DE3927798A1 - Fluegelstabilisiertes geschoss - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein flügelstabilisiertes Geschoß mit heckseitig am Geschoßkörper befestigten Leitwerksflü­ geln gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Insbesondere bei Wuchtgeschossen von großem Länge/Durchmes­ ser-Verhältnis zum Einsatz gegen schwerste Panzerungen ge­ hören die Flügel des Leitwerkes zur "zielunwirksamen" Mas­ se, d.h. sie tragen zur Durchdringungsleistung des Ge­ schoßkörpers im Ziel nichts bei. Eher das Gegenteil ist der Fall, die Flügel können sich beim Zielauftreffen nach­ teilig auswirken, da wegen der Befestigung einer Leitwerks­ hülse am hinteren Geschoßkörper zumeist eine Kerbwirkung mit erhöhter Bruchgefahr für einen z.B. aus bruchempfind­ lichem sprödem Wolframschwermetall bestehenden Penetrator gegeben ist.

Für einen stabilen Geradeausflug sind die Flügel jedoch er­ forderlich; in der Anfangsflugphase bei möglichen Geschoß­ pendelungen wären an sich größere Flügelflächen mit einem großen stabilisierenden Aufrichtmoment erforderlich, wäh­ rend bei stabilisiertem Geradeausflug nur noch relativ kleine Flügelflächen ausreichen würden. Neben möglicherwei­ se störenden Auswirkungen beim Zielauftreffen haben große Leitwerksflügel zudem noch den Nachteil, daß sie einen ho­ hen Flugwiderstand verursachen und die Fluggeschwindigkeit des Geschosses stark abbremsen.

Allgemein bekannt sind einteilige massive Leitwerksflügel aus Aluminium; diese haben jedoch insbesondere bei mit ho­ hen Anfangsgeschwindigkeiten von z.B. 1600 m/sec verschos­ senen unterkalibrigen Wuchtgeschossen den Nachteil, daß sie nur eine geringe Standzeit bzw. Haltbarkeitsdauer wäh­ rend des Geschoßfluges aufweisen. Bei großen Flugweiten kann es daher zu Überhitzungen durch Luftreibung mit einem An- bzw. Abschmelzen der thermisch stark beanspruchten Flü­ gelspitzen bzw. Flügelvorderkanten kommen.

Aus der DE-OS 28 56 394 ist beispielsweise ein Aluminium­ leitwerk bekannt, zu dessen Schutz gegen thermische Bean­ spruchung das gesamte Leitwerk mit einer thermisch abtrag­ baren, aus einem Kunstharz bestehenden äußeren Oberflächen­ schicht beschichtet ist.

Weiterhin allgemein bekannt (z.B. DE-OS 30 38 087) sind Geschoßleitwerke mit massiven Stahlflügeln; diese besitzen zwar eine ausreichende thermische Beständigkeit, sie wei­ sen aber eine hohe zielunwirksame Masse (Totlastanteil) auf.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein thermisch beständi­ ges Flügelleitwerk für Geschosse anzugeben, mit dem bei Verringerung der zielunwirksamen Masse eine Erhöhung der Reichweite und - bei gleichbleibendem Gesamtgewicht eines Geschoßkörpers mit Flügelleitwerk - eine Erhöhung der ziel­ wirksamen Penetratormasse ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeich­ nungsteil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Durch die Ausbildung eines Leitwerkflügels aus zwei dünnen Stahlblechteilen wird bei ausreichender Flügelsteifigkeit und thermischer Beständigkeit eine spürbare Einsparung an zielunwirksamer Masse bis zu ca. 30% erreicht. Um diese eingesparte Masse kann die Masse des Penetrators und damit die Leistung des flügel­ stabilisierten Geschosses bei gleichbleibender Treib­ ladungsmenge erhöht werden.

Eine ausreichende Steifigkeit der Leitwerksflügel trotz dünner Blechteile wird dadurch erreicht, daß die beiden Blechteile eines jeden Leitwerkflügels geringfügig vonein-­ ander beabstandet sind und zwischen sich einen flachen Hohlraum ausbilden. Die Blechteile sind an ihren Außenkan­ ten aneinander und an der Flügelbasis am Geschoßkörper bzw. an einem Leitwerks-Hülsenkörper befestigt.

Zur weiteren Festigkeitssteigerung kann es zweckmäßig sein, wenn der Hohlraum mit einem Füllstoff ausgefüllt ist, der ein sehr niedriges spezifisches Gewicht aufweist. Dies kann z.B. ein spritzbarer Silicon-Kunststoff oder ein in der Bauindustrie üblicher aushärtender Polyure­ than-Schaum bzw. PU-Hartschaum mit hoher Festigkeit im ab­ gebundenen Zustand sein. Durch das niedrige spezifische Gewicht des Hartschaumes wird der Totlastanteil nur unwe­ sentlich erhöht.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgese­ hen, daß die Höhe der Leitwerksflügel von vorne nach hin­ ten stetig zunimmt, d.h. daß die Flügelvorderkante gleich­ zeitig Flügelaußenkante ist und mit der Längsachse A des Geschoßkörpers einen Winkel α zwischen 15° bis 40°, vor­ zugsweise etwa 25°, bildet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die beiden Blechteile eines Leitwerkflügels aus einem zusammenhängenden einteiligen Blechteil mit einem Knick­ falz an der Vorder- bzw. Außenkante des Leitwerkflügels geformt ist. An ihrer gemeinsamen Rückseite sind die Blech­ teile vorzugsweise mittels Elektronenstrahlschweißung mit­ einander verbunden. Auf diese Weise können die Leitwerks­ flügel als einfache Blechstanzformteile in Serienfertigung kostengünstig hergestellt werden. Die zusammenhängende ge­ falzte Ausbildung der beiden Blechteile verleiht dieser Konstruktion zusätzliche Stabilität.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die beiden Blechteile eines jeden Leitwerkflügels im Wurzelbereich bzw. Befestigungsbereich verlängert ausgebildet, seitlich nach außen gebogen und der gewölbten Außenkontur des Leitwerks-Hülsenkörpers bzw. des rückwärtigen Geschoßkörpers angepaßt und dort befestigt sind. Dabei können die im Wurzelbereich abgebogenen und gewölbt ausgebildeten Befestigungsbereiche der beiden Blechteile den Leitwerks-Hülsenkörper bzw. rückwärtigen Geschoßkörper vollständig umschließen.

Eine besondere Ausführung der Erfindung sieht vor, daß die Leitwerksflügel mit ihren Blechteilen und den angrenzenden hülsenartig gewölbten Befestigungsbereichen einteilig zusammenhängend ausgebildet und als ein Stanz/Preß-Form­ teil aus einem Blechstück hergestellt sind. Die einteilige rosettenförmige Ausbildung des Blech-Leitwerkes für KE-Geschosse durch einfache Stanz/Preß-Formgebung ist besonders für eine kostengünstige Serienfertigung geeignet. Die abgebogen und gewölbt ausgebildeten Befestigungs­ bereiche sind sehr großflächig und verleihen den dünnen Blechteilen der Leitwerksflügel eine sehr hohe Stabilität. Im Befestigungsbereich können die Blechteile durch eine geeignete Art mit der Leitwerkshülse oder dem heckseitigen Geschoßkörper verbunden sein. Hier bietet sich z.B. das Punktschweißen, Löten, Kleben usw. an.

Weitere erfindungsgemäße Merkmale sind in den Unteransprü­ chen enthalten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeich­ nungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Flügelleitwerk,

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Flügelleitwerk,

Fig. 3 eine perspektivische Rückansicht eines erfindungs­ gemäßen Flügelleitwerkes,

Fig. 4 einen konisch zulaufenden Leitwerks-Hülsenkörper,

Fig. 5 einen Teilquerschnitt durch den Hülsenkörper und

Fig. 6 und 7 jeweils einen Querschnitt durch einen erfindungs­ gemäßen Leitwerksflügel.

Mit der Bezugsziffer 10 ist in Fig. 1 ein Leitwerksflügel des Flügelleitwerkes eines flügelstabilisierten Geschos­ ses, insbesondere eines Wuchtgeschosses (Penetrator) mit hohem Länge/Durchmesser-Verhältnis bezeichnet. Die einzel­ nen Leitwerksflügel 10, in der Regel vier, fünf oder sechs Stück an der Zahl, sind auf einer Leitwerkshülse 14 befe­ stigt. Zur Befestigung der Leitwerkshülse 14 weist der Ge­ schoßkörper 12 heckseitig einen Gewindezapfen 16 auf. Der Übergang vom Gewindezapfen 16 auf den Außendurchmesser des Geschoßkörpers 12 ist als Zentrierungskonus 18 für die Leitwerkshülse 14 ausgebildet, die vorderseitig eine ent­ sprechend konusförmig angeschrägte Ausnehmung aufweist. Im Anschluß an den Gewindezapfen 16 kann in der zentralen Ausnehmung der Leitwerkshülse 14 ein Leuchtspursatz 20 vor­ gesehen sein.

Zur Verringerung des Gewichtes des Flügelleitwerkes bei Ge­ währleistung einer thermischen Beständigkeit besteht jeder Leitwerksflügel 10 aus zwei im wesentlichen parallel zuein­ ander angeordneten und an den Außenkanten 22 aneinander be­ festigten dünnen Stahlblechteilen 24 und 26.

Dabei sind die beiden Blechteile 24 und 26 eines jeden Leitwerkflügels 10 aus einem zusammenhängenden einteiligen Blechteil mit einem Knickfalz 32 an der Vorder- bzw. Außen­ kante 22 des Leitwerkflügels geformt. Die Blechteile 24, 26 sind rückseitig vorzugsweise mittels Elektronenstrahl­ schweißung 34 miteinander verbunden bzw. aneinander befe­ stigt.

Wie aus der Querschnittsdarstellung in Fig. 2 ersichtlich ist, sind die flächigen Stahlblechteile 24 und 26 eines je­ den Leitwerkflügels 10 geringfügig voneinander beabstandet und bilden zwischen sich einen flachen Hohlraum 28 aus. Zur Stabilitätserhöhung ist der Hohlraum 28 mit einem Füll­ stoff 30, z.B. PU-Hartschaum ausgefüllt, der ein sehr nie­ driges spezifisches Gewicht aufweist.

An den rückwärtigen Begrenzungsflächen 36 sind die beiden Stahlblechteile 24 und 26 jeweils mit einer Schweißnaht 34 vorzugsweise mit einer Elektronenstrahlschweißung versehen und aneinander befestigt. An der rückwärtigen Begrenzungs­ fläche 36 eines jeden Leitwerkflügels 10 kann an geeigne­ ter Stelle eine Öffnung oder Bohrung zum Einspritzen bzw. Einschäumen des Füllstoffes 30 vorgesehen sein.

Die flächigen Blechteile 24, 26 eines jeden Leitwerkflü­ gels 10 sind vorzugsweise wiederum mittels Elektronen­ strahlschweißung auf dem Leitwerks-Hülsenkörper 40 befe­ stigt; sie können aber auch direkt mit einer Schweißnaht 38 auf dem rückwärtigen Geschoßkörper 17 angeschweißt sein (Fig. 7).

In Fig. 3 ist eine perspektivische Rückansicht eines er­ findungsgemäßen Flügelleitwerkes mit doppelwandigen Leit­ werksflügeln 10 dargestellt.

Aus Fig. 4 wird ersichtlich, daß der Leitwerks-Hülsenkör­ per 40 aus strömungstechnischen Gründen leicht konisch, d.h. mit einem von vorne nach hinten geringer werdenden Durchmesser ausgebildet ist. Zweckmäßigerweise ist die Wandstärke 44 eines einzelnen Blechteiles 24, 26 eines jeden Leitwerkflügels 10 kleiner als ein Millimeter dünn ausgebildet, wie in der Teildarstellung Fig. 5 gezeigt ist.

Bekannte vergleichbare Leitwerksflügel aus massivem Stahl weisen eine Flügelstärke von ca. 2,5 mm auf. Erfindungs­ gemäß ist jedoch die Wandstärke 44 eines einzelnen Blech­ teiles 24 oder 26 eines jeden Leitwerkflügels 10 kleiner als ein Millimeter dünn, vorzugsweise etwa 0,75 Millimeter dünn ausgebildet. Die Breite des flachen Hohlraumes 28 soll etwa zwischen 0,5 und 1,5 Millimeter, vorzugsweise ca. ein Millimeter betragen. Die Teilquerschnitts­ darstellungen in Fig. 6 und Fig. 7 verdeutlichen diese konstruktiven Verhältnisse.

Damit ergeben erfindungsgemäße Leitwerksflügel eine Mate­ rial- bzw. Gewichts- und Kostenersparnis von bis zu ca. 30%.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform verdeutlicht die stabile Befestigungsmöglichkeit der Leitwerksflügel, die im Befestigungsbereich 48 hülsenartig geformt bzw. dem Leitwerks-Hülsenkörper 40 bzw. dem rückwärtigen Geschoßkör­ per 12 angepaßt ist. Die Ausbildung als einteiliges Stanz/Preß-Formteil läßt sich insbesondere in Serienferti­ gung herstellen und bietet die Möglichkeit, durch andere Befestigungsarten als Schweißen wie durch z.B. Löten, Kle­ ben oder/und Punktschweißungen eine ausreichende Abschußfe­ stigkeit herzustellen, wobei die Leitwerksbefestigung bei dem ersten Zielaufprall aufreißbar und das Leitwerk bzw. die Flügel bei Zieldurchgang des Penetrators nach hinten abstreifbar ist.

Bezugszeichenliste

10 Leitwerksflügel
12 Geschoßkörper
14 Leitwerks-Hülse
16 Gewindezapfen 12
18 Zentrierungskonus 12
20 Leuchtspursatz
22 Außenkante 10
24 Stahlblechteil
26 Stahlblechteil
28 Hohlraum
30 Füllstoff
32 Knickfalz
34 Schweißnaht
36 rückwärtige Begrenzungsfläche
38 E-Schweißnaht
40 Leitwerks-Hülse
42 Längsnuten
44 Wandstärke
46 Wurzelbereich
48 Befestigungsbereich 24, 26
A Geschoßlängsachse
α Steigungswinkel

Claims (12)

1. Flügelstabilisiertes Geschoß mit heckseitig am Geschoßkör­ per (12) befestigten Leitwerksflügeln (10), da­ durch gekennzeichnet, daß jeder Leitwerksflügel (10) aus zwei im wesentlichen parallel zueinander angeordneten und an den Außenkanten (22) an­ einander befestigten dünnen Stahlblechteilen (24, 26) besteht.

2. Geschoß nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die flächigen Stahlblechteile (24, 26) eines jeden Leitwerkflügels (10) geringfügig voneinander beabstandet sind und zwischen sich einen flachen Hohlraum (28) ausbilden.

3. Geschoß nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Hohlraum (28) zur Stabilitätserhöhung mit einem Füllstoff (30) ausgefüllt ist, der ein sehr niedriges spezifisches Gewicht aufweist.

4. Geschoß nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die beiden Blechteile (24, 26) eines jeden Leitwerkflügels (10) aus einem zusammenhängenden einteiligen Blechteil mit einem Knickfalz (32) an der Vorder- bzw. Außenkante (22) des Leit­ werkflügels (10) geformt und rückseitig vorzugsweise mit­ tels Elektronenstrahlschweißung (34) miteinander verbunden bzw. aneinander befestigt sind.

5. Geschoß nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorder- bzw. Außenkante (22) eines jeden Leitwerkflügels (10) bis zur rückwärtigen Begrenzungsfläche (36) linear ansteigend ist und mit der Geschoßlängsachse (A) einen Steigungs­ winkel (α) von 15° bis 40°, vorzugsweise etwa 25°, bildet.

6. Geschoß nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden flächigen Blechteile (24, 26) eines jeden Leit­ werkflügels (10) vorzugsweise mittels Elektronenstrahl­ schweißung (38) auf einem Leitwerks-Hülsenkörper (40) oder direkt auf dem rückwärtigen Geschoßkörper (12) be­ festigt sind.

7. Geschoß nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitwerks-Hülsenkörper (40) bzw. der Geschoß­ körper (12) für jeden Leitwerksflügel (10) zwei neben­ einander parallel verlaufende Längsnuten (42) aufweist, in welchen die flächigen Blechteile (24, 26) eingesetzt und vorzugsweise mittels Elektronenstrahlschweißung (38) befestigt sind.

8. Geschoß nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitwerks-Hülsenkörper (40) leicht konisch, d.h. mit einem von vorne nach hinten geringer werdenden Durchmesser ausgebildet ist.

9. Geschoß nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke (44) eines einzelnen Blechteiles (24, 26) eines jeden Leitwerkflügels (10) kleiner als ein Milli­ meter dünn ausgebildet ist.

10. Geschoß nach einem der vorliegenden Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Blechteile (24, 26) eines jeden Leitwerkflügels (10) im Wurzelbereich (46) bzw, Befestigungsbereich verlängert ausgebildet, seitlich nach außen gebogen und der gewölbten Außenkontur des Leitwerks-Hülsenkörpers (40) bzw. des rückwärtigen Geschoßkörpers (12) angepaßt und dort befestigt sind.

11. Geschoß nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die im Wurzelbereich (46) abgebogenen und gewölbt ausgebildeten Befesti­ gungsbereiche (48) der beiden Blechteile (24, 26) den Leitwerks-Hülsenkörper (40) bzw. rückwärtigen Geschoß­ körper (12) vollständig umschließen.

12. Geschoß nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwerksflügel (10) mit ihren Blechteilen (24, 26) und den angren­ zenden hülsenartig gewölbten Befestigungsbereichen (48) einteilig zusammenhängend ausgebildet und als ein Stanz/Preß-Formteil aus einem Blechstück hergestellt sind.