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(11) | EP 0 616 189 B1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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| (54) |
Verfahren zur Herstellung eines Splitterkörpers Manufacturing method for a projectile fragmentation casing Procédé de fabrication d'une enveloppe à fragmentation pour projectiles |
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| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Splitterkörpers, bei welchem Konstruktionssplitter wenigstens einlagig zwischen zwei zentrisch ineinander angeordneten Hülsen eingepreßt sind.
[0002] Ein Splitterkörper, bei dem Konstruktionssplitter wenigstens einlagig zwischen zentrisch ineinander angeordneten Hülsen eingepreßt sind und wobei diese Konstruktionssplitter durch Explosivumformen zwischen der Innenhülse und der Außenhülse unter Vorfragmentierung der Innen- und Außenhülse eingeformt sind, ist aus der DE-A-2 129 196 bekannt.
[0003] Aus der DE 28 52 657 ist ein Splitterkörper für Splittergeschosse bekannt, bei dem als Kugeln ausgebildete Splitter einlagig zwischen zwei zentrisch ineinander angeordneten Hülsen eingepreßt sind. Die Kugeln werden durch von außen erfolgendes Kalt-Rundhämmern von einem Ausgangsteilkreis auf einen kleineren Fertigteilkreis unter Verspannung der Kugeln gebracht. Nachteilig daran ist, daß durch dieses Bearbeitungsverfahren die Kugeln auswandern und sogenannte Nester bilden. Daraus resultiert für das Geschoß eine Unwucht, die beim Abschuß zu einer erhöhten Belastung des Waffenrohrs und damit zu einem relativ hohen Verschleiß führt. Außerdem ist die Außenballistik stark beeinträchtigt, so daß die Flugbahn nicht in allen Fällen reproduzierbar ist.
Weiterhin führt das Schmieden einer derartigen Geschoßhülle nach dem zerspanenden Verformen auf die endgültige äußere Kontur zum Freiwerden von Spannungen im Bereich des Mundloches. Die Folge ist ein Verzug im Mundlochbereich mit einer derartigen Unrundheit, daß die aufzuschraubenden Zünder teilweise nicht montiert werden können.
[0004] Durch die langsame und stufenweise Schmiedeumformung verlieren die relativ weichen Schwermetall-Kugelsplitter ihre ursprüngliche Form.
[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung der Splitterhülle vorzuschlagen, bei dem eine gleichmäßige Einbettung der Kugeln und eine reproduzierbare Rundheit im Mundlochbereich einer zerspanend bearbeiteten Geschoßhülle gewährleistet ist. Der Splitterkörper soll darüberhinaus kostengünstig und einfach herstellbar sein.
[0006] Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels den Verfahrenschritte des Anspruches 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
[0007] Der erfindungsgemäße Splitterkörper ist reproduzierbar herzustellen. Er zeichnet sich dadurch aus, daß die Splitter umfangseitig gleichmäßig im Splitterkörper fixiert sind, so daß Innen- und Außenballistik nicht negativ durch den Splitterkörper bzw. durch das Splittergeschoß beeinflußt werden. Die Rundheit im Mundlochbereich des Splittergeschosses ist gewährleistet.
[0008] Die kugelförmigen Splitterkörper behalten ihre ursprüngliche Form weitgehend bei, aufgrund der sehr hohen Umformgeschwindigkeit der Außenhülse.
[0009] Wesentlich ist auch die Dichtigkeit des Splitterbereiches zwischen den beiden Geschoßhüllen durch definierte Schweißzonen außerhalb des Splitterbereiches also im Boden- und Kopfbereich der Splitterhüllen.
Durch die Explosivumformung wird in vorteilhafter Weise eine Vorfragmentierung der inneren und äußeren Splitterhülle durch die vorgeformten Splitterhüllen bewirkt. Damit liegt eine Splitterwirkung der Konstruktionssplitter und auch beträchtliche Splitterwirkungen der Innen- und Außenhülle des Splittergeschosses im Nahbereich vor. Der mittlere und Fernbereich für die Splitterwirkung wird durch die als Kugeln ausgebildeten Konstruktionssplitter abgedeckt.
Ein wesentlicher Vorteil liegt auch dadurch vor, daß weder durch das Fertigungsverfahren noch nach langer Lagerzeit der Splittergeschosse Risse in den Geschoßhüllen auftreten. Maßgebend hierfür ist die spezielle Gestaltung der Explosivumformung. Diese sieht nämlich vor, daß zwar die Einleitung der Detonation zentral an einer Stirnseite erfolgt, jedoch der Hauptwirkungsbereich der Detonationswellen sich über den Umfang der äußeren Splitterhülle erstreckt.
[0010] Bei der Umformung der Außenhülse 40 werden die Kugeln 32 lediglich im umgebenden Material eingebettet, die Hülsenenden 48, 49 verschweißen jedoch miteinander. Dies ist aufgrund der speziellen Hülsengeometrie und der Sprenganordnung möglich.
[0011] Es ist zwar aus der DE-C2 38 35 808 bekannt, als Verfahren zur Herstellung von Hartkerngeschossen das Explosivverformen vorzusehen. Hierbei kommt es darauf an, einen Geschoßkern herzustellen, dessen Eigenschaften über die Kernlänge reproduzierbar verändert werden können. Insbesondere soll die Geschoßspitze sehr spröde und der restliche Teil des Geschoßkernes duktil sein. Hierzu werden nicht vorgesinterte Pulverkörper unterschiedlicher Korngröße in ein Hüllrohr eingebracht. Das auf einer Unterlage stehende Hüllrohr wird dann mit Sprengstoff ummantelt, wobei kopfseitig eine Zündanordnung vorgesehen ist. Die mittlere Sprengstoffdicke im Kopfbereich beträgt etwa das dreifache der radialen Komponente des Sprengstoffs im Umfangbereich des Hüllrohres. Damit überwiegt die axialwirkende Verformungskomponente wesentlich stärker als die radialen Momente. Bei Übertragung dieses Verfahrens auf den erfindungsgemäßen Splitterkörper würde sowohl die Festigkeit der Splitter als auch die Rißfreiheit wenigstens der äußeren Splitterhülle nachteilig beeinflussen.
[0013] Es zeigt:
- Figur 1
- eine Anordnung zur Explosivumformung
- Figur 2
- ein Ausgangsteil vor der Explosivumformung und
- Figur 3
- das aus Fig. 2 hervorgehende Ausgangsteil in einem verformten Zustand und
- Figur 4
- eine Einzelheit IV gemäß Figur 3.
[0014] Nach Figur 1 fixiert eine Bodenplatte 1 in einer Ausnehmung 2 einen Verformungsgegenstand 3 und umfangsseitig ein Hüllrohr 4. Der Verformungsgegenstand 3 trägt an seinem freien Ende eine Kappe 5 aus Kunststoff zur Detonationswellenlenkung. Die Kappe 5 umgibt den Verformungsgegenstand 3 mit einem Rand 6 und trägt zentrisch eine Sprengkapsel 7 mit Zündleitungen 8. Das Hüllrohr 4 weist zum Verformungsgegenstand 3 in radialer Richtung einen Abstand 10 und zur Kappe 5 einen axialen Überstand 11 auf. Der Überstand 11 beträgt etwa ein Drittel des Abstandes 10. Die beschriebene Anordnung ist aufrechtstehend auf einer Unterlage 12 aus Sand in einem angedeuteten, luftevakuierbaren Behälter 13 angeordnet. Im Hüllrohr 4 liegt ein Sprengstoff 9. Der Sprengstoff 9 umgibt die Kappe 5 und umhüllt den Verformungsgegenstand nur umfangseitig.
[0015] Nach Figur 2 trägt eine Innenhülse 20 in einer Bohrung 21 einen Dorn 22 zur radialen Abstützung. Die Innenhülse 20 kann als Fließpreßteil oder auch als Vollkörper ausgebildet sein.
Die Innenhülse 20 besitzt weiterhin einen stirnseitigen Bund 23 an einem Kopf 18, einen Konus 24, eine zweifach abgestufte Eindrehung 25 mit dazwischenliegendem Konus 26 mit Durchmessern 27, 28 und einen fußseitigen zylindrischen Abschnitt 29.
[0016] In zylindrischen Längenbereichen 30, 31 und am Konus 26 sind als Konstruktionssplitter ausgebildete Kugeln 32 (Figur 4) als dichte Kugelpackungen 33 bis 35 angeordnet. Die durchmessergrößere Kugelpackung 33 zentriert eine Außenhülse 40 zusammen mit dem Bund 23 in einem konischen Stirnbereich 41 der Außenhülse 40.
[0017] Bei Zündung der Sprengkapsel 7 breiten sich Detonationswellen oberhalb der Kappe 5 entsprechend dem Abstand 11 vorwiegend in der Ebene 19 aus. Die Verformungskraft in Richtung des Pfeiles 36 ist daher sehr klein im Verhältnis zur zentripetalen Verformungskraft des Sprengstoffes 9 über die Gesamtlänge 16; dies ist eines der wesentlichen Merkmale. Die Detonationswellen werden dann über eine konische Außenfläche 14 der Kappe 5 in einen Zylinderbereich 15 des Verformungsgegenstandes 3 umgelenkt. Der Rand 6 der Kappe 5 in Verbindung mit dem Bund 23 an dem Konus 24 verhindern ein Eindringen von Sprengstoffschwaden in den Vervormungsgegenstand 3. Dadurch ist sichergestellt, daß auf den Verformungsgegenstand 3 nur die von außen wirkende Explosivumformung wirksam ist.
In dem Zylinderbereich 15 verlaufen dann die Detonationswellen in Richtung auf die Bodenplatte 1. Durch die Umsetzung des Sprengstoffes 9 wird der Verformungsgegenstand 3 in zentripetaler Richtung gemäß seiner Gesamtlänge 16 verformt. Hierbei stützt der Dorn 22 die Innenhülse 20 ab. Alternativ zu dem Dorn 22 kann die Innenhülse 20 auch als Vollkörper ausgebildet sein, der dann - nach der Explosivumformung - ausgebohrt wird.
[0018] Bei der Explosivumformung wird die Außenhülse 40 in allen Bereichen in zentripetaler Richtung verformt, so daß sämtliche gezeichnete Ringspalte 42 bis 46 nicht nur von der Außenhülse 40 vollständig überbrückt werden sondern auch die Kugelpackungen 33 bis 35 in die Innen- und Außenhülse 20, 40 entsprechend der Höhen 50 eingeformt und die Innen- und Außenhülse 20, 40 in den Bereichen 29, 41, 47 gasdicht verschweißt werden. Diese Verschweißungsbereiche sind in Figur 3 durch strichpunktiert gezeichnete Linien 51, 52 angedeutet.
[0019] Der aus Figur 2 hervorgehende Verformungsgegenstand 3 weist nach der Explosivumformung die mit 3.1 bezeichnete Außenkontur auf.
[0020] Die strichpunktiert gezeichnete Außenkontur 3.2 sowie Innenkontur 3.3 mit einem Innengewinde 3.4 im Mundlochbereich 3.5 stellt einen fertig bearbeiteten Splitterkörper 3.6 dar. Dieser Splitterkörper 3.6 weist Ausnehmungen 3.7 und 3.8 zur Anordnung eines nicht dargestellen Führungsringes und einer ebenfalls nicht dargestellten Bodenplatte auf. Der Führungsring als auch die Bodenplatte können ebenfalls durch Explosivumformung dauerhaft und sicher mit dem Splitterkörper 3.6 verbunden werden.
[0021] Für einen rißfreien und gasdichten Splitterkörper 3.6 ist es wesentlich, daß die Verformung am Kopf 18 und zwar ab dem Bund 23 beginnt, sich dann über den Konus 24 stufenlos entlang der gesamten Innenhülse 20 erstreckt. Der Konus 24 begünstigt gerade die Verformung im Längenbereich 31 des kleinsten Durchmessers 27 der Innenhülse 20. Denn dort findet die größte Verformung statt.
- Aufbringen der Konstruktionssplitter (32) in einer Eindrehung (25) einer Innenhülse (20);
- Aufschieben einer Außenhülse (40) auf die Innenhülse (20);
- Zentrieren des aus Innen- und Außenhülse (20,40) und Konstruktionssplittern (32) bestehenden Verformungsgegenstandes (3) in einer Bodenplatte (1);
- Aufsetzen einer mit einer konischen Außenfläche (14) versehenen Kappe (5) auf den Verformungsgegenstand (3) zur Detonationswellenlenkung, wobei diese Kappe (5) die Außenhülse (40) mit einem Rand (6) umgreift;
- Fixieren eines Hüllrohres (4) an der Bodenplatte (1), so daß dieses Hüllrohr (4) zu der Außenhülle (40) in radialer Richtung einen Abstand (10) und zu der Kappe (5) einen axialen Überstand (11) aufweist, wobei der Überstand (11) etwa ein Drittel des Abstandes (10) ist;
- aufrechtstehend Anordnen dieser genannten Teile in einem unterdruckfesten Behälter (13) auf einer Unterlage (12);
- Einfüllen von Sprengstoff (9) in den Raum zwischen dem Hüllrohr (4) und der Außenhülle (40), während dieses Hüllrohr (4) und die Außenhülle (40) sich in der obengenannten aufrechtstehenden Anordnung auf der Unterlagen (12) befinden, wobei der Sprengstoff (9) sich axial über einer ebenen Stirnfläche der Kappe (5) über den Überstand (11) erstreckt, und der radiale Abstand (10) die umfangsseitige Schicht aus Sprengstoff(9) definiert;
- Evakuieren des Behälters (13);
- Zünden einer auf der Kappe (5) zentrisch angeordneten Sprengkapsel (7), wobei mittels dieses von außen erfolgenden Explosivumformens die Konstruktionssplitter in die Innenhülse (20) und die Außenhülse (40) bei Vorfragmentierung der rißfrei bleibenden Innen- und Außenhülse (20,40) einformbar sind;
- Belüften des Behälters (13) mit Entnahme des Splitterkörpers zur zerspanenden Formgebung.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Innenhülse (20) von innen durch einen entfernbaren Dorn (22) radial abstützbar ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Konstruktionssplitter in einem Abstandsraster (35) mit kompressiblen Stegen (35.1) gehalten sind.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Innen- und Außenhülse (20,40) außerhalb einer Eindrehung (25) für die Konstruktionssplitter (32) verschweißbare Abschnitte (29,47) aufweist.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Innen- und Außenhülse (20,40) aus einem kohlenstoffhaltigen oder aus einem rostfreien Stahl und die Konstruktionssplitter aus einem Schwermetall oder Stahl bestehen.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Konstruktionssplitter (32) in der durch verschiedene Außendurchmesser (27,28) und einen Konus (26) abgestuften Eindrehung (25) der Innenhülse (20) liegen.
dadurch gekennzeichnet,
daß die in diesem Verfahren verwendete Kappe (5) aus einem stoßdämpfenden Werkstoff besteht.
dadurch gekennzeichnet,
daß ein zündseitiger Kopf (18) der Innenhülse (20) zur Abdichtung des Zwischenraums (Ringspalte 42-46) gegen Sprengstoffschwaden einen Bund (23) aufweist, der am Eingangsbereich der Außenhülse (40) anliegt.
- Inserting the structural fragments (32) in a channel (25) of an inner case (20);
- Pushing an outer case (40) onto the inner case (20);
- Centring the forming object (3) comprising inner and outer cases (20,40) and structural fragments (32) in a base plate (1);
- Placing a cap (5) provided with a conical outer face (14) on the forming object (3) for guiding the detonation waves, this cap (5) gripping the outer case (40) by means of a rim (6);
- Fixing a covering tube (4) to the base plate (1), so that there is a space (10) in radial direction between this covering tube (4) and the outer case (40) and the covering tube (4) has an axial excess length (11) in relation to the cap (5), the excess length (11) being approximately one third of the space (10);
- Arranging these specified components vertically in a vacuum-resistant container (13) on a support (12);
- Inserting explosive substance (9) into the space between the covering tube (4) and the outer case (40), whilst this covering tube (4) and the outer case (40) are, as mentioned above, arranged in a vertical position on the support (12), the explosive substance (9) extending axially over a level end face of the cap (5) over the excess length (11) and the radial distance (10) defining the layer of explosive substance (9) on the circumferential side;
- Evacuating the container (13);
- Igniting a detonator (7), located concentrically on the cap (5), whereby, by means of this explosive forming taking place from outside, the structural fragments in the inner case (20) and the outer case (40) can be formed with prefragmenting of the still intact inner and outer cases (20,40);
- Ventilating the container (13) with removal of the fragmentation body for the shape-cutting process.
characterized in that
the inner case (20) can be radially supported from the inside by a removable spike (22).
characterized in that
the structural fragments are held in a spacing grid (35) with compressible bars (35.1).
characterized in that
the inner and outer cases (20,40) have sections (29,47) which can be welded together outside a channel (25) for the structural fragments (32).
characterized in that
the inner and outer cases (20,40) are made of a carbon-containing steel or a stainless steel and the structural fragments are made of a heavy metal or steel.
characterized in that
the structural fragments (32) lie in the channel (25) of the inner case (20) which is graduated by different outer diameters (27,28) and a taper (26).
characterized in that
the cap (5) used in this method is made of a shock-absorbing material.
characterized in that
a head (18) on the detonating side of the inner case (20), for sealing off the intermediate space (annular opening 42-46) against the detonating products of the explosive substance, has a band (23) which lies adjacent to the inlet area of the outer case (40).
- mise en place des éclats de construction (32) dans une partie tournée (25) d'une douille intérieure (20) ;
- emmanchement d'une douille extérieure (40) sur la douille intérieure (20) ;
- centrage de l'objet de déformation (3), constitué de la douille intérieure et de la douille extérieure (20, 40) des éclats de construction (32), dans une plaque de fond (1) ;
- mise en place d'un capuchon (5), pourvu d'une face extérieure (14) conique sur l'objet de déformation (3), pour la direction des ondes de détonation, ce capuchon (5) entourant la douille extérieure (40) avec un bord (6) ;
- fixation d'un tube d'enveloppe (4) sur la plaque de fond (1), de sorte que ce tube d'enveloppe (4) présente radialement une distance (10) par rapport à la douille extérieure (40) et un dépassement axial (11) par rapport au capuchon (5), le dépassement (11) constituant à peu près un tiers de la distance (10) ;
- agencement vertical de ces éléments cités dans un récipient (13) résistant à la dépression sur un support (12) ;
- introduction d'explosif (9) dans l'espace compris entre le tube d'enveloppe (4) et la douille extérieure (40), tandis que ce tube d'enveloppe (4) et la douille extérieure (40) se trouvent dans la disposition verticale ci-dessus sur le support (12), l'explosif (9) s'étendant axialement au-dessus d'une face frontale plane du capuchon (5) sur le dépassement (11), et la distance radiale (10) définissant la couche périphérique d'explosif (9) ;
- mise sous vide du récipient (13) ;
- allumage d'une capsule explosive (7), placée au centre sur le capuchon (5), cette déformation explosive, survenant de l'extérieur, permettant de mouler les éclats de construction à l'intérieur de la douille intérieure (20) et de la douille extérieure (40), avec préfragmentation de la douille intérieure et de la douille extérieure (20, 40) restant sans fissures;
- aération du récipient (13) avec prélèvement du corps à éclats pour le formage avec enlèvement de copeaux.
en ce que la douille intérieure (20) peut être soutenue radialement de l'intérieur par un mandrin (22) amovible.
en ce que les éclats de construction sont maintenus dans une grille d'écartement (35) avec des cloisons (35.1) compressibles.
en ce que la douille intérieure et la douille extérieure (20, 40) présentent des portions (29, 47) soudables, à l'extérieur d'une partie tournée (25) pour les éclats de construction (32).
en ce que la douille intérieure et la douille extérieure (20, 40) sont réalisées dans un acier au carbone ou dans un acier inoxydable et les éclats de construction sont réalisés dans un métal lourd ou en acier.
en ce que les éclats de construction (32) se trouvent dans la partie tournée (25), étagée par différents diamètres extérieurs (27, 28) et un cône (26), de la douille intérieure (20).
en ce que le capuchon (5) utilisé dans ce procédé est réalisé dans un matériau amortissant les chocs.
en ce qu'une tête (18) côté allumage de la douille intérieure (20) comporte, pour l'étanchéité de l'espace intermédiaire (fentes annulaires 42 à 46) contre les gaz d'explosif, un épaulement (23), qui s'applique contre la zone d'entrée de la douille extérieure (40).