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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für Geschosse,
die eine Bodensogausgleichseinheit für verlängerte Reichweite enthalten und die
während der ersten Phase ihrer Flugbahn drallstabilisiert sind, jedoch in der folgenden Phase
einer Drallverzögerung unterworfen sind, wenn Leitflächen, die anfänglich eingezogen
sind, sich entfalten, um die Stabilisierungsfunktion zu übernehmen. Die vorliegende
Erfindung bezieht ein Verfahren und eine Vorrichtung ein, die es ermöglicht, dass die
Geschosse eine effektive und funktionelle Entfaltung der Leitflächen mit einem
gleichzeitigen Abwerfen der Bodensogausgleichseinheit zu dem Zeitpunkt erreichen, wenn
das Umschalten auf Stabilisierung durch Leitflächen hinsichtlich der Funktion des
Geschosses, z. B. Führung in das Ziel, gewünscht ist. Durch das Abwerfen der
Bodensogausgleichseinheit wird das Geschoss von zusätzlichem Gewicht befreit, das seine
Lenkbarkeit reduziert, während gleichzeitig der Schwerpunkt des Geschosses nach vorn zu
dem Nasenabschnitt hin verschoben wird, was für flügelstabilisierte Geschosse
vorteilhaft ist. Eine bevorzugte Variante der vorliegenden Erfindung ermöglicht es außerdem,
den Ort des Führungsringes an dem Geschoss für eine optimale Funktionalität frei
auszuwählen, der in den meisten Fällen wahrscheinlich vor den ausklappbaren Leitflächen
liegen würde.
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Artilleriegeschosse werden normalerweise über ihre gesamte Flugbahn bis zum Aufprall
auf das Ziel oder bis zur Selbstdetonation drallstabilisiert. Es gibt außerdem zahlreiche
Typen von speziellen Geschossen, die während der Abschussphase im Geschützlauf
drallstabilisiert werden, deren Drallgröße jedoch anschließend in einer früheren oder
späteren Stufe ihrer Flugbahn verzögert wird, wenn die stabilisierende Funktion durch
die von dem Geschoss ausklappenden Leitflächen übernommen wird. Dies trifft zum
Beispiel für in der Endphase gelenkte Geschosse zu, deren Projektilflugbahnen mit
Hilfe von durch befehlsaktivierte Triebwerke ausklappbaren
Verzögerungseinrichtungen oder entsprechendem korrigiert werden können. Es ist nämlich viel schwieriger, die
Flugbahn eines ausschließlich drallstabilisierten Körpers durch externe Mittel zu
korrigieren, als eine äquivalente Korrektur der Flugbahn für einen flügelstabilisierten Körper
durchführen.
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Ein drallstabilisiertes Geschoss zeigt normalerweise kleinere Abweichungen der
Flugbahn als ein äquivalentes flügelstabiliertes Geschoss. Darüber hinaus besitzt das
flügelstabilisierte Geschoss einen größeren Luftwiderstand, was zu einer kürzeren Reichweite
führt, und wird durch Windverhältnisse mehr beeinflußt.
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Wie es oben angegeben ist, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die speziellen
Bedingungen, die vorliegen, wenn solche Geschosse, die beim Abfeuern und während
des überwiegenden Teils ihrer Flugbahn flügelstabilisiert sind und eine
Bodensogausgleichseinheit für erweiterte Reichweite enthalten und deren Drallgeschwindigkeit
darüber hinaus zum Ende ihrer Flugbahn hin zu der gleichen Zeit verzögert ist, in der sie
flügelstabilisiert werden, wenn ihre eingebauten stabilisierenden Leitflächen
ausgeklappt werden.
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Es gibt bereits eine Anzahl von unterschiedlichen Konstruktionsprinzipien für
Projektile mit verschiedenen Tyen von ausklappbaren Leitflächen.
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Bei dem rein theoretischen Typ von einziehbaren Leitflächen ist jede Leitfläche zu
Anfang in radialer Richtung in dem Projektilkörper oder, was vielleicht üblicher ist, in
einem hierfür vorgesehenen Schlitz oder Fach im Projektilkörper eingeklappt. Für die
eigentliche Ausklappfunktion, in der sich die Leitflächen radial mit einem Ruck nach
oben bewegen oder nach oben springen, sind normalerweise Federn vorhanden, die für
diesen Zweck eingebaut sind. Die hauptsächlichen Nachteile bei diesem Typ einer Leitfläche
sind, dass sie zuviel Raum im Projektilkörper einnehmen und dass es schwierig
ist, sie mit einer ausreichenden Flächengröße zu versehen.
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Ein Typ von Leitflächen, die erheblich weniger Raum einnehmen, ist der Typ, bei dem
sie zu Anfang, d. h. vor einer Entfaltung, bogenförmig und um den Projektilkörper
herum eng eingeklappt sind, und die, nachdem sie durch den Abwurf einer
Schutzvorrichtung oder durch das Öffnen einer speziellen Haltevorrichtung oder dergleichen
freigegeben sind, sich in erster Linie auf Grund von Fliehkräften mit einem Ruck nach oben
bewegen und anschließend im ausgeklappten Zustand verriegelt werden. Ein Beispiel
dieses Typs einer Leitfläche, bei dem die Leitfläche ihre nach außen gewölbte Form
auch nach der Entfaltung beibehält, ist das schwedische Patent Nr. 339 646.
Vorausgesetzt, man wählt das richtige Material aus, ist es jedoch möglich, Leitflächen
herzustellen, die nach einer Entfaltung praktisch flach werden, obwohl sie mehrere Jahre lang am
Geschosskörper, an dem sie installiert sind, eingeklappt waren. Bei diesem Typ einer
Leitfläche stellt die Flächengröße der Leitfläche normalerweise kein Problem dar,
jedoch ist es andererseits wichtig, die Leitflächen vor dem Gasdruck im Lauf beim
Abfeuern des Projektils zu schützen, während sie sich im eingeklappten Zustand befinden.
Wenn die Leitflächen der ganzen Kraft des Gasdruckes im Lauf ausgesetzt wären,
würde dies in den meisten Fällen zu einer solchen Verformung der Leitflächen führen,
dass ihre Funktion als stabilisierende Einrichtungen für das Geschoss riskant sein
würde, ganz zu schweigen davon, ob eine Entfaltung selbst nach einer solchen
Verformung noch möglich sein würde. Eine Lösung dieses zusätzlichen Problems wird in
Verbindung mit dem angefügten Beispiel beschrieben.
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Die Kombination von ausklappbaren Leitflächen und abwerfbaren
Bodensogausgleichseinheiten findet man in den Schwedischen Patenten Nr. 7 908 002-4 und 8 200 312-0. In
diesen beiden Fällen werden die Leitflächen in Verbindung mit einem Abwurf der
Bodensogausgleichseinheit ausgeklappt, wobei die Anbringung der Leitflächen vor dem
Führungsring des Geschosses sie vor der vollen Kraft des Gasdruckes beim Abfeuern
schützt. Obwohl dies eine natürliche Lösung des Problems zu sein scheint, kann sie
jedoch nicht immer genutzt werden, da es oftmals andere Kriterien sind, die bestimmen,
wo der Führungsring in Richtung der Länge des Geschosses (Projektils) angeordnet
werden soll. Da das Geschoss seinen größten Belastungskräften genau an dem
Querschnitt durch den Führungsring ausgesetzt ist, ist es notwendig, zu gewährleisten, dass
das Geschoss in diesem Querschnitt in hohem Grade formbeständig ist. Eine weitere
Komplikation liegt vor, wenn das Geschoss kleine Bomben/Submunitionseinheiten
verstreuen soll und somit geöffnet werden können muß, was in den meisten Fällen
bedeutet, dass die Basis des Geschosses in der Lage sein muß, kleine Bomben/
Submunitionseinheiten zu verstreuen.
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Der Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine
Vorrichtung anzubieten, die das gleichzeitige Ausklappen von Leitflächen und Abwerfen der
Bodensogausgleichseinheit für Geschosse ermöglicht, die eine
Bodensogausgleichseinheit einschließen und die in der ersten Phase ihrer Flugbahn flügelstabilisiert sind, deren
Drallgeschwindigkeit in einer nachfolgenden Phase durch Leitflächen jedoch verzögert
wird, die von dem Geschosskörper ausgeklappt werden, wobei die Leitflächen nach
einer Verzögerung des Dralls die stabilisierende Funktion übernehmen.
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Dieser komplette doppelte Funktionsablauf, wie er in der vorliegenden Erfindung genau
angegeben ist, wird durch eine einzelne kleine, gaserzeugende Ladung erreicht, die
durch einen Steuerbefehl gezündet wird, wobei die Ladung die
Bodensogausgleichseinheit von der Innenseite der Heckeinheit des Geschosses abwirft und gleichzeitig einen
Leitflächenschutz auswirft, der mit der Bodensogausgleichseinheit mechanisch
verbunden ist und die Heckeinheit konzentrisch umgibt, in der die Leitflächen montiert sind
und an der sie zu Anfang konvex gewölbt eingeklappt sind. Die Verbindung zwischen
der Bodensogausgleichseinheit und dem Leifflächenschutz ist die Heckwand, die beim
Abfeuern die Basis des Geschosses bildet, während ein ringförmiger Raum zwischen
der Bodensogausgleichseinheit und dem Leitflächenschutz vorhanden ist, der die
eigentliche Heckeinheit des Geschosses umgibt, in welchem die Leitflächen eingebaut
sind und bereit zur Entfaltung eingeklappt sind, sobald der Leitflächenschutz
abgeworfen ist. Wenn die Bodensogausgleichseinheit aus ihrer Lage in der Heckeinheit des Geschosses
abgeworfen ist, wird somit auch der Leitflächenschutz entfernt und die
Leitflächen klappen ungehindert aus.
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In der Regel sind die Leitflächen von flügelstabilisierten Projektilen um wenige Grad
relativ zu der Längsachse des Projektils angewinkelt, um dem flügelstabilisierten
Projektil einen geringen Drall zu erteilen. Eine solche leichte Anwinklung der Leitflächen
kann auch bei den oben angegebenen Typ eingebaut werden, bei dem die Leitflächen
anfänglich an dem Projektilkörper konvex gewölbt eingeklappt sind, jedoch bei einer
Entfaltung scheinbar flache Flächen aufweisen. Die gleiche Wirkung kann auch erzielt
werden, indem der Lagerstift von jeder Leitfläche relativ zur Längsachse des Projektils
leicht angewinkelt wird.
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Ein spezieller Vorteil dieses Verfahrens und der Vorrichtung, wie es in der vorliegenden
Erfindung beschrieben ist, wird mit der Version der Erfindung erzielt, bei welcher der
Raum zwischen dem Leitflächenschutz und der Bodensogausgleichseinheit, der nicht
durch die Heckeinheit des Geschosses oder die Leitflächen eingenommen wird,
vollkommen mit irgendeiner geeigneten inerten, nicht brennbaren oder nicht klebenden
Substanz mit geringer Kompressibilität und sehr geringer Eigenfestigkeit ausgefüllt ist.
Dann kann der Leitflächenschutz, vorausgesetzt, dass er bei Befestigung am Geschoss
völlig abgedichtet ist, aus einem relativ dünnen Material bestehen, welches das
geringstmögliche Eigengewicht ergibt und minimalen Raum erfordert.
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Es gibt zum Beispiel bestimmte Zweikomponenten-Silikone einschließlich einiger, die
unter dem Namen SEALGAARD verkauft werden, die diese Anforderungen erfüllen.
Eine andere denkbare Substanz wäre ein geeignetes Fluid oder ein thixotropes Gel.
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Wenn der betrachtete Leitflächenschutz auf diese Art und Weise mit einer solchen nicht
kompressiblen Substanz gefüllt ist, welche die eingeklappten Leitflächen völlig umgibt,
wird es möglich, einen Leitflächenschutz zu verwenden, bei dem, obwohl er völlig
abgedichtet sein muß, es völlig ausreichend ist, ihn aus einem Werkstoff mit kleiner Dicke
(d. h. begrenzte Wanddicke) herzustellen, da er einem extrem hohen äußeren Druck
standhalten wird, ohne eine Verformung zu erleiden, die einen Abwurf zum
gewünschten Zeitpunkt verhindern würde, und ohne irgendeine Verformung der umgebenden
Leitflächen. Dies bedeutet wiederum, dass der Führungsring des Geschosses an der
optimalen Position angeordnet sein kann, unabhängig davon, ob der Leitflächenschutz und
die eingeklappten Leitflächen darin an dem Abschnitt des Geschosses angeordnet sind,
der durch die Treibgase am meisten beeinflußt wird. Eine Entfaltung der Leitflächen
erfordert dann nur das Abwerfen des in Frage kommenden Leitflächenschutzes,
nachdem die natürliche Federkraft der Leitflächen, die am Anfang im eingeklappten Zustand
nach außen gewölbt sind, Fliehkräfte und/oder Luftwiderstand die Leitflächen in ihren
ausgeklappten Zustand nach außen drückt, während gleichzeitig die Schutzsubstanz mit
geringer natürlicher Festigkeit von dem Geschosskörper und den Leitflächen
geschleudert wird.
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Selbst herkömmliche Artilleriegeschosse, die zum Abfeuern in Feldgeschützen und
Haubitzen ausgelegt sind, können überraschenderweise dünnwandig hergestellt werden,
vorausgesetzt, dass der hinterste Abschnitt, in erster Linie der Querschnitt des
Geschosses, an dem sich der Führungsring befindet, der den größten Kräften ausgesetzt ist,
ausreichend robust dimensioniert wird. Für Geschosse, die ausgelegt sind, um kleine
Bomben und andere Typen von Submunitionseinheiten zu verstreuen, wo das Geschoss
selbst lediglich ein Lastträger ist, ist es besonders wünschenswert, dass das natürliche
Gewicht des Geschosskörpers minimal ist. Die vorliegende Erfindung mit ihrer
auswerfbaren Bodensogausgleichseinheit, die in der Heckeinheit des Geschosses
aufgenommen ist, ermöglicht es, geeignete Teile der Bodensogausgleichseinheit als
Verstärkung für den Querschnitt des Geschosses, wo sich der Führungsring befindet, zu nutzen.
Das Gewicht dieser Verstärkung kann anschließend zusammen mit der
Bodensogausgleichseinheit entfernt werden, wenn sie nicht mehr erforderlich sind. Eine besonders
vorteilhafte Version ist in dem angefügten Beispiel dargestellt, in dem die innere
Heckwand der Bodensogausgleichseinheit, d. h. die Wand gegenüber dem Gasauslass, die
Abmessungen für relativ hohe Beanspruchungen haben muß, als Verstärkung des
Geschossquerschnitts, wo der Führungsring angeordnet ist, genutzt wird. Vorausgesetzt,
dass der Anbringungsort des Führungsrings ansonsten optimal ist, wird in dem
Geschoss
ein Gewichtsvorteil gewonnen, nachdem die Bodensogausgleichseinheit
abgeworfen worden ist, und es ist ganz unerheblich, wenn die Innenwand der
Bodensogausgleichseinheit aus diesem Grund übermäßig stark gemacht werden muß, da das
Eigengewicht in dem Geschoss anderweitig reduziert worden ist.
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Die vorliegende Erfindung ist in den nachfolgenden Patentansprüchen definiert und
wird in den angefügten Abbildungen etwas ausführlicher beschrieben, in denen zeigen
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Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Artilleriegeschoss vom Typ, der in Verbindung
mit der vorliegenden Erfindung relevant sein könnte, während
Fig. 2 das gleiche Geschoss nach dem Ausklappen von Leitflächen;
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Fig. 3 in größerem Maßstab und mit mehr sichtbaren Teilen einen Längsschnitt durch
die Heckeinheit des in Fig. 1 dargestellten Geschosses zeigt;
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Fig. 4 einen Schnitt IV-IV in Fig. 3;
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Fig. 5 eine Vergrößerung des in Fig. 4 gekennzeichneten Kreissektors; und
schließlich
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Fig. 6 eine Schrägprojektion des hinteren Gehäuses des Geschosses (in den
Abbildungen mit 25 bezeichnet), wobei alle Leitflächen ausgeklappt sind. (Es ist
anzumerken, dass der Geschosskörper in dieser Abbildung nicht dargestellt ist;
es sind nur das Teil 25 und die darin angebrachten Leitflächen
veranschaulicht).
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Teile, die in mehr als einer Abbildung gezeigt sind, haben die gleiche Bezeichnung
unabhängig von dem verwendeten Maßstab und dem dargestellten Abschnitt.
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Das in den Abbildungen veranschaulichte Geschoss 1 ist ein TCM Geschoss, d. h. ein
Geschoss, dessen ballistische Flugbahn korrigiert werden kann, während sich das
Geschoss auf sein Ziel zubewegt (TCM = Munitionen mit korrigierbarer Flugbahn). Die
Hauptteile des Geschosses 1 sind das Elektronikpaket 2, das die zum Korrigieren der
Flugbahn und anderer Funktionen erforderliche Elektronik enthält, eine Steuereinheit 3,
die eine Anzahl von mit Treibmitteln angetriebenen Triebwerken 4 des bekannten Typs
enthält, die Korrekturen der Flugbahn realisieren, wie sie durch das Elektronikpaket
angewiesen werden, wobei jedes derartige Triebwerk eine Düse 5 einbezieht, hinter der
es eine Ladungssektion 6 gibt, um eine hier nicht beschriebene Ladung wie kleine
Bomben/ Submunitionseinheiten und schließlich eine Heckeinheit 7 unterzubringen, die
in erster Linie eine Bodensogausgleichseinheit 8, Leitflächen 9 bis 13 und ihre
Lagerstifte 14 bis 18 enthalten. Das ganze Gehäuse enthält außerdem eine
Bodensogausgleichseinheit 8 und einen integralen Leitflächenschutz 19.
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Die Fig. 2 bis 5 zeigen den Leitflächenschutz, die Leitflächen und die
Bodensogausgleichseinheit ausführlicher.
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Wie zum Beispiel in Fig. 2 dargestellt ist, weist das Geschoss 1 gemäß dem
Ausführungsbeispiel ein relativ dünnes äußeres Gehäuse 20 und einen Führungsring 21 auf, der
aus Kupfer oder einem Äquivalent besteht und im übrigen entsprechend den
herkömmlichen technischen Methoden konstruiert ist. Die relative Dünne des Geschosskörpers 1
ist in erster Linie ein direktes Ergebnis der Tatsache, dass das in Frage kommende
Geschoss so ausgeführt ist, um eine Anzahl von kleinen Bomben/Submunitionseinheiten in
das beabsichtigte Ziel zu transportieren, wobei aber dieser Faktor im Zusammenhang
mit der vorliegenden Erfindung keine Bedeutung hat. Andererseits ist die Ausführung
der Bodensogausgleichseinheit 8 und des befestigten Leitflächenschutzes 19 wichtig.
Die Bodensogausgleichseinheit 8 ist mit einer inneren Brennkammer 22 versehen, die
zu Anfang ein spezielles, langsam brennendes Treibmittel enthält. Die Heckwand
(relativ zu der Flugrichtung des Geschosses) der Brennkammer der
Bodensogausgleichseinheit endet mit einem Flansch 23, der mit dem Leitflächenschutz 19 einstückig ist, der
sich wiederum nach vorn in Flugrichtung des Geschosses von diesem Flansch parallel
mit der äußeren Wand der Bodensogausgleichseinheit 8 erstreckt. Zwischen dieser
äußeren Wand der Bodensogausgleichseinheit 8, der Brennkammer und der Innenseite des
Leitflächenschutzes 19 ist ein ringförmiger Raum 24 vorhanden. Zu Anfang ist die
Bodensogausgleichseinheit 8 in dem bezeichneten Raum 31 in der Heckeinheit 7 des
Geschosses 1 aufgenommen. In den Abbildungen ist dieser Raum 31 für die
Bodensogausgleichseinheit in einem getrennten hinteren Gehäuse 25 ständig mit dem äußeren Gehäuse
20 des Geschosses 1 verbunden. Das hintere Gehäuse 25 ist in der Form einer
zylindrischen Dose ähnlich, an deren äußeren Heckwand die Leitflächen 9 bis 13 durch
ihre Lagerstifte 14 bis 18 montiert sind. Die Leitflächen 9 bis 13 sind zu Anfang gegen
die äußere gekrümmte Fläche der Außenwand des hinteren Gehäuses 25 eingezogen,
während diejenigen Teile des hinteren Gehäuses 25, in dem die Leitflächen montiert
sind, in dem oben erwähnten ringförmigen Raum 24 aufgenommen sind, und die
Innenfläche des Leitflächenschutzes 19, das sich am nächsten zu der freien
Überlappungfläche 26 befindet, mit der abdichtenden Fläche 27 eine überlappende Abziehdichtung
bildet. Der ringförmige Raum 24, der nicht von dem hinteren Gehäuse 25 eingenommen
wird, die Leitflächen 9 bis 13 und ihre Lagerstifte 14 bis 18 sind im Anfangszustand mit
der oben beschriebenen inerten und eine geringe Eigenfestigkeit aufweisenden Substanz
32 gefüllt, welche die Aufgabe hat, zu verhindern, dass der Leitflächenschutz und die
Leitflächen in einem solchen Ausmaß verformt werden, dass diese ihre entsprechenden
Funktionen nicht mehr ausführen können.
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Der mit 28 bezeichnete Raum in Fig. 3 enthält eine kleine Ladung zum Abwerfen der
Bodensogausgleichseinheit, die bei Befehl die Bodensogausgleichseinheit 8 abwirft,
wodurch auch der damit integrierte Leitflächenschutz 19 entfernt wird.
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Gemäß Fig. 3 ist die Dicke der homogenen Geschosswandung, wo sich der
Führungsring 21 befindet, beträchtlich. Die Heckwand 8' der Bodensogausgleichseinheit ist
ähnlich verstärkt. Das homogene Material in diesem Querschnitt ist entscheidend, da es
gerade dieser Querschnitt des Geschosses ist, der der größten seitlichen Belastung beim
Abfeuern ausgesetzt ist.
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Eine weitere erwähnenswerte Einzelheit ist, dass die Lagerstifte der Leitflächen jeweils
zwei flache Oberflächen besitzen, die sich diametral gegenüber liegen und zwei in Fig.
5 mit 29 und 30 bezeichnete Einspannflächen radial zu dem Querschnitt des Geschosses
bilden.
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Durch Vorspannen der Faltung der Leitflächen um ihre entsprechenden Lagerstifte
herum, so dass das Metallblech von jeder Leitfläche eine Federkraft besitzt, welche die
Faltung der Leitfläche um jeden Lagerstift herum einklemmt, bewirken die
Einspannflächen eine elementare, aber ausreichende Befestigung der Leitflächen im
ausgeklappten Zustand, nachdem sie durch Drehen um die feststehenden Lagerstifte
herausgeschwenkt wurden.
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Die Bodensogausgleichseinheit 8 ist im hinteren Gehäuse 25 des Geschosses 1 durch
Scherstifte 33 befestigt, die abscheren, wenn die gaserzeugende Abwerfladung 28
aktiviert wird. Wenn der Leitflächenschutz 19 mit der Bodensogausgleichseinheit 8 aus
einem Stück ist, dann benötigen erstere keine gesonderte Befestigungsvorrichtung.