DE60032764T2

DE60032764T2 - Verzögerungs- und verriegelungsvorrichtung von elementen

Info

Publication number: DE60032764T2
Application number: DE60032764T
Authority: DE
Inventors: B. Hans BISEROD
Original assignee: Nammo Raufoss AS
Current assignee: Nammo Raufoss AS
Priority date: 1999-06-04
Filing date: 2000-06-02
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2020-06-03
Also published as: NO310379B1; DE60032764D1; US6659393B1; ATE350642T1; ES2278611T3; ZA200110262B; AU5115400A; NO992739D0; IL146919A; EP1183496A1; ZA200110261B; WO2000075602A1; EP1183496B1; IL146919A0; NO992739L; ZA200110260B; ZA200110259B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verzögerungs- und Verriegelungsvorrichtung zur Verwendung zwischen zwei Körpern, wobei der eine, erste Körper zur Bewegung und Führung in den anderen, zweiten Körper aktivierbar ist und nach einer vorbestimmten Bewegung des ersten Körpers gebremst oder verzögert und anschließend mit dem zweiten Körper verriegelt wird und die verriegelten Körper zusammen einen einheitlichen oder integrierten Körper bilden.
Die beschriebene Verzögerungs- und Verriegelungsvorrichtung wurde im Zusammenhang mit einer Rakete entwickelt, wird aber auch als in anderen, zivilen Einsatzbereichen verwendbar angesehen, in denen zwei Hauptkörper mittels kinetischer Energie und durch Deformierung eines dritten Körpers oder Elements, das sich zwischen den zwei Hauptkörpern befindet, verriegelt werden. Dabei kann es sich um die Verbindung zweier grundsätzlich getrennter Körper handeln, wobei entweder ein Schweißen oder Löten der Körper nicht gewünscht oder der Verbindungspunkt für einen Schweißvorgang nicht zugänglich ist.
Die weitere Beschreibung der Erfindung bezieht sich auf die Verwendung mit Raketen und insbesondere raketenbeschleunigten Penetratorgeschossen. Raketenbeschleunigte Penetratoren werden häufig im Bereitschaftszustand aufbewahrt, wobei die Hauptbestandteile noch nicht zusammengebaut sind. Das bedeutet, dass der Teil mit den Steuerflügeln, dem Steuerflügelkegel und dem eigentlichen Raketenmotor unmittelbar vor dem Start von der Rampe an das Penetratorgeschoss angebracht wird. Das Penetratorgeschoss in Form eines pfeilförmigen Körpers von beträchtlicher Masse liegt in Warteposition, wobei dessen Spitze im Steuerflügelteil gelagert ist. Während der Startvorbereitungen wird das Penetratorgeschoss durch das Steuerflügelteil verschoben und das rückwärtige Ende des Penetratorgeschosses unmittelbar vor Zündung des Raketenmotors mit dem Steuerflügelteil verriegelt. Gewöhnlich wird der Raketenmotor, nachdem er ausgebrannt ist und keine Schubkraft mehr liefert, noch während des Fluges vom Penetratorgeschoss abgetrennt.
Aus der DE 40 40 337 ist eine Ringmutter zur Verbindung zweier Körper während der Bewegung bekannt. Dieses Dokument offenbart die Merkmale des einleitenden Teils von Anspruch 1.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Rakete nach den Patentansprüchen bereitgestellt. Gemäß der Kennzeichnung der Erfindung wird ein Verzögerungs- und Verriegelungsmittel der eingangs erwähnten Art bereitgestellt, welches sich dadurch auszeichnet, dass der erste Körper eine radial nach außen gerichtete Schulter und der zweite Körper eine radial nach innen gerichtete und der radial nach außen gerichteten Schulter entsprechende Schulter aufweist, und dass ein zusammendrückbares Element zwischen den Schultern vorgesehen ist. Gemäß einer ersten Möglichkeit kann das zusammendrückbare Element in Warteposition an der radial nach außen gerichteten Schulter anliegen.
Gemäß einer zweiten Option kann das zusammendrückbare Element in Warteposition an der radial nach innen gerichteten Schulter anliegen.
Das zusammendrückbare Element kann zweckmäßig als verformbare Hülse ausgelegt sein. Die Hülse kann leicht konisch ausgeführt sein und einen Bund an mindestens einem ihrer Enden aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform können der erste und der zweite Körper sowie das zusammendrückbare Element an ihren jeweiligen Kontaktflächen zylindrisch ausgeführt sein.
Vorzugsweise kann die nach innen gerichtete Schulter eine nach außen gerichtete Ausnehmung jeweils in Bezug auf die innere Oberfläche des Körpers aufweisen.
Vorzugsweise kann die nach außen gerichtete Schulter eine nach innen gerichtete Ausnehmung jeweils in Bezug auf die äußere Oberfläche des Körpers aufweisen.
Weiterhin können die Ausnehmungen nach dem Verriegeln vorzugsweise gegenseitig axial gestaffelt sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Körper in einer Rakete enthalten. Der erste Körper kann ein Penetratorgeschoss und der zweite Körper ein Endstück mit Steuerflügeln sein.
Vorteilhafterweise kann der verformbare Körper so ausgelegt sein, dass er sich als eine Art Ziehharmonikastruktur verformt und eine Abfolge von Kanten bildet, die in die erwähnten Oberflächen eingreifen.
Das verformbare Element kann zweckmäßig so ausgelegt sein, dass die Kantenbildung in zufälligeren Richtungen und auch über die Radialebenen hinaus erfolgt.
Sonstige und zusätzliche Aufgaben, Merkmale und Vorzüge sind der folgenden Beschreibung einer vorläufig bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zu entnehmen, die allein zum Zweck der Beschreibung dient und keinerlei einschränkende Bedeutung hat und anhand der beigefügten Zeichnungen gegeben ist. In den Zeichnungen zeigt:
1 schematisch ein raketenbeschleunigtes Penetratorgeschoss,
2 das vordere Ende eines Penetratorgeschosses in Lagerposition im Inneren eines Steuerflügelteils und eines Raketenmotors,
3 eine detaillierte Ansicht des in 2 Gezeigten,
3A das umkreiste Detail aus 3 in vergrößertem Maßstab,
4 das hintere Ende eines Penetratorgeschosses in Startposition, wobei das Penetratorgeschoss mit dem Steuerflügelteil verbunden ist,
4A das umkreiste Detail aus 4 in vergrößertem Maßstab,
5-11 jeweils Einzelheiten in vergrößertem Maßstab einer Abfolge der Vorgänge während eines Verbindungsvorgangs zwischen dem Penetratorgeschoss und dem Steuerflügelteil.
Zunächst wird auf 1 Bezug genommen, die eine Rakete im Flug darstellt. Die Rakete umfasst als Hauptbestandteile ein Penetratorgeschoss 1, ein Steuerflügelteil 5 und einen Raketenmotor 10. Das Penetratorgeschoss 1 ist ein pfeilförmiger Körper von beträchtlicher Masse, vorzugsweise aus Wolfram. Das Penetratorgeschoss ist ein Gefechtskopf ohne Sprengladung und bezieht seine zerstörende Wirkung aus seiner kinetischen Energie.
2 zeigt das nach vorne zugespitzte Ende des Penetratorgeschosses 1, das in der Warteposition im Steuerflügelteil 5 und dem Raketenmotor 10 liegt, bevor es aus einem Startrohr oder von einer Startrampe (nicht abgebildet) abgeschossen wird. Die Bezugsnummer 8 verweist auf einen der vier Steuerflügel, die konzentrisch und in gleicher Teilung bzw. in gleichem Winkelabstand um einen Mittelpunkt angeordnet sind. Die Anzahl der Flügel 8 kann je nach Bedarf gewählt werden. Der Raketenmotor 10 ist trennbar am Steuerflügelteil 5 angebracht. Der Raketenmotor 10 wird während des Fluges der Rakete gelöst und vom Steuerflügelteil 5 abgetrennt.
3 zeigt eine detaillierte Ansicht des vorderen Endes des Penetratorgeschosses 1 mit dem Steuerflügelteil 5. Der Kreisausschnitt zeigt eine Hülse 2, die auf der Innenfläche des Steuerflügelteils 5 an einer Schulter 6 anliegt. Die Hülse 2 wird in 3A nochmals vergrößert gezeigt. Die Hülse 2 kann aus unterschiedlichen Materialien gefertigt und in verschiedenen geometrischen Konfigurationen und Abmessungen ausgelegt werden, je nach den zur Verzögerung und Verriegelung bestimmten Anforderungen. Die Hülse ist vorzugsweise ein dünnwandiges röhrenförmiges Element und lässt sich aus Werkstoffen wie Stahl, Aluminium, Messing, Kupfer oder auch aus geeigneten Legierungen herstellen. Die Hülse 2 kann wahlweise an einem oder beiden Enden einen Bund 2a aufweisen, wie in den 5 bis 11 gezeigt wird. Die Hülse kann aber auch eine leicht konische Form aufweisen, wobei die Verjüngung zur Schulter 3 des bewegten Körpers 1 weist.
4 zeigt das hintere Ende des Penetratorgeschosses 1 beim Durchgang durch das Steuerflügelteil 5. Das hintere Ende des Penetratorgeschosses 1 weist eine Schulter 3 auf, die radial nach außen gerichtet ist. Diese Schulter 3 ist so ausgelegt, dass sie an dem der Schulter 6 gegenüberliegenden Ende auf die Hülse 2 trifft. Eine pyrotechnische Ladung oder Zündladung treibt einen Kolben 9 an, der das Penetratorgeschoss 1 weiter treibt, bis das Penetratorgeschoss 1 mit seiner Schulter 3 auf die Hülse 2 trifft. Dadurch wird die Hülse 2 verformt, wie dies in 4A in vergrößertem Maßstab anhand ihrer Endposition gezeigt wird. 4A zeigt den zusammengedrückten Zustand als eine Anzahl messerscharfer Kanten, die wie in einer Ziehharmonikastruktur zusammengefaltet sind.
Es ist aber auch möglich, dass die Hülse 2 zunächst an der Schulter 3 des Penetratorgeschosses 1 aufliegt und sich mit dem Penetratorgeschoss 1 bewegt, bis die Hülse 2 auf die Schulter 6 des Steuerflügelteils 5 trifft.
Die auftretende Verzögerung und Verriegelung wird anhand der 5 bis 11 eingehender beschrieben. Die 5 bis 11 stellen stark vergrößerte Querschnitte durch die an der Verzögerung beteiligten Teile dar, d. h. die Hülse 2, das hintere Ende des Penetratorgeschosses 1 mit der Schulter 3 und das Steuerflügelteil 5 mit der Schulter 6. Die Abbildungen stellen eine bewegte Abfolge zur Veranschaulichung der fortschreitenden, in einem gedachten länglichen Element der Hülse 2 auftretenden Verformung dar. Es werden sieben Phasen der Verformung gezeigt.
5 zeigt den Zeitpunkt, zu dem die Schulter 3 des Penetratorgeschosses 1 auf die Hülse 2 trifft. Es ist zu erwähnen, dass das Penetratorgeschoss 1 direkt an die Schulter 3 angrenzend auch eine Rille bzw. Ausnehmung 4 aufweisen kann, wobei diese Ausnehmung 4 radial nach innen gerichtet ist. Entsprechend kann das Steuerflügelteil 5 direkt an die Schulter 6 angrenzend eine Rille bzw. Ausnehmung 7 aufweisen, wobei diese Ausnehmung 7 radial nach außen gerichtet ist. Die Ausnehmungen 4 und 7 dienen dazu, dass sich die jeweiligen Enden der Hülse 2 in die Ausnehmungen hinein verformen und eine sichere axiale und radiale Verriegelung des Penetratorgeschosses 1 mit dem Steuerflügelteil 5 herstellen. Die Ausnehmungen 4 und 7 erstrecken sich konzentrisch um den Umfang, wie dies bei den Schultern 3 und 6 der Fall ist.
Des Weiteren haben in Bezug auf die Hülse 2 die äußere Oberfläche des Penetratorgeschosses 1 und die innere Oberfläche des Steuerflügelteils 5 eine (maschinell bearbeitete) zylindrische Oberfläche, oder gegebenenfalls eine (gefräste) polygonale Oberfläche oder eine gezackte oder raue Oberfläche. Die Oberflächen dürfen auch unterschiedlich sein, beispielsweise kann die Hülse zylindrisch sein, während die anderen beiden Oberflächen gezackt oder rau sind; oder eine Oberfläche ist gezackt und die andere ist polygonal. Diese optionalen Oberflächen können auch einschränkend nur für den Bereich der Ausnehmungen 4 und 7 gelten.
6 zeigt eine Phase, in der die Verformung der Hülse 2 und die Verzögerung des Penetratorgeschosses 1 beginnt. Wie in 6 und 7 dargestellt, wickeln sich die Enden der Hülse 2 in die entsprechenden Ausnehmungen 4 und 7, wodurch sich die Hülse 2 im Bereich der Mitte zu wölben beginnt.
8 zeigt die weitergehende Verformung der Hülse 2 und die verstärkte Bremsung und Verzögerung des Penetratorgeschosses 1. Das Aufwickeln der Hülse 2 in die Ausnehmungen 4 und 7 setzt sich fort, wobei der mittlere Teil der Hülse 2 weiter hochgewölbt wird.
9 zeigt eine noch stärkere Wölbung der Hülse 2 und 10 zeigt den Zustand der Hülse 2 unmittelbar bevor das Penetratorgeschoss 1 vollständig abgebremst ist. Der Bremsvorgang kann sich zum Beispiel über eine Strecke von 10 bis 15 mm vollziehen, wobei die Hülse 2 eine Länge von 20 mm hat.
11 zeigt die endgültige Verformung der Hülse 2 bei Vollbremsung des Penetratorgeschosses 1. Die entsprechenden Wölbungen wurden nun an die äußere Oberfläche des Penetratorgeschosses 1 und an die innere Oberfläche des Steuerflügelteils 5 gedrückt und in eine feste Verbindung mit den entsprechenden Oberflächen gezwungen. Scheitel und Vertiefungen der Falten bilden messerscharfe Kanten, die in die entsprechenden Oberflächen schneiden. Durch bestimmte Konfiguration und Werkstoffauswahl für die Hülse 2 kann das Auftreten dieser messerscharfen Kanten noch zufälliger verlaufen, als lediglich in einer radialen Ebene. Ein solcher geeigneter Werkstoff soll das Penetratorgeschoss 1 nicht nur in axialer Richtung mit dem Steuerflügelteil 5 verriegeln, sondern die beiden Teile gegeneinander drehfest blockieren.
Es ist zu erwähnen, dass die Konfiguration oder Auslegung der Hülse 2 in Verbindung mit der Werkstoffauswahl entscheidend für die Art der Verformung der Hülse ist. Wesentlich ist, eine innen und außen gekerbte Struktur zu erhalten, die gute Verriegelungseigenschaften der entsprechenden inneren und äußeren Oberflächen der Körper 1 und 5 bewirkt. Die gekerbte Struktur besteht vorzugsweise aus einer großen Zahl kurzer messerscharfer Kanten in mehr oder weniger statistischer Anordnung, welche eine feste gegenseitige, sowohl axiale als auch drehfeste Verriegelung zwischen den beiden Körpern 1 und 5 gewährleistet.

Claims

Rakete mit zwei Körpern (1, 5), wobei der eine, erste Körper (1) zur Bewegung und Führung in den anderen, zweiten Körper (5) aktivierbar ist und, nach einer vorbestimmten Bewegung des ersten Körpers (1), verzögert wird und sich daraufhin mit dem zweiten Körper (5) verriegelt, wobei die verriegelten Körper (1, 5) gemeinsam einen einheitlichen oder integrierten Körper bilden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verzögerungs- und Verriegelungsmittel vorgesehen ist, das eine radial nach außen gerichtete Schulter (3) des ersten Körpers (1), eine radial nach innen gerichtete Schulter (6) des zweiten Körpers (5), welche mit der radial nach außen gerichteten Schulter (3) übereinstimmt, und ein zusammendruckbares Element (2), das zwischen den Schultern (3, 6) vorgesehen ist, zur Verzögerung aufweist, wobei das zusammendruckbare Element auch radial ausdehnbar ist, um mit Oberflächen an beiden Körpern in Eingriff zu gelangen und nach Ende der Verzögerung die Körper in einer vorbestimmten Position miteinander zu verriegeln.
Rakete nach Anspruch 1, wobei der erste Körper ein Projektil (1) und der zweite Körper ein Steuerflügelteil (5) ist.
Rakete nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zusammendruckbare Element (2) in einer Warteposition an der radial nach außen gerichteten Schulter (3) anliegt.
Rakete nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zusammendruckbare Element (2) in einer Warteposition an der radial nach innen gerichteten Schulter (6) anliegt.
Rakete nach einem beliebigen der Anspruche 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zusammendruckbare Element (2) in Form einer verformbaren Hülse vorliegt.
Rakete nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammendruckbare Hülse leicht konisch ist.
Rakete nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einem der Enden der Hülse ein Bund (2a) vorgesehen ist.
Rakete nach einem beliebigen der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektil (1) und der Steuerflächenteil (5) und das zusammendruckbare Element (2) in ihren Kontaktoberflächen zylindrisch sind.
Rakete nach einem beliebigen der Ansprüche 2-7, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektil (1), der Steuerflächenteil (5) und das zusammendruckbare Element (2) unabhängig voneinander an mindestens Flächen davon eine polygonale Oberfläche, eine gezackte Oberfläche oder eine raue Oberfläche aufweisen.
Rakete nach einem beliebigen der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass die nach innen gerichtete Schulter (6) eine nach außen gerichtete Ausnehmung (7) in Bezug auf die innere Oberfläche des Steuerflächenteils (5) aufweist.
Rakete nach einem beliebigen der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass die nach außen gerichtete Schulter (3) eine nach innen gerichtete Ausnehmung (4) in Bezug auf die äußere Oberfläche des Projektils (1) aufweist.
Rakete nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (7, 4) nach dem Verriegeln in Bezug zueinander axial gestaffelt sind.
Rakete nach einem beliebigen der Ansprüche 2-11, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektil (1) ein Penetratorgeschoss ist.