DE19619341C2

DE19619341C2 - Unterkalibriges Wuchtgeschoß und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE19619341C2
Application number: DE19619341A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Bisping; Ulf Hahn; Wolfgang Stein
Original assignee: Rheinmetall W&M GmbH
Current assignee: Rheinmetall W&M GmbH
Priority date: 1996-05-14
Filing date: 1996-05-14
Publication date: 1999-11-11
Anticipated expiration: 2016-05-15
Also published as: CH691929A5; US6035501A; US5936191A; FR2748803B1; GB2313177B; DE19619341A1; FR2748803A1; GB2313177A; GB9709623D0

Description

Die Erfindung betrifft ein unterkalibriges Wuchtgeschoß mit einem Penetrator, der einen zylindrischen und einen die Ge schoßspitze bildenden, vorderen kegelförmigen Bereich auf weist. Der Penetrator besteht aus einem Wolfram-Schwer-Metall (WSM), der in seinem radialen Außenbereich eine größere Härte aufweist als in seinem Kernbereich, und der an seinem vorde ren Ende eine ebene Stirnfläche und einen scharfkantigen Rand mit vorzugsweise einem Krümmungsradius von ≦ 0,05 mm auf weist. Auf dieser Stirnfläche bildet eine Geschoßspitze aus Leichtmetall den vorderen, kegelförmigen Bereich, wobei die Geschoßspitze mit dem WSM-Penetrator durch Reibschweißen der art verbunden ist, daß sie beim Auftreffen auf ein gepanzer tes Ziel leicht und ohne wesentlichen Einfluß auf den Pene trator abbrechen kann.

Bei gepanzerten Fahrzeugen sind die Panzerungen im Frontal- und Seitenbereich häufig stark geneigt, um zu erreichen, daß aufliegende, panzerbrechende Wuchtgeschosse an den harten Platten abgleiten.

Es ist an sich bekannt, entsprechende, in der Regel aus Wolf ram-Schwer-Metall (WSM-) bestehende Wuchtgeschosse vordersei tig mit einer sogenannten Anbeißkante zu versehen, durch die ein Abgleiten des Geschosses an geneigten Panzerplatten weit gehend vermieden wird. Da das Flugverhalten der Geschosse durch die Anbeißkante nicht negativ beeinflußt werden soll, besitzten die bekannten Geschosse eine voderseitig auf den Penetratorkern aufgesteckte, aufgepreßte oder aufgeschraubte haubenförmige Aluminiumspitze (ballistische Haube).

Nachteilige ist bei den bekannten Wuchtgeschossen u. a., daß der Penetratorkern in dem Verbindungsbereich mit der balli stischen Haube einen gegenüber seinem restlichen Bereich geringeren Durchmesser aufweisen muß, damit die ballistische Haube bei vorgegebenem Kaliber aufgesteckt, aufgepreßt bzw. aufgeschraubt werden kann. Insbesondere bei klein- und mit telkalibriger panzerbrechender Munition, wie sie bei Maschi nenkanonen verwendet wird, hat sich gezeigt, daß durch diese bekannten Verbindungsarten von Geschoßspitze und Penetrator kern ein optimales Anbeiß- und Eindringverhalten des Geschos ses bei stark geneigter Panzerung nicht erreichbar ist. Die ses ist unter anderem darauf zurückzuführen, daß der vordere zapfenförmige Bereich des Penetrators beim Aufprall des Wuchtgeschosses auf die Panzerung häufig abbricht und der nachfolgende Penetratorbereich dann nicht mehr definiert auf die Oberfläche der Panzerung auftrifft.

Außerdem ist bei den bekannten Wuchtgeschossen ein relativ hoher Aufwand zur Befestigung und Zentrierung der haubenför migen Aluminiumspitze erforderlich, weil entsprechende Gewin de geschnitten werden müssen bzw. teure Passungen erforder lich sind.

Aus der DE 32 42 591 A1 ist es bekannt, eine aus einem hohen Wolframanteil bestehende Geschoßspitze durch Hartlöten oder Diffusionssintern an dem Penetratorkern zu befestigen. Bei der Übertragung dieses Befestigungsverfahrens auf eine Ge schoßspitze aus Aluminium an einem WSM-Penetratorkern hat sich gezeigt, daß durch die Ausbildung von Wärmeeinflußzonen der WSM-Penetratorkern im Verbindungsbereich eine Gefügeände rung erfährt. Dadurch bricht der Penetrator beim Auftreffen des Geschosses auf eine geneigte Panzerplatte wiederum rela tiv leicht im Verbindungsbereich mit der Geschoßspitze. Es kommt zu einem undefinierten Anbeißverhalten des Penetrator kernes.

Aus der DE 39 19 172 A1 ist ein Wuchtgeschoß mit einem Pene trator bekannt, bei dem anstatt einer vorderseitig auf den Penetratorkern aufgesteckten ballistischen Haube ein mit einer Geschoßspitze versehener Stützmantel vorgesehen ist, der den gesamten Penetratorkern umhüllt. Die Fertigung eines derartigen Geschosses ist außerordentlich aufwendig.

Die DE 41 41 560 A1 offenbart ein Wuchtgeschoß mit einem Penetrator, bei dem der Penetratorkern über eine Reibschweißverbindung mit einem heckseitig angeordneten Leitwerkskörper aus Aluminium verbunden ist. Die Geschoßspitze ist auch bei diesem bekannten Wuchtgeschoß wiederum über eine zapfenförmige Verlängerung des Penetratorkernes mit diesem verbunden. Bei einem Aufprall auf eine geneigte Panzerplatte würde der Penetratorkern daher mit großer Wahrscheinlichkeit wiederum in dem vorderen Verbindungsbereich abbrechen und ein nicht reproduzierbares Anbeiß- und Eindringverhalten besitzen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein unterkalibriges Wuchtgeschoß mit WSM-Penetrator und einer Leichtmetall-Geschoßspitze anzugeben, welches sehr kostengünstig herstellbar ist, und bei dem die Durchschlagsleistung an geneigten Panzerplatten mit vorgegebenem großen Neigungswinkel höher ist als bei vergleichbaren bekannten Wuchtgeschossen.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Wuchtgeschosses durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 5 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.

Im wesentlichen liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, den WSM-Penetratorkern mit einer aus einem Vollmaterial bestehenden Leichtmetall-Geschoßspitze mit Hilfe einer Reib schweißverbindung zu verbinden, so daß eine Fixierung der Geschoßspitze über ein Gewinde und eine teure Passungung entfällt. Als Leichtmetall haben sich besonders Aluminium- und/oder Magnesiumlegierungen bewährt.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die bei dem Aufprall auf die geneigte Panzerplatte im Bereich der Verbindung des Penetratorkernes und der Geschoßspitze, trotz der dämpfenden Wirkung der Leichtmetallspitze, auftretenden hohen Biegemomente zu keinem Brechen des Penetrators in diesem Bereich führen. Untersuchungen haben bestätigt, daß - anders als beim Hartlöten oder Diffusionsglühen - bei dem WSM-Penetratorkern praktisch kein wesentlicher Einfluß des Reibschweißens auf das Gefüge feststellbar ist, welcher zu einer das Brechen des Penetrators begünstigenden Gefügeveränderung führt.

Ferner wird durch das erfindungsgemäße Wuchtgeschoß erreicht, daß bei einem Aufprall des Wuchtgeschosses auf eine geneigte Panzerplatte eine Dämpfung des Auftreffstoßes an der Stirnfläche des Penetrators durch die als Vollmaterial ausgebildete (relativ weiche) Leichtmetallspitze erfolgt.

Außerdem trifft nach Abbau der Leichtmetallspitze die noch unversehrte Stirnfläche des Penetratorkernes mit der scharfen Anbeißkante, die im Randbereich fasenfrei einen Krümmungsradius von ≦ 0,05 mm aufweist, auf die flachgeneigte Panzerung, wobei die Anbeißkante ein Abgleiten des Penetrators an der Panzerplatte verhindert.

Aufgrund des definierten "Anbeißens" des erfindungsbemäßen Geschosses, vor allem auch an stark geneigten Panzerplatten (z. B. selbst bei einem Winkel von 70 Grad, bezogen auf die Normale), ergibt sich bei derartigen Platten eine wesentlich höhere Durchschlagsleistung des Penetrators als bei bekannten Penetratoren mit ballistischer Haube oder als bei Penetratoren, die über eine zapfenförmige Verbindung mit der Geschoßspitze verbunden sind.

Auch bei Mehrplattenzielen oder Reaktivzielen weisen die erfindungsgemäßen Wuchtgeschosse eine gegenüber bekannten Wuchtgeschossen höhere Durchschlagsleistung auf.

Ferner haben Versuche ergeben, daß das Anbeißverhalten des Penetrators dadurch verbessert werden kann, daß der Penetratorkern im Bereich seiner Mantelfläche 5% bis 20% härter ist als in seinem axialen Kernbereich.

Um das erfindungsgemäße Geschoß auf einfache Weise und trotzdem sehr maßhaltig herzustellen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zunächst durch Reibschweißen einen aus einer Aluminiumlegierung bestehenden (gegenüber der zu fertigenden Geschoßspitze des Wuchtgeschosses überdimensionierten) Rohling mit dem WSM- Penetratorkern zu verbinden. Anschließend wird dann die Geschoßspitze aus dem mit dem WSM-Penetratorkern verbundenen Leichtmetall-Rohling gefertigt.

Durch einen spanenden Abdrehvorgang wird eine größtmögliche Reibschweißfläche und damit auch eine optimale Reibschweißverbindung zwischen dem Penetratorkern und der Leichtmetallspitze erzielt. Ein zusätzliches Überdrehen des Penetrators nach dem Reibschweißen ist entbehrlich. Nach dem Drehen der Spitze entsteht dann eine spalt- und fugenfreie Verbindung, welche sich auch aerodynamisch günstig auswirkt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungs beispielen. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Wucht geschosses;

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt der der Geschoßspitze zugewandten Stirnfläche des Penetratorkernes vor dem Anschweißen der Geschoßspitze;

Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt der der Geschoßspitze zugewandten Stirnfläche des Penetratorkernes nach dem Anschweißen der Geschoßspitze, aber vor deren Ausformung und

Fig. 4 eine Fig. 3 entsprechende Ansicht nach Ausformung der Geschoßspitze.

In Fig. 1 ist mit 1 ein unterkalibriges Wuchtgeschoß bezeich net, welches sich aus einem WSM-Penetratorkern 2, einem heck seitigen, an dem Penetratorkern befestigten Leitwerk 3 und einer in Flugrichtung angeordneten vorderseitigen Geschoß spitze 4 zusammensetzt (ein üblicherweise um den Penetrator kern herum angeordneter Zentral-Treibspiegel wurde aus Über sichtlichkeitsgründen nicht dargestellt).

Die Geschoßspitze 4 besteht aus einem Vollkörper aus einer Aluminiumlegierung (z. B. AlMgSi 0,5 F22) und ist erfindungs gemäß in einem ebenen Stumpfstoßbereich 5 durch eine Reib schweißverbindung 6 mit dem Penetratorkern 2 verbunden. Wie Fig. 1 dabei unmittelbar zu entnehmen ist, liegt die Reibschweißverbindung 6 in einem Bereich, in dem das Geschoß 1 spitzenseitig seinen maximalen Durchmesser D₀ erreicht hat.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Wuchtgeschosses 1 sollte vor dem Reibschweißvorgang sichergestellt werden, daß die der Geschoßspitze 4 zugewandte Stirnfläche 7 (Fig. 2) des Penetratorkernes 2 keine randseitige Fase aufweist. Der noch zulässige Krümmungsradius 8 in diesem Randbereich sollte ≦ 0,05 mm betragen, so daß sich ein sehr scharfkantiger Rand 80 ergibt. Ein derartig scharfkantiger Rand 80 wird beispielsweise durch einen spanenden Abdrehvorgang von 0,1 bis 0,3 mm Spanbreite erreicht.

Außerdem hat es sich für das Anbeißverhalten des Penetratorkernes an der entsprechenden zu durchschlagenden Panzerplatte als vorteilhaft erwiesen, wenn der äußere Bereich 9 des Penetratorkernes härter ist als der innere Bereich 10. Dabei sollte der Härteunterschied zwischen der Mantelfläche und dem axialen Kernbereich des Penetratorkernes zwischen 5 und 20% liegen.

Fig. 3 zeigt ein Fig. 1 entsprechendes Wuchtgeschoß vor der Ausformung der Geschoßspitze 4. Dabei ist ein zylinderförmiger Aluminium-Rohling 11, der einen Durchmesser D₁ < D₀ aufweist, mittels Reibschweißens an dem Penetratorkern 2 befestigt. Zur Herstellung der Geschoßspitze 4 (Fig. 4) wird diese z. B. mit Hilfe eines spanenden Verfahrens aus dem Aluminium-Rohling gedreht.

Bezugszeichenliste

1

unterkalibriges Wuchtgeschoß

2

Penetratorkern, zylindrischer Bereich

3

Leitwerk

4

Geschoßspitze, kegelförmiger Bereich

5

Stumpfstoßbereich

6

Reibschweißverbindung

7

Stirnfläche

8

Krümmungsradius

80

scharfkantiger Rand

9

äußere Bereich (Penetratorkern)

10

innere Bereich (Penetratorkern)

11

Rohling
D₀

Durchmesser (Penetratorkern)
D₁

Durchmesser (Rohling)

Claims

1. Unterkalibriges Wuchtgeschoß, bestehend aus einem Wolfram-Schwer-Metall (WSM) Penetrator, der in seinem radialen Außenbereich (9) eine größere Härte aufweist, als in seinem Kernbereich (10) und der an seinem vorderen Ende eine ebene Stirnfläche (7) und einen scharfkantigen Rand (80), vorzugsweise mit einem Krümmungsradius ≦ 0,05 mm aufweist und auf dieser Stirnfläche (7) eine kegelförmige Geschoßspitze (4) aus Leichtmetall angeordnet ist, die mit dem WSM-Penetrator (2) durch Reibschweißen derart verbunden ist, daß sie beim Auftreffen auf ein gepanzertes Ziel leicht und ohne wesentlichen Einfluß auf den Penetrator abbrechen kann.

2. Unterkalibriges Wuchtgeschoß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschoßspitze (4) aus einer Aluminium- und/oder Magnesiumlegierung besteht.

3. Unterkalibriges Wuchtgeschoß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Penetratorkorn (2) im Bereich seiner Mantelfläche eine Härte von 540 bis 580 HV30 aufweist.

4. Unterkalibriges Wuchtgeschoß nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Penetratorkern (2) im Bereich seiner Mantelfläche 5% bis 20% härter ist als in seinem axialen Kernbereich.

5. Verfahren zur Herstellung eines unterkalibrigen Wuchtgeschosses nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem WSM-Penetratorkern (2) vorderseitig zunächst durch Reibschweißen ein aus einem Leichtmetall bestehender Rohling (11) verbunden wird, welcher gegenüber der Geschoßspitze (4) des fertigen Wuchtgeschosses (1) überdimensioniert ist, und daß die Geschoßspitze (4) anschließend aus dem mit dem WSM-Penetratorkern (2) verbundenen Rohling (11) gefertigt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Rohling (11) ein zylindrischer Körper verwendet wird, dessen Durchmesser (D₁) größer ist als der Durchmesser (D₀) des WMS-Penetratorkernes (2).