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Title:
TELESCOPIC CARTRIDGE COMPRISING A COMBUSTIBLE OR DESTRUCTIBLE CASE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/071273
Kind Code:
A1
Abstract:
Conventional cases consisting of metal, in particular for medium calibre ammunition, such as the type fired by cannons are heavy and expensive. In addition, a case must be removed from the weapon after each shot. This is a particular disadvantage for weapons which fire a long series of shots, or for weapons which fire using high-pressure. For reasons of performance, the invention thus deals with the concept of the telescopic cartridge, according to which the projectile is embedded in a fixed propelling charge body. In order to give a telescopic cartridge the required stability to be handled throughout the whole temperature range envisaged and to ensure that the case and propelling charge body combust without residue, the invention is characterised in that the case (10) is a wrapped body which is wound directly onto the tubular propelling charge body (9).

Inventors:
JASKOLKA HEINZ (DE)
MUSKAT ERICH (DE)
RIESS HEINZ (DE)
Application Number:
PCT/EP2001/002979
Publication Date:
September 27, 2001
Filing Date:
March 15, 2001
Export Citation:
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Assignee:
DYNAMIT NOBEL AG (DE)
JASKOLKA HEINZ (DE)
MUSKAT ERICH (DE)
RIESS HEINZ (DE)
International Classes:
F42B5/184; F42B5/188; (IPC1-7): F42B5/184; F42B5/188
Foreign References:
US3901153A1975-08-26
DE1578082A11971-07-15
FR2230959A11974-12-20
DE19544560A11996-06-05
DE3825581C11993-05-13
Attorney, Agent or Firm:
Uppena, Franz (Marken & Lizenzen Troisdorf, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Teleskoppatrone mit einer verbrennbaren oder verzehrbaren Hülse, die konzentrisch einen rohrförmigen Treibladungskörper umgibt, der wiederum mindestens das Geschoß und die Boosterladung umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (10) ein Wickelkörper ist, der direkt auf den rohrförmigen Treibladungskörper (9) gewickelt ist.
2. Teleskoppatrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Struktur der Hülse (10) durch ein beim Wickeln zugegebenes Bindemittel fixiert ist.
3. Teleskoppatrone nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel, mit dem die Struktur der Hülse (10) fixiert ist, mit dem Bindemittel des Treibladungskörpers (9) chemisch artverwandt ist.
4. Teleskoppatrone nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel des Treibladungskörpers (9) noch nicht ausgehärtet ist, wenn die Hülse (10) auf dem Treibladungskörper (9) gewickelt ist.
5. Teleskoppatrone nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (10) nach der endgültigen Aushärtung des Bindemittels des Treibladungskörpers (9) und der Hülse (10) zur Herstellung des erforderlichen Kalibers bearbeitbar ist.
6. Teleskoppatrone nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (10) aus einer oder mehreren Doppellagen (11,12) sich kreuzender, mit Bindemittel fixierter Fäden (13) besteht und daß die Fäden (13) zur Herstellung der Hülse (10) direkt auf den Treibladungskörper (9) gewickelt sind.
7. Teleskoppatrone nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickeldichte der Hülse (10) durch die Größe der Kreuzungswinkel (a, 7) der Fäden (13) in den jeweiligen Doppellagen (11,12) bestimmt ist.
8. Teleskoppatrone nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickeldichte der Hülse (10) aufgrund des konstanten Kreuzungswinkels (a) der Fäden (13) über die Länge der Hülse (10) konstant ist.
9. Teleskoppatrone nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickeldichte der Hülse (10) in Abstimmung auf die Belastung in den jeweiligen Wickelbereichen (14a bis 14e) der Hülse (10) über die Länge der Hülse (10) unterschiedlich ist.
10. Teleskoppatrone nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickeldichte der Hülse (10) insbesondere im Bereich, wo das Geschoß (2) und die Boosterladung (3) aneinanderstoßen, größer ist als in ihren übrigen Bereichen (14b, 14d).
11. Teleskoppatrone nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wickeldichte der Hülse (10) insbesondere in ihren Endbereichen (14a, 14e) größer ist ais in ihren übrigen Bereichen (14b, 14d).
12. Teleskoppatrone nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse aus mehreren Doppellagen (11,12) von Fäden (13) besteht und daß sich deren Kreuzungswinkel (a ; ß, y) in den jeweiligen Doppellagen (11,12) voneinander unterscheiden.
Description:
Teleskoppatrone mit verbrennbarer oder verzehrbarer Hülse Die Erfindung betrifft eine Teleskoppatrone mit verbrennbarer oder verzehrbarer Hülse entsprechend dem Oberbegriff des ersten Anspruchs. insbesondere bei mittelkalibriger Munition, wie sie beispielsweise aus Maschinenkanonen verschossen wird, sind die herkömmlichen Hülsen aus Metall schwer und teuer sowohl in der Herstellung als auch als Werkstoff, weil dieser rostfrei sein muß und deshalb in der Regel aus Messing oder aus plattierten Stählen besteht.

Außerdem muß eine solche Hülse nach jedem Schuß aus der Waffe entfernt werden.

Das ist bei Waffen mit großer Schußfolge oder bei mit Hochdruck schießenden Waffen nachteilig. Bei verbrennbaren oder verzehrbaren Hülsen treten diese Nachteile nicht auf. Die Hülse kann außerdem eine solche Zusammensetzung aufweisen, daß sie bei ihrer Verbrennung oder beim Verzehren zusätzlich Energie liefert. Aus Leistungsgründen wird deshalb das Konzept der teleskopierten Patrone aufgegriffen, bei der das Geschoß in einem festen Treibladungskörper eingebettet ist.

Aus der DE 195 44 560 A1 ist eine Teleskoppatrone bekannt, deren Hülse eine Wickelhülse ist. Die Patrone wird durch Einführen ihrer Einzelbestandteile wie das Geschoß mit einer als Geschoßhalter geformten Treibladung, der Haupttreibladung, sowie dem Anzünder in die Hülse aufgebaut. Das erfordert eine sehr genaue Fertigung der Komponenten hinsichtlich ihres Durchmessers, damit einerseits ein problemloser Zusammenbau möglich ist und andererseits ein inniger Kontakt zwischen der Hülse und den Komponenten, insbesondere den Ladungen, gewährleistet ist. Dieser Kontakt muß gewährleistet sein und gegebenenfalls durch Kleben sichergestellt werden, damit zum einen eine hohe, die Handhabung der Patrone, insbesondere bei der automatischen Zuführung in der Waffe, im gesamten Temperaturbereich des vorgesehenen Einsatzes sichernde Festigkeit gewährleistet und zum anderen die Verbrennung oder das Verzehren der Hülse rückstandsfrei möglich ist.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Aufbau einer Teleskoppatrone mit einer verbrennbaren oder verzehrbaren Hülse zu verbessern.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit Hilfe der kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beansprucht.

Erfindungsgemäß, wird die Herstellung und die Handhabung der Teleskoppatrone dadurch verbessert, daß die Hülse ein Wickelkörper ist, der direkt auf den rohrförmigen Treibladungskörper gewickelt ist, der mindestens das Geschoß und die Boosterladung umgibt. Der Treibladungskörper ist die Wickelhülse des Wickelkörpers. Dadurch entsteht ein inniger, das Anzünden der Hülse erleichternder und beschleunigender Kontakt zwischen Hülse und Treibladungskörper, der nicht, wie herkömmlich, erst durch Kleben hergestellt werden muß. Außerdem wird die Stabilität der Teleskoppatrone wesentlich erhöht, was für die automatische Zuführung in der Waffe wichtig ist. Der Treibladungskörper selbst besteht aus einer im Rohzustand formbaren Masse aus Treibmittel und Bindemittel, und hat nach seiner Aushärtung allerdings zuwenig Stabilität, um die Teleskoppatrone handhabungsfähig zu machen. Die Erfindung besteht nun darin, daß nach einer Temperung des Treibladungskörpers bei einer Temperatur, die unterhalb der Temperatur liegt, die zur Stabilisierung des Bindemittels im Treibladungskörper erforderlich ist, der Treibladungskörper zum direkten Wickeln der Hülse der Teleskoppatrone genutzt wird. Nach seiner Temperung besitzt nämlich der Treibladungskörper genügend Festigkeit, damit er, vergleichbar wie bei der Herstellung einer Spule in der Textilindustrie, in eine Wickeleinrichtung eingespannt werden kann, damit auf ihm der Wickelkörper gewickelt werden kann. Zur Stabilisierung der Struktur des Wickelkörpers, der Hülse, wird während des Wickelns ein Bindemittel zugegeben.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann der Wickelkörper aus einer oder mehreren Doppellagen sich kreuzender, mit Bindemittel fixierter Fäden bestehen, die direkt auf den Treibladungskörper gewickelt sind. Die Fäden werden mindestens in einer Doppellage, das heißt, durch einen Hin-und Hergang des Fadenführers in einer

sogenannten Kreuzlage abgelegt. Neben Fäden sind aus dem Stand der Technik noch Papierstreifen oder Textiltuchbahnen als Wickelmaterial bekannt.

Die Wickeldichte des Wickelkörpers ist bestimmend für die Widerstandsfähigkeit, Festigkeit und Porosität des Wickelkörpers. Die Porosität bestimmt sich durch die Größe der Zwischenräume zwischen dem Wickelmaterial, bevorzugt den Fäden. Die Wickeldichte wird dadurch bestimmt, wievielmal der Faden in einer Lage über die Länge des Wickelkörpers abgelegt wird. Die Wickeidichte wird im wesentlichen durch den Kreuzungswinkel beeinflußt. Der Kreuzungswinkel ist bei einer sich kreuzenden Ablage der Fäden auf dem Umfang des Wickelkörpers der Winkel zwischen zwei jeweils in Ablagerichtung aufeinanderzulaufende Fäden in einer sogenannten Doppellage. Eine Doppellage besteht aus einer Lage von Fäden, die in Richtung auf das eine Ende des Wickelkörpers hin abgelegt worden sind und der darüberliegenden Lage von Fäden, die in die entgegengesetzte Richtung, in Richtung zum anderen Ende des Wickelkörpers hin, abgelegt worden sind. Da die Fäden auf dem Umfang des Wickelkörpers schraubenlinienförmig in Richtung der Längsachse der Teleskoppatrone abgelegt werden, bestimmt die Steigung der Ablage den Kreuzungswinkel. Bei einer geringen Steigung ist der Kreuzungswinkel ebenfalls klein, bei einer großen Steigung ebenfalls groß. Mit größer werdender Steigung wird der Abstand der Fäden voneinander größer. Dadurch werden auch die Zwischenräume zwischen den Fäden größer. Bei hoher Belastung und geringer Wandstärke wird ein kleiner Kreuzungswinkel vorteilhaft sein, weil dadurch die Anzahl der Windungen des abgelegten Fadens pro Längeneinheit auf dem Treibladungskörper erhöht wird. Durch eine entsprechende Wahl des Kreuzungswinkels kann damit vorteilhaft die Hülse auf die zu erwartende Belastung abgestimmt werden. Ein weiterer Einflußfaktor ist die Fadenspannung. Eine hohe Fadenspannung beansprucht die Fäden auf Zug, drückt die Fäden aufeinander und macht dadurch den Wickelkörper hart.

Die Festigkeit und Belastbarkeit eines Wickelkörpers sowie sein Abbrandverhalten werden zusätzlich durch die Wickeltechnik beeinflußt. So können beispielsweise ein Faden allein oder mehrere, mit geringerem Abstand voneinander parallel verlaufende Fäden zu einem Wickelkörper als Hülse gewickelt werden.

Ohne zusätzlichen Aufwand und deshalb kostengünstig läßt sich ein Wickelkörper wickeln, dessen Wickeldichte über die Länge des Wickelkörpers konstant ist.

Die Wickeldichte des Wickelkörpers kann aber auch durch eine entsprechende Wahl des Kreuzungswinkels über die Länge der Hülse unterschiedlich sein und dadurch vorteilhaft auf unterschiedliche Belastung in den jeweiligen Bereichen der Hülse abgestimmt werden.

Der Übergangsbereich zwischen Boosterladung und Geschoß ist aufgrund der unterschiedlichen Gewichte der beiden Teile bezüglich der Stabilität und Festigkeit des Geschosses kritisch. insbesondere dort kann es deshalb von Vorteil sein, wenn die Wickeldichte der Hülse größer ist als in den benachbarten Bereichen. Aber auch an den Enden der Hülse kann zur Erhöhung der Stabilität eine Erhöhung der Wickeldichte vorteilhaft sein.

Nicht nur auf die Belastbarkeit der Hülse sondern auch auf ihr Abbrand-bzw.

Verzehrverhalten kann durch die Wahl der Keuzungswinkel Einfluß genommen werden. So können sich in einem Wickelkörper, der aus mehreren Doppellagen besteht, die Kreuzungswinkel und damit auch die Größen der Zwischenräume zwischen den Fäden in den jeweiligen Doppellagen voneinander unterscheiden. Die Zwischenräume können zur Unterstützung des Abbrands mit Luft oder zur Erhöhung der Treibwirkung mit Explosivstoff gefüllt sein. Um den Abbrand oder das Verzehren der Hülse zu beschleunigen und somit zu unterstützen, ist es vorteilhaft, dem Bindemittel, mit dem die Fäden getränkt oder überzogen sind, einen Explosivstoff beizumischen. Auch die Zwischenräume zwischen den Fäden und den Fadenlagen können mindestens teilweise mit einem Explosivstoff gefüllt sein.

Um die Wirkung der Treibladungen beim Abbrand besonders zu unterstützen, kann es vorteilhaft sein, wenn der Aufbau der Wand der Hülse in radialer Richtung so erfolgt, daß durch die Vorgabe kleiner Kreuzungswinkel die äußersten Schichten einer höheren Druckbelastung standhalten können als die inneren Schichten.

Dadurch wird der radialen Verformung der Hülse beim Abbrand der Treibladungen

ein höheren Widerstand entgegengesetzt, so daß die Wirkung der Treibladungen in axialer Richtung auf das Geschoß unterstützt wird.

Ein besonders inniger Kontakt zwischen dem Treibladungskörper und der Hülse wird vorteilhaft dadurch erreicht, daß bei der Herstellung des Wickelkörpers direkt auf dem Treibladungskörper ein Bindemittel zugesetzt wird, das dem Bindemittel, das dem Explosivstoff des Treibladungskörpers zugemischt ist, chemisch artverwandt ist. Die Bindemittel sollten artverwandten Polymersystemen zugehören. Das Bindemittel der Treibladung kann beispielsweise ein Polyadditionspolymer sein, während das Bindemittel des Wickelkörpers Polystyrol ist.

Das Wickeln der Hülse erfolgt auf den Treibladungskörper, bevor das Bindemittel in ihm ausgehärtet ist. Erst nach dem Wickeln der Hülse erfolgt die gemeinsame Aushärtung der Bindemittel des Treibladungskörpers sowie der Hülse durch Tempern auf dem zur Aushärtung erforderlichen Temperaturniveau. Dieses liegt beispielsweise bei den genannten Bindemitteln bei etwa 110 °C. Durch das gemeinsame Tempern ergibt sich aufgrund der chemisch artverwandten Polymersysteme vorteilhaft eine innige Verbindung zwischen dem Treibladungskörper und der Hülse, der durch ein nachträgliches Verkleben der beiden Komponenten nicht erreicht würde. Dadurch ist insbesondere die mechanische Stabilität im gesamten, für die Anwendung vorgesehenen Temperaturbereich gewährleistet.

Das erfindungsgemäße Wickeln der Hülse direkt auf die Treibladung hat zusätzlich den Vorteil, daß nur eine einzige Bearbeitung der Hülse auf das Kalibermaß vorgenommen werden muß. Würde die Hülse, wie aus dem Stand der Technik bekannt, getrennt gewickelt, müßte zunächst der Treibladungskörper hinsichtlich seiner Außenkontur so bearbeitet werden, daß er in die Hülse paßt. Zusätzlich müßte dann die Hülse auf ihrem Außenumfang auf das Kalibermaß fertiggedreht werden.

Somit wären zumindest zwei getrennte Bearbeitungsschritte zur Herstellung der Munition mit dem vorgeschriebenen Kaliber erforderlich.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine erfindungsgemäße Teleskoppatrone mit 1 bezeichnet. Die Darstellung ist schematisch und soll die Erfindung erläutert. Aus diesem Grund sind der besseren Übersicht halber Einzelheiten nicht maßstabsgerecht wiedergegeben. Die Patrone ist halb im Schnitt dargestellt und vom Wickelkörper die oberste Doppellage der sich kreuzend übereinanderliegenden Fäden zur Demonstration der darunterliegenden Kreuzlage in Richtung zur Symmetrieachse 16 hin weggelassen.

Die Teleskoppatrone 1 besteht aus dem Geschoß 2, der Boosterladung 3, dem induktiven Anzünder 4, dessen Anzündübertrager 5 in dem Initialzündstoff 6 eingebettet und über eine Verbindungsleitung 7 mit einer Induktionsspule 8 verbunden ist. Geschoß 2, Boosterladung 3 und induktiver Anzünder 4 sind konzentrisch von dem rohrförmigen Treibladungskörper 9 als Haupttreibladung umgeben. Der Treibtadungskörper 9 besteht aus einem Gemisch von bekannten Treibmitteln, beispielsweise RDX und Nitroguanidin und einem Bindemittel, das rückstandsfrei verbrennt, beispielsweise Polybutadien. Auf den Treibladungskörper 9 ist die Hülse 10 gewickelt.

Um dem Treibladungskörper 9 eine für das Wickeln der Hülse 10 erforderliche Festigkeit zu geben, wird er zunächst bei etwa 90 °C getempert. Anschließend kann in einer Wickelvorrichtung in mindestens einer Doppellage sich kreuzender Fäden die Hülse 10 gewickelt werden. Dazu können Fäden und Bindemittel verwendet werden, wie sie aus der DE 38 25 581 C1 bekannt sind.

Wie aus der Figur des Ausführungsbeispiels ersichtlich ist, besteht die Hülse 10 im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem Wickelkörper von zwei Doppellagen oder Kreuziagen 11 bzw. 12 von Fäden 13. Die erste Doppellage 11, die direkt auf den Treibladungskörper 9 gewickelt worden ist, besitzt einen gleichmäßigen Aufbau, wie der konstante Kreuzungswinkel a von fast 90° zwischen der nach rechts gewickelten Lage 11a der Fäden 13 und der nach links gewickelten Lage 11b der Fäden beweist.

Die äußere Doppellage 12 der Fäden 13 weist dagegen einen anderen Aufbau auf.

Sie ist dichter gewickelt, wie bereits anhand der kleineren Kreuzungswinkel ersichtlich ist, und dadurch stabiler. Außerdem weist sie fünf Bereiche 14a bis 14e auf, die abwechselnd unterschiedlich dicht gewickelt sind. In den Endbereichen 14a und 14e der Hülse 10 sowie in dem Bereich 14 c, wo das Geschoß 2 und die Boosterladung 3 aneinanderstoßen, ist die Wickeldichte am größten, weil dort auch die zu erwartende mechanische Belastung der Hülsenwand am höchsten ist. In diesen Bereichen 14a, 14c und 14e ist der Kreuzungswinkel ß von 30° zwischen den Fäden 13 der nach rechts gewickelten Lage 12a und der nach links gewickelten Lage 12b am kleinsten.

In den Bereichen 14b und 14d ist der Kreuzungswinkel y mit 60° doppelt so groß wie der Keuzungswinkel ß, aber um etwa ein Drittel kleiner als der Kreuzungswinkel a in der Doppellage 11.

Die Verteilung der Fäden 13 in den einzelnen Lagen ist im Schnittbild gut ersichtlich.

Je höher die Anzahl der Fäden 13 desto höher ist auch die Stabilität der Hülse 10.

Wie aus der DE 38 25 581 C1 bekannt ist, sind die Fäden, wie hier nicht dargestellt, mit Bindemittel getränkt oder umgeben. Dem Bindemittel kann zur Unterstützung des Abbrands der Fäden Explosivstoff beigemischt sein. Außerdem bilden sich zwischen den einzelnen Fäden und Fadenlagen Zwischenräume 15, die wie Poren wirken. Sie können zusätzlich mit gebundenen Explosivstoffen ausgefüllt werden.

Nach Ablage der obersten Fadenlage 12b wird der Wickelkörper, die Hülse 10, bei etwa 110 °C fertig getrocknet. Dabei ergibt sich aufgrund der Verbindung der chemisch artverwandten Bindemittel eine innige Verbindung zwischen Hülse 10 und dem Treibladungskörper 9. Selbst bei hoher Belastung im Temperaturbereich zwischen etwa-45 °C und + 65 °C erfolgen keine Ablösungen der Hülse 10 von dem Treibladungskörper 9. Nach der thermischen Endbehandlung ist die Teleskoppatrone 1 so stabil, daß die Oberfläche der Hülse 10 eine mechanische Behandlung, beispielsweise durch Abdrehen, verträg, damit die Patrone das erforderliche Kaliber erhält.