DE3811597A1

DE3811597A1 - Treibkaefig fuer ein unterkalibergeschoss

Info

Publication number: DE3811597A1
Application number: DE3811597A
Authority: DE
Inventors: Johann Von Dipl Ing Gerlach
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1988-04-07
Filing date: 1988-04-07
Publication date: 1989-10-19
Also published as: ATE106547T1; DE58907733D1; EP0336252B1; US4953466A; EP0336252A1

Description

Die Erfindung richtet sich auf einen zerlegbaren Treibkäfig mit Formschluß zu einem Unterkalibergeschoß, einen vorderen Führungsbereich und eine Antriebsfläche bildend, wobei die Antriebsfläche ein axial durchhängendes, sich vom Führungs bereich dem Umfangsbereich des Unterkalibergeschosses annä herndes Profil aufweist.

Zum Verschießen von Unterkalibergeschossen werden kaliber gleiche Treibkäfige verwendet, die eine Abdichtung der Pulvergase vornehmen, über die im wesentlichen der Druck der Treibgase zur Beschleunigung auf das Unterkalibergeschoß übertragen und durch die die Unterkalibergeschosse im Rohr geführt werden. Der Treibkäfig für ein Unterkalibergeschoß ist ein rotationssymmetrischer Körper, der durch Trennschnitte in (üblicherweise drei) Segmente zerteilt ist, damit er nach dem Verlassen des Waffenrohres sich zerlegt und vom Unterkalibergeschoß abfällt.

Ein bekannter Treibkäfig (DE-A 30 33 041) hat einen Führungs bereich, z.B. in Form einer vorderen Führungsplatte, und einen Antriebsbereich, meist auch in Form einer hinteren Antriebsplatte, und hat so näherungsweise ein hunde knochenähnliches Aussehen.

Die kinetische Energie, die auf ein Unterkalibergeschoß so übertragen werden kann, wird begrenzt durch die Material eigenschaften des Unterkalibergeschosses. Die auftretenden Spannungen sind konstruktiv zu beeinflussen, und es ist eine um so höhere Energieübertragung möglich, je kleiner die durch die Treibladungsgase bedingten maximalen Druck- und Zugspannungen im Bereich der Übertragungsfläche auf das Unterkalibergeschoß sind. In Höhe der Antriebsplatte weist die Zugspannung im Unterkalibergeschoß den höchsten Wert auf; sie schlägt nach hinten zum Leitwerk hin in einen Druckspannungsbereich um; auch zur Spitze des Unter kalibergeschosses hin tritt wiederum ein Druckspannungs bereich auf, der durch die Massenverteilung im vorderen Bereich des Unterkalibergeschosses bedingt ist.

In der EP-A-1 52 492 ist ein Treibkäfig dahingehend abgewandelt, daß anstelle einer Antriebsplatte die Antriebsfläche axial auseinandergezogen ist und die Antriebsfläche ein durchhängendes, sich an die Außenkante des Umfangsbereichs des Geschosses annäherndes Profil aufweist. Der Treibladungskäfig umfaßt etwa die Hälfte des Geschosses. Durch diese Form der Antriebsfläche wird der Formschluß zwischen Geschoß und Treibkäfig verbessert und der Massenanteil des Treibkäfigs verringert. Bei einer solchen Form des Treibkäfigs kann der nicht mehr von der Antriebsfläche umgebene Teil des Geschosses abreißen; der maximale Treibgasdruck wird dadurch begrenzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Treibkäfig für ein Unterkalibergeschoß konstruktiv so zu gestalten, daß ein möglichst hoher Treibladungsgasdruck zur Beschleunigung des Unterkalibergeschosses ausgenutzt werden kann.

Zur Lösung der Aufgabe wird gemäß der Erfindung ein Treibkäfig vorgeschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die Antriebsfläche von dem vorderen Führungsbereich bis zum Endbereich des Unterkalibergeschosses reicht.

Die Krafteinleitung in das Unterkalibergeschoß wird dadurch gleichmäßig praktisch auf die gesamte Mantelfläche des Unter kalibergeschosses verteilt. Dadurch gehen die Maximalwerte zurück, und der Spannungsverlauf in Antriebsrichtung wird wesentlich gleichmäßiger. Es läßt sich erreichen, daß nur Druckspannungen und kaum Zugspannungen auftreten.

Bei bekannten hundeknochenähnlichen Treibkäfigen kommt auch der hinteren abgedichteten Antriebsplatte eine Führungs funktion im Rohr zu. Bei sehr langen Geschossen sind gemäß EP-A-1 92 492 meist kalibergleiche Leitwerke und/oder radial vorstehende Vorsprünge erforderlich. Bei dem erfindungsgemäßen Treibkäfig ist der Schwerpunkt der Antriebsfläche schon sehr nahe an dem Schwerpunkt von Unterkalibergeschoß und Treibkäfig zusammen, so daß allenfalls wenig beanspruchte Leitelemente, wie z.B. Führungsrippen, am hinteren Ende des Treibkäfigs erforderlich sind; sogar ohne solche zusätzichen Führungselemente kann eine ausreichend stabile Beschleunigung im Rohr möglich sein. Es kommt zu einer Verbesserung der Geschoßstabilität.

Beim Treibkäfig gemäß der Erfindung ist die im hinteren Bereich des Unterkalibergeschosses auftretende Druckspannung im wesentlichen identisch mit der aufgrund des Gasdrucks der Treibladung nicht weiter zu verkleinernden statischen Druckspannung. Dagegen lassen sich aufgrund dieser Konstruktion im gesamten Verlauf der Unterkalibermunition Zugspannungen weitgehend vermeiden, und der Spannungsverlauf ist allgemein niedrig und glatt.

Obwohl der erfindungsgemäße Treibkäfig sehr hohe Treibgasdrücke zuläßt, ist es möglich, ihn voll aus Kunststoff, vorzugsweise aus vertärktem Kunststoff, zu fertigen. Es zeigt sich überraschend, daß wegen der recht gleichförmigen Anpreßkraft über der gesamten Oberfläche des Unterkalibergeschosses die Kraftübertragung von einem Kunststofftreibkäfig geleistet werden kann, ohne weitere Hilfsmittel am Treibkäfig vorsehen zu müssen (solche Hilfsmittel sind beispielsweise eine (teilbare) metallische Büchse innerhalb eines Treibkäfigs aus Kunststoff oder zwischen Geschoß und Treibladung miteinander korrespondierende Unebenheiten wie z.B. in das Geschoß eingeschnittene Gewinde zum längsaxial wirkenden Formschluß).

Ein Beispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 Schnitt durch einen Treibkäfig mit einem Unterkalibergeschoß;

Fig. 2 Kräfteverteilung auf der Antriebsfläche des Treibkäfigs (Auschnitt);

Fig. 3 Spannungsverlauf in Achsrichtung des Unterkalibergeschosses.

Gemäß Fig. 1 soll ein Unterkalibergeschoß 1 mit einem Durchmessser d ₁ in einem Rohr 2 mit einem Durchmesser d ₂ verschossen werden. Der Treibkäfig 3 nimmt die Abdichtung der Pulvergase (hier angedeutet durch Pfeile p) vor. Durch ihn erfolgt der Kraftübertrag auf das Unterkalibergeschoß 1, und er übernimmt auch die Führung im Rohr 2.

Der Treibkäfig ist ein rotationssymmetrischer Körper. Sein (in Schußrichtung gesehener) vorderer Bereich wird von einer Führungsplatte 4 gebildet. Gemäß der Erfindung wird der Antriebsbereich von einem Antriebskörper mit einer Antriebs fläche 5 gebildet, wobei diese Antriebsfläche 5 praktisch bis zum Ende des Unterkalibergeschosses reicht. Durch sie wird bewirkt, daß praktisch über die ganze Länge des Unterkaliber geschosses 1 verteilt bei ausreichendem Radialdruck Beschleu nigungskräfte in das Unterkalibergeschoß 1 eingeleitet werden können.

Bei dem Treibkäfig stoßen Führungsbereich und Antriebsbereich praktisch zusammen; an die Führungsplatte 4 schließt sich ein kegelstumpfähnliches Teil 7 an. Der gesamte Treibkäfig 3 wird von drei Segmenten gebildet; aufgrund von Stauflächen 8 an der Stirnseite der Führungsplatte 4 wird infolge der hohen Geschwindigkeit (<1000 m/s) beim Verlassen des Rohres der Treibkäfig 3 längs der Nähte 9 vom Unterkalibergeschoß 1 gelöst. Die Ankoppelung des Treibkäfigs 3 an das Unterkalibergeschoß längs der Naht 9 kann durch Rillen, Gewinde oder Absätze verstärkt werden, im allgemeinen reichen aber Reibkräfte allein aus.

Der Treibkäfig 3 kann vollkommen aus verstärktem Kunststoff bestehen. Die Kontur der Antriebsfläche 5 des Antriebsbereichs ist in diesem Beispiel die eines Kegelstumpfes; sie reicht bis zum Leitwerk 6 des Unterkalibergeschosses 1. Der Schwerpunkt der Antriebsfläche ist durch diese Form recht weit vorn, so daß einer zusätzlichen Führung im hinteren Bereich , die bisher vor allem bei einer scheibenförmigen Antriebsfläche sehr wichtig war, eine geringere Bedeutung zukommt, unter Umständen sogar ganz entfallen kann. In diesen Beispielen sind einige radial abstehende Rippen 10 vorhanden.

In der Fig. 1 sind zwei Linien 11, 12 gestrichelt eingezeichnet, die zwei andere mögliche Formen der Antriebsfläche andeuten sollen, auf die in Fig. 3 Bezug genommen ist. Die Kontur 11 deutet an, daß die Erzeugende 5 der Antriebsfläche nicht unbedingt eine Gerade sein muß, sondern auch konkav oder konvex durchhängen kann, wobei ein streng monotones, stetiges Wachsen des Durchmessers in Schußrichtung erfolgen soll.

Bei dem Konturverlauf 12 reicht der Antriebskörper 7 bis an das Ende des Leitwerkes 6 des Unterkalibergeschosses 1. Auch dieser Verlauf muß nicht unbedingt geradlinig sein, ein streng monotoner stetiger Kurvenverlauf ist bevorzugt. Wegen des Leitwerkes 6 am Unterkalibergeschoß 1 ist ein Antriebskörper 7, der bis an das Ende des Unterkalibergeschosses 1 oder auch noch darüber hinaus reicht, etwas aufwendiger herzustellen; es hat sich gezeigt, daß ein Antriebskörper 7 der nur bis zum Leitwerk 6 oder in das Leitwerk hinein reicht, dem optimalen Antrieb auch noch sehr nahe kommt.

In der Fig. 2 soll verdeutlicht werden, daß bei einer geraden Kontur 5 wie in Fig. 1 weitgehend über die ganze Länge des Unterkalibergeschosses gleichmäßig die Kraft p _ax durch die Treibladungsgase p eingeleitet werden kann. Die Schubkraft auf jedes Ringelement 1 wird neben dem Gasdruck p auch durch das Gewicht des Unterkalibergeschosses und des Treibkäfigs beeinflußt. Neben der axialen Komponente tritt hier stets auch eine raidale Komponente p _rad auf, die praktisch über die gesamte Fläche des Unterkalibergeschosses angreift und somit auch durch erhöhte Reibung eine maximale Kraft übertragen werden kann.

Der Spannungsverlauf längs des Unterkalibergeschosses ist in Fig. 3 schematisch vereinfacht dargestellt. Bei einer kegelstumpfförmigen Antriebsfläche 5 erzeugt der treibgasbedingte Druck p am Ende des Unterkalibergeschosses eine Druckspannung (schematisch gekennzeichnet durch p), die sich bis l ₁ abbaut und dann gemäß Kontur 5 in Fig. 1 nur einen schwach negativen oder positiven Wert aufweist. Zum Vergleich ist gestrichelt (13) der Spannungsverlauf eingezeichnet, wie er auftreten würde, wenn in Höhe von l ₄ der Treibgasdruck über eine Scheibe in den Treibkäfig eingeleitet werden würde. Dort käme es bei l ₄ zu einer sehr hohen Spannungspitze, dicht dahinter wären wieder negative Spannungen (Druckspannungen) zu erwarten, weil der vordere Bereich des Unterkalibergeschosses hier drückt. Durch die hohen Spitzen und den hohen Gradienten des Spannungsverlaufes wäre hier die Materialbeanspruchung des Unterkaliber geschosses sehr kritisch. Ein Spannungsverlauf, der der Kontur 12 in Fig. 1 entspricht, ist mit dem Bezugszeichen 12 auch in Fig. 3 dargestellt. Der Verlauf ist sehr glatt, Zugspannungen können ganz vermieden werden.

Claims

1. Zerlegbarer Treibkäfig mit Formschluß zu einem Unterkalibergeschoß, einen vorderen Führungsbereich und einen Antriebsbereich bildend, wobei die Antriebsfläche ein axial durchhängendes, sich vom Führungsbereich dem Umfangsbereich des Unterkalibergechosses annäherndes Profil aufweist, dadurch gekennzeich net, daß die Antriebsfläche (5) vom vorderen Führungsbereich (4) bis zum Endbereich des Unterkalibergeschosses (1) reicht.

2. Treibkäfig nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsfläche (5) näherungsweise die Form eines Kegelstumpfes hat.

3. Treibkäfig nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Antriebsbereich Leitelemente, z.B. Flossen (10), an der Antriebsfläche (5) vorhanden sind.

4. Treibkäfig nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der Treibkäfig (3) aus Kunststoff, vorzugsweise einem faserverstärktem Kunststoff, besteht.