CH703467A1 - Quetschkalibergeschoss für konische Läufe. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Quetschkalibergeschoss, umfassend einen Geschosskörper mit einer Geschossspitze (6), von der aus gesehen hinten am Geschosskörper eine hitze-, schlag- und druckbeständige Stabilisierungsvorrichtung (7) mit möglichst geringer Dichte angebrachte ist welche die Strömung entlang des Geschosses dermassen verändert, dass dadurch das Geschoss stabilisiert und in der Bahn gehalten wird. Durch dieses Prinzip lässt sich das Länge-Durchmesser-Verhältnis des Geschosses, welches bei herkömmlichen, drallstabilisierten Geschossen begrenzt ist, deutlich vergrössern, wodurch die Aussenballistik verbessert und die Auftreffenergie gesteigert wird. Zudem lässt sich das Geschoss in einem glatten Lauf verwenden.

Description

[0001] Gegenstand der Erfindung ist ein Quetschkalibergeschoss für konische Läufe gemäss den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

[0002] Zur Steigerung der Geschwindigkeit und der Durchschlagsleistung eines Geschosses sind verformbare Unterkalibergeschosse mit Führungsflanschen eingeführt worden, welche aus einem sich konisch verjüngenden Lauf abgefeuert werden. Durch die Verjüngung des Laufes wird das Geschoss beim Abfeuern auf ein kleineres Kaliber zusammengequetscht. Dadurch wird also in ein Geschoss mit schlussendlich kleinerem Kaliber die Energie aus der Patrone für ein grösseres Kaliber gesteckt. Gegenüber Geschossen mit Treibspiegeln hat das Quetschkaliberprinzip den Vorteil, dass kein Treibspiegel vor der Mündung abgeworfen wird, sondern die überkalibrigen Treib- und Führungsflansche beim Durchgang durch den sich verjüngenden Lauf in Ausnehmungen im Geschosskörper eingepresst werden. Dadurch entfällt das Totgewicht des Treibspiegels, welches innenballistisch mit beschleunigt werden muss, jedoch aussenballistisch vom Rest des Geschosses abgetrennt ist. Des Weiteren entstehen durch den Abwurf des Treibspiegels schwer kontrollierbare Störfaktoren im Bereich der Zwischenballistik, welche die Streuung der Geschossflugbahnen erhöhen und bei kleinen Kalibern besonders ausgeprägt sind. Ebenso wird durch abgeworfene Treibspiegelreste das Vorfeld gefährdet. Ein Überschiessen von vorgelagerten Truppen ist nicht möglich. Ebenfalls ist die Herstellung von Treibspiegeln, gerade bei kleinen Kalibern, kompliziert und teuer und daher nicht für die Massenherstellung, wie sie bei Kleinkaliberwaffen benötigt wird, geeignet. Demgegenüber ist bei Quetschkalibergeschossen eine leichte und billige Massenherstellung aller Kaliber gegeben.

[0003] Herkömmliche Quetschkalibergeschosse werden durch Drall stabilisiert, indem sie aus einem gezogenen Lauf verschossen werden. Dadurch unterliegt das Geschoss aber gewissen Einschränkungen. Damit das Geschoss mittels Drall stabilisiert werden kann, sollte ein bestimmtes Länge-Durchmesser-Verhältnis nicht überschritten werden. Dies liegt bei etwa der sechsfachen Länge zum Durchmesser. Um eine möglichst hohe Durchschlagsleistung im Ziel zu haben, sollte das Geschoss aber nach dem Prinzip eines Längsstabspenetrators gebaut sein, das heisst, das Länge-Durchmesser-Verhältnis sollte möglichst gross ausfallen. Ebenso sind gezogene Läufe teurer zu fertigen und verschleissen schneller als glatte Läufe.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Quetschkalibergeschoss dahingehend weiterzuentwickeln, dass die drallbedingte Einschränkung des Länge-Durchmesser-Verhältnisses des Geschosses nicht mehr besteht und es aus glatten Läufen verschossen werden kann. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Geschoss mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.

[0005] Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass im Vergleich zu herkömmlichen, drallstabilisierten Geschossen die Beschränkung des Länge-Durchmesser-Verhältnisses entfällt. Mittels einer Stabilisierungsvorrichtung, welche hinten am Geschoss ausgebildete Stabilisierungselemente wie z.B. Flossen umfasst, gelingt es, das Geschoss auf seiner Flugbahn zu stabilisieren, selbst dann, wenn sein Länge-Durchmesser-Verhältnis grösser ist als sechs. Somit kann bei den erfindungsgemässen Quetschkalibergeschossen ebenfalls das Prinzip von Längsstabpenetratoren angewendet werden. Dadurch ist es möglich die Aussenballistik zu verbessern und die Auftreffenergie zu steigern. Dies führt zu einer verbesserten Treffwahrscheinlichkeit trotz falscher Entfernungseinschätzung, einem verbesserten bestrichenen Raum, einer Verringerung des benötigten Vorhaltemasses beim Beschuss von sich bewegenden Zielen und einer Erhöhung der Durchschlagsleistung im Ziel. Des Weiteren kann das erfindungsgemässe Quetschkalibergeschoss auch aus einem glatten Lauf verschossen werden, wodurch die Vorteile von Quetschkalibergeschossen mit denen von glatten Läufen kombinierbar sind.

[0006] Stabilisierungselemente können flossenartig ausgebildet sein und je nach gewünschtem Einsatzzweck entsprechend verschiedene Formen von rund bis eckig aufweisen. Ihre Anordnung und ihre Anzahl kann ebenfalls dem gewünschten Einsatzzweck entsprechend variieren. So können sie z.B. in Richtung der Geschossachse gesehen strahlenförmig angeordnet sein. Alternativ können solche Flossen auch helikal bzw. in einem bestimmten Winkel zur Flugrichtung bzw. mit vorgegebenem Steigungsmass schraubenartig gewunden und versetzt zueinander angeordnet sein. Dadurch kann das Geschoss nach dem Abschuss in Rotation versetzt und zusätzlich stabilisiert werden. Wenn der helikale Drehsinn der Stabilisierungsflossen mit jenem der Züge eines Laufs übereinstimmt, kann das Geschoss auch aus solchen mit Zügen versehenen Läufen abgeschossen werden. In diesem Fall sind die Steigungsmasse der Stabilisierungsflossen und der Züge vorzugsweise aufeinander abgestimmt. Ein Abschuss aus geraden Läufen ist ebenfalls möglich, falls bei diesen geraden Läufen vorne ein sich innen konische verjüngendes Vorsatzstück aufgesetzt wird. Zur Steigerung des Wirkungsgrades und zur Verminderung der Randwirbelverluste können die Stabilisierungsflossen zusätzlich eine ringförmige Ummantelung mit einer strömungsgünstig ausgebildeten Querschnittsform aufweisen, analog dem Funktionsprinzip eines Impellers. Ebenso kann die Stabilisierungsvorrichtung statt Flossen z.B. zylinder-, kegel- oder halbkugelförmige Stabilisierungselemente umfassen welche vorzugsweise innen hohl sind oder eine geringe Dichte aufweisen. Alternativ können die Stabilisierungselemente auch eine oder mehrere Scheiben oder Ringe umfassen, welche orthogonal zur Geschossachse und damit auch zur jeweiligen Flugrichtung des Geschosses angebracht sind. Grundsätzlich können Stabilisierungselemente auch in anderer Weise ausgebildet sein und/oder miteinander kombiniert werden, sofern sie im Vergleich zu einem Geschoss ohne solche Stabilisierungselemente zu einer Verbesserung der Flugeigenschaften des Geschosses führen. Im Weiteren kann die Stabilisierungsvorrichtung optional Mittel zum Erzeugen eines Pfeiftons während der Flugphase umfassen wie z.B. eine Luftdurchtrittsöffnung mit einer Kante, welche den Luftstrom während des Fluges beeinflusst. Zur Steigerung der Wundwirkung können eine oder mehrere Kanten der Stabilisierungsvorrichtung geschliffen sein, damit sie am Zielobjekt eine schneidende Wirkung entfalten können. Der maximale Aussendurchmesser der Stabilisierungsvorrichtung ist kleiner oder gleich dem Durchmesser des Geschosskörpers. Vorzugsweise umfasst die Stabilisierungsvorrichtung hitze-, schlag- und druckbeständige Materialien von möglichst geringer Dichte, welche vorteilhafterweise in spanlosen Verfahren bearbeitet werden.

[0007] Die Flugbahn eines flossenstabilisierten Geschosses ist abhängig von der Lage des Schwerpunktes. Ein wichtiges Mass bei Geschossen ist der sogenannte Forward of Center Balance Point - kurz FOC genannt. Er gibt die relative Lage des Schwerpunktes in Bezug auf die gesamte Geschosslänge an. Geschosse, deren Schwerpunkt auf der Geschossachse weiter hinten liegt, weisen eine flachere Flugbahn auf als solche, deren Schwerpunkt weiter vorne zur Spitze liegt. Demgegenüber weisen aber spitzenlastige Geschosse ein stabileres Flugverhalten auf als Geschosse, deren Schwerpunkt weiter hinten liegt. Letztere reagieren Träger auf nötige Stabilisierungskorrekturen. Der FOC wird folgendermassen berechnet: Gesamtlänge des Geschosses durch zwei dividieren. Das Resultat vom Schwerpunkt - gemessen vom Geschossende her - subtrahieren. Das Resultat durch die Gesamtlänge des Geschosses dividieren und mit 100 multiplizieren um den FOC in Prozenten auszudrücken. Typischerweise liegt der FOC zwischen 6% bis 18% und damit in der vorderen Geschosshälfte.

[0008] Um das Geschoss flexibel für verschiedene Einsatzzwecke zu machen, kann es - statt in einem Stück - modular aufgebaut und durch Presssitz zusammengefügt werden. Die Herstellung der Module erfolgt vorteilhafterweise durch spanlose Verformung. Durch den modularen Aufbau lassen sich die Stabilisierungsvorrichtung, die Flansche und die Spitze des Geschosses bei der Fertigung jederzeit durch andere Module, welche auf den jeweiligen Einsatzzweck abgestimmt sind, austauschen. So ist es unter anderem möglich den FOC auf einfache Weise zu verändern, indem Module aus Materialien mit unterschiedlicher Dichte verwendet werden. Oder ein oder mehrere Module umfassen einen Hohlraum. Dies ermöglicht es zum Beispiel, beim Geschoss ein Balancegewicht zur Veränderung des FOC oder einen versteifenden Kern zur Steigerung der Durchschlagsleistung oder eine Kombination aus beidem vorzusehen.

[0009] Anhand einiger Figuren wird die Erfindung im Folgenden näher beschrieben. Dabei zeigen <tb>Fig. 1<sep>einen Längsschnitt eines herkömmlichen Quetschkalibergeschosses, <tb>Fig. 2<sep>einen Längsschnitt eines herkömmlichen Quetschkalibergeschosses nach dem Durchlaufen des konischen Laufs, <tb>Fig. 3<sep>eine Ansicht eines Quetschkalibergeschosses gemäss Erfindung, <tb>Fig. 4<sep>einen Längsschnitt eines erfindungsgemässen Quetschkalibergeschosses mit einem Balancegewicht, welches gleichzeitig als Hartkern dient, <tb>Fig. 5<sep>einen Längsschnitt eines erfindungsgemässen Quetschkalibergeschosses nach dem Durchlaufen eines konischen Laufs.

[0010] Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch ein herkömmliches, mittels Drall stabilisierbares Quetschkalibergeschoss - fortan auch kurz Geschoss genannt - nach dem Prinzip von Dr. Hans Neufeldt. Es umfasst einen Geschosskörper 4 mit einer Geschossspitze 6, mindestens einen den Geschosskörper 4 radial überragenden Führungsflansch 1, der das Geschoss einem sich konisch verjüngenden Lauf (nicht dargestellt), aus dem es abgeschossen wird, zentriert und führt, und einen ebensolchen Treibflansch 2, der den Lauf hinter dem Führungsflansch 1 abdichtet. Die Aussendurchmesser Dl des Führungsflansches 1 und des Treibflansches 2 des Geschosses entsprechen im Wesentlichen dem grössten Innendurchmesser des Laufs. Der hinterste Abschnitt des Geschosses hat einen Aussendurchmesser D2, der im Wesentlichen jenem kleinsten Innendurchmessers des Laufs im Bereich seiner frontseitigen Mündung entspricht. Hinter den Flanschen 1, 2 befinden sich Ausnehmungen 3 im Geschosskörper 4 bzw. Abschnitte mit einem Durchmesser D3, der kleiner ist als der Aussendurchmesser D2 beim Geschossende. Diese Ausnehmungen 3 sind zum Einpressen der überkalibrigen Treibflansche 2 und Führungsflansche 1 beim Durchgang durch den sich verjüngenden Lauf ausgebildet und können dem entsprechend auch unterschiedliche Aussendurchmesser D3 und Gestalt aufweisen. Im Führungsflansch 1 befinden sich axiale Bohrungen 5 durch welche allfällige am Treibflansch 2 vorbeigeströmte Gase abgeleitet werden können.

[0011] Fig. 2 zeigt den Längsschnitt eines herkömmlichen Quetschkalibergeschosses nach dem Durchlaufen des konischen Laufs. Der Führungsflansch 1 und der Treibflansch 2 sind mittels dynamischen Fliess-Pressvorgang in die Ausnehmungen 3 im Geschosskörper 4 eingepresst worden. Der Aussendurchmesser des so umgeformten Geschosses entspricht - mit Ausnahme der Geschossspitze 6 - im Wesentlichen dem unveränderten Aussendurchmesser D2 des’ Geschosskörpers 4 am Geschossende.

[0012] Fig. 3 zeigt schematisch eine Ansicht eines Quetschkalibergeschosses gemäss der vorliegenden Erfindung. Am hinteren Teil des Geschosses ist eine hitze-, schlag- und druckbeständige Stabilisierungsvorrichtung 7 mit Stabilisierungselementen in Gestalt von Flossen 9 oder Flügeln angebracht. Die Flossen 9 ragen an einem sich nach hinten kegelartig verjüngenden Verbindungsteil 8 radial hervor. Das Verbindungsteil 8 ist koaxial mit dem Ende des Geschosskörpers 4 verbunden. Alternativ kann auch das Ende des Geschosskörpers 4 selbst als Verbindungsteil 8 ausgebildet sein. Die Stabilisierungsvorrichtung 7 und damit insbesondere auch die Flossen 9 sind dazu ausgebildet, während des Fluges die Strömung des Umgebungsmediums Luft im Bereich des Geschosses derart zu beeinflussen, dass das Geschoss stabilisiert und in der gewünschten Flugbahn gehalten wird. Die Flossen 9 können für unterschiedliche Wirkungen optimiert sein und entsprechend unterschiedliche Formen und/oder Oberflächenbeschaffenheiten aufweisen. So können beispielsweise die Anzahl der Flossen, deren Material, Form und Grösse, deren Oberflächenstruktur bzw. Rauigkeit sowie die Ausgestaltung allfälliger Kanten 11 an den jeweils zu erzielenden Effekt angepasst sein. Insbesondere können Flossen 9 geschärfte Kanten aufweisen, um beim Auftreffen auf ein Ziel eine Schneidwirkung zu erzielen. Die Flossen 9 haben vorzugsweise eine Profilform, welche einen laminaren Strömungsverlauf begünstigt und somit die Ausbildung von Turbulenzen bzw. Wirbeln vermindert. Jede der Flossen 9 kann parallel zur Geschossachse oder alternativ schraubenartig bzw. bzw. helikal gewunden bezüglich der Geschossachse angeordnet sein und eine symmetrische oder alternativ eine asymmetrische Querschnittfläche aufweisen. Optional können die Flossen 9 analog zu einem Impeller peripher durch einen ringförmigen Mantel (nicht dargestellt) miteinander verbunden sein.

[0013] Flossen 9, die z.B. ein Tragflügelprofil aufweisen oder helikal gewunden sind, können dazu verwendet werden, dem Geschoss während des Fluges einen Drall zu übertragen.

[0014] Durch die zusätzliche Stabilisierungsvorrichtung 7 bei einem Quetschkalibergeschoss kann der Geschosskörper 4 oder das Geschoss um ein Vielfaches länger ausgebildet sein als bei einem herkömmlichen, nur durch Drall stabilisierten Quetschkalibergeschoss wie in Fig. 1.

[0015] Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt eines erfindungsgemässen Quetschkalibergeschosses. Es umfasst im Innern ein Balancegewicht 13 zur Veränderung des FOC. Zudem übt das Balancegewicht 13 die Funktion eines versteifenden Kerns zur Steigerung der Durchschlagsleistung aus. Das Balancegewicht 13 ist vorzugsweise stabförmig aus einem schwereren Metall bzw. einem Schwereren Material als der Rest des Geschosskörpers 4 gefertigt und in einen entsprechenden Aufnahmeraum dieses Geschosskörpers 4 eingelassen. Länge, Durchmesser und Lage dieses Aufnahmeraums und damit auch des Balancegewichts 13 können derart vorgegeben werden, dass das Geschoss die bestimmungsgemässen Eigenschaften aufweist.

[0016] Fig. 5 zeigt einen axialen Längsschnitt des Geschosses aus Fig. 4 nach dem Durchlaufen des konischen Laufs. Die Stabilisierungsvorrichtung 7 beeinflusst während des Flugs des Geschosses aufgrund ihrer Form und gegebenenfalls ihrer Oberflächeneigenschaften die Strömung des Umgebungsmediums Luft entlang des Geschosses derart, dass das Geschoss während des Flugs stabilisiert und in der vorgesehenen Flugbahn gehalten wird. Der maximale Durchmesser D4 der Stabilisierungsvorrichtung 7 bzw. deren maximale radiale Ausdehnung ist kleiner oder gleich dem Durchmesser D2 des Geschosskörpers 4.

[0017] Vorzugsweise umfasst das Geschoss mehrere Teile, die z.B. durch Verpressen bzw. Kaltumformung miteinander verbunden sind. Solche Teile sind z.B. die Geschossspitze 6, ein die Geschossspitze 6 zum Geschosskörper 4 ergänzender Geschossrumpf 4a (Fig. 4), der Führungsflansch 1, der Treibflansch 2 und die Stabilisierungsvorrichtung 7. Diese Teile können in unterschiedlichen Ausführungsformen gefertigt und zusammengesetzt werden. So können beispielsweise die Länge des Geschossrumpfs 4a, die Länge und relative Lage des Balancegewichts 13, der maximale Aussendurchmesser Dl der Flansche 1, 2, deren Neigungswinkel relativ zur Geschossachse, die Gestalt und Länge der Stabilisierungsvorrichtung 7 und die Form und das Material der Geschossspitze 6 auf einfache Weise durch Kombination geeigneter Teile bei der Herstellung des Geschosses vorgegeben werden.

Claims (10)

1. Quetschkalibergeschoss, umfassend einen Geschosskörper (4) mit einer Geschossspitze (6) und mit einem maximalen Aussendurchmesser D2, mindestens einen den Geschosskörper (4) radial überragenden Führungsflansch (1) und einen ebensolchen Treibflansch (2), der von der Geschossspitze (6) her gesehen hinter dem Führungsflansch (1) angeordnet ist, wobei am Geschosskörper (4) hinter dem Führungsflansch (1) und dem Treibflansch (2) periphere Ausnehmungen (3) zum Aufnehmen von Bereichen des Führungsflansches (1) bzw. des Treibflansches (2) ausgebildet sind, welche beim Verschiessen des Quetschkalibergeschosses aus einem konischen Lauf umgeformt werden, dadurch gekennzeichnet, dass von der Geschossspitze (6) aus gesehen hinten am Geschosskörper (4) eine Stabilisierungsvorrichtung (7) zum Stabilisieren des Geschosses auf seiner Flugbahn ausgebildet ist.

2. Quetschkalibergeschoss nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsvorrichtung 7 Stabilisierungselemente umfasst, welche eine maximale radiale Ausdehnung bzw. einen maximalen Durchmesser D4 haben, der kleiner oder gleich dem grössten Aussendurchmesser D2 des Geschosskörpers (4) ist.

3. Quetschkalibergeschoss nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungselemente Flossen (9) umfassen, welche am Geschosskörper (4) oder an einem hinten axial an den Geschosskörper (4) anschliessenden Verbindungskörper (8) radial hervorragen.

4. Quetschkalibergeschoss nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flossen (9) parallel zur Geschossachse ausgerichtet sind.

5. Quetschkalibergeschoss nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flossen (9) bezüglich der Geschossachse helikal gewunden bzw. schraubenartig angeordnet sind.

6. Quetschkalibergeschoss nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Flossen (9) durch einen peripheren ringförmigen Mantel miteinander verbunden sind, wobei dieser Mantel strömungsgünstig ausgebildet ist und der Verminderung von Randwirbelverlusten dient.

7. Quetschkalibergeschoss nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Balancegewicht (13) in den Geschosskörper (4) eingebettet ist.

8. Quetschkalibergeschoss nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Teile modulartig durch Kaltverformung miteinander verbunden sind.

9. Quetschkalibergeschoss nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsvorrichtung (7) Mittel zum Erzeugen eines Pfeiftons während des Flugs umfasst.

10. Quetschkalibergeschoss nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsvorrichtung (7) geschliffene Kanten umfasst.