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EP0143775B1 - Penetrator für ein Treibkäfiggeschoss und Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents

Penetrator für ein Treibkäfiggeschoss und Verfahren zur Herstellung desselben Download PDF

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Publication number
EP0143775B1
EP0143775B1 EP84890215A EP84890215A EP0143775B1 EP 0143775 B1 EP0143775 B1 EP 0143775B1 EP 84890215 A EP84890215 A EP 84890215A EP 84890215 A EP84890215 A EP 84890215A EP 0143775 B1 EP0143775 B1 EP 0143775B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
penetrator
area
tip
deformation
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
EP84890215A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0143775A2 (de
EP0143775A3 (en
Inventor
Ekkehard Dipl.-Ing. Auer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voestalpine AG
Original Assignee
Voestalpine AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voestalpine AG filed Critical Voestalpine AG
Publication of EP0143775A2 publication Critical patent/EP0143775A2/de
Publication of EP0143775A3 publication Critical patent/EP0143775A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0143775B1 publication Critical patent/EP0143775B1/de
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B12/00—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material
    • F42B12/02—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect
    • F42B12/04—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect of armour-piercing type
    • F42B12/06—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect of armour-piercing type with hard or heavy core; Kinetic energy penetrators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B14/00—Projectiles or missiles characterised by arrangements for guiding or sealing them inside barrels, or for lubricating or cleaning barrels
    • F42B14/06—Sub-calibre projectiles having sabots; Sabots therefor
    • F42B14/061—Sabots for long rod fin stabilised kinetic energy projectiles, i.e. multisegment sabots attached midway on the projectile

Definitions

  • the invention relates to a sub-caliber penetrator for a sabot projectile consisting essentially of heavy metal, such as tungsten heavy metal or uranium, in particular depleted uranium, the body of the penetrator being formed in one piece from its tip region to its rear region, and to methods for producing one such penetrators.
  • a depleted uranium is understood to be a natural uranium depleted of 235 U, which accumulates as a residue when enriching natural uranium.
  • the penetrator which is essentially arrow-shaped and has a much smaller diameter than the gun barrel, is surrounded by a larger diameter cage, which is also referred to as a sabot, through which the projectile is guided in the gun barrel.
  • a larger diameter cage which is also referred to as a sabot.
  • the sabot detaches from the penetrator. Since the area on which the propellant charge acts is considerably enlarged by the propellant cage, it is possible to transmit very large propellant forces to the penetrator.
  • the exit speed of the penetrator at the end of the gun barrel can be 1 000-3 500 m / s. Since the penetrator is made of heavy metal, its impact force is very high and such penetrators therefore have an armor-piercing effect.
  • the penetrator must have great strength or hardness. This great strength, which enables the penetrator to penetrate the armor, again results in a great brittleness of the penetrator in the known penetrators.
  • shock-like forces arise when the penetrator penetrates through the armor, which, given the brittleness of the material of the penetrator, entails a risk of breakage, which primarily affects the central area thereof. It has therefore been shown that the shaft of the penetrator often breaks. In this case the kinetic energy of the back part of the shaft of the penetrator is lost and the tip of the penetrator does not get through the armor.
  • GB-A-1 514 908 discloses a full-caliber armor-piercing projectile sintered from tungsten, the diameter of which corresponds to the inside diameter of the barrel and which can be guided in the barrel with swirl and having guide rings.
  • this known projectile has great strength in its tip and great toughness and therefore low strength in its rear region and middle region.
  • the diameter is very small in relation to its length.
  • the propellants When fired, the propellants now act on the relatively weak rear part and if this rear part is as soft as the middle part, there is a risk of the rear part being crushed, which on the one hand affects the external ballistic properties of the penetrator and on the other hand also the risk of the same being jammed in the Sabot exists, so that the release of the sabot is hindered when leaving the barrel.
  • the object of the invention is to reduce the risk of breakage of a penetrator and thus to improve the penetration effect of the penetrator without impairing the mechanical properties when fired.
  • the invention consists essentially in the fact that the penetrator, as is known from GB-A-1 514908, has high strength and low toughness in its tip area and lower strength and greater toughness in its middle area than in its tip area and that the penetrator has a greater strength and less toughness in its rear area than in its central area, but a lower strength and greater toughness than in its tip area.
  • the strength of the tip with the greater strength being accompanied by greater hardness, is essential for penetration of the penetrator into armor and this strength is maintained.
  • the risk of breakage in the known penetrators mainly existed in the central area of the penetrator.
  • this central region has a lower strength and, due to this lower strength, a greater toughness, a risk of breakage is avoided or at least reduced in this region. It is thus ensured that the kinetic energy of the rear part of the penetrator is maintained for the penetration effect, and penetration of the penetrator through the entire armor is therefore at least promoted.
  • the propellant gases result in a very high load on the rear area of the penetrator. If this rear area of the penetrator is now just as tough and therefore soft as is required for the central area to avoid the risk of breakage, a squeeze in the rear area can occur under the effect of the propellant gases.
  • a such squeezing affects the external ballistic properties of the penetrator and disrupts the trajectory. Apart from this, such a crushing can also disrupt the detachment of the penetrator from the sabot when leaving the barrel, as a result of which the trajectory of the penetrator is changed as soon as it is fired. All of these moments affect the accuracy of the penetrator. However, the fact that the rear region of the penetrator has a greater strength than the central region ensures that the rear part withstands the stress caused by the propellant gases when it is fired.
  • the strength in the rear part is lower and therefore the toughness is greater than in the tip area, such chipping in the rear part is avoided.
  • the strength can increase up to 1 300 N / mm 2 in the rear area, for example, whereby the toughness decreases.
  • At least one pre-core can be connected to the tip region of the penetrator. This pre-core penetrates the armor first.
  • the penetrator After the first penetration path has been covered, the penetrator is not stuck in the punched hole, but at the beginning of the penetration path only the preliminary core or the preliminary cores have penetrated into the armor.
  • the penetrator persists in its direction due to its inertia, but tilting moments still occur which, however, since the penetrator is not stuck in the hole, cannot lead to a break in the tip region of the penetrator.
  • the front cores detach from the penetrator without exerting a lateral moment on the penetrator. After a hole has already been punched using the front cores, lateral forces do not occur when the penetrator penetrates further.
  • the pre-core should penetrate the armor and therefore the pre-core must also have great strength.
  • the pre-core expediently consists of the same material as the tip area of the penetrator, and preferably this pre-core has at least the same hardness as the tip area of the penetrator. This ensures the penetration effect of the pre-cores.
  • the pre-core is expediently supported at the front end of the penetrator against the acceleration force.
  • the front core is supported at the front end of the penetrator.
  • the pre-core should only be connected to the penetrator to such an extent that the connection is sufficient for transport and flight.
  • the connection of the pre-core from the penetrator should not be hindered, so that side moments are avoided. It is even sufficient to connect the pre-core to the penetrator using a rubber cord.
  • the pre-core is expediently covered by a slippery hood attached to the front end of the penetrator.
  • This cover is inexpensive for ballistic reasons.
  • the cover can be formed, for example, by a slippery hood made of aluminum.
  • the slippery hood is screwed onto the front end of the penetrator and the preliminary core is supported on the hood with the interposition of a rubber ring.
  • the arrangement can be made so that at least two pre-cores are connected to the front end of the penetrator, the front pre-core having a smaller diameter than the rear pre-core and the rear pre-core having a smaller diameter than the end face of the penetrator so that the rear pre-core passes through an edge bead is centered on the end face of the penetrator and the front pre-core is centered by an edge bead on the end face of the rear pre-core and that the front pre-core is supported against the wind-slipping hood with the interposition of a rubber ring.
  • a penetrator according to the invention can be produced in a manner known per se by sintering, the composition of the sintered powder being able to be selected differently in the different strength ranges of the penetrator.
  • a penetrator which consists essentially of tungsten heavy metal, can be sintered, for example, from a powdery mixture of tungsten heavy metal and addition metals such as iron, nickel, manganese, copper, cobalt and molybdenum, manganese-iron alloy, individually or in groups, the proportion of the additional metals in those areas of the sintered mold which correspond to the areas of lower strength of the penetrator is increased.
  • the invention also relates to special processes for the production of a penetrator for a sabot projectile consisting essentially of heavy metal, such as tungsten heavy metal or uranium, in particular depleted uranium, the body of which penetrates from its tip region to its rear region lig is formed and in its tip area a high strength and low toughness, in a central area of its length a lower strength and greater toughness than in its tip area and in the rear area greater strength and less toughness than in its central area, but less strength and has a greater toughness than in its tip area.
  • heavy metal such as tungsten heavy metal or uranium, in particular depleted uranium
  • the body of the penetrator can be cold forged from a blank which has a larger cross section in the areas which correspond to the areas of greater strength of the penetrator than in the areas which correspond to the areas of lower strength of the penetrator . Since the penetrator should have the same cross section in its finished final state, the cold deformation takes place in the areas of greater strength and lower toughness with a greater degree of deformation than in the areas of greater toughness and lower strength.
  • the penetrator consists essentially of tungsten heavy metal
  • cold forging in the tip region of the penetrator can be carried out with a degree of deformation of up to 30% and cold forging in the rear region of the penetrator with a degree of deformation of up to 20%.
  • the penetrator is cold forged in the tip region of the penetrator with a degree of deformation of 6-20%, in the middle region with a degree of deformation of 2-12% and in the rear region with a degree of deformation of 4-16%.
  • a blank which is homogeneous over its length and is made of a homogeneous alloy of 90-99% tungsten heavy metal, the rest iron, nickel, copper, manganese, cobalt, molybdenum, individually or in groups, is preferably used. In these cases, the differences in strength are only achieved through the degree of deformation. However, a blank sintered from tungsten heavy metal and additional metals can be used, which contains a greater content of additional metals in the areas of lower strength and greater toughness. If the cold forging is carried out with a greater degree of deformation in the areas of the blank in which the proportion of heavy tungsten metal is greater and the proportion of addition metal is smaller, an even greater strength is achieved by the degree of deformation. According to the invention, the penetrator is expediently subjected to annealing at 800-1 550 ° C. after cold forging.
  • the different strength values in the different areas can be generated by different partial heat treatment in these areas.
  • the penetrator is produced from a uranium alloy containing approximately 0.7% titanium and in the tip region at a temperature of 400-600 ° C. preferably 400-500 ° C, in the middle range at a temperature of 180-300 ° C, preferably 180-220 ° C. and partially heat-treated in the rear area at a temperature of 350-450 ° C, preferably 350-400 ° C.
  • the penetrator is made from a depleted uranium alloy containing approximately 2% molybdenum and in the tip region at a temperature of 350-400 ° C., in the middle region at a temperature of 520-670 ° C., preferably 520-570 ° C, and partially heat-treated in the rear area at a temperature of 400-550 ° C, preferably 400-450 ° C. There may also be gradual transitions between the areas of different strengths.
  • the molding from the uranium alloy in question can be cast or sintered.
  • a penetrator made of depleted uranium can also be further solidified by cold working.
  • a uranium penetrator can therefore be cold-forged from a uranium blank which has been assembled and heat-treated in accordance with the invention and which has a larger cross-section in the areas which correspond to the areas of greater strength of the penetrator than in the areas which have smaller areas Correspond to the strength of the penetrator.
  • cold forging in the tip region of the penetrator can be carried out with a degree of deformation of up to 30% and cold forging in the central and rear region of the penetrator with a degree of deformation of 2-12%.
  • Cold forging is expediently carried out in the tip area with a degree of deformation of 6-20%, in the middle area with a degree of deformation of 2-12% and in the rear area with a degree of deformation of 4-16%.
  • the penetrator consisting of uranium, in particular depleted uranium, is heat-treated after the cold forging at a temperature of 300-800 ° C.
  • a heat treatment which is also referred to as recrystallization annealing, continuous transitions between the areas of different strength can be achieved and in this way metallurgical notches between these areas are avoided.
  • the invention is schematically illustrated in the drawing.
  • Fig. 1 shows an example of a sabot projectile with penetrator and sabot, the penetrator being shown in axial section.
  • Fig. 2 shows a diagram of the strength and toughness of a penetrator over the length of the same.
  • 3 shows an example of cold forging a penetrator with a diagram of the degree of forging over the length of the penetrator.
  • Fig. 4 shows a penetrator made of uranium alloys. 5 shows a penetrator with a pre-core.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen im wesentlichen aus Schwermetall, wie beispielsweise Wolframschwermetall oder Uran, insbesondere abgereichertem Uran, bestehenden unterkalibrigen Penetrator für ein Treibkäfiggeschoß, wobei der Körper des Penetrators von seinem Spitzenbereich bis zu seinem Heckbereich einteilig ausgebildet ist, und auf Verfahren zur Herstellung eines solchen Penetrators. Unter einem abgereicherten Uran versteht man ein an 235U verarmtes natürliches Uran, wie es beim Anreichern von natürlichem Uran als Rückstand anfällt. Bei solchen Geschoßen ist der Penetrator, welcher im wesentlichen pfeilartig ausgebildet ist und einen wesentlich kleineren Durchmesser als der Geschützlauf aufweist, von einem im Durchmesser größeren Treibkäfig, welcher auch als Treibspiegel bezeichnet wird, umgeben, durch welchen das Geschoß im Geschützlauf geführt ist. Beim Verlassen der Laufmündung löst sich der Treibkäfig vom Penetrator. Da die Fläche, auf welche die Treibladung wirkt, durch den Treibkäfig wesentlich vergrößert ist, ist es möglich, sehr große Treibkräfte auf den Penetrator zu übertragen. Die Austrittsgeschwindigkeit des Penetrators am Ende des Geschützlaufes kann 1 000-3 500 m/s betragen. Da der Penetrator aus Schwermetall besteht, ist seine Auftreffwucht sehr groß, und solche Penetratoren haben daher eine panzerbrechende Wirkung. Zu diesem Zweck muß der Penetrator eine große Festigkeit bzw. Härte aufweisen. Diese große Festigkeit, welche das Eindringen des Penetrators in die Panzerung ermöglicht, hat bei den bekannten Penetratoren aber wieder eine große Sprödigkeit des Penetrators zur Folge. Insbesondere bei geschotteten Panzerungen entstehen beim Durchdringen des Penetrators durch die Panzerung stoßartige Kräfte, welche in Anbetracht der Sprödigkeit des Materials des Penetrators eine Bruchgefahr mit sich bringen, die sich in erster Linie im Mittelbereich desselben auswirkt. Es hat sich daher gezeigt, daß der Schaft des Penetrators häufig bricht. In diesem Falle geht die kinetische Energie des hinteren Teiles des Schaftes des Penetrators verloren und die Spitze des Penetrators dringt nicht durch die Panzerung durch.
  • Aus der GB-A-1 514 908 ist ein aus Wolfram gesintertes vollkalibriges panzerbrechendes Geschoß, dessen Durchmesser dem lichten Durchmesser des Laufes entspricht und welches in dem einen Drall aufweisenden Lauf mit Führungsringen geführt sein kann, bekannt geworden. Dieses bekannte Geschoß weist infolge der verschiedenen Zusammensetzung des Sinterpulvers eine große Festigkeit in seiner Spitze und eine große Zähigkeit und daher eine geringe Festigkeit in seinem Heckbereich und Mittelbereich auf. Bei einem Penetrator, welcher auch Pfeilgeschoß genannt wird, ist der Durchmesser im Verhältnis zu seiner Länge sehr klein. Beim Abschuß wirken nun die Treibgase auf den verhältnismäßig schwachen Heckteil und wenn dieser Heckteil ebenso weich ausgebildet ist wie der Mittelteil, so besteht die Gefahr einer Verquetschung des Heckteiles, wodurch einerseits die außenballistischen Eigenschaften des Penetrators beeinträchtigt werden und anderseits auch die Gefahr eines Verklemmens desselben im Treibkäfig besteht, so daß die Lösung des Treibkäfigs beim Verlassen des Laufes behindert wird.
  • Aus der DE-B-2 848 019 ist ein Verfahren bekannt geworden, bei welchem panzerbrechende vollkalibrige Geschoße aus Wolfram durchwegs durch Kaltverfestigung, wie beispielsweise Strecken, Walzen, Schmieden, Hämmern u. s. f. gehärtet werden. Dies ergibt zwar eine große Härte, aber, auf einen Penetrator angewendet, eine hohe Bruchgefahr. Aus der FR-A-1 212 390 ist es bekannt geworden, vollkalibrige Geschoße aus Wolfram oder Uran durch Wärmebehandlung zu härten. Auf einen langgestreckten Penetrator angewendet, würde dies wieder die Bruchgefahr erhöhen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Bruchgefahr eines Penetrators zu verringern und damit die Durchdringwirkung des Penetrators zu verbessern, ohne die mechanischen Eigenschaften beim Abschuß zu beeinträchtigen.
  • Die Erfindung besteht hiebei im wesentlichen darin, daß der Penetrator in aus der GB-A-1 514908 bekannter Weise in seinem Spitzenbereich eine hohe Festigkeit und eine geringe Zähigkeit und in einem Mittelbereich seiner Länge eine geringere Festigkeit und eine größere Zähigkeit als in seinem Spitzenbereich aufweist und daß der Penetrator in seinem Heckbereich eine größere Festigkeit und geringere Zähigkeit als in seinem Mittelbereich, jedoch eine geringere Festigkeit und eine größere Zähigkeit als in seinem Spitzenbereich aufweist. Die Festigkeit der Spitze, wobei mit der größeren Festigkeit eine größere Härte einhergeht, ist wesentlich für das Eindringen des Penetrators in eine Panzerung und diese Festigkeit wird aufrechterhalten. Die Bruchgefahr bei den bekannten Penetratoren bestand hauptsächlich im Mittelbereich des Penetrators. Da dieser Mittelbereich eine geringere Festigkeit und infolge dieser geringeren Festigkeit eine größere Zähigkeit aufweist, wird in diesem Bereich eine Bruchgefahr vermieden oder zumindest verringert. Es wird somit gewährleistet, daß die kinetische Energie des hinteren Teiles des Penetrators für den Durchdringeffekt aufrechterhalten bleibt, und es wird daher ein Durchdringen des Penetrators durch die gesamte Panzerung zumindest begünstigt. Beim Abschuß des Penetrators mit dem Treibkäfig ergibt sich durch die Treibgase eine sehr hohe Beanspruchung des Heckbereiches des Penetrators. Wenn nun dieser Heckbereich des Penetrators ebenso zäh und daher weich ausgebildet ist, wie es für den Mittelbereich zur Vermeidung einer Bruchgefahr erforderlich ist, kann unter der Wirkung der Treibgase eine Verquetschung im Heckbereich auftreten. Eine solche Verquetschung beeinträchtigt die außenballistischen Eigenschaften des Penetrators und stört die Flugbahn. Abgesehen davon kann durch eine solche Verquetschung auch die Lösung des Penetrators vom Treibkäfig beim Verlassen des Laufes gestört werden, wodurch bereits beim Abschuß die Flugbahn des Penetrators verändert wird. Alle diese Momente beeinträchtigen die Treffsicherheit des Penetrators. Dadurch aber, daß der Heckbereich des Penetrators eine größere Festigkeit aufweist als der Mittelbereich, wird gewährleistet, daß der Heckteil der Beanspruchung durch die Treibgase beim Abschuß standhält. Wenn aber der Heckbereich zu hart, beispielsweise ebenso hart wie der Spitzenbereich und daher zu spröde ist, so besteht wieder beim Abschuß unter der Wirkung der Treibgase die Gefahr einer Absplitterung im Heckteil. Eine solche Absplitterung verändert wieder die Außenkontur des Penetrators und beeinträchtigt damit ebenso wie eine Verquetschung die außenballistischen Eigenschaften und damit die Treffsicherheit des Penetrators. Dadurch aber, daß die Festigkeit im Heckteil geringer und daher die Zähigkeit größer als im Spitzenbereich ist, werden solche Absplitterungen im Heckteil vermieden. Gemäß der Erfindung kann beispielsweise im Heckbereich die Festigkeit bis zu 1 300 N/mm2 zunehmen, wobei sich die Zähigkeit verringert.
  • Insbesondere wenn der Penetrator schräg zur Oberfläche der Panzerung auf diese auftritt, entsteht ein Kippmoment bzw. eine seitliche Beanspruchung des Penetrators. Wenn die Spitze des Penetrators einen ersten Eindringweg in die Panzerung zurückgelegt hat, so wird der Spitzenbereich des Penetrators in dem in die Panzerung geschlagenen Loch festgehalten und das Kippmoment bzw. die seitliche Beanspruchung kann zu einem Bruch des Penetrators in dem eine geringere Zähigkeit aufweisenden Spitzenbereich führen. Es kann daher gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung an den Spitzenbereich des Penetrators wenigstens ein Vorkern angeschlossen sein. Dieser Vorkern dringt zuerst in die Panzerung ein. Nach Zurücklegung des ersten Eindringweges sitzt somit der Penetrator nicht in dem geschlagenen Loch fest, sondern es sind zu Beginn des Eindringweges nur der Vorkern oder die Vorkerne in die Panzerung eingedrungen. Der Penetrator beharrt infolge seiner Trägheit in seiner Richtung, jedoch treten trotzdem Kippmomente auf, welche aber, da der Penetrator nicht im Loch festsitzt, nicht zu einem Bruch des Spitzenbereiches des Penetrators führe,n können. Die Vorkerne lösen sich vom Penetrator ab, ohne auf den Penetrator ein seitliches Moment auszuüben. Nachdem mittels der Vorkerne bereits ein Loch geschlagen wurde, treten Seitenkräfte beim weiteren Eindringen des Penetrators nicht auf. Der Vorkern soll in die Panzerung eindringen und es muß daher auch der Vorkern eine große Festigkeit aufweisen. Gemäß der Erfindung besteht daher zweckmäßig der Vorkern aus dem gleichen Material wie der Spitzenbereich des Penetrators und vorzugsweise weist dieser Vorkern zumindest die gleiche Härte auf wie der Spitzenbereich des Penetrators. Damit ist die Durchschlagwirkung der Vorkerne gewährleistet.
  • Gemäß der Erfindung ist zweckmäßig der Vorkern am vorderen Ende des Penetrators entgegen der Beschleunigungskraft abgestützt. Beim Abschuß ist der Vorkern am vorderen Ende des Penetrators abgestützt. Es genügt, wenn der Vorkern am Penetrator lediglich unverlierbar festgelegt ist. Es soll aber der Vorkern nur so weit mit dem Penetrator verbunden sein, daß die Verbindung für den Transport und den Flug ausreicht. Die Lösung des Vorkernes vom Penetrator soll durch die Verbindung nicht behindert werden, damit Seitenmomente vermieden werden. Es genügt sogar, den Vorkern mit dem Penetrator mittels einer Gummischnur zu verbinden.
  • Gemäß der Erfindung ist zweckmäßig der Vorkern durch eine am Vorderende des Penetrators befestigte windschlüpfige Haube abgedeckt. Diese Abdeckung ist aus ballistischen Gründen günstig. Die Abdeckung kann gemäß der Erfindung beispielsweise von einer windschlüpfigen Haube aus Aluminium gebildet sein. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die windschlüpfige Haube auf das Vorderende des Penetrators aufgeschraubt und der Vorkern ist unter Zwischenschaltung eines Gummiringes an der Haube abgestützt. Die Anordnung kann hiebei so getroffen sein, daß an das Vorderende des Penetrators wenigstens zwei Vorkerne angeschlossen sind, wobei der vordere Vorkern einen kleineren Durchmesser als der hintere Vorkern und der hintere Vorkern einen kleineren Durchmesser als die Stirnfläche des Penetrators aufweist, daß der hintere Vorkern durch einen Randwulst an der Stirnfläche des Penetrators und der vordere Vorkern durch einen Randwulst an der Stirnfläche des hinteren Vorkernes zentriert ist und daß der vordere Vorkern unter Zwischenschaltung eines Gummiringes gegen die windschlüpfige Haube abgestützt ist.
  • Ein erfindungsgemäßer Penetrator kann in an sich bekannter Weise durch Sintern hergestellt werden, wobei die Zusammensetzung des Sinterpulvers in den verschiedenen Festigkeitsbereichen des Penetrators verschieden gewählt werden kann. Ein Penetrator, welcher im wesentlichen aus Wolframschwermetall besteht, kann beispielsweise aus einem pulverförmigen Gemisch von Wolframschwermetall und Zugabemetallen wie Eisen, Nickel, Mangan, Kupfer, Kobalt und Molybdän, Mangan-Eisen-Legierung, einzeln oder zu mehreren, gesintert werden, wobei der Anteil der Zusatzmetalle in denjenigen Bereichen der Sinterform, welche den Bereichen geringerer Festigkeit des Penetrators entsprechen, erhöht wird.
  • Die Erfindung bezieht sich auch auf besondere Verfahren zur Herstellung eines im wesentlichen aus Schwermetall, wie beispielsweise Wolframschwermetall oder Uran, insbesondere abgereichertem Uran, bestehenden Penetrators für ein Treibkäfiggeschoß, dessen Körper von seinem Spitzenbereich bis zu seinem Heckbereich einteilig ausgebildet ist und in seinem Spitzenbereich eine hohe Festigkeit und eine geringe Zähigkeit, in einem Mittelbereich seiner Länge eine geringere Festigkeit und eine größere Zähigkeit als in seinem Spitzenbereich und in seinem Heckbereich eine größere Festigkeit und geringere Zähigkeit als in seinem Mittelbereich, jedoch eine geringere Festigkeit und eine größere Zähigkeit als in seinem Spitzenbereich aufweist.
  • Bei einem solchen Verfahren kann gemäß der Erfindung der Körper des Penetrators aus einem Rohling kalt geschmiedet werden, welcher in den Bereichen, welche den Bereichen größerer Festigkeit des Penetrators entsprechen, einen größeren Querschnitt aufweist als in den Bereichen, welche den Bereichen geringerer Festigkeit des Penetrators entsprechen. Da der Penetrator in seinem fertigen Endzustand durchwegs gleichen Querschnitt haben soll, erfolgt auf diese Weise die Kaltverformung in den Bereichen größerer Festigkeit und geringerer Zähigkeit mit einem größeren Verformungsgrad als in den Bereichen größerer Zähigkeit und geringerer Festigkeit. Wenn der Penetrator im wesentlichen aus Wolframschwermetall besteht, kann gemäß der Erfindung das Kaltschmieden im Spitzenbereich des Penetrators mit einem Verformungsgrad bis zu 30 % und das Kaltschmieden im Heckbereich des Penetrators mit einem Verformungsgrad bis zu 20 % erfolgen. Hiebei erfolgt zweckmäßig gemäß der Erfindung das Kaltschmieden des Penetrators im Spitzenbereich des Penetrators mit einem Verformungsgrad von 6-20 %, im Mittelbereich mit einem Verformungsgrad von 2-12 % und im Heckbereich mit einem Verformungsgrad von 4-16 %. Hiebei wird gemäß der Erfindung vorzugsweise ein über seine Länge homogener Rohling aus einer homogenen Legierung von 90-99 % Wolframschwermetall, Rest Eisen, Nickel, Kupfer, Mangan, Kobalt, Molybdän, einzeln oder zu mehreren, verwendet. In diesen Fällen werden die Festigkeitsunterschiede nur durch den Verformungsgrad erreicht. Es kann aber auch ein aus Wolframschwermetall und Zusatzmetalln gesinterter Rohling verwendet werden, der in den Bereichen geringerer Festigkeit und größerer Zähigkeit einen größeren Gehalt an Zusatzmetallen enthält. Wenn in den Bereichen des Rohlings, in welchen der Anteil an Wolframschwermetall größer und der Anteil an Zugabemetall kleiner ist, die Kaltschmiedung mit einem größeren Verformungsgrad durchgeführt wird, wird eine noch größere Festigkeit durch den Verformungsgrad erreicht. Gemäß der Erfindung soll zweckmäßig der Penetrator nach dem Kaltschmieden einer Glühung bei 800-1 550 °C unterworfen werden.
  • Bei einem Verfahren zur Herstellung des Penetrators aus abgereichertem Uran können die unterschiedlichen Festigkeitswerte in den verschiedenen Bereichen durch unterschiedliche partielle Wärmebehandlung in diesen Bereichen erzeugt werden. Hiebei wird bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Penetrator aus einer ungefähr 0,7 % Titan enthaltenden Uranlegierung hergestellt und im Spitzenbereich bei einer Temperatur von 400-600 °C. vorzugsweise 400-500°C, im Mittelbereich bei einer Temperatur von 180-300 °C, vorzugsweise 180-220 °C. und im Heckbereich bei einer Temperatur von 350-450 °C, vorzugsweise 350-400 °C, partiell wärmebehandelt. Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der Penetrator aus einer ungefähr 2 % Molybdän enthaltenden abgereicherten Uranlegierung hergestellt und im Spitzenbereich bei einer Temperatur von 350-400 °C, im Mittelbereich bei einer Temperatur von 520-670 °C, vorzugsweise 520-570 °C, und im Heckbereich bei einer Temperatur von 400-550 °C, vorzugsweise 400-450 °C, partiell wärmebehandelt. Es können sich hiebei auch verlaufende Übergänge zwischen den Bereichen verschiedener Festigkeiten ergeben. Der Formling aus der betreffenden Uranlegierung kann hiebei gegossen oder gesintert werden.
  • Gemäß der Erfindung kann auch ein Penetrator aus abgereichertem Uran durch Kaltverformung weiter verfestigt werden. Es kann daher in analoger Weise wie ein Wolframschwermetallpenetrator ein Uranpenetrator aus einem gemäß der Erfindung zusammengesetzten und wärmebehandelten Uranrohling kaltgeschmiedet werden, welcher in den Bereichen, welche den Bereichen größerer Festigkeit des Penetrators entsprechen, einen größeren Querschnitt aufweist als in den Bereichen, welche den Bereichen geringerer Festigkeit des Penetrators ensprechen. Bei einem solchen Penetrator aus abgereichertem Uran kann beispielsweise das Kaltschmieden im Spitzenbereich des Penetrators mit einem Verformungsgrad bis zu 30 % und das Kaltschmieden im Mittel- und Heckbereich des Penetrators mit einem Verformungsgrad von 2-12 % erfolgen. Zweckmäßig erfolgt hiebei das Kaltschmieden im Spitzenbereich mit einem Verformungsgrad von 6-20 %, im Mittelbereich mit einem Verformungsgrad von 2-12 % und im Heckbereich mit einem Verformungsgrad von 4-16 %. Bei einem in dieser Weise behandelten Penetrator aus Uran, insbesondere abgereichertem Uran, können beispielsweise Festigkeitswerte von 1 700 N/mm2 im Spitzenbereich, von 1 450 N/mm2 im Heckbereich und 1 200 N/mm2 im Mittelbereich erzielt werden. Infolge der niedrigen Festigkeitswerte im Mittelbereich ist hier die Zähigkeit größer.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird der aus Uran, insbesondere abgereichertem Uran, bestehende Penetrator nach dem Kaltschmieden unter einer Temperatur von 300-800 °C wärmebehandelt. Durch eine solche Wärmebehandlung, welche auch als Rekristallisationsglühen bezeichnet wird, können verlaufende Übergänge zwischen den Bereichen verschiedener Festigkeit erreicht werden und es werden auf diese Weise metallurgische Kerben zwischen diesen Bereichen vermieden.
  • In der Zeichnung ist die Erfindung schematisch erläutert.
  • Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines Treibkäfiggescho- ßes mit Penetrator und Treibkäfig, wobei der Penetrator im Axialschnitt dargestellt ist. Fig. 2 zeigt ein Diagramm der Festigkeit und Zähigkeit eines Penetrators über die Länge desselben. Fig. 3 zeigt ein Beispiel für das Kaltschmieden eines Penetrators mit einem Diagramm des Schmiedegrades über die Länge des Penetrators. Fig. 4 zeigt einen aus Uranlegierungen hergestellten Penetrator. Fig. 5 zeigt einen Penetrator mit Vorkern.
    • Fig. 1 zeigt ein Treibkäfiggeschoß. Der Penetrator 1 weist eine Spitze 2, ein Heck 3 und einen Mittelteil 4 auf. An das Heck 3 ist eine Leitvorrichtung 5 angeschlossen, welche von Flügeln aus einem spezifisch leichteren Werkstoff, beispielsweise Aluminium, gebildet ist und eine Stabilisierung während des Fluges bewirkt. Diese Leitvorrichtung 5 ist beispielsweise in ein Gewinde 8 des Penetrators eingeschraubt. In seinem Mittelteil 4 ist der Penetrator 1 mit einem Schraubengewinde 9 oder Rillen ausgestattet, auf welches oder welche ein Treibkäfig 6 aufgebracht ist. Dieser Treibkäfig 6 ist im Geschützrohr geführt und kann Führungsringe 7 aufweisen. Auf die hintere Stirnfläche 6' dieses Treibkäfigs und auf das Heck 3 des Penetrators wirkt die Treibladung des Geschützes. Nach dem Verlassen des Rohres löst sich der Treibkäfig 6 vom Penetrator ab und der Penetrator 1 fliegt allein weiter. Der Penetrator 1 besteht aus Schwermetall, wodurch seine Auftreffwucht vergrößert wird.
    • Fig. 2 zeigt das Festigkeitsdiagramm eines aus Wolframschwermetall oder Uran gebildeten Penetrators 1. Über die Länge des Penetrators 1 sind auf der linken Ordinate die Werte für die Festigkeit in N/mm2 und die Vickershärte HV30 aufgetragen. Auf der rechten Ordinate ist die Zähigkeit (Bruchdehnungswerte d5 in %) aufgetragen. Die voll ausgezeichnete Kurve a zeigt die Festigkeit und die Vickershärte und die strichliert gezeichnete Kurve b zeigt die Bruchdehnung in den verschiedenen Bereichen der Länge des Penetrators 1. Der Spitzenbereich ist mit c, der Mittelbereich mit d und der Heckbereich mit e bezeichnet. Bei dem Ausführungsbeispiel der Zeichnung erreicht die Festigkeit an der Spitze 2 einen Wert von 1 290 N/mm2, was einer Vickershärte HV30 von 400 entspricht. Über den Spitzenbereich c sinkt die Härte von der Spitze 2 ausgehend ab und erreicht im Mittelbereich d einen Wert von 800 N/mm2, was einer Vickershärte HV30 von 250 entspricht. Vom Mittelbereich d ausgehend steigt die Festigkeit im Heckbereich e wieder an und erreicht am Heck 3 einen Wert von 1 095 N/mm2, was einer Vickershärte HV30 von 340 entspricht. Die Bruchdehnung (Kurve b) beträgt an der Spitze 2.3 % und steigt im Spitzenbereich c bis zum Mittelbereich d an. Im Mittelbereich d beträgt die Bruchdehnung 20 %. Vom Mittelbereich d fällt die Bruchdehnung wieder über den Heckbereich e ab und erreicht am Heck 3 einen Wert von 12 %.
    • Fig. 3 zeigt das Kaltschmieden eines Rohlings, beispielsweise aus Wolframschwermetall. Da der fertige Penetrator 1 über seine Länge gleichen Durchmesser aufweisen soll, wird von einem Rohling ausgegangen, der in den Bereichen, in welchen ein größerer Schmiedegrad bzw. Verformungsgrad erreicht werden soll, einen größeren Durchmesser aufweist als in den Bereichen, in welchen nur ein geringerer Schmiedegrad bzw. Verformungsgrad erreicht werden soll. Die Linien 10 deuten den Umriß des Rohlings im Spitzenbe-. reich c, Mittelbereich d und Heckbereich e an. wobei die Durchmesserdifferenzen des Rohlings der Deutlichkeit halber übertrieben dargestellt sind. Innerhalb der Linien 10 ist der Penetrator 1 eingezeichnet, dessen Spitze wieder mit 2, dessen Heck mit 3 und dessen Mittelteil mit 4 bezeichnet ist. Dieser Rohling wird kaltgeschmiedet und die Kurve f zeigt den Schmiedegrad bzw. Verformungsgrad an. An der Spitze 2 beträgt bei dem Ausführungsbeispiel der Zeichnung der Schmiedegrad 12 %. Im Bereich c verringert sich der Schmiedegrad und im Mittelbereich d beträgt der Schmiedegrad 4%. Vom Mittelbereich d ausgehend erhöht sich der Schmiedegrad im Heckbereich e und beträgt am Heck 8 %.
    • Fig. 4 zeigt einen Penetrator aus einer Legierung von abgereichertem Uran. Bei einer 0,7% Titan enthaltenden Uranlegierung erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel die Wärmebehandlung im Spitzenbereich c bei 450 °C, im Mittelbereich d bei 200 °C und im Heckbereich e bei 370 °C. Bei einem Penetrator aus einer 2% Molybdän enthaltenden Uranlegierung erfolgt beispielsweise die Wärmebehandlung im Spitzenbereich c bei 370 °C, im Mittelbereich d bei 550 °C und im Heckbereich e bei 430 °C.
    • Fig. 5 zeigt einen Penetrator mit Vorkern. 11 ist der Penetrator und 12 ist der Treibkäfig. An dem Vorderende 3 des Penetrators sind zwei Vorkerne 14 und 15 angeschlossen. Diese Vorkerne sind gegen eine senkrecht zur Achse des Penetrators 11 stehende Fläche 16 abgestützt. 18 ist eine windschlüpfige Haube aus Aluminium, welche mittels eines Gewindes 19 auf das Vorderende 13 des Penetrators aufgeschraubt ist. Der zweite Vorkern 15 weist einen zentrischen Ansatz 20 auf, welcher von einem Gummiring 21, beispielsweise einem O-Ring, umgeben ist. Mittels dieses Gummiringes 21 sind die Vorkerne 14 und 15 gegen die Haube 18 abgestützt und auf diese Weise werden die Vorkerne 14 und 15 durch die aufgeschraubte Aluminiumhaube 8 während des Transportes des Geschoßes und während des Fluges desselben am Penetrator 11 festgehalten. Die Abstützfläche 16 des Penetrators 11 und die Abstützfläche 17 des ersten Vorkernes 14 weisen einen vorstehenden Randwulst 22 bzw. 23 auf, so daß der Vorkern 14 gegenüber dem Vorderende 13 des Penetrators. und der zweite Vorkern 15 gegenüber dem ersten Vorkern 14 zentriert ist.

Claims (22)

1. Im wesentlichen aus Schwermetall, wie beispielsweise Wolframschwermetall oder Uran, insbesondere abgereichertem Uran, bestehendes Geschoß, dessen Körper von seinem Spitzenbereich (c) bis zu seinem Heckbereich (e) einteilig ausgebildet ist, und in seinem Spitzenbereich (c) eine hohe Festigkeit und eine geringe Zähigkeit und in einem Mittelbereich (d) seiner Länge eine geringere Festigkeit und eine größere Zähigkeit als in seinem Spitzenbereich (c) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß es als Penetrator (1, 11) für die Verwendung mit einem Treibkäfig ausgebildet ist und in seinem Heckbereich (e) eine größere Festigkeit und geringere Zähigkeit als in seinem Mittelbereich (d), jedoch eine geringere Festigkeit und eine größere Zähigkeit als in seinem Spitzenbereich (c) aufweist.
2. Penetrator nach Anspruch 1, welcher im Bereich seiner Spitze (2) eine Festigkeit von 1 100-2 000 N/mm2 und eine geringere Zähigkeit als in seinem Mittelbereich (d), in seinem Mittelbereich (d) eine Festigkeit von 600-900 N/mm2 und eine größere Zähigkeit als in seinem Spitzenbereich (c) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in seinem Heckbereich (e) seine Festigkeit bis zu 1 300 N/mm2 erhöht und seine Zähigkeit verringert ist.
3. Penetrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Spitzenbereich (c) des Penetrators (11) wenigstens ein Vorkern (14, 15) angeschlossen ist.
4. Penetrator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorkern (14, 15) aus dem gleichen Material besteht wie der Spitzenbereich (c) des Penetrators (11).
5. Penetrator nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorkern (14, 15) wenigstens die gleiche Härte aufweist wie der Spitzenbereich (c) des Penetrators (11).
6. Penetrator nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorkern (14, 15) am Vorderende (13) des Penetrators (11) entgegen der Beschleunigungskraft abgestützt und an diesem lediglich unverlierbar festgelegt ist.
7. Penetrator nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorkern (14, 15) durch eine am Vorderende (13) des Penetrators (11) befestigte windschlüpfige Haube (18) abgedeckt ist.
8. Penetrator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die windschlüpfige Haube (18) aus Aluminium besteht.
9. Penetrator nach einem der Anspüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die windschlüpfige Haube (18) auf das Vorderende (13) des Penetrators (11) aufgeschraubt ist und daß der Vorkern (15) unter Zwischenschaltung eines Gummiringes (21) an der Haube (18) abgestützt ist.
10. Penetrator nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an das Vorderende (13) des Penetrators (11) wenigstens zwei Vorkerne (14, 15) angeschlossen sind, wobei der vordere Vorkern (15) einen kleineren Durchmesser als der hintere Vorkern (14) und der hintere Vorkern (14) einen kleineren Durchmesser als die Stirnfläche (16) des Penetrators (11) aufweist, daß der hintere Vorkern (14) durch einen Randwulst (22) an der Stirnfläche (16) des Penetrators (11) und der vordere Vorkern (15) durch einen Randwulst (23) an der Stirnfläche (17) des hinteren Vorkernes (14) zentriert ist und daß der vordere Vorkern (15) unter Zwischenschaltung eines Gummiringes (21) gegen die windschlüpfige Haube (18) abgestützt ist.
11. Verfahren zur Herstellung eines Penetrators nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper des Penetrators aus einem Rohling kalt geschmiedet wird, welcher in den Bereichen, welche den Bereichen größerer Festigkeit des Penetrators entsprechen, einen größeren Querschnitt aufweist als in den Bereichen, welche den Bereichen geringerer Festigkeit des Penetrators entsprechen.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling im wesentlichen aus Wolframschwermetall besteht und das Kaltschmieden im Spitzenbereich des Penetrators mit einem Verformungsgrad bis zu 30 % und das Kaltschmieden im Heckbereich des Penetrators mit einem Verformungsgrad bis zu 20 % erfolgt.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaltschmieden im Spitzenbereich des Penetrators mit einem Verformungsgrad von 6-20 %, im Mittelbereich mit einem Verformungsgrad von 2-12 % und im Heckbereich mit einem Verformungsgrad von 4-16 % erfolgt.
14. Verfahren nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein über seine Länge homogener Rohling aus einer homogenen Legierung von 90-99 % Wolframschwermetall, Rest Eisen, Nickel, Kupfer, Mangan, Kobalt, Molybdän, einzeln oder zu mehreren, verwendet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Penetrator nach dem Kaltschmieden einer Glühung bei 800-1 550 °C unterworfen wird.
16. Verfahren zur Herstellung eines Penetrators nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Penetrator aus einer ungefähr 0,7 % Titan enthaltenden Uranlegierung hergestellt und im Spitzenbereich bei einer Temperatur von 400-600 °C, im Mittelbereich bei einer Temperatur von 180-300 °C und im Heckbereich bei einer Temperatur von 350-450 °C partiell wärmebehandelt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Penetrator aus einer ungefähr 0,7 % Titan enthaltenden Uranlegierung hergestellt und im Spitzenbereich bei einer Temperatur von 400-500 °C, im Mittelbereich bei einer Temperatur von 180-220 °C und im Heckbereich bei einer Temperatur von 350-400 °C partiell wärmebehandelt wird.
18. Verfahren zur Herstellung eines Penetrators nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Penetrator aus einer ungefähr 2 % Molybdän enthaltenden algereicherten Uranlegierung hergestellt und im Spitzenbereich bei einer Temperatur von 350-400 °C, im Mittelbereich bei einer Temperatur von 520-670 °C und im Heckbereich bei einer Temperatur von 400-500 °C partiell wärmebehandelt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Penetrator aus einer ungefähr 2 % Molybdän enthaltenden abgereicherten Uranlegierung hergestellt und im Spitzenbereich bei einer Temperatur von 350-400 °C, im Mittelbereich bei einer Temperatur von 520-570 °C und im Heckbereich bei einer Temperatur von 400-450 °C partiell wärmebehandelt wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 und 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaltschmieden im Spitzenbereich des Penetrators mit einem Verformungsgrad bis zu 30 % und das Kaltschmieden im Mittel- und Heckbereich des Penetrators mit einem Verformungsgrad von 2-12 % erfolgt.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 und 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaltschmieden im Spitzenbereich des Penetrators mit einem Verformungsgrad von 6-20 %, im Mittelbereich mit einem Verformungsgrad von 2-12 % und im Heckbereich mit einem Verformungsgrad von 4-16 % erfolgt.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Penetrator nach dem Kaltschmieden unter einer Temperatur von 300-800 °C wärmebehandelt wird.
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