DE3245540C2 - Treibspiegel-Geschoßführung - Google Patents

Abstract

Eine Treibspiegel-Geschoßführung mit einem hinteren, an einem glatten Kanonenlauf dicht anzuliegenden bestimmten Treibspiegel und einem vorderen, mit dem Lauf führend zusammenzuwirkenden bestimmten umlaufenden Führungskragen und einem zwischen dem Treibspiegel und dem Kragen sowie dem Lauf im wesentlichen dicht eingeschlossenen, umlaufenden Hohlraum. Die Rohrreibung mit davon herrührenden Rohrschäden wird verringert, die Zentrierung des Geschosses wird verbessert und seine Streuung wird vermindert, indem der Umfang des Führungskragens als dynamisches Gaslager ausgebildet ist, das ein nach vorne offenes Staufeld und einen nach hinten mit dem Hohlraum verbundenen Tragspalt aufweist. Der Hohlraum zwischen Treibspiegel und Führungskragen ist - abgesehen von dem Gaslager - im wesentlichen dicht abgeschlossen, damit während der innenballistischen Phase ein für die Funktion des Gaslagers hinreichender Differenzdruck zwischen der Stauseite und dem Hohlraum erhalten bleibt.

Description

6. Treibspiegel-Geschoßführung nach Anspruch 5, lung.

dadurch gekennzeichnet, daß der Führungskragen 35 Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,

(8) auf seiner Rückseite der Vorwärtswölbung ent- Treibspiegel-Geschoßführung zu schaffen, die bei guter

sprechend konkav ausgeformt ist. Führung und Zielgenauigkeit geringeren Rohrvcr-

7. Treibspiegel-Geschoßführung nach einem der schleiß ermöglicht.

Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß der auch der den Staufeldbereich (12) bildende Um- 40 Umfang des Führungskragens als dynamisches Gaslafangsteil des Führungskragens (8) zu einem maßgeb- ger ausgebildet ist, das ein nach vorne offenes Staufcld liehen Anteil aus einem wärmebeständigen Kunst- und einen nach hinten mit dem Hohlraum verbundenen Stoffmaterial, insbesondere Polyfluorkohlenstoff, be- Tragspalt aufweist.

steht Mit anderen Worten besteht der Erfindungsgedanke

45 darin, daß die Druckdifferenz zwischen der im Rohr vor

dem Geschoß komprimierten Luftsäule und dem zwi-

sehen dem hinteren Treibspiegel und dem vorderen Führungskragen der Geschoßführung enthaltenen

Pfeilgeschosse kleiner Dimension und großer Masse, Hohlraum für eine Gaslagerfunktion im Bereich des

die mit hoher Anfangsgeschwindigkeit aus Glattrohrka- 50 vorderen Führungskragens der Geschoßführung ge-

nonen verschossen werden, erreichen eine hohe Durch- nutzt wird.

schlagskraft, die insbesondere bei der Panzerbekämp- Aerodynamische Gaslager sind an sich bekannt im

fung von Vorteil ist. Damit die vorgegebene innenballi- Zusammenhang mit Rotationslagerung. Die Lagerele-

stische Waffenleistung trotz des geringen Geschoß- mente setzen sich aus einem in Bewegungsrichtung sich

querschnitts in die kinetische Energie der Geschosse 55 öffnenden Staufeld und einem sich hinten anschließen-

umgesetzt werden kann, werden Treibspiegel-Geschoß- den Tragspalt zusammen. Das aufgrund des Staudrucks

führungen verwendet, die das Geschoß während der im Staufeld komprimierte Gas erzeugt im Bereich des

innenballistischen Phase zentriert führen und sich nach Tragspalts einen die Lagerkräfte aufnehmenden Druck,

dem Verlassen des Rohres vom Geschoß trennen. Ihre Das Staufeld kann keilförmig sich verengend so gestal-

Funktion ist einem Kolben vergleichbar. Bekannte 60 tet sein, daß die Kompression zum Tragspalt hin zu-

Treibspiegel-Geschoßführungen bestehen als Leicht- nimmt

metall und/oder Kunststoff. Zweckmäßigerweise setzt sich das Staufeld aus einer Man hat festgestellt, daß derartige Treibspiegel-Ge- Vielzahl von Staufeldtaschen zusammen. Auf diese Weischoßführungen in Glattrohr-Kanonenläufen einen un- se läßt sich eine keilförmige Verengung nicht nur zwierwartet hohen Verschleiß hervorrufen. Auch streuen 65 sehen der Lauf- und der dieser zugewendeten Begrendie Geschosse erheblich mehr, als aufgrund ihrer guten zungsfläche des Staufeldes, sondern auch durch keilför-Ausführung, Toleranzbemessung und Rohrlänge zu er- mige Verengung der die einzelnen Staufeldtaschcn vonwarten wäre. An der Rohrinnenwand wurden typische, einander trennenden Erhöhungen erreichen. Außerdem

hat die Aufteilung in Staufeldtaschen den Vorteil, daß einem Druckausgleich in Umfangsrichtung und damit der Schwingungsneigung entgegengewirkt wird. Die Staufeldtaschen bilden nach der Erfindung ein umlaufendes konisch sich verengendes Rauten- oder Satteldachmuster.

Um die Wirksamkeit des Gaslagers während der gesamten innenballistischen Phase zu sichern, muß der Druck in dem hinter dem Führungskragen der Geschoßführuig gelegenen Hohlraum stets geringer sein als der Staudruck vor dem Geschoß. Dies läßt sich durch geeignete Dimensionierung des Tragspalts und geeignete Bemessung der Dichtqualität des Treibspiegels erreichen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die oben erläuterten Führungsnachteile der Glockenform des Führungskragens dadurch vermieden, daß er au! seiner Frontfläche eine umlaufende Vorwärtswölbung aufweist. Diese Vorwärtswölbung kaun so gestaltet werden, daß zwar die aerodynamische Entmantelungswirkung durch einen konkaven, innenliegenden Bereich des Führungskragens erhalten bleibt, daß aber gleichzeitig außerhalb eine Fläche gebildet wird, auf der innerhalb des Rohrs der Staudruck eine radial nach innen gerichtete Kraft ausüben kann, die der aus dem konkaven Teil stammenden, nach außen gerichteten Kraftkomponente entgegenwirkt und dadurch die Ausdehnung des Führungskragens verhindert Auf seiner Rückseite kann der Führungskragen der Vorwärtswölbung entsprechend konkav ausgeformt sein, wodu^rch man eine Vergrößerung des Hohlraumvolumens erhält.

Um der Gefahr einer Kaltverschweißung zwischen Geschoßführung und Lauf weiter vorzubeugen, kann der den Staufeldbereich bildende Umfangsteil des Führungskragens zu einem maßgeblichen Anteil aus einem wärmebeständigen Kunststoffmaterial, insbesondere aus einem Polyfluorkohlenstoff wie PTFE, bestehen.

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die vorteilhafte Ausführungsbeispiele veranschaulicht. Darin zeigt

Fi g. 1 einen Längsschnitt,

F i g. 2,3 und 4 eine Radialansicht auf die Umfangsflächc des Führungskragens und

F i g. 5 einen Teil-Längsschnitt durch den Umfangsbereieh des Führungskragens.

In Fig. 1 erkennt man innerhalb des glatten Laufs 1 des Kanonenrohrs das Geschoß 2, dessen Durchmesser wesentlich geringer ist als der des Laufs und das deshalb in der Geschoßführung 3 geführt ist. Das beispielsweise als Hartkerngeschoß ausgeführte Geschoß soll im Rohr ;\uf 1500 m/sec und mehr beschleunigt werden und ohne die Geschoßführung zum Ziel fliegen. Die Geschoßfühiiing ist daher in bekannter Weise (in der Zeichnung nicht dargestellt) derart mehrteilig ausgeführt, daß das Geschoß nach dem Verlassen des Rohres entmantelt wird.

In der oberen Hälfte der F i g. 1 ist eine zum Stand der Technik gehörende Ausführung der Geschoßführung dargestellt, die im allgemeinen aus Leichtmetall besteht. Sie weist im hinteren Bereich eine radiale Erweiterung auf, die mit der Manschette 5 den Treibspiegel bildet und mit ihrem in Umfangsrichtung genuteten Umfang 6 Führungs- und Dichtungsaufgaben erfüllt.

Die Manschette 5 aus Kunststoff hält die die Geschoßführung bildenden Teile hinten zusammen und ist so bemessen, daß sie die Teile nach dem Verlassen des Rohres freigibt. Am Umfang bildet sich eine Dichtung. Nach vorne zu schließt sich ein Hohlraum 7 an, der der Gewichtsverringerung dient. Im vorderen Bereich befindet sich der glockenförmige Führungskragen 8, an dessen Umfang umlaufende Nuten 10, Führungsringe aus Kunststoff oder dergleichen vorgesehen sein können. Seine glockenförmige Aussparung 9 erzeugt nach dem Verlassen des Rohrs die aerodynamischen Kräfte zur Entmantelung des Geschosses 2. Durch eine Verzahnung 11 ist die Geschoßführung fes; mit dem Geschoß 2 verbunden.

ίο Bei der Betrachtung dieser Ausführung erkennt man leicht, daß der vor dem Geschoß wirkende Staudruck Ps zu einer Aufweitung des Führungskragens 8, zu plastischer Verformung, Verbiegung oder ggf. Schwingungen führen kann, die hohe Beanspruchungen des Reibungsgrenzbereichs zwischen dem Umfang des Führungskragens 8 und dem Lauf zur Folge haben können.

Bei der in der unteren Hälfte der F i g. 1 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführung ist die glockenförmige Ausbildung des Führungskragens 8 vermieden und statt dessen eine wulstartig nach vorne gewölbte Querschnittsgestalt gewählt Dadurch kann der Staudruck den Führungskragen nicht mehr gegen die Innenwand des Rohres pressen, sondern die nach radial außen und radial innen auf die Frontfläche des Kragens 8 wirkenden Kräfte neutralisieren sich gegenseitig. Es ist eine leichte innere Einwärtsführung als konzentrische, V-förmige wulstartige Gestaltung vorgesehen. Die Abmessungen des inneren, konkav-kegeligen Bereichs der Frontfläche des Führungskragens und diejenigen des äußeren, entgegengesetzt kegeligen Teils können leicht so aufeinander abgestimmt werden, daß einerseits die erwähnte Neutralisierung der Radialkräfte stattfindet und andererseits gleichwohl die für die Entmantelung des Geschosses notwendigen aerodynamischen Kräfte erzeugt werden.

Auf der Rückseite des Führungskragens wiederholt sich die Querschnittskontur im Sinne einer Vergrößerung des Hohlraums 7.
Am Umfang des Führungskragens 8 befindet sich ein Muster 12,13 eines linearen Staufeld-Luftlagers, das aus einem vornliegenden, sich nach hinten keilförmig verengenden Staufeld 12 und einem sich hinten anschließenden Tragspalt 13 zusammensetzt. Die beim Abschuß des Geschosses vor dem Geschoß komprimierte Luft wird in dem konvergierenden Staufeld 12 weiter komprimiert und fließt durch den Tragspalt 13 unter Erzeugung eines erheblichen Überdrucks an dieser Stelle in den Hohlraum 7. Dabei nimmt allmählich der Druck im Hohlraum 7 zu. Dieser zunehmende Überdruck kommt

so der Geschoßführung insofern zugute, als nunmehr eine bis zur Mündung, d. h. bis zum Verlassen des Rohrs, zunehmende Pressung der schalenartigen Teile der Geschoßführung im Bereich 14 gegen das Geschoß erfolgt und zu dessen Zentrierung beiträgt. Das Staufeldlager führt aufgrund der beschriebenen Wirkung zu einer berührungsfreien Führung und Zentrierung der bewegten Teile im Rohr.

Beispiele von Staufeldmustern sind in F i g. 2, 3 und 4 dargestellt. Im Beispiel der F i g. 2 ist das Staufeld 12 durch axiale Rippen 18 in Taschen 15 aufgeteilt. In diesen Taschen, die gemäß F i g. 5 nach hinten keilförmig sich der Rohrinnenfläche 1 nähern, wird ein Teil der ansehenden Luft zusätzlich infolge des Öffnungsverhältnisses in bezug auf die Weite des Tragspalts 13 komprimiert. Im Bereich des Tragspalts entsteht der tragende, das Element im ganzen zentrierende Hochdruckluftfilm, der dann in den Hohlraum 7 übergeleitet wird. Die Trennung der einzelnen Staufeldtaschen 15 durch die

Stege 18 sorgt für eine gleichmäßige Bildung des Tragfilms und wirkt dadurch Schwingungen entgegen.

Im Beispiel gemäß F i g. 3 sind die Stegflächen 19 wesentlich vergrößert und seitlich derart schräg begrenzt, daß der Querschnitt der Staufeldtaschen 21 auch durch ihren Verlauf in Strömungsrichtung stark verringert wird. Die Abmessung der den Tragspalt bildenden Fläche 20 ist in Strömungsrichtung vergrößert. Der dreiecksförmige Verlauf der Stegflächen 19 führt im Bereich des Staufeldes zu einer höheren Kompression und damit zu einer weiteren Verbesserung des tragenden Gasfilms bei geringerem Gasverbrauch. Der Gasverbrauch ergibt sich aus dem Druck und der Tragspaltweite sowie aus der Aufnahmefähigkeit des Hohlraums 7.

Das Muster gemäß F i g. 4 ähnelt dem der F i g. 3, ist aber etwas feiner gestaltet, da die Stegmuster 22 etwas schlanker und dafür die Staufeldtaschen 23 an Zahl über den Umfang vermehrt sind mit dem Ergebnis einer noch sorgfältigeren Zentrierung während der ersten 10—20% des im Rohr zurückgelegten Wegs.

Es ist offensichtlich, daß noch weitere Varianten der dargestellten Muster möglich sind.

Der Umfangsbereich 12, 13 des Führungskragens 8 kann aus einem geeigneten, reibungsgünstigen, hinreichend temperaturfesten Material hergestellt werden, beispielsweise aus einem geeigneten Kunststoff, der streifenförmig als Manschette vorgefertigt und den die Geschoßführung bildenden Teilen umgelegt wird.

Am Umfang des Treibspiegels 3 wird eine möglichst vollkommene Abdichtung angestrebt, was mit bewährten konstruktiven Mitteln, beispielsweise lippenförmiger Ausbildung der Manschette 5, leicht zu verwirklichen ist

Nicht nur der Rohrverschleiß wird durch die erfindungsgemäße Führungsausbildung verringert, sondern auch die Zentrierung und damit die Treffsicherheit.

Der Hohlraum 7 ist vorzugsweise länger als ein Kaliber.

Die die Geschoßführung bildenden Teile sind im wesentlichen luftdicht miteinander verbunden. Die Geschoßführung kann auch in ihrer Gesamtheit im wesentlichen aus Kunststoff aufgebaut sein, wobei die erforderliche Festigkeit ggf. durch Armierungen aus Metall oder anderen Werkstoffen gesichert sein kann.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

1 2 durch Leichtmetallteile hervorgerufene Kaltschweiß-Patentansprüche: stellsn und fladenartige, flache Furchen beobachtet, die die Schußgenauigkeit besonders dann beeinträchtigen,

1. Treibspiegel-Geschoßführung mit einem hinte- wenn sie im letzten Abschnitt voi der Mündung liegen, ren, an einem glatten Kanonenlauf dicht anzuliegen 5 Um Kippbewegungen der Geschoßführung, die für bestimmten Treibspiegel und einem vorderen, mit diese Schaden verantwortlich sein könnten, möglichst dem Lauf führend zusammenzuwirken bestimmten, gering zu halten, hat man sich bemüht, sie mit axial umlaufenden Führungskragen und einem zwischen möglichst weit auseinanderliegender Führungsflächen dem Treibspiegel und dem Kragen sowie dem Lauf zu versehen. Dies führt zu einer Form der Treibspiegclim wesentlichen dicht eingeschlossenen, umlaufen- io Geschoßführung mit einem hinteren Treibspiegel, desden Hohlraum, dadurch gekennzeichnet, sen Umfang am glatten Kanonenlauf dicht anHegen soll, daß der Umfang des Führungskragens (8) als dyna- und einem vorderen, mit dem Lauf führend zusammenmisches Gaslager ausgebildet ist, das ein nach vorne wirkenden Führungskragen. Zwischen dem Treibspieoffenes Staufeld (12) und einen hinten mit dem Hohl- gel und dem Führungskragen befindet sich ein zwischen raum (7) verbundenen Tragspalt (13) aufweist 15 diesen beiden Teilen und dem Lauf im wesentlichen

2. Treibspiegel-Geschoßführung nach Anspruch 1, dicht eingeschlossener umlaufender Hohlraum. Der dadurch gekennzeichnet, daß das Staufeld {12) eine Führungskragen ist nach vorne glockenförmig ausge-Vielzah! von Staufeldtaschen (15,21,23) aufweist spart; dadurch sol¹, einerseits die führend mit dem Lauf

3. Treibspiegel-Geschoßführung nach Anspruch 2, zusammenwirkende Umfangsfläche dieses Kragens dadurch gekennzeichnet, daß die Staufeldtaschen 20 möglichst weit nach vorne verlegt werden und soll an-(21, 23) durch ein umlaufendes, konisch sich veren- dererseits die Entmantclung der mehrteilig ausgebildegendes Rauten- oder Satteldachmuster gebildet sind. ten Geschoßführung von dem Geschoß nach dem Ver-

4. Treibspiegel-Geschoßführung nach einem der lassen des Rohrs aerodynamisch erleichtert werden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der (DE-OS 28 44 870; DE-AS 17 03 507).

Tragspalt (13) des Gaslagers und die Dichtqualität 25 Jedoch hat die Erfindung erkannt, daß diese Ausföh-

des Treibspiegels (3) so dimensioniert sind, daß der rung auch den Nachteil hat, daß der beim Abschuß cnt-

Hohlraum (7) während der Abschußphase einen ge- stehende Druck der im Lauf vor dem Geschoß kompri-

ringeren Druck aufweist als die vor dem Geschoß im mierten Luftsäule den glockenförmigen Führungskra-

Lauf befindliche Luftsäule. gen expandiert und gegen den Lauf drückt, wobei es zu

5. Treibspiegel-Geschoßführung nach einem der 30 plastischer Verformung, Verbiegung oder Schwingun-Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gen kommen kann. In schweren Fällen führt die Prcs-Frontfläche des Führungskragens (8) eine umlaufen- sung zu Kaltschweißstellen im Rohr und damit auch zu de Vorwärtswölbung aufweist. vorzeitigem Rohrverschleiß infolge partieller Ausschä-