung des Treibkonus. Wenn der Tangens des Steigungs­ winkels die Größe des Reibungskoeffizienten nicht erreicht, dann erfährt das Fluggeschoß eine Drehgeschwindigkeit in Drehrichtung des Treibkonus beim Rohrdurchlauf.

Vorteile:

• - Bessere Treffleistung, da beim Trennvorgang des Treibkonus vom Fluggeschoß keine Störmomente auf das Fluggeschoß übertragen werden. Dieses Konstruk­ tionsprinzip hat sich bei drallstabilisierten Unterkalibergeschossen millionenfach bewährt.
• - Niedrigeres Treibkonusgewicht
  Dieser Vorteil kann genutzt werden zur Steigerung der Geschwindigkeit des Fluggeschosses oder zur Erhöhung des Gewichtes des Fluggeschosses.
• - Bessere Abdichtung des Geschosses im Abschußrohr
  Das hat kleineren Gasschlupf in Verbindung mit weniger Erosion im Abschuß­ rohr und gesteigerter Geschwindigkeit des Geschosses zur Folge.

Imaginäre Nachteile:

• - Durch die Schraubbewegung in Schußrichtung des Treibkonus auf dem Geschoß­ körper beim Rohrdurchlauf verkürzt sich die wirksame Länge des Abschuß­ rohres um den Betrag "3".
• - Durch die Drehgeschwindigkeit des Treibkonus wird in ihm kinetische Energie gespeichert, die sich nicht in Geschwindigkeit des Fluggeschosses umsetzt.

Diese Nachteile werden aber von den Vorteilen eleminiert und sind deshalb imaginär. Das erfindungsgemäße Geschoß ist in Fig. 1 bis Fig. 5 beispielhaft veranschaulicht.

Fig. 1 und Fig. 2 - Seitenansicht auf das Fluggeschoß mit Treibkonus

Fig. 3 - Seitenansicht auf das Fluggeschoß (Penetrator)

Fig. 4 - Frontansicht auf den Treibkonus

Fig. 5 - Seitenansicht auf den Treibkonus

Zu Fig. 1
Hier ist das Fluggeschoß 1 mit Treibkonus 2 in der Seitenansicht dargestellt. Der Konus 2 im Schnitt und das Leitwerk 7 im Teilschnitt. Der Treibkonus 2 befindet sich in der Anfangsstellung.

Zu Fig. 2
Das Fluggeschoß 1 mit Treibkonus 2 ist hier in der Seitenansicht gezeichnet. Der Treibkonus 1 ist um den Betrag 3 durch die Schraubbewegung des Treib­ konus 2 beim Rohrdurchlauf nach vorne verlagert und befindet sich kurz vor dem Trennvorgang nach dem Austritt aus der Mündung des Abschußrohres.

Zu Fig. 3
Das Fluggeschoß 1ist hier in der Seitenansicht im Teilschnitt dargestellt.

Zu Fig. 4 und Fig. 5
Der Treibkonus 2 wird hier in Front- und Seitenansicht gezeigt.
Verzeichnis der Bezugszahlen

1 - Fluggeschoß
2 - Treibkonus
3 - Vorlaufstrecke des Treibkonus
4 - Führungsring
5 - Würgenut
6 - Zentrierrippe
7 - Leitwerk
8 - Leuchtspur
9 - Geschoßhaube
10 - Durchschlagblock
11 - Vorpenetrator
12 - Sollbruchstelle im Führungsring
13 - Sollbruchstelle im Treibkonus
14 - Schnittstellen der Treibkonussegmente
15 - Treibkonussegment
16 - Richtung der Reaktionskraft beim Abschuß
17 - Komponente der Reaktionskraft in Umfangsrichtung

Claims (5)

1. "Treibkonus-Pfeilgeschoß mit fliehkraftbetätigter Treibkonustrennung", bestehend aus dem unterkalibrigen (Kaliber = Durchmesser), leitwerksta­ bilisierten Fluggeschoß (1) (Penetrator) und dem Treibkonus (2) mit Führungsring (4), dadurch gekennzeichnet, daß beim Abschuß - beim Durchlaufen des Geschosses (1) durch das ge­ zogene Abschußrohr - der Führungsring (4) in Rotation um seine Längs­ achse (Drall) versetzt wird und er diese voll auf den Treibkonus (2) überträgt, daß nach dem Austritt des Geschosses (1) aus der Mündung des Abschußrohres die durch die Rotation des Treibkonus (2), der in mehrere Segmente (15) unterteilt ist, entstehenden Flieh- oder Zentri­ fugalkräfte, die einzelnen Treibkonussegmente (15) in radialer Richtung vom Fluggeschoß (1), gegen den Widerstand des Führungsringes (4), entfernen, daß danach das Fluggeschoß (1) alleine auf die vorgegebene Flugbahn ins Ziel fliegt und die einzelnen Segmente (15) des Treib­ konus (2) sowie der zerrissene Führungsring (4) sich auf Flugbahnen in verschiedenen Richtungen mit erheblich kürzeren Reichweiten von der Mündung des Abschußrohres entfernen.

2. Treibkonus-Pfeilgeschoß mit fliehkraftbetätigter Treibkonustrennung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluggeschoß (1) beim Rohrdurchlauf eine wesentlich niedrigere Drehgeschwindigkeit um seine Längsachse, in gleicher Drehrichtung, er­ fährt als der Treibkonus (2).

3. Treibkonus-Pfeilgeschoß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluggeschoß (1) beim Rohrdurchlauf eine wesentlich niedrigere Drehgeschwindigkeit in gleicher Richtung als der Treibkonus (2) erfährt und daß Fluggeschoß (1) und Treibkonus (2) dabei eine relative Transla­ tionsbewegung zueinander vollführen.

4. Treibkonus-Pfeilgeschoß nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die Drehrichtung von Fluggeschoß (1) und Treibkonus (2) entgegenge­ setzt verlaufen.

5. Treibkonus-Pfeilgeschoß nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluggeschoß (1) beim Rohrdurchlauf mit der Drehgeschwindigkeit = 0 um die Längsachse rotiert.