DE4400512C2 - Starre Isolierhülle für einen Waffenlauf - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine starre Isolierhülle für einen Waffenlauf mit verringertem Wärmesignalkontrast und verringertem Radarquerschnitt, und insbesondere auf eine starre Isolierhülle für einen Panzergeschützlauf.

Unter bestimmten Wetterbedingungen kann ein Waffenlauf auf einer Seite stärker erwärmt oder gekühlt werden als auf der anderen, z. B. wenn der Waffenlauf in direktem Sonnenlicht liegt oder wenn Wind und Regen aus einer bestimmten Rich­ tung kommen. Die ungleichmäßige Erwärmung des Waffenlaufs kann zu dessen Verformung führen und so die Genauigkeit der Waffe verringern. Dieses Problem wurde herkömmlicherweise dadurch gelöst, daß der Waffenlauf von seiner Umgebung thermisch isoliert wurde, z. B. indem Matten aus Asbest und/oder Glasfaser um den Waffenlauf gewickelt wurden.

Im europäischen Patent EP 0 183 432 B1 ist eine starre Iso­ lierhülle für ein Panzergeschütz offenbart, das, auf den Geschützlauf des Panzers montiert, einen ringförmigen Spalt zwischen der Hülle und dem Geschützlauf definiert. Die Hülle besteht aus einem Wabenmaterial, das zwischen inneren und äußeren starren Umhüllungen aus wärmeisolierendem Mate­ rial angeordnet ist. Eine solche Anordnung isoliert den Waffenlauf wirksam von seiner Umgebung und hat den zusätz­ lichen Vorteil, daß es leicht vom Lauf zu entfernen ist und so bei Ersetzung des Laufs wiederverwendet werden kann.

Starre Isolierhüllen von der in EP 0 183 432 B1 offenbarten Art haben jedoch ein charakteristisches Wärmesignal, auf­ grund ihrer charakteristischen Form und im allgemeinen gleichmäßigen Temperatur. Aufgrund der Isoliereigenschaft der Hülle wird in die Oberfläche der Isolierhülle einge­ tragene Wärme nicht ins Innere der Hülle geleitet, was zu Temperaturunterschieden zwischen der Isolierhülle und ihrer Umgebung führt. Das charakteristische Wärmesignal solcher Isolierhüllen führt zu einer Gefährdung von Panzern, an denen sie verwendet werden, durch Erkennung mittels Infra­ rot-Wärmebildgeräten.

Die vorliegende Erfindung gibt eine Isolierhülle für einen Waffenlauf an, der alle Vorteile der oben erwähnten starren Isolierhülle bewahrt, die aber weniger durch Erkennung mittels Infrarot-Wärmebildgeräten gefährdet ist. Die Hülle gemäß der vorliegenden Erfindung führt auch zu einer Ver­ ringerung des Radarquerschnitts für die meisten Blickwin­ kel, im Vergleich zu herkömmlichen Isolierhüllen.

Erfindungsgemäß ist eine starre Isolierhülle für einen Waf­ fenlauf vorgesehen, die aus wärmeisolierendem Material be­ steht und wenigstens an einem Teil des Waffenlaufs montier­ bar ist, wobei die äußere Oberfläche der Hülle zwei aufein­ ander zulaufende ebene Seiten umfaßt, von denen jede wenig­ stens 15% der Außenoberfläche bildet, und die eine ge­ meinsame Schnittlinie haben, die außerhalb und in Längs­ richtung der Hülle verläuft.

Wenn die erfindungsgemäße starre Isolierhülle auf dem Waf­ fenlauf montiert ist, ist sie so orientiert, daß die Kreu­ zungslinie unterhalb des Waffenlaufs liegt. Dies stellt sicher, daß die ebenen Seiten seitwärts vom Waffenlauf lie­ gen und zur Oberseite des Laufs hin weiter voneinander be­ abstandet sind als an der Unterseite (s. Fig. 1).

Eine Isolierhülle kann durch Wärmebildgeräte erkannt wer­ den, wenn ihre Temperatur sich von der des Hintergrunds, vor dem sie gesehen wird, unterscheidet. Ein entfernter Be­ obachter, der die Isolierhülle mit einem Wärme-Bildgerät betrachtet, sieht eine Kombination der von der Isolierhülle zum Beobachter abgestrahlten Wärmeenergie und der von der Umgebung des Laufs abgestrahlten und von der Isolierhülle zum Beobachter reflektierten Wärmeenergie. Aufgrund ihrer Orientierung im am Lauf montierten Zustand reflektieren die ebenen Seiten der Isolierhülle Wärmeenergie zum Beobachter, die von der Umgebung abgegeben wird, in der die Isolierhülle beobachtet wird. Dies macht es schwieriger, die Isolierhülle von ihrer Umgebung mit Hilfe von Wärmebildgeräten zu unterscheiden.

Die Form der Außenoberfläche der Hülle wie oben definiert verringert auch den Radarquerschnitt der Hülle im Vergleich zu herkömmlichen Hüllen, unter allen normalen Blickwinkeln von auf Radar, z. B. monostabilem Radar, basierenden Über­ wachungs- und Waffensystemen. Dies liegt daran, daß die Spiegelreflexionsrichtung der einfallenden Radarenergie außerhalb der Sichtlinie des Erkennungssystems liegt.

Vorzugsweise ist die starre Isolierhülle im wesentlichen symmetrisch um eine longitudinale Symmetrieebene, die die Schnittlinie enthält. Bei Gebrauch, wenn die Hülle auf einem Waffenlauf montiert ist, liegt die longitudinale Symmetrieebene vertikal, so daß das Gleichgewicht des Waf­ fenlaufs durch die Hülle nicht beeinflußt wird.

Es ist bevorzugt, daß die ebenen Seiten von einem Ende der Hülle zum anderen reichen, so daß die gesamte Länge der Hülle einen verlängerten Wärmesignalkontrast und einen verringerten Radarquerschnitt hat. Natürlich ist bevorzugt, daß ein möglichst großer Teil der Außenoberfläche der Iso­ lierhülle die von der Umgebung der Hülle abgegebene Energie zu einem entfernten Beobachter reflektiert, um ihren Wär­ mesignalkontrast so weit wie möglich zu verringern. Daher umfaßt bei bevorzugten Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung jede ebene Seite wenigstens 15% und vorzugsweise wenigstens 20% der Außenoberfläche der Hülle.

Der Winkel zwischen den ebenen Seiten liegt vorzugsweise zwischen 10° und 40°, so daß wenn die Hülle auf dem Lauf montiert ist (unter der Annahme, daß der Lauf parallel zum Boden ist), der Winkel zwischen jeder ebenen Seite und dem Boden vorzugsweise zwischen 85° und 70° liegt. Dieser Win­ kelbereich ist bevorzugt, damit von der Umgebung abgegebene Wärmeenergie zu Beobachtern in einem großen Höhenbereich bezogen auf die Isolierhülle reflektiert wird. Dieser Win­ kelbereich ist auch durch die Gesamtausmaße der Hülle be­ grenzt, die eingeschränkt sein müssen, um Erkennungsgefahr im thermischen, sichtbaren, nahen infraroten und Radarband zu minimieren.

Vorzugsweise hat die Isolierhülle einen sechseckigen Quer­ schnitt, da an der Außenoberfläche einer solchen Hülle alle oben beschriebenen bevorzugten Merkmale der vorliegenden Erfindung nach Bedarf angebracht werden können.

Das Emissionsvermögen der Außenoberfläche der Isolierhülle in den Infrarotwellenlängenbereichen 3 bis 5 µm und 8 bis 14 µm ist mitbestimmt durch die Merkmale, die die Ober­ fläche der Hülle im sichtbaren und nahen infraroten Wellen­ längenbereich haben muß. Im sichtbaren und nahen infraroten Wellenlängenbereich muß die Isolierhülle getarnt sein, um die Gefahr der Erkennung durch das menschliche Auge oder andere im sichtbaren oder nahen infraroten Bereich arbei­ tende Detektoren zu minimieren. Im Rahmen dieser Einschrän­ kungen sollte das Emissionsvermögen der Hüllenoberfläche minimiert werden, um die Reflektivität der Oberfläche und damit den Anteil derjenigen von einem Beobachter der Hülle wahrgenommenen Energie zu maximieren, die aus der Umgebung reflektiert wird. Daher beträgt das Emissionsvermögen der Außenoberfläche der Isolierhülle in den Wellenlängenberei­ chen 3 bis 5 µm und 8 bis 14 µm vorzugsweise zwischen 50% und 70% und besonders bevorzugt zwischen 50% und 60%. Die oben angegebenen Infrarotwellenlängenbereiche sind jene Bereiche, die mit herkömmlichen Wärmebildgeräten detektiert werden können.

Wenn die Hülle aus mehr als einem Teil gebildet ist, kann Wärmeenergie dort aus der Hülle austreten, wo die Teile zu­ sammenstoßen. Ein solcher Austritt ist leicht durch Wärme­ bildgeräte zu erkennen, weswegen die starre Isolierhülle vorzugsweise einteilig gebildet ist.

Vorzugsweise wird durch die Anbringung der Isolierhülle auf dem Waffenlauf ein ringförmiger Luftspalt zwischen dem Waf­ fenlauf und der Isolierhülle definiert. Dieser Luftspalt isoliert den Waffenlauf zusätzlich und erhält eine gleich­ förmige Wärmeverteilung entlang des Waffenlaufs beim Ab­ feuern der Waffe aufrecht. Der Spalt verhindert auch Kontakt zwischen dem heißen Waffenlauf und der Hülle, durch den die Hülle beschädigt werden könnte.

Die Isolierhülle muß auf dem Waffenlauf so montiert sein, daß sie Rückstoßkräfte beim Abfeuern der Waffe aushalten kann. Außerdem sollte eine Wärmedichtung zwischen dem Waf­ fenlauf und der Isolierhülle an beiden Enden der Isolier­ hülle vorhanden sein, um den Austritt von Wärme aus dem ringförmigen Luftspalt zu verhindern. Zu diesem Zweck ist die Isolierhülle an einem Waffenlauf vorzugsweise mit an den Enden der Hülle angeordneten Befestigungsmitteln mon­ tiert, die jeweils umfassen:
einen Flanschring aus elastischem Material, der einen Innendurchmesser gleich dem Außendurchmesser des Waffen­ laufs hat und in das Ende der Isolierhülle paßt und darin eingefügt ist, und
einen Druckring aus einem starken, starren Material zur Verstärkung des Flanschrings.

Der Druckring kann ein integraler Bestandteil des Waffen­ laufs sein oder kann starr am Waffenlauf montiert sein. Ausgestaltungen der starren Isolierhülle gemäß der vorlie­ genden Erfindung werden nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, von denen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Panzers mit einer an seinem Geschützlauf montierten erfin­ dungsgemäßen starren Isolierhülle und einen Be­ obachter "O" des Panzers zeigt;

Fig. 2 einen Querschnitt durch die in Fig. 1 gezeigte starre Isolierhülle und den Panzergeschützlauf entlang einer Querebene senkrecht zur Längsebene AA aus Fig. 1 zeigt;

Fig. 3 einen Querschnitt durch das Mündungsende der Isolierhülle und des Geschützlaufs aus Fig. 1 entlang der Längsebene AA aus Fig. 1 zeigt.

Fig. 1 zeigt einen Panzer 1 mit einem Geschützlauf 3, an dem eine starre Isolierhülle 5 gemäß der vorliegenden Er­ findung montiert ist. Die Isolierhülle 5 ist am Geschütz­ lauf 3 so montiert, daß sie um eine Längsebene AA symme­ trisch ist, die vertikal liegt, wenn der Panzer 1 auf einer seitlich horizontalen Oberfläche steht. Die Isolierhülle 5 hat eine sechseckige Außenoberfläche mit zwei ebenen Seiten 7 und 9, die jeweils unter einem Winkel von 10° zur Ebene AA orientiert sind. Die ebenen Seiten 7 und 9 würden, wenn sie entlang der durch die gestrichelten Linien 8 bzw. 10 dargestellten Ebenen verlängert würden, sich in einer Kreuzungslinie 12 treffen, die in der Längsebene AA liegt.

Aufbau und Zusammensetzung der Isolierhülle 5 werden nun mit Bezug auf Fig. 2 und 3 beschrieben. Die Hülle 5 umfaßt eine Wabenstruktur 13, z. B. aus Phenolharzpolyamid, die zwischen einer Innenhaut 15 mit kreisförmigem Querschnitt und einer Außenhaut 17 mit sechseckigem Querschnitt ange­ ordnet ist. Die Schicht 13 kann auch aus einer Schaumfül­ lung bestehen. Die Häute 15 und 17 können beispielsweise aus glasfaser- oder kevlarverstärktem Kunststoff bestehen. Die Isolierhülle 5 ist einteilig geformt und am Geschütz­ lauf so befestigt, daß sie einen ringförmigen Luftspalt 19 zwischen dem Geschützlauf 3 und der Innenhaut 15 der Hülle 5 definiert. Die Isolierhülle 5 ist auf dem Geschützlauf 3 durch Befestigungsmittel 21, 23 befestigt, die jeweils an den Enden der Isolierhülle 5 angeordnet sind.

Fig. 3 zeigt Befestigungsmittel 21, 23 am Mündungsende der Isolierhülle 5, die einen gespaltenen Klemmring 21 aus Silicongummi umfassen, der durch einen Metallring 23 ver­ stärkt ist. Der gespaltene Klemmring 21 paßt verschiebbar auf den Geschützlauf 3, faßt das Ende der Isolierhülle 5 an der Grenzfläche 31, und der vorspringende Abschnitt 27 des Klemmrings paßt genau in das Ende der Isolierhülle 5. Der Metallring 23 kann bei Herstellung des Geschützlaufs 3 an diesem geformt werden, oder er kann am Geschützlauf 3 starr verankert werden, in jedem Falle verstärkt er den gespal­ tenen Klemmring 21. Die Befestigungsmittel 21, 23 nehmen die Energie der Feuerkräfte auf, so daß die Hülle 5 sich beim Abfeuern des Geschützes nicht axial bewegen kann, und außerdem dichten sie den Luftspalt 19 ab.

Die Außenoberfläche der Außenhaut 17 der Isolierhülle 5 hat eine mattgrüne Färbung, die ein niedriges Emissionsvermögen von ungefähr 55% in den Infrarotwellenlängenbereichen 3 µm bis 5 µm und 8 µm bis 14 µm hat. Wenn die Außenhaut 17 aus Glasfaser- oder kevlarverstärktem Kunststoff ist, kann sie selbst gefärbt sein (so wie z. B. alltägliche Kunststoffge­ genstände). Alternativ kann die Außenoberfläche der Haut 17 mit einem geeigneten Anstrich gefärbt werden. Ein niedriges Emissionsvermögen der Außenoberfläche der Haut 17 kann er­ reicht werden, indem ihr eine Art von metallischem Element zugesetzt wird. Dies kann in Form farbiger Metallflocken in einem Anstrich oder in Form von metallisierter Fasern oder Schichten innerhalb des Materials, aus dem die Außenhaut 17 gebildet ist, geschehen.

Wenn, bezogen wieder auf Fig. 1, die Außenoberfläche der Hülle 5 ein Emissionsvermögen von 55% hat, wie oben beschrieben, dann werden von der von einem Beobachter "O" von der Oberfläche 9 der Hülle 5 empfangene Infrarotstrah­ lung 55% von der Oberfläche 9 emittiert (der Weg dieser Strahlung ist mit "E" bezeichnet) und haben daher ein Niveau, das mit der Temperatur der Außenoberfläche der Hülle 5 in Beziehung steht. Die restlichen 45% der vom Beobachter "O" von der Oberfläche 9 der Hülle empfangenen Infrarotstrahlung ist von der Oberfläche 9 reflektierte Strahlung, deren Strahlungsweg mit "R" bezeichnet ist. Die reflektierte Infrarotstrahlung "R" umfaßt von der Umgebung des Panzers 1 emittierte Infrarotstrahlung. Aufgrund der Neigung der ebenen Fläche 9 ist diese reflektierte Infra­ rotstrahlung "R" vom Boden 11 emittiert. Die reflektierte Infrarotstrahlung "R" hat daher ein Niveau, das mit der Art und Temperatur der Umgebung in Beziehung steht, in der der Panzer 1 vom Beobachter "O" beobachtet wird. Daher steht die vom Beobachter "O" empfangene gesamte Infrarotstrahlung in proportionaler Beziehung zur Temperatur der Außenober­ fläche der Hülle 5 und der Temperatur des Untergrunds 11, auf dem der Panzer beobachtet wird. Daher hat die erfin­ dungsgemäße Isolierhülle einen weniger deutlichen Tempera­ tursignalkontrast im Vergleich zu ihrer Umgebung als her­ kömmliche Isolierhüllen und ist dementsprechend schwieriger mit Wärmebildgeräten zu erkennen.

Der Radarquerschnitt der Hülle ist im Vergleich zu her­ kömmlichen Hüllen ebenfalls verringert, da auf die ebene Seite 9 aus der Richtung des Beobachters "O" einfallende Radarenergie aus der Sichtlinie des Beobachters "O" durch die ebene Seite 9 herausreflektiert wird.

Claims (11)

1. Starre Isolierhülle (5) für einen Waffenlauf (3), die aus wärmeisolierendem Material besteht und wenigstens an einem Teil des Waffenlaufs (3) montierbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenoberfläche der Hülle (5) zwei aufeinander zulaufende ebene Seiten (7, 9) umfaßt, von denen jede wenigstens 15% der Außen­ oberfläche bildet, und die eine gemeinsame Schnittlinie haben, die außerhalb und in Längsrichtung der Hülle (5) verläuft.

2. Starre Isolierhülle nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Isolierhülle (5) im wesentlichen symmetrisch um eine longitudinale Symmetrieebene (AA) ist, die die Schnittlinie enthält.

3. Starre Isolierhülle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ebenen Seiten (7, 9) von einem Ende der Hülle (5) zum anderen reichen.

4. Starre Isolierhülle nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Seiten (7, 9) wenigstens 20% der Außenoberfläche der Hülle (5) umfaßt.

5. Starre Isolierhülle nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen den zusammenlaufenden ebenen Seiten (7, 9) zwischen 10 und 40° liegt.

6. Starre Isolierhülle nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierhülle (5) einen sechseckigen Querschnitt hat.

7. Starre Isolierhülle nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Emissionsver­ mögen der Außenoberfläche (17) der Hülle (5) zwischen 50% und 70% in den Wellenlängenbereichen 3 µm bis 5 µm und 8 µm bis 14 µm beträgt.

8. Starre Isolierhülle nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Emissionsvermögen zwischen 50% und 60% beträgt.

9. Starre Isolierhülle nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (5) einteilig geformt ist.

10. Starre Isolierhülle nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung der Isolierhülle (5) am Waffenlauf (3) einen ringför­ migen Spalt (19) zwischen dem Waffenlauf (3) und der Isolierhülle (5) definiert.

11. Starre Isolierhülle nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Isolierhülle (5) an einem Waffenlauf (3) mit Befestigungsmitteln (21, 23) befestigt ist, die jeweils an beiden Enden der Hülle (5) angeordnet sind und jeweils umfassen:
einen Flanschring (21) aus elastischem Material, mit einem Innendurchmesser gleich dem Außendurchmesser des Waffenlaufs, der in ein Ende der Isolierhülle (5) paßt und darin eingreift, und
einen Druckring (23) aus starkem, starrem Material zur Verstärkung des Flanschrings.