DE68911191T2 - Stabilisierungsvorrichtung für Geschosse von gezogenen Läufen. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stabilisierungsvorrichtung für ein Geschoß, das aus einem gezogenen Rohr verschossen werden soll und ein geringes Längsträgheitsmoment beitzt, z.B. ein nachbeschleunigtes Geschoß mit einer Einlage, z.B. aus Wolfram, sowie einer Hülle aus einem leichten Verbundstoffmaterial.
• Nachbeschleunigte Geschosse sind bereits seit einigen Jahren bekannt. Es werden zwei Arten der Nachbeschleunigung unterschieden:
• Der Raketenantrieb, bei dem das Geschoß eine Treibladung in Form von homogenen bzw. zusammengesetztem Festtreibstoff trägt, der im hinteren Bereich einen Gasdruck erzeugt. Diese erste Art der Nachbeschleunigung wird z.B. bei ungelenkten Flugkörpern sowie bei gewissen Artilleriegranaten eingesetzt (siehe Patent FR2522134); so wird es möglich, die Keichweite erheblich zu erhöhen.
• Der Antrieb über ein Staustrahltriebwerk verwendet eine Treibladung aus Festtreibszoft, der durch Abbrennen oder Autopyrolyse funktioniert, im Innern einer Hülle, die im vorderen Teil des Geschosses eine Lufteintrittsöffnung sowie eine Ausgangsdüse aufweist. Die bei großen Fluggeschwindigkeiten eintretende Luft wird in einem Eingangsverteiler verlangsamt und gelangt in Form von Druckluft in die Brennkammer. Die Verbrennung der Mischung aus Luft (Oxidator) und Gas (Reduktionsmittel), das man durch Autopyrolyse oder Abbrennen des Festtreibstoffblocks erhält, liefert Energie, die in der Schubdüse in Antriebskraft umgewandelt wird.
• Diese Art der Nachbeschleunigung weist im Vergleich zum Boosterantrieb eine gewisse Anzahl von Vorteilen auf.
• Vor allem wird es (bei gleicher Reichweite) möglich, die eingelagerte Propergolmenge zu verringern, da die in die Brennkammer geleitete Luft den Oxidator bildet.
• Bei gleichen Leistungen sind die in der Brennkammer entwickelten Druckwerte geringer (3.10&sup6; bis 6.10&sup6; Pa beim Staustrahltriebwerk, gegenüber 7.10&sup6; bis 25.10&sup6; Pa beim Boosterantrieb), wodurch es möglich wird, die mechanische Konzeption des Geschosses zu vereinfachen.
• Der Brennstoffverbrauch des Staustrahltriebwerks bei Überschallgeschwindigkeiten ist gering, sodaß lange Flugzeiten möglich werden.
• Das Patent US2989922 beschreibt ein Geschoß mit Staustrahltriebwerk, das von einem Geschütz verschossen wird. Dieses Geschoß besteht aus einer Militärladung, die von einer Treibladungsmischung umgeben ist, die ihrerseits in einer rohrförmigen Hülle mit Führungsband steckt. Dieses Geschoß ist auf übliche Weise drallstabilislert, wobei das Führungsband in den Rillen des Waffenrohrs gleitet. Diese Stabilisierungsart wird durch die hohen Längsträgheitsmomente der Militärladung und der Hülle möglich.
• Da die modernen Panzerungen von Geschossen mit kinetischer Energie (z .B. Pfeilgeschossen) durchschlagen werden können, wäre es besonders interessant, derartige Geschosse mit einer Nachbeschleunigung auszustatten, um ihre Reichweite und ihre Wirkung im Ziel zu erhöhen und gleichzeitig die Flugzeit herabzusetzen.
• Das Patent US4573412 zeige ein solches Geschoß mit einer Einlage, die in einer Hülle aus Verbundmaterial vom Typ Glasfaser steckt.
• Dieses Geschoß ist dazu bestimmt, aus einem leichten Pohr mit geringer Ausgangsgeschwindigkeit verschossen zu werden. Um die erforderliche Propergolmenge und damit auch die Maße des Geschosses zu verringern, ist die Masse der Einlage hier geringer als die der Einlagen der in der Artillerie verwendeten Pfeilgeschoßmunition, was zu einer Verringerung der Durchschlagsleistungen führt.
• Es wäre interessant, ein derartiges Geschoß mit einem Artilleriegeschütz verschießen zu können, da dabei die Treibladungsmasse aufgrund der von der Kanone übertragenen hohen Ausgangsgeschwindigkeit verringert werden könnte. Leider ist es jedoch so, daß die Verbindung einer Hülle aus Verbundwerkstoff mit einer Einlage von geringem Durchmesser zwar ein Geschoß liefert, dessen Gesamtmasse mehr oder weniger der Nutzmasse der Einlage entspricht, das Längsträgheitsmoment eines solchen Geschosses jedoch zu gering ist, um eine Drallstabilisierung zu erreichen (Stabilisierung dürch die schnelle Drehgeschwindigkeit von ca. 450 Umdrehungen/Sekunde, die man durch Abschuß aus einem gezogenen Rohr erhält).
• Die im Patent US4573412 vorgeschlagene Stabilisierungsart besitzt ein übliches Leitwerk, bei dem eine Angriffsfläche zum Treibgasausgang hin angebracht wurde, wodurch es möglich wird, dem Geschoß die geringe Drehgeschwindigkeit (von einigen Umdrehungen pro Sekunde) zu vermitteln, die zur Stabilisierung der Flugbahn erforderlich ist.
• Ein derartiges Geschoß kann daher nicht aus einer Artilleriewaffe mit gezogenem Rohr erschossen werden, da die dabei übertragene Drehgeschwindigkeit außerdem aufgrund der Trägheit zu einer Zerstörung des Leitwerks führen könnte.
• Eine weitere Lösung, die es ermöglichen würde, ein Geschoß mit geringem Längsträgheitsmoment aus einem gezogenen Rohr zu verschießen, liegt darin, es mit einem Gleitband zu versehen (wie im Patent FR8616066 beschrieben), wobei die Stabilisierungsvorrichtung ein übliches Leitwerk ware.
• Eine derartige Lösung weist allerdings gewisse Nachteile auf. Tatsächlich zeigen die aerodynamischen Berechnungen, daß die Stabilisierung eines Geschosses vom Kaliber 105 mm, dessen Längsträgheitsmoment bei 10&supmin;² kg.m2 liegt, Stabilisierungsflügel erfordert, deren Gesamtfläche bei einem Flügelöffnungswinkel von 30º etwa 3000 cm2 betragen müßte!! Eine solche Fläche würde die Konzeption einer komplexen Aufklappvorrichtung erfordern und ein Teil des inneren Geschoßvolumens müßte dazu verwendet werden, die Flügel und die Ausklappvorrichtung unterzubringen, was auf Kosten der Gesamtmenge der vorhandenen Treibladung gehen würde. Ein derartiges Leitwerk würde überdies den Luftwiderstand des Geschosses erhöhen und infolgedessen die Reichweite verringern.
• Auch das bekannte Patent US-A-3 081 703 beschreibt eine Stabilisierungsvorrichtung für ein Geschoß mit Drall, die aus einem Kegel besteht, der sich in Faltstellung befindet, solange das Geschoß das Abschußrohr nicht verlassen hat, und der am Rohrausgang aufgeklappt wird. Das beschriebene Geschoß gehört jedoch zum Typ der ungelenkten Flugkörper mit Nachbeschleunigung, wobei die Drehung durch die Gasdeflektoren erreicht wird. Das Abschußrohr ist also ein glattes Führungsrohr und das Geschoß ist nicht den Anforderungen eines Geschützrohrs ausgesetzt. Die Flügel sind mit einer Vorrichtung versehen, die sie in eingeklappter Stellung festhält, und zwar handelt es sich dabei um einen brennbaren Stern; dieser Stern wird von den vom Geschoß ausgestoßenen Gasen verbrannt. Es ist offensichtlich, daß ein derartiges Geschoß nicht aus einem Geschütz verschossen werden kann, denn die in der Rohrkammer entwickelten Antriebsgase würden fast sofort zur Verbrennung des Haltesterns rühren, was zum Ausklappen und zur Beschädigung des Leitwerks innerhalb des Waffenrohres führen würde. Diese Treibgase würden außerdem die vorzeitige Verbrennung der Treibladung des Geschosses zur Folge haben und damit seine Reichweite herabsetzen.
• Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, eine Stabilisierungsvorrichtung für Geschosse anzubieten, die aus einem Einsatz aus einem schweren Material und einer leichten Hülle bestehen, und von einer üblichen Artilleriewaffe mit gezogenem Rohr verschossen werden, und bei denen das Stabilisierungsleitwerk während der Abschußphase in Faltstellung geschützt ist.
• Gegenstand der Erfindung ist also eine Stabilisierungsvorrichtung für ein Geschoß mit Nachbeschleunigung und geringem Längsträgheitsmoment, und zwar für ein Geschoß, das einen Einsatz aus einem schweren Material wie z.B. Wolfram sowie eine Hülle aus einem leichten Material wie z.B. einem Verbundwerkstoff besitzt, wobei diese Vorrichtung eine kegelstumpfförmige Verkleidung aufweist und die Achse des Kegelstumpfes mit der Geschoßachse übereinstimmt, und die Verkleidung am hinteren Teil des Geschosses fest mit der Hülle verbunden und dadurch gekennzeichnet ist, daß die Verkleidung aus einer Anzahl von Streifen besteht, die von einem Verbindungsteil in eingeklappter Stellung gehalten werden, während das Geschoß sich im Rohr der Waffe befindet, und die sich beim Verlassen dieses Rohres abspreizen, wobei dieses Verbindungsteil von einem Treibkäfig gebildet wird, der bei Rotation mit der Hülle verbunden ist und an seinem hinteren Teil den Gasdruck abfängt, um das Geschoß im Rohr anzutreiben, wobei dieser Käfig sich am Ausgang des Waffenrohrs von der Hülle trennt und das Geschoß dazu bestimmt ist, von einem gezogenen Rohr verschossen zu werden.
• Jeder Streifen kann mit einer Verriegelungsvorrichtung verbunden werden, die aus einem Zentrifugalriegel besteht, der in eine radiale Aussparung der Hülle eingeschoben wird.
• Der Zentrifugalriegel kann auch aus einem sich nach oben verdickenden Stift bestehen.
• Jeder Streifen ist mit einer Kerbe auf der Höhe seines Längsgrates versehen, damit sie auf der Höhe ihrer Verbindungsstelle übereinanderliegen.
• Der Treibkäfig besitzt mindestens eine Öffnung, über die das Geschoßinnere Kontakt nach außen hat.
• Auf der Höhe des Geschoßinneren besitzt der Treibkäfig gegenüber den Löchern ein pyrotechnisches Zündungsteil.
• Der Treibkäfig ist auf der Höhe der Einlage fest mit dem Geschoß verbunden.
• Der Halbwinkel an der Spitze des Kegelstumpfes der Stabilisierungsvorrichtung liegt zwischen 5º und 15º, wenn diese ausgeklappt ist, und das Verhältnis des Außendurchmessers der Hülle zum Durchmesser (D) des größten Grundkreises des Kegelstumpfes der Stabilisierungsvorrichtung ist gleich oder größer als 70%. Die Streifen sind auf der Höhe einer kreisförmigen Mantellinie der Hülle fest mit einem Ende der Hülle verbunden und sind entlang dieser Mantellinie regelmäßig verteilt, wobei die Anzahl N und die Breite der Streifen so gewählt werden, daß ihre freien Enden in aufgeklappter Stellung mindestens 70 % des größten Grundkreises des Kegelstumpfes der Stabilisierungsvorrichtung abdecken.
• Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in der Tatsache, daß die Streifen während der gesamten Abschußphase im Rohr in zusammengeklappter Stellung festgehalten werden.
• Ein weiterer Vorteil liegt in der Isolierung der Streifen durch den Treibkäfig, im Hinblick auf die Antriebsgase im Rohr.
• Ein weiterer Vorteil liegt im automatischen Aufklappen der Streifen in Aufklappstellung.
• Die Erfindung wird durch die nun folgende Beschreibung einer speziellen Ausführungsart verdeutlicht, die sich auf die Zeichnungen im Anhang bezieht, wobei:
• Bild 1 die Darstellung eines Axialschnitts eines Geschosses mit einer speziellen Ausführungsart der erfindungsgemäßen Stabilisierungsvorrichtung ist.
• Die Bilder 2, 3, 4, 5 sind Schnitte des vorhergehenden Schnitts, und zwar jeweils durch die Ebenen A-A, B-B, C-C, D-D.
• Bild 4a zeigt ein vergrößertes Detail aus Bild 4.
• Bild 6 zeigt den hinteren Geschoßteil während des Fluges.
• Bild 1 zeigt Vorder- und Hinterteil eines Geschosses 1 mit Nachbeschleunigung durch ein Staustrahltriebwerk. Dieses Geschoß besteht aus einer Hülle 2, aus einem leichten Verbundmaterial (z.B. ein Kohlenstoffepoxyd), und einer Einlage 3 aus einem schweren Material wie z.B. Wolfram.
• Die Einlage 3 wird koaxial zur Hülle 2 angebracht und durch ein rohrförmiges Teil 26, das ebenfalls aus Kohlenstoffepoxyd besteht, fest mit ihr verbunden (siehe Bild 2), und ist fast genauso lang wie die Hülle. Dieses Teil besteht aus einem Außenrohr 27, das auf die Innenfläche der Hülle geklebt wird, sowie einem Innenrohr 28, das auf die Einlage geklebt wird, wobei diese beiden Rohre durch Rippen, hier sind es vier, miteinander verbunden sind (siehe Bild 2), die so, zwischen Einlage und Hülle, vier Kammern abgrenzen. Im Innern dieser Kammern wird eine Treibladung 5 angebracht. Diese Ladung besteht aus abbrennbarem Propergol. Zwischen der Treibladung und der Einlage ist ein kreisförmiger Zwischenraum ausgespart worden, damit die Luft im Innern des Staustrahltriebwerks zirkulieren kann.
• Die Rippen sollen nur der Einlage Halt geben, und können (hier nicht dargestellte) Öffnungen aufweisen, die die Kammern miteinander verbinden, um ein regelmäßiges Abbrennen der Treibladung 5 zu gewährleisten.
• Das Vorderteil (bzw. der Tragkörper) 8 der Hülle 2, (die aus Kohlenstoffepoxyd hergestellt wird), stützt sich durch vier weitere Rippen (siehe Bild 3) auf einen Vorsprung 4, der fest mit dem Vorderteil der Einlage verbunden ist (z.B. durch Kleben).
• Der Vorsprung 4 und das Vorderteil 8 definieren eine ringförmige Öffnung 17 für die Luftzufuhr.
• Die besondere Form des Vorsprungs 4, der in einer Spitze 22 endet, ist (wie bekannt) so konzipiert, daß die während des Fluges mit Überschallgeschwindigkeit von der Geschoßspitze kommende Druckwelle den Druck der durch die ringförmige Öffnung 17 einströmenden Luft erhöht.
• Der innere hintere Teil der Hülle 2 bildet eine Düse 16 für den Ausstoß der Gase.
• Das Geschoß 1 besitzt auf der Höhe seines hinteren Teils einen Treibkäfig 6, der über eine Verbindungsschraube 14 fest mit der Einlage 3 verbunden ist, wobei eine konische Aussparung 23 für die korrekte Stellung des Treibkäfigs und der Einlage sorgt. Die Verbindungsschraube ist so bemessen, daß sie bricht, wenn der Druck, der beim Austritt des Geschosses aus dem Waffenrohr auf der Höhe der Düse 16 auf den Treibkäfig einwirkt, den Druck übersteigt, der auf das Hinterteil des Treibkäfigs einwirkt.
• Der Treibkäfig 6 besitzt auf seiner zylinderförmigen Außenfläche ein Führungsband 11, das in die Rillen des Waffenrohres paßt; um so auf völlig konventionelle Art für Dichtigkeit und Rotation des Geschosses zu sorgen.
• Der Treibkäfig 6 besitzt zwei Bohrlöcher 12, die die Verbindung vom Geschoßinneren nach außen herstellen, außerdem besitzt er, gegenüber diesen Löchern 12, Zündungsteile 13, die z.B. aus einer pyrotechnischen Zündmischung in Verbindung mit einer Verzögerungsmischung (beides übliche, bekannte Mischungen) bestehen. Hier werden diese Zündungsteile in den Senkungen 21 verschraubt, die dieselbe Achse haben wie die Löcher 12. Die Aufgabe dieser Teile wird später näher erläutert.
• Der Treibkäfig 6 sorgt für den Antrieb der Hülle bei der Rotation, mit Hilfe von vier Klauen 24, die in die entsprechenden Aussparungen 29 passen (siehe Bild 6) und auf der Höhe des hinteren Teils der Hülle 2 des Geschosses angebracht sind.
• Am hinteren Teil der Hülle befinden sich dreißig Streifen 9 (siehe Bild 4), die mit Hilfe der Schrauben 18 an einem Ende fest mit der Seitenfläche der Hülle 2 verbunden sind. Diese Streifen sind auf der Hohe einer kreisförmigen Mantellinie der Hülle befestigt und regelmäßig auf dieser Mantellinie verteilt.
• Sie können zwei verschiedene Stellungen einnehmen: eine eingeklappte Stellung, wenn sich das Geschoß im Rohr der Waffe befindet und mit dem Treibkäfig 6 verbunden ist, und eine ausgeklappte Stellung nach dem Austritt aus dem Rohr der Waffe, nach der Trennung von Treibkäfig und Geschoß. In aufgeklappter Stellung bildet jeder Streifen mit der Geschoßachse einen Winkel a. Bild 1 zeigt z.B. einen Streifen in eingeklappter und einen Streifen in ausgeklappter Stellung.
• Alle Streifen zusammen bilden eine kegelförmige Stabilisierungsvorrichtung 31, wobei der Halbwinkel an der Spitze dieses Kegels gleich a ist und die Kegelachse mit der des Geschosses übereinstimmt. Die freien Enden dieser Streifen verteilen sich gleichmäßig auf den großen Grundkreis dieses Kegels, wobei der Durchmesser dieses Kreises D ist (siehe Bild 6). Die Streifen werden durch eine zylinderförmige Innenfläche 15 des Treibkäfigs 6 in eingeklappter Stellung festgehalten (siehe Bild 5), im Verhältnis zur Außenfläche der Hülle stehen sie also nicht hervor. Daher können sie auch während der Abschußphase nicht durch einen eventuellen Kontakt mit dem Rohr der Waffe beschädigt werden.
• Jeder Streifen besitzt zwei Kerben 30 (siehe Bild 4a), deren Form und jeweilige Lage so gewählt werden, daß sich bei eingeklappter Stellung eine vollständige Abdeckung jedes Streifens durch einen seiner Nachbarstreifen ergibt, während sie in aufgeklappter Stellung teilweise übereinanderliegen.
• Außerdem ist jeder zweite Streifen mit einem Riegel 10 versehen, der aus einem sich nach oben verdickenden Stift 19 besteht, der in einer auf der Hülle angebrachten, radialen Aussparung 20 entlanggleitet, bis zum Kontakt mit einer in dieser Aussparung vorhandenen Senkung.
• In aufgeklappter Stellung werden also die mit Riegeln versehenen Streifen von diesen festgehalten, während sie selbst wiederum, über die Kerben 30, die Streifen festhalten, die keine Riegel besitzen.
• Man kann daher sagen, daß in ausgeklappter Stellung jeder Streifen durch eine Verriegelungsvorrichtung festgehalten wird, die hier entweder vom Riegel 10 oder von der Kerbe 30 des Nachbarstreifens gebildet wird.
• Es wäre auch möglich gewesen, jeden Streifen mit einem Riegel zu versehen, aber die hier gewählte Anordnung erlaubt eine Reduzierung der Maße der erfindungsgemäßen Stabilisierungsvorrichtung.
• Streifen und Riegel können z.B. aus Stahl hergestellt werden, und ihre Abmessungen werden so gewählt, daß ein guter mechanischer Halt sowie die Winkeleinhaltung in ausgeklappter Stellung während des Fluges gewährleistet sind (Geschwindigkeit des Geschosses ungefähr 1500 m/s, Beschleunigungen ungefähr 34000 g).
• Nach ihrer Freigabe nehmen sie aufgrund der zentrifugalen Trägheitskräfte ihre ausgeklappte Stellung ein (siehe Bild 6). Dabei bilden alle Streifen mit der Achse des Geschosses 1 einen Winkel a von ungefähr 10º. Da die Trägheitskräfte dazu neigen, sie weiter von der Seitenfläche der Hülle abzuspreizen, befinden sich alle sich nach oben verdickenden Stifte 19 im Anschlag in ihrer radialen Aussparung 20, wodurch die Symmetrie aller Streifen gewährleistet wird (Rotationssymmetrie ca. dreißig um die Geschoßachse herum).
• Bei einem derartigen Geschoß ergeben sich folgende Betriebsphasen:
• Das Geschoß wird in der Kammer einer Waffe plaziert und auf übliche Weise verschossen, der auf den hinteren Teil des Treibkäfigs 6 einwirkende Gasdruck schiebt das Geschoß m Rohr entlang; das Führungsband 11 preßt sich in die Rillen, sorgt für Dichtigkeit und überträgt eine Drehgeschwindigkeit, die am Ausgang des Waffenrohrs ungefähr 500 Umdrehungen/Sekunde beträgt. Während dieser gesamten Abschußphase ist der Druck, der auf den hinteren Teil des Treibkäfigs 6 einwirkt, größer als der, der auf der Höhe des Geschoßinnern auf ihn einwirkt. Beim Austritt aus dem Rohr nimmt dagegen der Innendruck zu und führt zum Bruch der Verbindungsschraube 14. Letztere wird so ausgelegt, daß dieser Bruch in den ersten 100 Metern erfolgt, die das Geschoß zurücklegt.
• Während der Abschußphase konnten die Gase durch die Löcher 12 ins Innere der Hülle eindringen und die Zündung der pyrotechnischen Zündungselemente 13 verursachen, wobei diese Teile wiederum die Zündung der Treibladung 5 ermöglichen. Durch Variieren der Eigenschaften der Verzögerungs- und der Zündungsmischung wird es möglich, den Zeitpunkt dieser Zündung genau zu bestimmen (vorzugsweise in der auf den Abschuß folgenden Zehntelsekunde).
• Nach der Trennung von Treibkäfig und Geschoß nehmen die Streifen ihre aufgeklappte Stellung ein.
• Die Trägheit eines derartigen Geschosses im Verhältnis zu seiner Achse liegt bei 10&supmin;² kg.m2 (bei einem Kaliber von 105 mm, Einlage aus Wolfram, Hülle aus Kohlenstoffepoxyd) und ist zu gering, um eine Drallstabilisierung zu gewährleisten (eine Sprenggranate des gleichen Kalibers hat, vergleichsweise, eine Trägheit von ungefähr 0,25 kg.m2). Der Einsatz eines üblichen Leitwerks ist wegen der vom Rohr der Waffe übertragenen sehr hohen Drehgeschwindigkeit (von ungefähr 500 Umdrehungen /Sekunde) unmöglich, da sie seine Zerstörung verursachen würde.
• Die dreißig Streifen der erfindungsgemäßen Stabilisierungsvorrichtung entsprechen vom aerodynamischen Standpunkt aus einer am hinteren Ende der Hülle angebrachten kegelförmigen Schürze, wobei die Achse des Kegels mit der Geschoßachse übereinstimmt. Diese Schürze verändert den Luftwiderstand des Geschosses und senkt den absoluten Wert der Abfangstabilität, wodurch man eine gleichmäßige Flugbahn erhält.
• Wie bekannt, handelt es sich bei der Abfangstabilität um den Abstand zwischen dem Schwerpunkt des Geschosses und dem Zentrum der aerodynamischen Kräfte, die darauf einwirken.
• Ein Geschoß, das sich nicht dreht, fliegt um so gleichmäßiger, je weiter das Zentrum der aerodynamischen Kräfte vom Schwerpunkt entfernt ist und hinter diesem liegt (hohe Abfangstabilität, die mindestens dem Kaliber entspricht). Ein drallstabilisiertes Geschoß dagegen fliegt umso gleichmäßiger, je geringer der absolute Wert der Abfangstabilität ist (das Zentrum der aerodynamischen Kräfte liegt dabei vor dem Schwerpunkt des Geschosses).
• Bei einem drallstabilisierten Geschoß wird diese Stabilität gewöhnlich mit einem Koeffizienten ausgedrückt, der essentieller Stabilitätskoeffizient genannt wird und von der Drehgeschwindigkeit und der Geometrie des Geschosses abhängig ist. Ein Geschoß ist drallstabilisiert, wenn dieser Koeffizient über 1,5 liegt. Ein Geschoß mit geringer Längsträgheit (ungefähr 10&supmin;² kg/m2), das nicht mit einer erfindungsgemäßen Stabilisierungsvorrichtung ausgestattet ist, kann nicht drallstabilisiert werden. Das Zentrum der aerodynamischen Kräfte ist nämlich in diesem Fall zu weit vom Schwerpunkt entfernt.
• Beim Geschoß von Bild 1 z.B. (Kaliber 105 mm) liegt das aerodynamische Zentrum ohne die erfindungsgemäße Stabilisierungsvorrichtung auf der Geschoßachse, ungefähr auf halber Höhe des Vorderteils 8, d.h. ca. 240 mm vor dem Schwerpunkt des Geschosses, sodaß der essentielle Stabilitätskoeffizient bei ca. 0,5 liegt und daß Geschoß nicht stabilisiert ist.
• Durch das Anbringen einer kegelförmigen Stabilisierungsvorrichtung, wobei die Achse des Kegels mit der Geschoßachse übereinstimmt, am hinteren Teil des Geschosses wird das Zentrum der aerodynamischen Kräfte an den Schwerpunkt des Geschosses angenähert, befindet sich jedoch dennoch weiterhin vor diesem, und man verringert so den absoluten Wert der Abfangstabilität.
• Diese Stabilisierungvorrichtung wird so angebracht, daß ein essentieller Stabilitätskoeffizient von über 1,5 gewährleistet ist. Vom praktischen Standpunkt aus genügt es, sie so anzubringen, daß der Grundkreis des Kegels praktisch mit dem hinteren Teil der Hülle übereinstimmt.
• So ergibt sich bei einem Geschoß vom Kaliber 105 mm mit einer Stabilisierungsvorrichtung aus dreißig Streifen, deren Länge 50 mm beträgt, und die mit der Geschoßachse einen Winkel von ungefähr 10º bilden, daß das Zentrum der aerodynamischen Kräfte ca. 20 mm vor dem Schwerpunkt des Geschosses liegt, der essentielle Stabilitätskoeffizient beträgt in diesem Fall 1,6 und das Geschoß ist drallstabilisiert.
• Hierbei wäre zu erwähnen, daß dieses Geschoß bei vollständig gleichen Abmessungen und mit einer derartigen Stabilisierungsvorrichtung beim Abschuß aus einem glatten Rohr nicht stabilisiert wäre, da sich das Zentrum der aerodynamischen Kräfte vor dem Schwerpunkt befindet.
• Um in diesem Fall eine entsprechende Stabilität zu erhalten, müßte das Geschoß, wie bereits in der Präambel beschrieben, ein sehr groß bemessenes Leitwerk besitzen, das in der Lage ist, das Zentrum der aerodynamischen Kräfte um mindestens ein Kaliber hinter den Schwerpunkt zu verschieben, was von den Abmessungen her ungünstig wäre und darüberhinaus zu einer Erhöhung des Luftwiderstandes des Geschosses und damit zu einer Verringerung der Reichweite führen würde.
• Vorausgesetzt, daß das Zentrum der aerodynamischen Kräfte vor dem Schwerpunkt und in einem Abstand liegt, der gering genug ist, um die Stabilität zu gewährleisten, so kann die Höhe der Stabilisierungsvorrichtung beliebig sein, man wird jedoch feststellen, daß bei gleichbleibendem Winkelwert Stabilisierungsvorrichtungen mit zu großer Höhe im Vergleich zum Geschoßdurchmesser einen erheblich größeren Basisdurchmesser haben, was zu einer Erhöhung des Luftwiderstandes und damit zu einer Verringerung der Reichweite des Geschosses führt.
• Vom praktischen Standpunkt aus ist es empfehlenswert, die Abmessungen der Stabilisierungsvorrichtung so zu wählen, daß in aufgeklappter Stellung das Verhältnis des Hüllendurchmessers des Geschosses zu dem des größten Grundkreises des Kegels der Stabilisierungsvorrichtung (D) nicht unter 70 % liegt.
• Aus den gleichen Gründen wählt man einen Wert zischen 5º und 15º für den Halbwinkel an der Spitze des Kegels der Stabilisierungsvorrichtung, um den von dieser verursachten Luftwiderstand zu reduzieren.
• Wie man sieht, liegt der Hauptvorteil der Erfindung darin, eine Stabilisierungsvorrichtung zu liefern, mit der ein Geschoß mit geringer Längsträgheit aus einem gezogenen Rohr verschossen werden kann.
• So wird es möglich, ein Geschoß mit Staustrahltriebwerk zu konzipieren, das eine Einlage aus einem schweren Material wie z.B. Wolfram, aufweist und aus einem gezogenen Rohr verschossen werden kann. Das Staustrahltriebwerk ermöglicht es, ein Geschoß zu entwickeln, dessen Reichweite bzw. Wirksamkeit im Ziel im Verhältnis zu den üblichen Pfeilgeschossen erheblich höher liegt.
• Die erfindungsgemäße Stabilitätsvorrichtung ermöglicht es auch, eine leichtere Hülle zu verwenden, was bei gleicher Masse den Einsatz einer schwereren Einlage erlaubt, wodurch sich die Wirksamkeit des Geschosses im Ziel noch erhöht.
• Ein Vorteil der oben beschriebenen Herstellungsart liegt in der Möglichkeit, die Herstellung der erfindungsgemäßen Stabilisierungsvorrichtung zu vereinfachen, indem man mit Hilfe einer begrenzten Anzahl von Streifen eine möglichst vollständige Abdeckung zu erreichen versucht. Die Windkanalversuche haben gezeigt, daß eine Anzahl N von Streifen, deren Abmessungen so gewählt sind, daß die freien Enden der Streifen in aufgeklappter Stellung mindestens 70 % des größten Grudkreises des Kegels der Stabilisierungsvorrichtung abdecken, eine gute aerodynamische Annäherung dieser letzteren an die üblichen Abschußbedingungen eines großkalibrigen Geschosses aus einem gezogenen Rohr darstellen.
• Andere Varianten sind ebenfalls möglich.
• Die Anzahl der Streifen kann geringer sein, es wäre z.B. möglich, vier Streifen vorzusehen, die ein zylinderförmiges Profil aufweisen, um so eine eingeklappte Stellung längs der Hülle einnehmen zu können, die jedoch so zugeschnitten sind, daß ihr freies Ende breiter ist als das an der Hülle befestigte. Auch dabei liegen die Streifen in ein- und ausgeklappter Stellung übereinander, und die so gebildete Stabilisierungsvorrichtung ist kegelförmig.
• Es ist möglich, andere Verriegelungsmöglichkeiten für die Streifen in ausgeklappter Stellung vorzusehen. So können der sich nach oben verdickende Stift 19 und die radiale Aussparung 20 kegelförmig sein, wobei diese Kegelform die Verriegelung in ausgeklappter Stellung gewährleistet.
• Es ist auch möglich, die erfindungsgemäße Stabilisierungsvorrichtung mit einem nachbeschleunigten Geschoß vom Typ Booster, wie es in dem in der Präambel erwähnten Patent US4573412 beschrieben wird, zu verwenden, wobei die Erfindung einen Abschuß dieses Geschosses aus einem üblichen gezogenen Rohr erlaubt.
• Aber der Einsatz der erfindungsgemäßen Stabilisierungsvorrichtung bei einem Geschoß mit Staustrahltriebwerk ermöglicht (wie bereits in der Präambel erwähnt), den vorteilhaftesten Kompromiß aus Kosten und Wirksamkeit.

Claims (9)

1 - Stabilisierungsvorrichtung für ein Geschoß (1) mit Nachbeschleunigung und geringem Längsträgheitsmoment, im besonderen für ein Geschoß mit einer Einlage (3) aus einem schweren Material, wie z.B. Wolfram, und einer Hülle (2) aus einem leichten Verbundwerkstoff, wobei diese Vorrichtung eine Schürze (31) aufweist, die die allgemeine Form eines Kegelstumpfes besitzt, und wobei die Achse des Kegelstumpfes mit der Achse des Geschosses (1) übereinstimmt, die Schürze mit der Hülle (2) auf der Höhe des hinteren Geschoßteils fest verbunden ist, und die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Stabilisierungsvorrichtung aus einer Anzahl von Streifen besteht, die von einem Verbindungsmittel in eingeklappter Stellung gehalten werden, solange das Geschoß sich im Rohr der Waffe befindet, und die beim Austritt aus dem erwähnten Rohr aufklappen, wobei das Verbindungsmittel von einem Treibkäfig (6) gebildet wird, der während der Drehung mit der Hülle (2) verbunden ist, und dessen hinterer Teil den Gasdruck aufnimmt, um das Geschoß im Rohr entlang zu befördern, wobei sich der Treibkäfig am Ausgang des Waffenrohrs von der Hülle trennt, und das Geschoß dazu bestimmt ist, aus einem gezogenen Rohr verschossen zu werden.

2 - Stabilisierungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Streifen mit einer Verriegelungsvorrichtung verbunden ist, die aus einem Zentrifugalriegel (10) in einer radialen Aussparung (20) der Hülle (2) besteht.

3 - Stabilisierungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrifugalriegel (10) von einem sich nach oben verdickenden Stift (19) gebildet wird.

4 - Stabilisierungsvorrichtung gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen (9) jeweils eine Kerbe (30) auf der Höhe ihrer Längsgrate aufweisen, damit sie auf der Höhe ihrer Verbindungsstellen übereinanderliegen.

5 - Stabilisierungsvorrichtung gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibkäfig (6) mindestens ein Loch (12) aufweist, wodurch eine Verbindung des Geschoßinneren nach außen hergestellt wird.

6 - Stabilisierungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibkäfig (6) gegenüber den Löchern (12) auf der Höhe des hinteren Geschoßtells ein pyrotechnisches Zündungselement (13) aufweist.

7 - Stabilisierungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibkäfig (6) auf der Höhe der Einlage (3) fest mit dem Geschoß (1) verbunden ist.

8 - Stabilisierungsvorrichtung gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbwinkel an der Spitze des Kegelstumpfes der Schürze (31) zwischen 5º und 15º liegt, wenn sich diese in aufgeklappter Stellung befindet, sowie dadurch, daß das Verhältnis des äußeren Durchmessers der Hülle (2) zum Durchmesser (D) des größten Grundkreises des Kegelstumpfes der Schürze (31) gleich bzw. größer als 70 % ist.

9 - Stabilisierungsvorrichtung gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen (9) auf der Höhe einer kreisförmigen Mantellinie der Hülle fest mit einem Ende der Hülle (2) verbunden und längs dieser Mantellinie regelmäßig verteilt sind, wobei die Anzahl N und die Breite der Streifen so gewählt werden, daß ihre freien Enden in aufgeklappter Stellung mindestens 70 % des größten Grundkreises des Kegelstumpfes der Schürze (31) abdecken.