DE19754936A1 - Sealing and guiding device for highly dynamically accelerated, distance-effective protective elements - Google Patents
Sealing and guiding device for highly dynamically accelerated, distance-effective protective elementsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Dicht- und Führungseinrichtung zum hochdynamischen Beschleunigen von abstandswirksamen, gewichtsoptimierten Schutzelementen gegen Wucht- (KE) Geschosse, Hohlladungsmunition (HL) und explosivgeformte Projektile (EFP) nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a sealing and guiding device for highly dynamic Accelerate distance-effective, weight-optimized protective elements against impact (KE) projectiles, shaped charge ammunition (HL) and explosive-shaped Projectiles (EFP) according to the preamble of claim 1.
Im Verlaufe der letzten Jahrzehnte wurde die Durchschlagsleistung sowohl von Hohlladungs- (HL) als auch von Wucht- (KE) Geschossen derart angehoben, daß bei inerten Schutzaufbauten bereits heute auch bei schweren gepanzerten Fahr zeugen ein kaum mehr zu realisierendes Maß an Flächengewichten erforderlich ist. Da sich dieser Trend noch zukünftig verstärken wird, werden seit Jahren eine Rei he von Sonderpanzerungen untersucht, die gegenüber Stahl gleicher Masse eine erhöhte Schutzleistung aufweisen.Over the past few decades, the breakthrough performance of both Hollow charge (HL) and balancing (KE) projectiles raised in such a way that with inert protective structures, even with heavy armored driving testify a hardly realizable measure of basis weights is necessary. Since this trend will continue to increase in the future, there have been He investigated special armor that had the same mass compared to steel have increased protection.
Neben dem Einsatz von Sonderschutzmaterialien waren es insbesondere die seit Anfang der 70er Jahre erprobten, sogenannten reaktiven Panzerungen (ERA), die insbesondere gegen HL-Geschosse entscheidende Verbesserungen in der Schutzleistung und damit eine Verringerung des Flächengewichts erbrachten. Das Prinzip besteht darin, daß in einem Sandwichaufbau aus z. B. Stahlblech/ Spreng stoff/Stahlblech durch das auftreffende bzw. durchdringende Projektil der Spreng stoff initiiert wird und durch die entsprechend beschleunigten Stahlbleche (Platten) laterale Wirkungen auf das durchdringende Projektil (HL-Strahl oder KE- Penetrator) erzielt werden. Aufgrund der sehr kurzen zur Verfügung stehenden Zeitspanne muß dieser Beschleunigungsvorgang nicht nur sehr rasch eingeleitet werden, sondern es müssen auch entsprechend große Plattengeschwindigkeiten erreicht werden. Aus endballistischen Gründen sollte z. B. für KE-Geschosse bei derartigen flächenhaften Konfigurationen je nach Neigungswinkel die Plattenge schwindigkeit 15% bis 30% der Projektilgeschwindigkeit betragen, um eine aus reichende Schutzleistung zu erzielen. Dies beschränkt die zu realisierenden Blechdicken, die in der Regel bei Hohlladungen im mm-Bereich, gegen Wucht- (KE) Geschosse in besonderen Fällen bei wenigen Zentimetern Plattendicke lie gen.In addition to the use of special protective materials, it has been particularly since In the early 1970s, so-called reactive armor (ERA) was tested decisive improvements in the especially against HL projectiles Protection performance and thus a reduction in the basis weight. The Principle is that in a sandwich structure made of z. B. steel sheet / explosive fabric / sheet steel due to the impact or penetration of the explosive material is initiated and by the correspondingly accelerated steel sheets (plates) lateral effects on the penetrating projectile (HL beam or KE- Penetrator) can be achieved. Because of the very short available This acceleration process must not only be initiated very quickly but also correspondingly high plate speeds can be achieved. For end ballistic reasons z. B. for KE projectiles Such flat configurations, depending on the angle of inclination, the slab speed is 15% to 30% of the projectile speed to get one out to achieve sufficient protection. This limits the ones to be realized Sheet thicknesses, which are usually for shaped charges in the mm range, against (KE) projectiles in special cases with a plate thickness of a few centimeters gene.
Beide erforderlichen Bedingungen, sowohl Zünden ohne nennenswerte Zeitverzö gerung, als auch eine sehr hohe Plattengeschwindigkeit, lassen sich in flachen und einfach aufgebauten Strukturen nur mittels Sprengstoff erreichen.Both required conditions, both ignition without significant time delays tion, as well as a very high disk speed, can be used in flat and simple structures can only be reached with explosives.
Da insbesondere aufgrund der Tatsache, daß der Auftreffpunkt des Geschosses auf dem reaktiven Schutzelement nicht genau genug bekannt ist und die reaktiven Elemente eine bestimmte Zeit auf die durchdringende Bedrohung einwirken müs sen, ist ihre Fläche nicht beliebig zu verkleinern. Die lateralen Abmessungen der artiger Schutzmodule, die weltweit bereits bei den unterschiedlichsten Kampfpan zern im Einsatz sind, liegen in der Größenordnung von 0,1 bis 0,3 m2. Aufgrund der oben genannten Bedingungen ergeben sich Sprengstoffdicken von 4 mm bis 8 mm und damit relativ hohe Sprengstoffmassen. Dies bedeutet, daß auf die tragen de Struktur neben der Schockbelastung auch ganz erhebliche Energien bzw. Im pulse übertragen werden. Bei massiven reaktiven Abwehrsystemen sind diese durchaus mit denen der auftreffenden Bedrohung zu vergleichen. (Anhaltswert: Für eine Plattenenergie von etwa 1 MJ werden etwa 1 kg Sprengstoff zur Beschleuni gung benötigt).Since, in particular due to the fact that the point of impact of the projectile on the reactive protective element is not known precisely enough and the reactive elements must act on the penetrating threat for a certain time, their area cannot be reduced arbitrarily. The lateral dimensions of the protective modules, which are already in use in a wide variety of combat tanks around the world, are in the order of 0.1 to 0.3 m 2 . Due to the above-mentioned conditions, explosive thicknesses of 4 mm to 8 mm result and therefore relatively high explosive masses. This means that in addition to the shock load, very substantial energies or pulses are also transmitted to the supporting structure. In the case of massive reactive defense systems, these can certainly be compared with those of the threat that is encountered. (Reference value: For a plate energy of approximately 1 MJ, approximately 1 kg of explosives are required for acceleration).
Besondere Bedeutung kommt in diesem Zusammenhang der sogenannten spezifi schen Flächenmasse bzw. dem Faktor "äquivalente" Stahlmasse/tatsächlich be nötigter Stahlmasse pro Flächenelement (Em-Faktor) zu. Er ist ein Maß für die Ef fizienz (Masse) einer Panzerung.The so-called specifi is of particular importance in this context surface mass or the factor "equivalent" steel mass / actually be required steel mass per surface element (Em factor). It is a measure of the ef efficiency (mass) of armor.
Die genannten reaktiven Panzerungen mit größerer Flächenausdehnung liegen zwar bei günstiger endballistischer Dimensionierung über den mit inerten Sonder werkstoffen erreichbaren Werten, es sollte jedoch für eine realistische Abschät zung zumindest ein Teil der speziell für den Einsatz reaktiver Elemente benötigten Massen (Befestigungselemente, Stege etc.) berücksichtigt werden. Dieser Um stand reduziert je nach Betrachtungsweise den Em-Faktor bei großflächigen Ele menten oder ungünstigen Auslegungen derart, daß ein masseeffizienter und damit sinnvoller Einsatz in Frage gestellt ist.The mentioned reactive armor with a larger surface area are although with favorable end ballistic dimensioning over the with inert special material achievable values, however, it should be for a realistic estimate at least some of those specifically required for the use of reactive elements Masses (fasteners, webs, etc.) are taken into account. This um depending on the point of view, the Em factor is reduced for large-area ele ment or unfavorable interpretations such that a mass-efficient and therefore meaningful use is questioned.
Beim Einsatz von relativ kleinen, aber hochwirksamen Abwehrelementen (AWE), wie sie mit dieser Erfindung vorgeschlagen werden, ergeben sich hingegen relativ günstige Masseeffizienten. Denn zum einen werden nur Massen beschleunigt, die unmittelbar zur Wirkung kommen, zum anderen sind die sogenannten Tot- oder Verlustmassen aufgrund der kleinen Module und der geringen Strukturbelastungen beim Abschuß vergleichsweise gering.When using relatively small but highly effective defense elements (AR), how they are proposed with this invention, however, result relatively favorable mass coefficients. Because on the one hand only masses are accelerated that come into effect immediately, the other are the so-called dead or Loss masses due to the small modules and the low structural loads comparatively low when shot.
Ein weiteres, technisch sehr schwer zu lösendes Problem besteht bei reaktiven Anordnungen darin, die Detonation auf ein bestimmtes flächiges Element zu be grenzen, ohne weitere Schäden oder gar eine sympathetische Detonation der um gebenden Schutzelemente zu verursachen. Dieser Umstand, verbunden mit der Forderung nach einer möglichst langen Einwirkzeit auf das Geschoß, dies be stimmt die Größe der Abwehrplatten, und die sehr große Energie der beschleu nigten Abwehrelemente hat zur Folge, daß solche Systeme vornehmlich als soge nannte modulare reaktive Schutzelemente auf der Außenfläche der zu schützen den Fahrzeuge appliziert werden.Another problem that is technically very difficult to solve is reactive Orders to detonate a particular flat element limit without further damage or even a sympathetic detonation of the order to give protective elements. This fact, connected with the Demand for the longest possible exposure to the floor, this be is the size of the defense plates, and the very large energy of the Defensive elements has the consequence that such systems primarily as so-called called modular reactive protection elements to protect the outer surface of the applied to the vehicles.
Eine Reihe von Nachteilen und Einschränkungen beim Einsatz von ungesteuerten reaktiven Panzerungen können durch den Übergang auf eine Fremdzündung der reaktiven Schutzelemente vermieden werden. Hierbei müssen aber ausreichend präzise Informationen bzgl. des Zeitpunktes und des Ortes der abzuwehrenden Bedrohung bekannt sein. Diese werden mittels Sensoren und nachgeschaltetem Rechner ermittelt. Ist dies gewährleistet, so können erheblich kleinere Flächen für die Abwehreinheiten realisiert werden. Derartige sensorgestützte Systeme werden allgemein als aktiv bezeichnet. A number of disadvantages and limitations when using uncontrolled reactive armouring can be caused by the transition to spark ignition reactive protective elements can be avoided. However, this must be sufficient precise information regarding the time and location of the persons to be defended Known threat. These are controlled by sensors and downstream Calculator determined. If this is guaranteed, significantly smaller areas for the defense units are realized. Such sensor-based systems are commonly referred to as active.
Ein weiterer, für den Einsatz derartiger Systeme wichtiger Gesichtspunkt besteht in deren Empfindlichkeit gegenüber Störungen bzw. gezielten Abwehrmaßnahmen. Diese können beispielsweise im Beschuß mit kleineren Bedrohungen (Maschinen kanone) mit dem Ziel einer flächigen Auslösung bestehen oder im Beschuß mit Tandem - Geschossen.Another important aspect for the use of such systems is in their sensitivity to interference or targeted countermeasures. These can be attacked by small threats (machines cannon) with the aim of a flat release or in the fire with Tandem - shot.
Die relativ geringen Flächen der in dieser Erfindung vorgeschlagenen Lösung wir ken diesen denkbaren Abwehrmaßnahmen entgegen. Weiterhin können mit immer noch vergleichbar geringen Strukturbelastungen zwei oder mehr Abwehrelemente beschleunigt werden (z. B. zur Redundanz oder Mehrfachbekämpfung). Außerdem sind die flächig "kleinen" Beschleunigungssysteme relativ gut zu schützen, z. B. mittels Schutzelementen oder Schutzabdeckungen, die von Splittern oder kleine ren Geschossen nicht durchdrungen werden.The relatively small areas of the solution proposed in this invention are us counter these conceivable countermeasures. Furthermore, with always comparably low structural loads two or more defense elements be accelerated (e.g. for redundancy or multiple control). Furthermore the areal "small" acceleration systems are relatively well protected, e.g. B. by means of protective elements or protective covers made by splinters or small ones bullets are not penetrated.
Aber selbst das Eindringen eines Splitters oder Geschosses in eine bestimmte Tiefe setzt die Wirksamkeit der Abwehrelemente nicht herab. Denn gerade deren Fremdzündung macht sie gegenüber einer versehentlichen oder von der kleineren Bedrohung gewünschten Auslösung unempfindlich.But even the penetration of a fragment or projectile into a certain one Depth does not reduce the effectiveness of the defense elements. Because just theirs Spark ignition makes them opposite to an accidental or smaller one Insensitive to the desired trigger.
In jedem Falle werden nur relativ kleine Abwehrwirkflächen auch bei einem teilwei sen Ausfall außer Funktion gesetzt, ein wesentliches Argument für den Einsatz kleinstmöglicher Abwehrelemente und insbesondere für die Möglichkeit des Ein satzes redundanter Systeme.In any case, only relatively small defense effective areas are used, even with one This failure is out of function, an essential argument for use smallest possible defense elements and in particular for the possibility of on set of redundant systems.
Aufgrund der stetig zunehmenden Bedrohung durch leistungsfähigere Penetrato ren hinsichtlich Auftreffgeometrie und kinetischer bzw. chemischer Energie und insbesondere der in absehbarer Zukunft zu erwartenden Werte, z. B. ist bei KE- Munition ein Anstieg von derzeit etwa 8 MJ auf 15 MJ und mehr denkbar, wurden Konzepte entwickelt, die das Zusammentreffen der Bedrohung mit Abwehrele menten möglichst außerhalb der zu schützenden Objekte stattfinden lassen. Dies wird mit sogenannten "abstandswirksamen" Schutzelementen erreicht. Derartige Systeme werden seitens der Grundlagenforschung insbesondere vom Deutsch- Französischen Forschungsinstitut (ISL) seit Mitte der 80er Jahre vorgeschlagen. Auch sind bereits entsprechende Experimente mit KE-Munition gegen HL-Munition bekannt. Da die abstandswirksamen Schutzelemente eine bestimmte Zeit vor dem Auftreffen der Bedrohung aktiviert werden müssen, erfordern sie eine entspre chende Sensorik in Verbindung mit einer Steuerung und einer Auslöseeinrichtung.Because of the ever increasing threat of more powerful penetrato ren with regard to impact geometry and kinetic or chemical energy and especially the values to be expected in the foreseeable future, e.g. B. is at KE- Ammunition an increase from approximately 8 MJ to 15 MJ and more were conceivable Developed concepts that match the threat with defense elements allow to take place outside of the objects to be protected. This is achieved with so-called "distance-effective" protective elements. Such Systems are used by basic research in particular by the German French research institute (ISL) proposed since the mid-80s. Corresponding experiments with KE ammunition against HL ammunition are also already in progress known. Since the distance-effective protective elements a certain time before If the threat must be activated, it requires a corresponding appropriate sensors in connection with a control and a triggering device.
Als Beschleunigungsmedien für aktive bzw. abstandswirksame Systeme kommen in erster Linie Sprengstoffe in Betracht. Ebenso werden seit einer Reihe von Jah ren auch elektromagnetische Beschleunigungseinrichtungen in der Grundlagenfor schung untersucht. Auf der anderen Seite eröffnen sensorgesteuerte Systeme die Möglichkeit, Beschleunigungssysteme einzusetzen, deren Initiierung länger dauert als bei reinem Sprengstoff. Hier sind insbesondere deflagrierende Systeme und bestimmte Treibladungspulveraufbauten von Bedeutung. Liegen die Zündverzugs zeiten bei Sprengstoff in der Größenordnung von wenigen Mikrosekunden (µs), so liegen sie bei deflagrierenden Systemen derzeit in der Größenordnung von 100- 500 µs. Als deflagrierende Komponenten kommen z. B. poröse Hexogen-Wachs- Gemische oder klassische LOVA-Pulver in Frage. Deflagrierende Systeme werden seit langer Zeit im ISL ebenfalls grundlagenmäßig untersucht. Coming as acceleration media for active or distance-effective systems primarily explosives. Likewise, for a number of years ren also electromagnetic acceleration devices in the basic form researched. On the other hand, sensor-controlled systems open up the Possibility to use acceleration systems that take longer to initiate than with pure explosives. Here are deflagrating systems and certain propellant powder structures of importance. Are the ignition delay times with explosives in the order of a few microseconds (µs), see above for deflagrating systems they are currently in the order of 100 500 µs. As deflagrating components come e.g. B. porous hexogen wax Mixtures or classic LOVA powder in question. Deflagrating systems will has also been fundamentally examined in the ISL for a long time.
Beim Einsatz von Treibladungspulvern (TLP) ist mit einer minimalen Zeitspanne für den Anzündvorgang in der Größenordnung von 1000 µs zu rechnen. Die Effizienz sowohl von deflagrierenden Systemen als auch von Aufbauten mit TLP als An triebsmittel hängt also ganz entscheidend von einer präzisen Anzündung und einer gleichmäßigen Durchzündung ab. Daß dies jedoch möglich ist und daß mit derarti gen Systemen auch Geschwindigkeiten von mehreren 100 m/s zu erreichen sind, wurde bereits vor Jahren im ISL nachgewiesen.When using propellant powder (TLP) is with a minimal amount of time for calculate the ignition process in the order of 1000 µs. The efficiency of deflagrating systems as well as superstructures with TLP as attachment So the fuel depends crucially on a precise ignition and one uniform ignition. That this is possible and that with such systems, speeds of several 100 m / s can also be reached, was demonstrated years ago in the ISL.
Als Hybridantrieb ist auch eine Kombination von elektromagnetischer Beschleuni gung und zusätzlicher chemischer Energie denkbar, z. B. durch Verwendung von druckempfindlichen Stoffen wie den Perchloraten (z. B. Kaliumperchlorat). Dabei wird aufgrund der mechanischen Abschußbelastung des Abwehrelementes zu Be ginn der elektromagnetischen Beschleunigung das Perchloratpulver am Boden (im Topf) des Schutzelementes bzw. zwischen den beiden Spulen spontan initiiert: Dies erzeugt eine große Gasmenge, die das Abwehrelement im Ausstoßtopf zu sätzlich beschleunigt. Weiterhin sind zukunftsorientierte Hybridantriebe denkbar, bei denen beispielsweise ein Plasma als Antriebsmedium durch elektrische Ener gie erzeugt wird.A combination of electromagnetic accelerations is also a hybrid drive supply and additional chemical energy conceivable, e.g. B. by using substances sensitive to pressure such as perchlorates (e.g. potassium perchlorate). Here is due to the mechanical launch load of the defense element to Be perchlorate powder on the ground (in Pot) of the protective element or between the two coils initiated spontaneously: This generates a large amount of gas, which the defense element in the ejector cup too additionally accelerated. Future-oriented hybrid drives are also conceivable where, for example, a plasma as a drive medium by electrical energy gie is generated.
Bezüglich einer technischen Anwendung in gepanzerten Strukturen haben Be schleunigungssysteme auf der Basis von detonierendem Sprengstoff einen ent scheidenden Nachteil. Sie verursachen stets eine Schockbelastung. Damit werden unvermeidbar die dynamischen Fließgrenzen der unmittelbar umgebenden Werk stoffe überschritten, so daß es dort zu bleibenden Verformungen kommt. Weiterhin sind bei derartigen Systemen sehr große Belastungen der umgebenden, aber auch der tragenden Struktur nicht zu vermeiden. Dies erfordert zur Kompensation in der Regel erhebliche Zusatzmassen, die den Gewinn an Schutzleistung entsprechend vermindern. Gleichzeitig wird damit die technisch sinnvoll zu beschleunigende Masse eingegrenzt bzw. bestimmt.Regarding a technical application in armored structures, Be acceleration systems based on detonating explosives outgoing disadvantage. They always cause a shock load. With that the dynamic flow limits of the immediately surrounding plant are inevitable substances exceeded, so that there are permanent deformations. Farther are very large loads on the surrounding, but also in such systems of the supporting structure cannot be avoided. This requires compensation in the As a rule, considerable additional masses, which correspond to the gain in protection Reduce. At the same time, this makes it technically sensible to accelerate Mass limited or determined.
Abgemildert werden kann die Schockbelastung bei Verwendung von Sprengstoff durch Beimengen von "verdünnenden" Komponenten (Inertpulver, PU-Schaum etc.). Damit kann die plastische Deformation im Nahbereich zwar insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten der Abwehrelemente kaum verhindert werden, jedoch ist diese bei optimaler Ausgestaltung und Abstimmung der Geschwindigkeiten und Massen deutlich zu begrenzen. Durch derartige Maßnahmen wird jedoch die Zün dung des Sprengstoffgemisches erschwert.The shock load can be mitigated when using explosives by adding "thinning" components (inert powder, PU foam Etc.). This means that the plastic deformation in the near area can be particularly effective higher speeds of the defense elements can hardly be prevented, however is this with optimal design and coordination of speeds and Limit masses clearly. With such measures, however, the Zün the explosive mixture difficult.
Es sind eine Reihe von Vorschlägen bekannt, zur Verminderung der Schutzmaße von Fahrzeugen und Schiffen "aktive Panzerungen" einzusetzen. Grundsätzlich zeichnen sich derartige Schutzsysteme dadurch aus, daß der ankommenden Be drohung eine Abwehrmasse entgegen bewegt wird. Ein Schwerpunkt dieser Über legungen liegt dabei auf der Auslösung von Hohlladungen (z. B. DE 9 77 984) oder Schneidladungen (US 3.895.368) quer zur Flugrichtung der Bedrohung. Andere Schutzsysteme sehen direkt Sprengladungen zur Abwehr vor (z. B. DE 9 78 036).A number of proposals are known for reducing the protective measures to use "active armor" for vehicles and ships. Basically Such protection systems are characterized in that the incoming loading Defense mass is threatened. A focus of this over Laying lies on the triggering of shaped charges (e.g. DE 9 77 984) or Cutting charges (US 3,895,368) perpendicular to the direction of the threat. Other Protection systems directly provide explosive charges for defense (e.g. DE 9 78 036).
Dabei gilt aber grundsätzlich, daß relativ massive Körper, wie Wuchtgeschosse, durch Hohlladungen, Schneidladungen oder durch die Explosion von Sprengstoff kaum zu beeinträchtigen und keinesfalls nennenswert zu zerstören sind. However, the basic principle here is that relatively solid bodies, such as balancing projectiles, by shaped charges, cutting charges or by the explosion of explosives can hardly be adversely affected and can in no way be significantly destroyed.
Eine zweite Gattung derartiger Vorschläge kann dadurch zusammengefaßt wer den, daß zur Abwehr auch von KE-Bedrohungen im Verhältnis zum Penetrator durchmesser relativ große Flächen (Panzerplatten) seitlich gegen durchdringende Geschosse beschleunigt werden. Als Beispiele sollen die Patentschriften DE 29 06 378 C1 und DE 27 19 150 C1 angeführt werden. Für alle derartigen Lösungen gilt gemeinsam, daß die bewegten Platten auch in Bezug auf die Schutzmaße einen wesentlichen Teil der Panzerung darstellen. Neben der Tatsache, daß die Be schleunigung derart großer Massen mit den größten Problemen verbunden ist, wird die Schutzbilanz (Effizienz) selbst gegenüber einfachsten inerten Schutzaufbauten in jedem Falle dann schlechter, wenn die für derartige Konstruktionen benötigten Totmassen berücksichtigt werden. Auch ist bei einer Beschleunigung mittels Sprengstoff nicht zu vermeiden, daß die beaufschlagten Kanten der bewegten Platten erheblich plastisch deformiert werden. Weiterhin ist leicht abzuschätzen, daß die derartigen Schutzplatten mitgegebene Energie bzw. der erteilte Impuls mindestens in der Größenordnung der Geschoßenergie bzw. des Geschoßimpul ses liegen. Wenn überhaupt, dann können derartige Konzepte nur einmal in Aktion treten, zumal nach einer Interaktion, bei der nur ein relativ geringer Massenanteil zur Wirkung kommen kann, die fliegenden schweren Panzerplatten in der Regel auch wieder aufgefangen werden müssen. Alle diese Punkte lassen derartige Kon zepte als unrealistisch erscheinen.A second type of such proposals can be summarized by who that also to ward off KE threats in relation to the penetrator diameter of relatively large areas (armor plates) laterally against penetrating Projectiles are accelerated. As examples, the patents DE 29 06 378 C1 and DE 27 19 150 C1. The same applies to all such solutions common that the moving plates also with respect to the protective dimensions constitute an integral part of the armor. In addition to the fact that the Be acceleration of such large masses is associated with the greatest problems the protective balance (efficiency) even against the simplest inert protective structures in any case worse if they are required for such constructions Dead masses are taken into account. Also is an acceleration with Explosives do not avoid the impacted edges of the moving Plates are significantly plastically deformed. It is also easy to estimate that the protective plates given energy or the impulse given at least in the order of the projectile energy or the projectile impulse ses lie. If anything, such concepts can only be used once in action occur, especially after an interaction in which only a relatively small mass fraction the flying heavy armor plates usually come into effect also have to be caught again. All of these points allow such con scepters seem unrealistic.
Eine weitere Schutzeinrichtung gegen ein anfliegendes Projektil ist aus der DE 195 05 629 A1 bekannt, bei der Schleuderplattenmodule nicht mehr unmittelbar von der Struktur des zu schützenden Fahrzeuges getragen sind, sondern vielmehr in einem vor der Stirn einer Kampfpanzerwanne angebrachten Vorbau gehaltert wer den. Bei der Auslösung des Schutzmoduls werden die beiden schweren Schutz platten in entgegengesetzte Richtung fortgeschleudert, wobei nur eine der beiden Schutzplatten zur Interaktion kommt. Hierdurch werden zwar die Reaktionskräfte auf die Panzerfahrzeugstruktur weitgehend vermindert, die Maßebilanz ist aber aufgrund der hohen Totmassen (Vorbau, zweite Schleuderplatte) sehr schlecht.Another protective device against an approaching projectile is from DE 195 05 629 A1 known, in the sling plate modules no longer directly from the structure of the vehicle to be protected, but rather in a stem attached to the forehead of a main battle tank the. When the protection module is triggered, the two become heavy protection plates flung in the opposite direction, only one of the two Protection plates come into interaction. This does make the reaction forces largely reduced to the armored vehicle structure, but the mass balance is due to the high dead masses (stem, second sling plate) very bad.
Weitere bekannte Vorschläge befassen sich mit gesteuerten, reaktiven Panzerun gen, wie beispielsweise in der Patentschrift DE 44 40 120 A1 aufgezeigt. Die Wir kung erfolgt auch hier, wie bei den einfachen reaktiven Anordnungen, welche durch die Bedrohung selbst initiiert werden, durch eine flächig seitlich gegen die Bedrohung beschleunigte Platte. Dieses Prinzip bedarf grundsätzlich eines größe ren Anstellwinkels der Panzerung, verbunden mit größeren Luftzwischenräumen als Bewegungsspielraum für die reaktiven Komponenten.Other known proposals deal with controlled, reactive tanks gene, as shown for example in the patent DE 44 40 120 A1. The We Here too, as in the case of simple reactive arrangements, which occurs be initiated by the threat itself, by a flat against the side Threat accelerated disk. This principle basically requires a size armor angle of attack, combined with larger air gaps as freedom of movement for the reactive components.
Die in der DE 44 40 120 A1 angeführte Lösung ist darüberhinaus auch für reaktive Systeme ungünstig, weil hierbei die abgesprengten Platten erhebliche Gegen massen benötigen würden. Auch sollen die reaktiven Elemente nur gegen ein be reits zerlegtes Geschoß wirken, wodurch die Gesamteffizienz entscheidend ver mindert wird. Somit stehen hier Aufwand und Nutzen in keinem positiven Verhält nis.The solution specified in DE 44 40 120 A1 is also for reactive Systems unfavorable, because here the blasted off plates are considerable counter would need masses. Also, the reactive elements should only be against one already disassembled floor, which significantly reduces the overall efficiency is reduced. So there is no positive relationship between effort and benefit nis.
Grundsätzlich sollten Störelemente in möglichst großem Abstand zum zu schüt zenden Raum bzw. Objekt positioniert werden, da die nachfolgende Flugstrecke (Ablenkweg) des gestörten Penetrators aufgrund der sich fortsetzenden Lateral bewegung für die Effizienz von großer Bedeutung ist. Bei großen Abständen der Interaktion Abwehrelement/KE-Bedrohung vor der Struktur in der Größenordnung von einigen Penetratorlängen, z. B. 2 bis 5 m bezogen auf die 120 mm DM 33 (Lpe nefrator = 505 mm), ist mit derart großen Projektilbeeinträchtigungen zu rechnen, daß die nachfolgende Panzerungsstruktur erheblich leichter ausgeführt werden kann. Bei kleineren Abständen der Interaktion Abwehrelement/Bedrohung und Fol gestruktur in der Größenordnung von einer Penetratorlänge oder weniger, spielt das Zusammenwirken zwischen Abwehrelement und nachgeschalteter Panzerung eine mit abnehmenden Abstand zunehmende Rolle, da beide Komponenten prak tisch gleichzeitig mit dem Penetrator im Eingriff sind.Basically, disruptive elements should be positioned as far as possible from the space or object to be protected, since the subsequent flight path (deflection path) of the disturbed penetrator is of great importance for efficiency due to the continued lateral movement. With large distances between the defense element / feature threat in front of the structure in the order of a few penetrator lengths, e.g. B. 2 to 5 m based on the 120 mm DM 33 (L pe nefrator = 505 mm), is to be expected with such large projectile impairments that the subsequent armor structure can be carried out much easier. With smaller distances between the defense element / threat and follow structure in the order of magnitude of a penetrator length or less, the interaction between the defense element and the downstream armor plays an increasing role as the distance decreases, since both components are practically simultaneously engaged with the penetrator.
Bei bekannten aktiven Schutzanordnungen befinden sich die Störelemente bzw. deren Einrichtungen zumeist hinter relativ massiven Vorpanzerungen bzw. hinter vorgeschalteten Mehrplattenpanzerungen, wie beispielsweise in der DE 44 40 120 A1 gezeigt. Dadurch wird aber die Gesamteffektivität und nur diese ist entschei dend, grundsätzlich vermindert, da die vorgeschalteten Panzerungen nur klassi sche Schutzleistungswerte erreichen. Erst der Einsatz von den Penetrator zerle genden oder den HL-Strahl dissipierenden, abstandswirksamen und kleinstmögli chen Schutzelementen in Verbindung mit einer angepaßten, passiven Folgepanze rung hebt die effektive Schutzleistung einer Gesamtpanzerung auch unter Berück sichtigung der Totmassen für die abstandswirksame Komponente deutlich an.In known active protective arrangements, the interference elements or their facilities mostly behind relatively massive pre-armor or behind upstream multi-plate armor, such as in DE 44 40 120 A1 shown. However, this makes the overall effectiveness and only this is decisive dend, basically reduced, since the upstream armor only classic achieve protective performance values. First use the penetrator distance or the HL beam dissipating, distance effective and smallest possible Chen protective elements in connection with an adapted, passive follow-up vehicle tion enhances the effective protection performance of overall armor the dead masses for the distance-effective component.
Einwirkungen auf bereits zerbrochene oder angestellte Bedrohungen sind wenig effizient und zeitlich sowie örtlich schwierig zu steuern. Außerdem ist zu berück sichtigen, daß unterschiedliche Bedrohungen aus verschiedenen Richtungen je nach Geschwindigkeit gänzlich unterschiedlich durch eine Vorpanzerung dringen.There is little impact on threats that are already broken or that have already been created difficult to control efficiently and in terms of time and location. It is also to be considered realize that different threats from different directions each penetrate through armor completely differently according to speed.
Damit gilt grundsätzlich, daß ein abstandswirksames Schutzelement vor einer zu schützenden Struktur bzw. vor einer Hauptpanzerung angeordnet sein sollte. Nur dann ist gewährleistet, daß das Abwehrelement auf eine noch weitgehend unzer störte Bedrohung trifft und damit eine optimale Wirkung entfalten kann. Bei geeig neter Formgebung des gepanzerten Fahrzeuges bzw. Angriffswinkel im Seitenbe reich (Flankenwinkel) kann zur Sicherstellung einer polyvalenten Wirkungsweise der Gesamtpanzerung das abstandswirksame Schutzelement auch hinter einer dünnen Beulvorrichtung positioniert sein. Dadurch ist eine hohe Schutzleistung ge gen schwere Hohlladungen oder Tandem-HL gewährleistet.This basically means that a protective element effective from a distance to one protective structure or should be arranged in front of a main armor. Just then it is ensured that the defense element is still largely unzero disrupted threat and thus can have an optimal effect. At approve Neter shape of the armored vehicle or angle of attack in the Seitenbe rich (flank angle) can ensure a polyvalent mode of action the total armor the distance-effective protective element behind one be positioned thin buckling device. This ensures a high level of protection against heavy hollow loads or tandem HL.
Ein weiteres entscheidendes Merkmal für die Qualität einer Schutzanordnung be steht in ihrer Einsatzbreite. So sind die bisher bekannten Lösungen zumeist auf ganz bestimmte Positionen, z. B. an gepanzerte Fahrzeuge gebunden, welche der artige z. T. außerordentlich schwere oder große Impulse abgebende aktive oder re aktive Schutzsysteme überhaupt tragen können. Damit sind sie in der Regel auf den Fahrzeugbugbereich beschränkt. Dieser stellt aber gerade bei gepanzerten Fahrzeugen aller Gewichtsklassen nicht nur den kleineren Flächenanteil einer Panzerung dar, sondern ist auch aufgrund der räumlichen Möglichkeiten beson ders gut mit herkömmlichen Technologien, z. B. rein passiv zu schützen.Another crucial characteristic for the quality of a protective arrangement be stands in its range of use. So the solutions known so far are mostly up very specific positions, e.g. B. tied to armored vehicles, which the like z. T. extremely heavy or large impulses active or right can wear active protection systems at all. With that, they're usually up limited the vehicle bow area. But this is especially the case with armored vehicles Vehicles of all weight classes not only the smaller area proportion of one Armor, but is also special due to the spatial possibilities well with conventional technologies, e.g. B. to protect purely passively.
Es ist daher Gegenstand dieser Erfindung, eine praktikable und einfache Be schleunigungsvorrichtung für abstandswirksame Schutzelemente derart zu schaf fen, daß mit relativ wenig Aufwand eine sehr wirksame Abwehr der Bedrohung durch KE-, HL-, und EFP-Projektile erzielt werden kann. Die Merkmale, Einzelhei ten und Vorzüge ergeben sich aus den Patentansprüchen, deren Wortlaut durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht wird, sowie anhand der Zeichnungen. Hierbei zeigen:It is therefore the subject of this invention, a practicable and simple loading Acceleration device for distance-effective protective elements to sheep fen that with relatively little effort a very effective defense against the threat can be achieved by KE, HL, and EFP projectiles. The characteristics, details The advantages and advantages result from the patent claims, the wording of which Reference is made to the content of the description, and based on the Drawings. Here show:
Fig. 1 schematisierte Ansicht eines Fahrzeuges mit den Einsatzbereichen für abstandswirksame Schutzelemente gegen KE und HL; Fig. 1 shows a schematic view of a vehicle with the use of areas for active protection elements against KE and HL;
Fig. 1. 1 schematisierte Ansicht eines Fahrzeuges mit dem Einsatzbereich für abstandswirksame Schutzelemente gegen EFP; Fig. 1. 1 schematic view of a vehicle with the area of use for distance-effective protective elements against EFP;
Fig. 2 Anordnung und Bahnen der Abwehrelemente gegen HL und KE; Fig. 2 arrangement and paths of the defense elements against HL and KE;
Fig. 2.1 Anordnung und Bahnen der Abwehrelemente gegen EFP; Fig. 2.1 arrangement and paths of the defense elements against EFP;
Fig. 3 schematische Darstellung der Interaktion zwischen Abwehrelement und einem KE-Projektil; Fig. 3 is schematic representation of the interaction between defense element and a KE-projectile;
Fig. 4 Vektordiagramme für mitlaufende und gegenlaufende Schutzelemente; Fig. 4 vector diagrams for rotating and counter-rotating protection elements;
Fig. 5 geometrische Formen möglicher AWE; Fig. 5 geometric shapes of possible AWE;
Fig. 5.1A numerische 3D-Simulation von einem zylindrischen Abwehrelement und einem KE-Penetrator zum Beginn der Interaktion; FIG. 5.1A numerical 3D simulation of a cylindrical defensive element and a KE penetrator to the beginning of the interaction;
Fig. 5.1B numerische 3D-Simulation von dem zylindrischen Abwehrelement und KE-Penetrator nach der Interaktion von AWE und Penetrator; Fig. 5.1B numerical 3D simulation of the cylindrical defensive element and KE penetrator by the interaction of AR and penetrator;
Fig. 5.2A Diagramm zum Druck-Geschwindigkeitsverlauf am Beispiel eines scheibenförmigen Abwehrelementes bei Variation des Scheiben durchmessers, FIG. 5.2A diagram for pressure-speed characteristic at the embodiment of a disc-shaped defensive element during variation of the disks diameter,
Fig. 5.2B Diagramm zum Druck-Geschwindigkeitsverlauf am Beispiel eines scheibenförmigen Abwehrelementes bei Variation des Materials vom Abwehrelement (Dichte), Fig. 5.2B diagram for pressure-speed characteristic at the embodiment of a disc-shaped defensive element for variation of the material from the Defense element (density)
Fig. 6 prinzipieller Aufbau diverser Beschleunigungseinheiten; Fig. 6 outline structure of various acceleration units;
Fig. 7 prinzipielle Führung von Abwehrelementen bei der Beschleunigung; Fig. 7 basic guidance of defense elements during acceleration;
Fig. 8 prinzipielle Darstellung der Volumenerhöhung bei der Bewegung eines AWE; Fig. 8 is a basic representation of the volume increase in the movement of a AWE;
Fig. 9 Beschleunigungseinheit mit Dichtzone und Abdeckbeispielen; Fig. 9 accelerator unit with a sealing zone and Abdeckbeispielen;
Fig. 10 prinzipielle Darstellung von Dichtkonzepten für flächenhafte Abwehr elemente; Fig. 10 basic representation of sealing concepts for flat defense elements;
Fig. 11 Dichtkonzepte für Rotationskörper; Fig. 11 sealing concepts for rotation body;
Fig. 12 prinzipielle Darstellung für modulare Antriebselemente; FIG. 12 is a basic representation of modular drive elements;
Fig. 13 prinzipielle Darstellung von ein- oder mehrfachen Ausstoßsystemen; FIG. 13 is a basic representation of single or multiple ejection systems;
Fig. 14 Ansichten von Mehrfachausstoßsystemen; Fig. 14 views of multiple ejection systems;
Fig. 15 Prinzipdarstellung eines Abwehrelementes mit integrierten Elementen; FIG. 15 is schematic diagram of a defensive element with integrated elements;
Fig. 16 Prinzipdarstellung eines wahlweise schaltbaren Abwehrsystems. Fig. 16 Schematic diagram of an optionally switchable defense system.
Fig. 17 numerische 3D-Simulation einer Interaktion von einem balkenförmigen Abwehrelement und einem KE-Penetrator bei einem kurzen Abstand des AWE vor einer massiven Panzerstahlplatte. Fig. 17 3D numerical simulation of interaction of a beam-shaped defensive element and a KE penetrator at a short distance of the AWE front of a solid steel armor plate.
Die Fig. 1A, 1B und 1G in Fig. 1 zeigen schematisierte Seitenansichten eines ge panzerten Fahrzeugs 1 mit den unterschiedlichen Einsatzbereichen abstandswirk samer Schutzelemente innerhalb und außerhalb der Struktur. Figs. 1A, 1B, and 1G in Fig. 1 show schematic side views of a ge armored vehicle 1 with the different areas of application distance more slowly more protection elements inside and outside the structure.
In Fig. 1A ist der innere Arbeitsbereich abstandswirksamer Einrichtungen, z. B. in nerhalb des Fahrzeugbugbereichs 2, dargestellt. Die Auslösung erfolgt hierbei über einen Bugsensor 5a für den inneren Bereich oder mittels Kontakt.In Fig. 1A, the inner work area of distance effective devices, e.g. B. within the vehicle bow area 2 , shown. It is triggered by a bow sensor 5 a for the inner area or by contact.
Fig. 1B kennzeichnet den unmittelbaren Detektions-Nahbereich 3 einer Panzerung mit abstandswirksamen Elementen und den Sensoren 5b (Dachsensor für den Nahbereich) und 5c (Bugsensor für den Nahbereich). Fig. 1B identifies the immediate detection close range 3 of armor with distance-effective elements and the sensors 5 b (roof sensor for the close range) and 5 c (bow sensor for the close range).
Fig. 1C zeigt den daran anschließenden fahrzeugferneren Bereich 4, der hier von einem geeigneten Dachsensor 5d abgetastet wird. Selbstverständlich kann diese Aufgabe auch von mehreren Sensoren übernommen werden. Fig. 1C shows the subsequent vehicle distant region 4, which is sampled d here of a suitable roof sensor 5. Of course, this task can also be performed by several sensors.
In Fig. 1.1 ist der mögliche Bedrohungsbereich eines Fahrzeuges im Dachbe reich durch EFP oder Hohlladungsflugkörper angegeben. Die Auslösung erfolgt hier über entsprechend angeordnete Sensoren 5e.In Fig. 1.1 the possible threat area of a vehicle in the roof area is indicated by EFP or shaped charge missiles. Triggering takes place here via appropriately arranged sensors 5 e.
Die Fig. 2A, 2B und 2C in Fig. 2 zeigen die entsprechenden Bahnen der ab standswirksamen Schutzelemente (AWE). Figs. 2A, 2B and 2C in FIG. 2 show the respective paths of the stand from effective protection elements (AWE).
Der Bugbereich 6 ist durch die obere Frontfläche 7a und untere Frontfläche 7b be stimmt. Den Abschluß zum Kampfraum, in dem sich die Mannschaft befindet, bildet ein schräg oder senkrecht angeordneter passiver (inerter) Basisschutz 13. Die möglichen Bahnen 12 der inneren Abwehrelemente 11 sind durch die Geometrie der Frontflächen 7a, 7b und des Basisschutzes 13 bestimmt und können schräg entsprechend der jeweiligen Kontur oder senkrecht verlaufen. Die Anordnung im Bugbereich kann dadurch sehr variabel gestaltet werden und so den Bedürfnissen der jeweiligen passiven Basispanzerung optimal angepaßt werden.The bow area 6 is determined by the upper front surface 7 a and lower front surface 7 b. The end of the combat area in which the team is located is formed by an oblique or vertical passive (inert) basic protection 13 . The possible paths 12 of the inner defense elements 11 are determined by the geometry of the front surfaces 7 a, 7 b and the base protection 13 and can run obliquely according to the respective contour or vertically. The arrangement in the bow area can thus be made very variable and thus optimally adapted to the needs of the respective passive armor.
Beim Bug-Seitenbereich 9 bzw. Turm-Frontbereich 8 oder Turm-Seitenbereich 10 ist die prinzipielle Anordnung abstandswirksamer Schutzelemente 14 mit ihren möglichen Bahnen 15 zur Abwehr einer Bedrohung im konturnahen Fahrzeugbe reich 3 oder fahrzeugferneren Bereich 4 aufgezeigt. Die Bedrohung durch Ge schosse, Flugkörper oder Gefechtsköpfe kann dabei direkt von vorne 16a, von der Seite 16b oder von oben 16c erfolgen. At the bow side area 9 or tower front area 8 or tower side area 10 , the basic arrangement of distance-effective protective elements 14 with their possible tracks 15 to ward off a threat in the near-contour vehicle area 3 or area 4 remote from the vehicle is shown. The threat from Ge bullets, missiles or warheads can be directly from the front 16 a, from the side 16 b or from above 16 c.
In Fig. 2. 1 ist die mögliche Abwehr eines explosivgeformten Projektils (Pfeil 16c in der Skizze) durch ein abstandswirksames Abwehrelement 14 bzw. die externe Ab wehrflugbahn 15 skizziert. Mit einem solchen abstandswirksamen Schutzsystem lassen sich aber auch Flugkörper, die im sogenannten Top Attack, (das Objekt von oben) angreifen, sehr gut bekämpfen.In Fig. 2.1 the possible defense against an explosively shaped projectile (arrow 16 c in the sketch) is sketched by a distance-effective defense element 14 or the external defense trajectory 15 . Such a distance-effective protection system can also be used to combat missiles that attack in the so-called top attack (the object from above) very well.
Bei den folgenden Betrachtungen gemäß Fig. 3 wird von einer senkrechten Inter aktion zwischen Abwehrelement 20 und einem KE-Penetrator 18 (Bedrohung) aus gegangen. Tatsächlich auftretende Winkel (Anstellung bzw. Neigung der Panze rung) sind in erster Näherung durch Übertragung mittels des Gosinus-Gesetzes zu behandeln. Es gibt entsprechend Fig. 3A zwei mal drei Möglichkeiten bzgl. des Interaktionswinkels.In the following considerations according to FIG. 3, a vertical interaction between the defense element 20 and a KE penetrator 18 (threat) is assumed. Actually occurring angles (inclination or inclination of the armor) are to be dealt with in a first approximation by transmission using the Gosinus law. There are shown in FIG. 3A two times three options regarding. The interaction angle.
Das Abwehrelement 20 bewegt sich in Richtung der Bedrohung 18 mit einer Kom ponenten in Flugrichtung 21 der Bedrohung (17ac von oben, 17bc von unten) oder mit einer Komponenten entgegen der Flugrichtung 21 der Bedrohung (17aa von oben, 17ba von unten). Die dritte Möglichkeit besteht im senkrechten Auftreffen (17ab von oben, 17bb von unten).The defense element 20 moves in the direction of the threat 18 with a component in the direction of flight 21 of the threat ( 17 ac from above, 17 bc from below) or with a component against the direction of flight 21 of the threat ( 17 aa from above, 17 ba from below ). The third possibility is vertical impact ( 17 from above, 17 bb from below).
In Fig. 3B ist der Fall für eine senkrechte Interaktion (17bb) gezeigt, bei dem die Geschwindigkeit, mit der das Abwehrelement 20 seitlich in den Penetrator 18 läuft, zu groß eingestellt ist (größer 0,2 bis 0,3 Vpenetrator). Es wird daher nur eine be stimmte Penetratorlänge 18b herausgestanzt. Aufgrund der Trägheit des Restpe netrators verharren die Reststücke des Geschosses 18a/18c in ihrer ursprüngli chen Flugachse. Die endballistische Leistung wird dabei nur etwa entsprechend der herausgestanzten Penetratorlänge 18b vermindert.In Fig. 3B, the case is shown (17 bb) for a vertical interaction, wherein the speed with which the defensive element 20 runs into the penetrator 18 side is set to be large (greater than 0.2 to 0.3 V penetrator) . It is therefore only a certain penetrator length 18 b punched out. Due to the inertia of the residual penetrator, the remaining pieces of the projectile 18 a / 18 c remain in their original flight axis. The end ballistic performance is only reduced approximately according to the punched-out penetrator length 18 b.
Fig. 3G zeigt denjenigen Fall, bei dem die Quergeschwindigkeit des Abwehrele mentes 20 zu klein (weniger als 0,1 bis 0,15 Vpenetrator) ist. Es erfolgt nur eine gerin ge Ablenkung (19, α. Je nach Bewegungsrichtung des Abwehrelementes 20 kann der Penetrator 18 sogar in Richtung der Zielnormalen einer nachgeschalteten ge neigten Panzerung angestellt werden, so daß der geringe Schutzleistungsgewinn durch die leichte Schrägstellung des Penetrators aufgrund einer etwas verbesser ten Eindringleistung noch kompensiert werden könnte. Fig. 3G shows the case in which the transverse speed of the Abwehrele element 20 is too small (less than 0.1 to 0.15 V penetrator ). There is only a slight deflection ( 19 , α. Depending on the direction of movement of the defense element 20 , the penetrator 18 can even be set in the direction of the target normal of a downstream inclined armor, so that the slight gain in protection performance due to the slight inclination of the penetrator improves somewhat penetration could still be compensated.
Es sind bei diesen Betrachtungen aber immer beide Richtungen zur Bedrohung zu berücksichtigen, da in Verbindung mit der nachfolgenden (in der Regel angestell ten Panzerung) sich unterschiedliche effektive Auftreffwinkel ergeben.In these considerations, however, both directions are always towards the threat take into account, as in connection with the following (usually employed armor) there are different effective angles of impact.
Die Vektordiagramme in Fig. 4 zeigen diesen Zusammenhang für ein mitlaufen des Schutzelement und ein gegenlaufendes Schutzelement jeweils für ein System "ruhendes Abwehrelement" und ein System "ruhendes Geschoß".The vector diagrams in FIG. 4 show this relationship for a running protection element and an opposing protection element for a system "stationary defense element" and a system "stationary floor".
Bei den inneren Abwehrbahnen 12 gemäß Fig. 2A sind noch prinzipiell alle 6 Be wegungsrichtungen der Abwehrelemente 11 denkbar, während bei den äußeren Bahnen 15 der Abwehrelemente 14 für den fahrzeugnahen bzw. fahrzeugfernen Bereich nur eine einzige Bewegungsrichtung gegen die Bedrohung sinnvoll ist. In the inner Defense tracks 12 shown in FIG. 2A are still in principle all 6 Be wegungsrichtungen defense elements 11 conceivable, while the outer webs 15 of the defensive elements 14 only a single direction of movement is useful for the close to the vehicle or vehicle region remote from the threat.
Bei der endballistischen Wirkung des AWE gegen auftreffende bzw durchdringen
de Penetratoren muß grundsätzlich zwischen zwei Fällen unterschieden werden:
When it comes to the ballistic effect of the AWE against penetrating or penetrating penetrators, a distinction must be made between two cases:
- a.) die Bedrohung (Geschoß, Penetrator) durchdringt die reaktive/abstandswirk same Schutzeinrichtung,a.) the threat (projectile, penetrator) penetrates the reactive / distance effective same protective device,
- b.) das Abwehrelement beaufschlagt die Bedrohung seitlich an einer bestimmten Position.b.) the defense element acts laterally on a specific threat Position.
Der Fall a.) bedingt eine relativ hohe Lateralgeschwindigkeiten des AWE, da der plastisch durchdringende Penetratorkopf einen erheblich größeren Kraterdurch messer bildet als sein Durchmesser selbst (etwa 2D Penetrator). Damit das seit lich wirkende AWE mit seinem Kraterrand das sehr rasch durchdringende Projektil überhaupt noch wirkungsvoll stören kann, wobei es möglichst weit vorne am Pro jektil angreifen sollte, muß es entsprechend schnell sein. Einfache kinematische Überlegungen zeigen, daß bei Geschoßgeschwindigkeiten von 1500 m/s bis 2000 m/s Lateralgeschwindigkeiten der Abwehrelemente von mehreren 100 m/s benötigt werden.Case a.) Requires a relatively high lateral velocity of the AR, since the penetrating head penetrates a significantly larger crater knife than its diameter itself (e.g. 2D penetrator). So that since AWE with its crater rim is a very quickly penetrating projectile can still interfere effectively at all, whereby it is as far as possible in front of the pro attack jectile, it must be correspondingly fast. Simple kinematic Considerations show that at floor speeds of 1500 m / s to 2000 m / s lateral speeds of the defense elements of several 100 m / s are required become.
Im Fall b.) wirkt das Abwehrelement direkt nach der Berührung mit dem Penetrator. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß eine ausreichende Ablenkkraft (Querkraft) er zeugt wird. Insbesondere ist darauf zu achten, daß ein zu störender Penetrator möglichst rasch, d. h. im vorderen Bereich, gestört bzw. abgelenkt wird, da so seine größtmögliche instationäre Deformation bzw. Ablenkung und damit Reduzierung der Durchschlagsleistung erreicht wird.In case b.), The defense element acts immediately after contact with the penetrator. It must be taken into account here that there is a sufficient deflection force (transverse force) is fathered. It is particularly important to ensure that a penetrator to be disturbed as quickly as possible, d. H. in the front area, is disturbed or distracted, so its greatest possible transient deformation or deflection and thus reduction the breakthrough performance is achieved.
Kinematische Überlegungen zeigen, daß aber auch für diesen Fall bestimmte Late ralgeschwindigkeiten zu fordern sind. Bei den derzeitigen und künftig zu erwarten den Bedrohungen ist dabei von mindestens 150 m/s, besser noch 200 m/s auszu gehen.Kinematic considerations show that certain Late speeds are required. At the current and expected in the future The threats must be at least 150 m / s, better still 200 m / s go.
Für die eine Ablenkung bewirkende Lateralkraft ist neben der Lateralgeschwindig keit die Fläche und Dichte des Abwehrelements entscheidend. Außerdem sollte die Länge des AWE begrenzt sein, um Totmasse zu vermeiden. Zum Erreichen eines guten Verhältnisses von Aufwand zu Wirkung (Effizienz) bzw. eines großen Em- Faktors dürfen nur Massen beschleunigt werden, die zur direkten Ablenkung oder Beschädigung des Penetrators benötigt werden.In addition to the lateral force, the lateral force causing a deflection is rapid the area and density of the defense element is crucial. In addition, the The length of the AR can be limited to avoid dead mass. To achieve one good ratio of effort to effect (efficiency) or a large em- Only masses that are intended for direct distraction or acceleration may be accelerated Damage to the penetrator may be required.
Nach den bisherigen Überlegungen und im ISL durchgeführten Simulationsrech nungen kann von Abwehrelementen im Geschwindigkeitsbereich zwischen 150 m/s und 500 m/s dann zuverlässig eine hohe Ablenkwirkung bzw. Deformation er zielt werden, wenn deren Masse bei gleichzeitig günstiger Geometrie in der Grö ßenordnung von 1 bis 2 Penetratormassen liegt, d. h. zur Abwehr großkalibriger KE-Bedrohungen sind Massen der AWE zwischen 4 und 10 kg erforderlich.According to the previous considerations and simulation calculations carried out in the ISL Defense elements in the speed range between 150 m / s and 500 m / s then reliably a high deflection effect or deformation be aimed if their mass with a favorable geometry in size is of the order of 1 to 2 penetrator masses, d. H. to ward off large caliber KE threats require masses of the AR between 4 and 10 kg.
Als Wirkelemente (AWE) sind bevorzugt die in Fig. 5 dargestellten geometrischen Körper zu verwenden, die diesen Bedingungen grundsätzlich gerecht werden.The geometrical bodies shown in FIG. 5, which fundamentally meet these conditions, are preferably to be used as active elements (AWE).
In Fig. 5A ein AWE als flacher Quader 30 mit Breite BQua 30a, Höhe HQua 30b und Länge LQua 30C. In Fig. 5A an AWE as a flat cuboid 30 with width B Qua 30 a, height H Qua 30 b and length L Qua 30 C.
In Fig. 5B ein Balken 31 als AWE mit Breite BBa 31a, Höhe HBa 31b und Länge LBa 32G.In Fig. 5B a bar 31 as AWE with width B Ba 31 a, height H Ba 31 b and length L Ba 32 G.
Ein Zylinder 32 gemäß Fig. 5G als AWE hat den Durchmesser DZyl 32a und die 5 Länge LZyl 32b.A cylinder 32 according to FIG. 5G as AWE has the diameter D Zyl 32 a and the 5 length L Zyl 32 b.
Es gelten für die geometrischen Abmessungen einer Scheibe 33 gemäß Fig. 5D als AWE: Höhe HSch 33a und Durchmesser DSch 33b.The following apply to the geometric dimensions of a disk 33 according to FIG. 5D as AWE: height H Sch 33 a and diameter D Sch 33 b.
Die geometrischen Hauptmerkmale für eine ausreichende Interaktion mit dem Pe
netrator und damit hohe Effizienz sind:
The main geometric features for sufficient interaction with the penetrator and thus high efficiency are:
Beim Quader 30:
HQua ≈ 1,5-2 . Dpenetrator
HQua < LQua BQua
z. B. HQua ≈ L/2, B/2 bis L/4, B/4
LQua, BQua 3-8 . Dpenetrator
Beim Balken 31:
LBa ≈ 5-10 . Dpenetrator
BBa, HBa ≈ 2 . Dpenetrator
Beim Zylinder 32:
DZyl ≈ 1,5-2 . Dpenetrator
LZyl ≈ 4-6 . Dpenetrator
Bei der Scheibe 33:
DSch ≈ 4-6 . Dpenetrator
HSch ≈ 1,5-2 . Dpenetrator With cuboid 30 :
H Qua ≈ 1.5-2. D penetrator H Qua <L Qua B Qua z. B. H Qua ≈ L / 2, B / 2 to L / 4, B / 4 L Qua , B Qua 3-8. D penetrator
With bar 31 :
L Ba ≈ 5-10. D penetrator B Ba , H Ba ≈ 2. D penetrator
For cylinder 32 :
D cyl ≈ 1.5-2. D penetrator L cyl ≈ 4-6. D penetrator
For disc 33 :
D Sch ≈ 4-6. D penetrator H Sch ≈ 1.5-2. D penetrator
Diese geometrischen Vorgaben sind zur Erzeugung einer ausreichend großen Querkraft notwendig, wobei der den Penetrator seitlich belastende Querschnitt mindestens die gleiche Flächenmasse (pro Längseinheit) besitzen muß wie der Penetrator selbst, damit eine ausreichende Querkraft in der zur Verfügung stehen den Zeitspanne ausgeübt werden kann.These geometric specifications are sufficient to generate a sufficiently large one Shear force necessary, with the cross-section laterally loading the penetrator must have at least the same basis weight (per longitudinal unit) as the Penetrator itself, so that a sufficient shear force is available in the the period of time can be exercised.
Soll die Penetratoranstellung das entscheidende Abwehrkriterium sein, so muß ei ne ausreichend große laterale Ablenkungsstrecke nach der Beaufschlagung mit dem Abwehrelement zur Verfügung stehen. Unter der Ablenkungsstrecke ist die Strecke zu verstehen, die das Ablenkelement nach Berührungsbeginn senkrecht zur Bewegungsrichtung der Bedrohung während des Passierens derselben zu rücklegt. Bei Beachtung einer ausreichenden Querschnittsbelastung ist dieser Punkt für die Leistungsfähigkeit eines Schutz- oder Abwehrelementes ganz ent scheidend.If the penetrator position is the decisive defense criterion, ei ne sufficiently large lateral deflection distance after exposure to the defense element are available. Under the diversion line is the Understand distance that the deflecting element perpendicular after the start of contact towards the direction of movement of the threat as it passes travels. If a sufficient cross-sectional load is observed, this is Entity point for the performance of a protective or defense element outgoing.
Die Sicherstellung eines vorgegebenen Kollisionspunktes hängt gleichermaßen von einer ausreichend genauen Detektion als auch von einer präzisen und ausrei chenden Beschleunigung des Wirkkörpers ab. Die Detektion soll als ausreichend genau vorausgesetzt werden und ist nicht Gegenstand dieser Erfindung. Sehr wichtig ist jedoch das Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit der Abwehr elemente im Kollisionspunkt. Ensuring a given collision point depends equally of a sufficiently precise detection as well as of a precise and sufficient appropriate acceleration of the active body. The detection should be sufficient are precisely presupposed and is not the subject of this invention. Very however, it is important to achieve a certain speed of defense elements at the collision point.
Durch zwischenzeitlich im ISL durchgeführte Berechnungen mit Hilfe der numeri schen 3D-Simulation konnte nachgewiesen werden, daß die hier vorgeschlagenen abstandswirksamen Schutzelemente bei entsprechend eingestellter I nteraktions geschwindigkeit zu einer entscheidenden Verformung bzw. zum Bruch und damit erheblichen Leistungsminderung von mit hoher Geschwindigkeit auftreffenden bzw. durchdringenden Penetratoren geeignet sind.Through calculations carried out in the meantime in the ISL using the numeri It was possible to demonstrate that the proposed 3D simulation distance-effective protective elements with appropriately set interaction speed to a decisive deformation or breakage and thus Significant performance degradation from those striking at high speed or penetrating penetrators are suitable.
In Fig. 5.1A ist der Fall für eine bestimmte, optimal eingestellte Quergeschwindig keit, in diesem Falle 200 m/s, und einen Zylinder 32 als Abwehrelement im Moment der Interaktion als Ausgangspunkt für die 3D-Simulationsrechnung, die im ISL durchgeführt wurde, gezeigt. Die Pentratorgeschwindigkeit beträgt 1800 m/s. Die Masse des zylinderförmigen AWE entspricht der Masse des Geschosses.In Fig. 5.1A, the case for a certain, optimally set transverse speed, in this case 200 m / s, and a cylinder 32 as a defense element at the moment of interaction is shown as the starting point for the 3D simulation calculation that was carried out in the ISL . The pentrator speed is 1800 m / s. The mass of the cylindrical AWE corresponds to the mass of the projectile.
Fig. 5.1B demonstriert in beeindruckender Weise als Berechnungsergebnis die Verformung des Penetrators 18, wobei die Belastungsgrenzen des Penetratorma terials, welches hier als Wolfram-Schwermetall hoher Festigkeit (1800 N/mm2) vor gegeben wurde, im mittleren Bereich deutlich überschritten wurden. Dies führt zu einer nachfolgenden Zerlegung des Penetrators in mehrere Bruchstücke, die auf grund der dynamischen Durchbiegung des Pentrators auch unterschiedliche Auf trefflagen in einer nachgeschalteten inerten Basispanzerung besitzen. Fig. 5.1B demonstrates in an impressive manner the result of the calculation of the deformation of the penetrator 18 , the load limits of the penetrator material, which was given here as high-strength tungsten heavy metal (1800 N / mm 2 ), being clearly exceeded in the middle region. This leads to a subsequent disassembly of the penetrator into several fragments, which due to the dynamic deflection of the pentrator also have different target positions in a downstream inert base armor.
Zum Erzielen des gewünschten endballistischen Effekts müssen die geeigneten Werkstoffe für die abstandswirksamen Schutzelemente (AWE) ausgewählt werden. Dabei sind aufgrund der festliegenden Antriebsparameter wie Druck und Antriebs fläche bzw. Beschleunigungsweg die Dichte der Werkstoffe mit der erzielbaren Ab gangsgeschwindigkeit eng verknüpft.In order to achieve the desired end ballistic effect, the appropriate ones Materials for the distance-effective protective elements (AR) can be selected. Here are due to the fixed drive parameters such as pressure and drive area or acceleration path the density of the materials with the achievable Ab gearing speed closely linked.
Bei vorgegebener Geometrie des Antriebes und der Beschleunigungsenergie las sen sich bei gleichen geometrischen Abmessungen Abwehrelemente aus leichtem Material wie GFK, Aluminium oder Titan schneller beschleunigen und auf die ge wünschte Interaktionsgeschwindigkeit bringen. Allerdings ist dann zu überprüfen, ob z. B. bei massiven Wuchtgeschossen die Masse bzw. Dichte des AWE zur Er zeugung einer ausreichenden Querkraft und damit Deformation des Penetrators ausreichend ist. Derartige Werkstoffe sind bevorzugt zur Abwehr lateral sensibler Bedrohungen einzusetzen.For a given geometry of the drive and the acceleration energy read Defense elements made of light weight with the same geometric dimensions Accelerate material such as GRP, aluminum or titanium faster and to the ge bring the desired speed of interaction. However, it must then be checked whether z. B. in the case of massive balancing projectiles, the mass or density of the AR to Er generation of a sufficient shear force and thus deformation of the penetrator is sufficient. Such materials are preferably laterally more sensitive for defense Deploy threats.
Endballistisch sehr wirkungsvolle Werkstoffe wie Wolfram-Schwermetall (WS), ab gereichertes Uran (DU) bzw. Panzerstahl erreichen demgegenüber zwar langsa mere Geschwindigkeiten, erzielen jedoch aufgrund ihrer Masse bzw. Dichte hohe Querkräfte und sind damit zur Abwehr massiver Bedrohungen wie beispielsweise KE-Geschosse hoher Leistung besonders geeignet.Endballistically very effective materials such as tungsten heavy metal (WS) enriched uranium (DU) or armored steel, on the other hand, reach langsa mere speeds, but achieve high due to their mass or density Shear forces and are therefore used to ward off massive threats such as KE bullets of high performance are particularly suitable.
Unter dem Postulat einer erforderlichen AWE-Masse von etwa 1 bis 2 Penetrator massen und dem notwendigen Geschwindigkeitsbereich für die Interaktion von 100 bis 500 m/s sind die Bedingungen für die Antriebseinheit des AWE und den erfor derlichen Werkstoff eng begrenzt. So errechnet sich für den Fall der 120 mm DM 33 Munition mit einem Pentratordurchmesser vom etwa 25 mm und einer Pene tratormasse von 4,3 kg ein erforderliches Volumen für ein Abwehrelement (z. B. Quader, Balken, Zylinder, Scheibe) gemäß obiger Ausführungen von etwa 300 bis 600 cm3. Aus der erforderlichen Masse von 1 bis 2 Penetratormassen (4,3 bis 8,6 kg) ergibt sich dann für die benötigte Materialdichte des AWE-Werkstoffes eine Untergrenze von 7 bis 14 g/cm3. Die Werkstoffe mit geringer Dichte scheiden somit aus, wenn man möglichst kleinen Abwehrelementen den Vorzug geben will. Wahr scheinlich ist ein harter Vergütungsstahl als Material für die Abwehrelemente am besten geeignet (Preis).Under the postulate of a required AWE mass of about 1 to 2 penetrator masses and the necessary speed range for the interaction of 100 to 500 m / s, the conditions for the drive unit of the AWE and the required material are narrowly limited. For the case of 120 mm DM 33 ammunition with a pentrator diameter of about 25 mm and a penetrator mass of 4.3 kg, the volume required for a defense element (e.g. cuboid, bar, cylinder, disc) is calculated according to the above statements from about 300 to 600 cm 3 . From the required mass of 1 to 2 penetrator masses (4.3 to 8.6 kg) there is a lower limit of 7 to 14 g / cm 3 for the required material density of the AWE material. The low-density materials are therefore ruled out if you want to give preference to the smallest possible defense elements. Hard tempered steel is probably the most suitable material for the defense elements (price).
In den Fig. 5.2A und 5.2B wird dieser prinzipielle Zusammenhang für ein aus gewähltes Beispiel etwas näher dargestellt.In FIGS. 5.2A and 5.2B of this basic relationship is shown for one of chosen example a little closer.
Im ersten Diagramm 5.2A ist die Abgangsgeschwindigkeit v eines Abwehrelemen tes als Funktion eines konstanten Arbeitsdruckes p im Antriebssystem aufgezeigt. Gerechnet wurde das Beispiel eines Abwehrelementes in scheibenförmiger Form für den Abfangvorgang der 120 mm DM 33 (Dpenetrator ≈ 25 mm). Angenommen wurde vereinfacht eine gleichförmig beschleunigte Bewegung über dem gesamten Antriebsweg (entsprechend HSch). Nach den o.a. geometrischen Merkmalen für hohe Effizienz wurden 3 mögliche Durchmesser von 4, 5 und 6 Penetratordurch messer (DSch = 100, 125 und 150 mm) und die mittlere Höhe von 1,75 Penetrator durchmesser (HSch = 43,75 mm) vorgegeben. Aus diesen geometrischen Größen ergibt sich dann der im Diagramm 5.2A aufgezeigte Verlauf der AWE- Geschwindigkeit v als Funktion des konstanten Antriebsdruckes p und in Abhän gigkeit von dem Scheibendurchmesser DSch. Die jeweiligen Beschleunigungszeiten liegen in der Größenordnung von 0,4 bis 0,5 ms bei der notwendigen Mindestge schwindigkeit von 100 m/s und 0,1 bis 0,2 ms im hohen Geschwindigkeitsbereich. Die erforderlichen Mindestdichten ρ für das endballistisch wirksame Material der scheibenförmigen Abwehrelemente liegen je nach Scheibendurchmesser zwischen 5,6 und 12,5 g/cm3.The first diagram 5.2A shows the exit speed v of a defense element as a function of a constant working pressure p in the drive system. The example of a defense element in disk-shaped form for the interception process of the 120 mm DM 33 ( penetrator ≈ 25 mm) was calculated. Simplified, a uniformly accelerated movement over the entire drive path (corresponding to H Sch ) was assumed . According to the above geometric features for high efficiency, 3 possible diameters of 4, 5 and 6 penetrator diameters (D Sch = 100, 125 and 150 mm) and the average height of 1.75 penetrator diameters (H Sch = 43.75 mm) given. From these geometric variables, the course of the AWE speed v shown in diagram 5.2 A is obtained as a function of the constant drive pressure p and as a function of the disk diameter D Sch . The respective acceleration times are in the order of 0.4 to 0.5 ms with the necessary minimum speed of 100 m / s and 0.1 to 0.2 ms in the high speed range. The required minimum densities ρ for the end-ballistic material of the disk-shaped defense elements are between 5.6 and 12.5 g / cm 3 , depending on the disk diameter.
Im zweiten Diagramm 5.2B sind die Werte für unterschiedliche AWE-Materialien mit verschiedener Dichte angegeben. Dabei wurde ein scheibenförmiges Abwehr element mit 5 Penetratordurchmessern (DSch = 125 mm) zugrundegelegt. Aus der für eine wirkungsvolle senkrechte Interaktion erforderlichen Geschwindigkeit für diesen Fall von 150 bis 300 m/s und der erforderlichen AWE-Masse von ca. 4,3 kg ergibt sich, daß nur Stahl und Wolframschwermetall (WS) bzw. endballistisch wirk same Materialien mit einer Dichte zwischen diesen beiden Werkstoffen zur Abwehr der 120 mm DM 33 geeignet wären (schraffierter Bereich). Dies gilt dabei nur für diesen gewählten Fall eines scheibenförmigen Abwehrelementes.The second diagram 5.2B shows the values for different AWE materials with different densities. A disk-shaped defense element with 5 penetrator diameters (D Sch = 125 mm) was used as a basis. From the speed required for effective vertical interaction in this case from 150 to 300 m / s and the required AWE mass of approx. 4.3 kg, it follows that only steel and tungsten heavy metal (WS) or end ballistic materials are used a density between these two materials would be suitable for defense against the 120 mm DM 33 (hatched area). This only applies to this selected case of a disk-shaped defense element.
Größere Abwehrelemente, die den Einsatz von leichten Werkstoffen erlauben wür den, erfordern aufgrund der o.a. geometrischen Bedingungen für das AWE eine größere Antriebsfläche. Dadurch könnten aber Durchzündprobleme entstehen bzw. es ist eine ordnungsgemäße, reproduzierbare Abgangslage des AWE schwie riger zu gewährleisten (Verkanten etc.).Larger defense elements that would allow the use of light materials due to the above geometric conditions for the AR larger drive area. This could cause ignition problems or it is a proper, reproducible departure position of the AWE schwie guarantee (tilting etc.).
Die erforderliche Präzision der Flugbahn eines Abwehrelementes zur Einhaltung des vorgegebenen Kollisionspunktes bedingt aber auch bei kleineren Schutzele mentmassen eine sehr präzise Abgangslage und vor allen Dingen eine reprodu zierbare Beschleunigung, um auf gleiche Flugzeiten zu kommen.The required precision of the trajectory of a defense element for compliance the specified collision point also requires smaller protective elements a very precise starting position and, above all, a reprodu Accelerated acceleration to achieve the same flight times.
Hieraus ergibt sich eine zwingende Notwendigkeit für die optimale Gestaltung und den Aufbau der Beschleunigungseinheiten und ist Gegenstand dieser Erfindung. This results in an imperative for the optimal design and the structure of the acceleration units and is the subject of this invention.
Aus den bekannten Gegebenheiten bei der sehr schnellen Beschleunigung von Geschossen in Kanonen läßt sich ableiten, daß insbesondere im Falle eines pyro technischen Antriebes eine gute Abdichtung des Antriebsraumes unbedingt erfor derlich sein wird. Weiterhin ist die optimale Führung der Abwehrelemente während der hochdynamischen Beschleunigungsphase von großer Bedeutung.From the known circumstances for the very fast acceleration of Shot in cannons can be deduced that especially in the case of a pyro technical drive a good sealing of the drive room is absolutely necessary will be. Furthermore, the optimal guidance of the defense elements during the highly dynamic acceleration phase of great importance.
In Fig. 6 ist der prinzipielle Aufbau diverser Beschleunigungseinheiten mit den verschiedenen Antriebsmedien aufgezeigt.In FIG. 6, the basic structure of various acceleration units is shown with the various drive media.
Fig. 6A zeigt ein AWE 20 in der Abwehreinheit 34. Als Antriebsmedium dient Sprengstoff, in diesem Fall eine dünne Sprengstoff-Folie 35. Zwischen AWE und dieser Folie befindet sich eine Übertragungs- bzw. Dämpfungsschicht 36. Die Zündeinrichtung 37 bekommt das Zündsignal über die Übertragungsleitung 38. Fig. 6A shows an ARC 20 in the defense unit 34. Explosives serve as the drive medium, in this case a thin explosive film 35 . There is a transmission or damping layer 36 between the AR and this film. The ignition device 37 receives the ignition signal via the transmission line 38 .
Bei Fig. 6B ist eine technologische Zukunftslösung skizziert, bei der beispielsweise ein Arbeitsmedium 39 als Plasma von einem entsprechenden Energielieferanten 44 erzeugt wird.In Fig. 6B, a technological solution for the future is outlined, for example, a working fluid is generated as a plasma 39 by a corresponding power suppliers 44 in the.
Fig. 6G zeigt den Fall der elektromagnetischen Beschleunigung mit einer Primär spule 40 und der Sekundärspule 41. Zwischen den beiden Spulen 40, 41 könnte ggf. ein druckempfindliches chemisches Antriebsmedium 45 zusätzlich angeordnet sein (Hybridantrieb). Fig. 6G shows the case of electromagnetic acceleration to a primary coil 40 and the secondary coil 41. A pressure-sensitive chemical drive medium 45 could possibly also be arranged between the two coils 40 , 41 (hybrid drive).
In Fig. 6D ist ein Aufbau skizziert, bei dem chemische Energielieferanten 42 mit ei ner Umsetzungsgeschwindigkeit unterhalb der Detonationsgeschwindigkeit von Sprengstoff (deflagrierender Sprengstoff, sehr schnelle Pulvergemische) im An triebsraum angeordnet sind. Die schnelle Energieumsetzung erfolgt dabei nach der Zündung mit Hilfe einer Übertragungs- oder Verstärkungsladung 43.In Fig. 6D a structure is outlined, in which chemical energy suppliers 42 with egg ner implementation speed below the detonation speed of explosives (deflagrating explosives, very fast powder mixtures) are arranged in the drive room. The rapid energy conversion takes place after the ignition with the aid of a transfer or booster charge 43 .
Die prinzipielle Führung von Beschleunigungseinheiten ist in Fig. 7 aufgezeigt. Hierbei ist in Fig. 7A der Fall eines stufen- oder kolbenförmigen Abwehrelementes 51 skizziert. Der Kolbenteil 52 befindet sich in der Basisplatte 49a, der Antriebs raum 53 darunter. Das gesamte AWE 51 sitz:t in einem Aufnehmer 50 an der Au ßenfläche der Abwehreinheit.The basic management of acceleration units is shown in FIG. 7. The case of a step-shaped or piston-shaped defense element 51 is outlined in FIG. 7A. The piston part 52 is located in the base plate 49 a, the drive space 53 below it. The entire AWE 51 is seated in a sensor 50 on the outer surface of the defense unit.
Bei der Fig. 7B ist demgegenüber ein scheibenförmiges Abwehrelement 54 in der entsprechenden Basisplatte 49b und Aufnehmervorrichtung 50 skizziert.In contrast, in FIG. 7B a disk-shaped defense element 54 is sketched in the corresponding base plate 49 b and pick-up device 50 .
Beide Konzepte unterscheiden sich durch die unterschiedliche Volumenerhöhung nach der Zündung und damit den Arbeitsdruck bzw. die Antriebsleistung.Both concepts differ in the different volume increases after ignition and thus the working pressure or the drive power.
In Fig. 8A ist die Volumenerhöhung 56 nach einer kleinen Bewegung des AWE im Arbeitsraum gemäß Fig. 7A skizziert. Jedoch ist das obere Volumen noch ohne Gasdruck und trägt damit nichts zum Antrieb bei. Erst nach Passieren der unteren Kante vom Kolbenteil 52 am Aufnehmer 50 erfolgt die eigentliche spontane Volu menerhöhung mit den entsprechenden Auswirkungen für Gasdruck und Antriebs leistung. Ein solches Stufenkolbenkonzept ist über die Länge des Kolbenteils 52 und das Durchmesserverhältnis von Abwehrelement 51 zu Kolben 52 sehr variabel hinsichtlich Arbeitsdruck und Antriebsleistung zu gestalten. FIG. 8A outlines the volume increase 56 after a small movement of the AWE in the work area according to FIG. 7A. However, the upper volume is still without gas pressure and therefore does not contribute to the drive. Only after passing the lower edge of the piston part 52 on the transducer 50 does the actual spontaneous increase in volume occur with the corresponding effects on gas pressure and drive power. Such a stepped piston concept is very variable in terms of working pressure and drive power over the length of the piston part 52 and the diameter ratio of the defense element 51 to the piston 52 .
Dementsprechend verläuft die Volumenerhöhung 57 bei der Bewegung des schei benförmigen Abwehrelementes 54 linear mit dessen Bewegung, wie in Fig. 8B dargestellt.Accordingly, the volume increase 57 runs linearly with the movement of the disk-shaped defense element 54 with its movement, as shown in FIG. 8B.
In Fig. 9 ist eine erfindungsgemäße Beschleunigungseinheit mit Dichtzone und Abdeckungsbeispielen aufgezeigt. Das AWE 20 befindet sich dabei in dem Ab wehrmodul 60 und ist von einem Dicht- und Führungselement 61 umgeben. Der Antriebsraum 53 befindet sich unterhalb vom AWE 20. Das AWE 20 kann mit ei nem Deckel/Abdeckung 62 versehen sein, der mittels Schraubenfestigung 63 am Gehäuse des Abwehrmoduls 60 befestigt und über zwei Bohrungen 64 im AWE 20 zentriert wird. Natürlich sind auch andere Abdeckungsmöglichkeiten denkbar, bei spielsweise eine flächige Abdeckung 65, die gleichzeitig als Dichtung wirkt und aufgeklebt oder aufvulkanisiert wird.In Fig. 9 an acceleration unit according to the invention with a sealing zone and coverage examples is shown. The AWE 20 is located in the defense module 60 and is surrounded by a sealing and guiding element 61 . The drive room 53 is located below the AWE 20 . The AWE 20 can be provided with a lid / cover 62 which is fastened to the housing of the defense module 60 by means of screw fastening 63 and is centered in the AWE 20 via two bores 64 . Of course, other cover options are also conceivable, for example a flat cover 65 , which simultaneously acts as a seal and is glued or vulcanized on.
In Fig. 10 sind erfindungsgemäße Beispiele für Dichtungskonzepte der AWE an gegeben.In Fig. 10 examples according to the invention for sealing concepts of the AR are given to.
Hierbei sind in Fig. 10A ein Abwehrmodul 70 mit einer Dichtleiste 69 am AWE, in Fig. 10B ein Modul 71 mit Dichtringen 76, 77 an dem AWE aufgezeigt. Andere Lösungen bestehen gemäß Fig. 10G in einem Abwehrmodul 72, bei dem das AWE eine seitliche Dichtfläche 78 aufweist bzw. wie in Fig. 10D dargestellt, ein Abwehrmodul 73 mit einem AWE und Dichtlippe 79. Weitere Dichtungskonzepte sind eine Bodendichtung 80 am AWE gemäß Fig. 10E in dem Abwehrmodul 74 oder eine kombinierte Seiten-Bodendichtung nach Fig. 10F und Abwehrmodul 75.Here, in Fig. 10A, a defense module 70 with a sealing strip 69 at AWE, in Fig. 10B, a module 71 with sealing rings 76, 77 shown at the AWE. According to FIG. 10G, other solutions consist in a defense module 72 in which the AR has a lateral sealing surface 78 or, as shown in FIG. 10D, a defense module 73 with an AR and sealing lip 79 . Further sealing concepts include a bottom seal 80 at the AR in accordance with Fig. 10E in the defense module 74 or a combined side floor seal according to FIG. 10F and defense module 75.
Andere Beispiele für Abdichtkonzepte und rotationssymmetrische Abwehrelemen te, beispielsweise Zylinder, sind in Fig. 11 skizziert.Other examples of sealing concepts and rotationally symmetrical defense elements, for example cylinders, are outlined in FIG. 11.
Im Beispiel nach Fig. 11A erfolgt die Abdichtung beispielsweise durch eine Dichtleiste 86 bei einem zylinderförmigen Abwehrelement bzw. durch einen Dicht ring bei einem rotationsförmigen AWE (Kugel). Bei der Fig. 11 B erfolgt die Ab dichtung über eine der Kontur vom Abwehrelement angepaßten, flächige Boden dichtung 87. Im Gegensatz zur Dichtleiste gemäß Fig. 11A ist in Fig. 11G eine seitliche flächige Dichtung 88 skizziert. Fig. 11 D zeigt den Fall einer umlaufenden Dichtung 89, durch die eine beliebige Lage des zylinderförmigen Abwehrelementes ermöglicht wird.In the example according to FIG. 11A, the sealing is carried out, for example, by a sealing strip 86 in the case of a cylindrical defense element or by a sealing ring in the case of a rotationally shaped AWE (ball). In Fig. 11 B, the seal is made via a contour of the defense element adapted, flat bottom seal 87th In contrast to the sealing strip according to FIG. 11A, a lateral flat seal 88 is sketched in FIG. 11G. Fig. 11D shows the case of a circumferential seal 89, through which any position of the cylindrical defensive element is made possible.
Gemäß Fig. 12 ergeben sich beispielhaft verschiedene Antriebsmöglichkeiten, die je nach Antriebskonzept und dadurch bedingter Strukturbelastung zu unterschiedli chen Bauformen führen.According to FIG. 12, there are various drive options which, depending on the drive concept and the resulting structural load, lead to different designs.
In Fig. 12A ist einmal ein Abwehrelement 91 mit einer flächenhaften Antriebsein heit 97 gezeigt und zum Vergleich ein AWE 92 mit 3 topfförmigen Antriebseinhei ten 95.In Fig. 12A is once a defense member 91 with a planar integral Antriebsein 97 shown and, for comparison, a cup-shaped AWE 92 3 Antriebseinhei th 95th
Das Abwehrelement 92 ist in Fig. 12B in einer Mehrfachanordnung skizziert, bei der angedeutet wurde, daß der jeweilige linke oder rechte Nachbarbereich 93 des AWE 92 durch Stege oder Pufferelemente 94 schocksicher gestaltet werden könnte. The defense element 92 is sketched in FIG. 12B in a multiple arrangement, in which it was indicated that the respective left or right neighboring region 93 of the AWE 92 could be designed to be shock-proof by means of webs or buffer elements 94 .
Analog zur Fig. 12B ist in Fig. 12G eine Mehrfachanordnung skizziert, bei der ein Abwehrelement 98 durch 6 topfförmige Antriebseinheiten beschleunigt wird.Analogous to FIG. 12B, a multiple arrangement is sketched in FIG. 12G, in which a defense element 98 is accelerated by 6 cup-shaped drive units.
Fig. 13 zeigt beispielhaft Möglichkeiten zur Gestaltung der direkten Aufnahme von Abwehrmodulen in einer Panzerung oder Struktur. Fig. 13 shows an example of possibilities for the design of direct uptake of Defense modules in an armor or structure.
Die einfachste Art ist die Unterbringung eines Abwehrelementes 20 bzw. des ent sprechenden Abwehrmoduls in einem Sacklock, einer Bohrung oder Einfräsung 100 in einem Teil der Panzerungsstruktur 99 gemäß Fig. 13A. Besonders vorteil haft ist dabei die Anordnung in einem schockdämpfenden Material, beispielsweise GFK oder Gummi.The simplest way is to accommodate a defense element 20 or the corresponding defense module in a sack lock, a hole or milling 100 in part of the armor structure 99 according to FIG. 13A. The arrangement in a shock-absorbing material, for example GRP or rubber, is particularly advantageous.
Eine kostengünstige Anordnung ist in Fig. 13B gezeigt, bei der die Aufnahme von Abwehrmodulen 102 in einem Lochblech 101 erfolgt. Dieses Lochblech 101 ist hierbei beispielsweise vor oder auf einer Grundpanzerung 103 angeordnet.An inexpensive arrangement is shown in FIG. 13B, in which the defense modules 102 are accommodated in a perforated plate 101 . This perforated plate 101 is arranged, for example, in front of or on a base armor 103 .
Eine weitere Gestaltungsmöglichkeit ist in Fig. 13G aufgezeigt, bei der das Ab wehrelement 20 durch eine Hülse 104 seitlich gestützt oder gepuffert wird. Auch durch solche Maßnahmen lassen sich bei geeigneter Materialauswahl die Reaktio nen beim hochdynamischen Beschleunigungsvorgang lokal stark begrenzen.Another design option is shown in Fig. 13G, in which the weir element 20 is laterally supported or buffered by a sleeve 104 . Even with such measures, the reactions in the highly dynamic acceleration process can be greatly limited locally with a suitable choice of material.
Analog zur Fig. 13 sind in Fig. 14 Ansichten von flächenhaften Abwehreinheiten gezeigt. Bei Fig. 14A sind die runden Aufnahmen 102 jeweils durch die Rundhül se 104 ausgefüttert, bei Fig. 14B ist dies für eine viereckige Aufnahme 108 mit ei ner viereckigen Dicht- und Führungshülse 107skizziert. Die Aufnahmeplatte für Be schleunigereinheit und AWE kann ebenfalls durch ein Lochblech 106 mit vierecki gen Löchern oder beispielsweise aus Stegen und Leisten gebildet sein.Analogously to FIG. 13, views of planar defense units are shown in FIG. 14. In Fig. 14A, the round receptacles 102 are each lined by the round sleeve 104 , in Fig. 14B this is sketched for a quadrangular receptacle 108 with a quadrangular sealing and guide sleeve 107 . The mounting plate for the accelerator unit and the AWE can also be formed by a perforated plate 106 with quadrangular holes or, for example, from webs and strips.
In Fig. 15 ist als Abwehrelement 31 ein Balken mit integrierten Abwehrelementen dargestellt. In der linken Anordnung ist ein Wirkkörper 20a eingelegt der sich be züglich seiner Eigenschaften möglichst stark von dem Material des Trägerbalken 31 unterscheiden soll. In der mittleren Anordnung sind zwei Wirkkörper 20 b in dem Trägerbalken 31 integriert, so daß der überfliegende Penetrator 18 von den zwei eingelegten Körpern 20 b praktisch gleichzeitig aber an verschiedenen Stellen ge troffen wird. Beim rechten Beispiel enthält der Balken zwei hintereinander ange ordnete Abwehrelemente 20c.A bar with integrated defense elements is shown in FIG. 15 as a defense element 31 . In the left-hand arrangement, an active body 20 a is inserted which should differ as much as possible from the material of the support beam 31 with regard to its properties. In the middle arrangement, two active bodies 20 b are integrated in the support beam 31 , so that the overflowing penetrator 18 is practically hit simultaneously by the two inserted bodies 20 b at different locations. In the example on the right, the bar contains two defense elements 20 c arranged one behind the other.
Insbesondere die beiden letzten Möglichkeiten ergeben nach den im ISL ange stellten 3D-Simulationsrechnungen eine deutliche Verbesserung der Wirkung von abstandswirksamen Abwehrelementen.The last two options in particular result from those specified in the ISL 3D simulation calculations showed a significant improvement in the effect of defensive defense elements.
Eine weitere, sehr interessante Abwehrmöglichkeit stellt die in Fig. 16 dargestellte Anordnung von zwei oder mehreren zueinander geneigten Antriebseinheiten dar, die variabel einzeln oder zusammen gezündet werden können, so daß die Abwehr elemente 20 einzeln oder zusammen in verschiedene Richtungen beschleunigt werden. Mit einer solchen Anordnung lassen sich ohne Richtaufwand die unter schiedlichsten Bedrohungen, z. B. Tandemgeschosse, wirkungsvoll bekämpfen. Auch kann ein einzelner Penetrator bei entsprechend abgestimmter Zündfolge und Winkelstellung mehrfach mit Abwehrelementen beaufschlagt werden. Another very interesting defense option is the arrangement shown in Fig. 16 of two or more mutually inclined drive units, which can be ignited individually or together, so that the defense elements 20 are accelerated individually or together in different directions. With such an arrangement, the most diverse threats, e.g. B. Tandem projectiles, combat effectively. A single penetrator can also be acted upon with defense elements several times with a suitably coordinated firing order and angular position.
Da eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten denkbar sind, bei denen das abstands wirksame Schutzelement in einem relativ kleinen Abstand zur nachfolgenden Pan zerung bewegt wird, ist dieser Fall von besonderem endballistischen Interesse. Denn es ist zu erwarten, daß ein optimal gestörter Penetrator, welcher mit einer bestimmten Lateralkomponente in die Nachfolgestruktur (Panzerung) eindringt durch diese Struktur auf besonders kleinem Raum zerstört wird. Hierbei wird z. B. der bei reaktiven Panzerungen benötigte Zwischenraum zur Ablenkung des Pene trators quasi durch ein Ablenkmedium hoher Dichte ersetzt.Since a variety of possible uses are conceivable, in which the distance effective protective element at a relatively short distance from the next pan is moved, this case is of particular end ballistic interest. Because it is to be expected that an optimally disturbed penetrator, which with a certain lateral component penetrates into the successor structure (armor) is destroyed by this structure in a particularly small space. Here, for. B. the space required for reactive armor to deflect the pen trators virtually replaced by a high density deflection medium.
Die in den Fig. 17A bis 17G dargestellten, ebenfalls im ISL durchgeführten 3D- Simulationsrechnungen bestätigen die hohe Effizienz einer solchen Schutzkombi nation selbst bei einem senkrechten Aufbau. Bei einer schräggestellten Schutz anordnung wird sich dieser Effekt noch verstärken.The 3D simulation calculations shown in FIGS. 17A to 17G, also carried out in the ISL, confirm the high efficiency of such a protective combination, even with a vertical structure. With an inclined protection arrangement, this effect will be intensified.
Berechnet wurde die Ablenkung eines zylindrischen Penetrators aus Wolfram- Schwermetall durch Interaktion mit einem balkenförmigen Abwehrelement, welches mit 200 m/s in einem der Balkenbreite entsprechenden Abstand vor einer homoge nen Panzerung bewegt wird, zu drei verschiedenen Zeitpunkten. Die Auftreffge schwindigkeit des WS-Penetrators beträgt 1800 m/s. Die Werte für Höhe, Breite und Länge des aus hochhartem Stahl bestehenden AWE sind jeweils 2 bzw. 8 Ge schoßdurchmesser. Die RHA-Panzerung ist 5 Penetratordurchmesser dick.The deflection of a cylindrical penetrator made of tungsten Heavy metal through interaction with a bar-shaped defense element, which at 200 m / s at a distance corresponding to the beam width in front of a homogeneous one armor is moved at three different times. The targets speed of the WS penetrator is 1800 m / s. The values for height, width and length of the AWE made of high-hard steel is 2 or 8 Ge lap diameter. The RHA armor is 5 penetrator thick.
Zum Zeitpunkt des in Fig. 17A dargestellten Simulationsergebnisses ist bereits eine laterale Störung des Penetrators infolge der Interaktion mit dem AWE zu er kennen, wobei das Geschoß in etwa seit seinem Auftreffen auf die Panzerplatte durch das balkenförmige Abwehrelement senkrecht beaufschlagt wird.At the time of the simulation result shown in FIG. 17A, a lateral disturbance of the penetrator as a result of the interaction with the AR is already known, the projectile having been subjected to the beam-shaped defense element approximately vertically since it hit the armor plate.
In Fig. 17B passiert der Penetrator gerade das Abwehrelement. Die Dynamik der vom AWE aufgebrachten, lateralen Störung wurde gut sichtbar in der Panzerung entscheidend verstärkt, so daß es noch in dieser zum Bruch des Penetrator und einer Anstellung der Bruchstücke kam.In Fig. 17B, the penetrator is just passing the defense element. The dynamics of the lateral disruption caused by the AWE were significantly enhanced in the armor, so that the penetrator broke and the fragments were tilted.
In Fig. 17G erkennt man den vergleichsweise sehr großen Krater (entsprechend einem hohen Anteil an entzogener Geschoßenergie) in der Panzerstahlplatte, ebenso die völlige Zerstörung des Penetrators auf der relativ kurzen Flugstrecke.In Fig. 17G to detect the comparatively very large crater (corresponding to a high proportion of deprived projectile energy) in the armor steel plate, as well as the complete destruction of the penetrator on the relatively short flight distance.
Von besonderer Bedeutung ist aber die jeweilige Position des AWE. Denn aus den zeitlichen Abläufen und Darstellungen nach den Fig. 17A bis 17G folgt, daß das Abwehrelement in diesem Rechenbeispiel seine gesamte Energie an den Pe netrator abgegeben hat und praktisch zur Ruhe gekommen ist. Dies ist im Hinblick auf die Strukturbelastung durch das AWE ein optimaler Zustand, der mit großflä chig ausgeführten, bewegten Schutzelementen nie zu erreichen ist.The position of the AWE is of particular importance. Because it follows from the time sequences and representations according to FIGS . 17A to 17G that the defense element in this calculation example has given all of its energy to the penetrator and has practically come to rest. In view of the structural load caused by the AWE, this is an optimal condition that can never be achieved with large, moving protective elements.
Durch die mit dieser Erfindung vorgestellte Technologie in Verbindung mit den dar gelegten technischen Lösungsvorschlägen sind abstandswirksame Schutzele mente mit endballistisch optimierten Massen mit ausreichender Präzision energe tisch günstig und damit auch mit geringstmöglicher Strukturbelastung zu beschleu nigen.Through the technology presented with this invention in connection with the Proposed technical solutions are protective elements with effective distance elements with end ballistic optimized masses with sufficient precision table cheap and thus with the least possible structural load to be accelerated nigen.
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