DE10015070A1 - Sprengladung für einen Gefechtskopf - Google Patents

Abstract

Ein Gefechtskopf enthält eine entweder detonativ und/oder deflagrativ umsetzbare Sprengladung, die aus alternierenden Schichten aus detonativ umsetzbarem Sprengstoff und deflagrativ umsetzbarem Sprengstoff oder Dämpfungsmaterial besteht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sprengladung für einen Gefechtskopf, der neben der Zündkette zur detonativen Initiierung der Sprengladung eine weitere Zündkette zur deflagrativen Initiierung aufweist.

Das Einsatzfeld heutiger Gefechtsköpfe verändert sich zunehmend. Es werden immer öfter Ziele in urbaner Umgebung ausgewählt, um die gegnerische Inf­ rastruktur zu schwächen. Diese Ziele zeichnen sich durch extreme örtliche Nähe zu zivilen und anderen Einrichtungen aus, die nicht oder nur wenig be­ schädigt werden sollen. Da die bevorzugte Wirkrichtung eines Gefechtskopfes bauartbedingt vorgegeben ist, bleibt als Möglichkeit zur Reduzierung der Schäden in der Zielumgebung nur die Beeinflussung der Leistung des Ge­ fechtskopfes.

Es ist aus einer Anmeldung der gleichen Anmelderin bekannt, die Leistung eines Gefechtskopfes dadurch kontrolliert zu vermindern, dass der detonati­ ven Initiierung eine deflagrative Initiierung entgegengesetzt wird. Damit lässt sich die Leistung der gegenüber den bisherigen Ausführungsformen unverän­ derten Sprengladung des Gefechtskopfes zwischen 0 und 100% einstellen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die wahlweise detonative oder deflagrative Ini­ tiierung der Sprengladung mit Hilfe der Gestaltung der Sprengladung zu un­ terstützen und die Initiierung funktionssicherer ablaufen zu lassen.

Die Aufgabe wird in einfacher Weise durch die in Anspruch 1 wiedergegebe­ nen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den untergeordneten Ansprüchen beschrieben.

Mit der erfindungsgemäßen Form der Sprengladung für einen Gefechtskopf werden verschiedene Vorteile erzielt. Durch die entsprechende Wahl von de­ tonativ oder deflagrativ umsetzbaren Sprengstoffen sowie inerten Materialien für die verschiedenen Schichten läuft die gezielt eingeleitete Deflagration kontrolliert ab und die Wahrscheinlichkeit des Überganges einer Deflagration in eine Detonation wird weitestgehend unterdrückt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch ver­ einfacht dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1a einen Schnitt durch eine Sprengladung mit abwechselnd unter­ schiedlichen Schichten,

Fig. 1b den Verlauf der umgesetzten Leistung in Abhängigkeit von der Laufstrecke,

Fig. 2 eine Alternative zu der in Fig. 1a gezeigten Lösung,

Fig. 3 eine Sprengladung mit blendenartigen Barrieren,

Fig. 4 Diagramm zur Darstellung des Verhaltens Krümmungsradius (bzw. Anlaufstrecke) R zu Initiierdruck P.

Die Fig. 1a zeigt stark vereinfacht als Beispiel für die Erfindung einen Schnitt durch die Sprengladung eines Gefechtskopfes. Die Sprengladung ist schicht­ artig aufgebaut, so dass sich Schichten 3a, . . ., 3d mit detonativ umsetzbarem Sprengstoff jeweils mit weiteren Schichten 4a, . . ., 4c aus nur deflagrativ um­ setzbarem Sprengstoff abwechseln. Unter detonativ umsetzbarem Spreng­ stoff wird im Rahmen der Erfindung ein hochenergetischer (brisanter) und leicht zu initiierender Sprengstoff verstanden, während der deflagrativ um­ setzbare Sprengstoff aus einem weniger energetischen und schwerer zu initi­ ierenden Sprengstoff besteht. Es ist im Rahmen der Erfindung durchaus mög­ lich, bei den Sprengstoffschichten 3a, . . ., 3d verschiedene Sprengstoffe mit sich unterscheidender Brisanz und Empfindlichkeit zu verwenden. Als weitere Alternative ist anstelle einer oder mehrerer der weiteren Schichten 4a, . . ., 4c auch der Einsatz von inerten Schichten vorgesehen. Diese Dämpfungsschich­ ten bestehen dann aus Kunststoffen, Metallen oder Sandwichschichten aus diesen Materialien. PU-Schaum kann ebenso gut als Dämpfungsmaterial ver­ wendet werden. Weiterhin ist es im Rahmen der Erfindung möglich, in einer Sprengladung sowohl deflagrativ umsetzbare als auch inerte Schichten zu verwenden oder miteinander zu kombinieren.

Die Initiierung zur deflagrativen oder detonativen Umsetzung erfolgt vorzugs­ weise von den gegenüberliegenden Stirnseiten der Sprengladung. Zur de­ flagrativen Auslösung ist die Zündkette 1 auf der linken Seite vorgesehen, während die Zündkette 2 auf der rechten Seite zur detonativen Initiierung dient.

Das Prinzip der geschichteten Sprengstoffe bzw. der alternierenden Schich­ tung von Sprengstoff und inertem Material hat zur Folge, dass ein ungewollter Übergang innerhalb einer detonativ umsetzbaren Sprengstoffschicht von ei­ ner Deflagration in eine Detonation in der darauf folgenden unempfindliche­ ren Schicht wieder auf eine Deflagration zurückgeführt wird. Voraussetzung hierfür ist, dass die Zündkette 1 für die deflagrative Initiierung ein niedrigeres Energieniveau (Stimulus) auf die darauf folgende schwer zu initiierende Sprengstoffschicht 3a zur Anwendung bringt als die weitere Zündkette 2, die aufgrund ihres hohen Stimulus die leichter zu initiierende Sprengstoffschicht 3d sofort detonativ initiiert.

In der Fig. 1b ist in der unteren Hälfte der Zeichnung von links nach rechts der einer deflagrativen Auslösung mittels der Zündkette 1 entsprechende Verlauf des in den aufeinander folgenden Schichten Druckniveaus P_L (Reakti­ onslevel) über der Länge L der Sprengladung aufgetragen. Nach Auslösung der Zündkette 1 (Kurve ZK1) liegt der Druck zunächst auf einem relativ niedri­ gen Niveau. Dann ergibt sich in der detonativ umsetzbaren Schicht ein An­ stieg und anschließend in der deflagrativ umsetzbaren oder inerten Schicht wieder ein Abfall auf etwa das Startniveau. Aufgrund des sägezahnförmigen Verlaufs verbleibt das Druckniveau P entsprechend Fig. 4 innerhalb einer mit­ tels der Dimensionierung der Schichten vorgebbaren Bandbreite um den Wert P_L und eskaliert nicht zu einer unerwünschten Detonation. In der oberen Hälf­ te der Fig. 1b ist von rechts nach links das bei einer detonativen Initiierung mittels der Zündkette 2 (Kurve ZK2) erreichte Druckniveau P, das über die Länge L der Sprengladung aufgetragen ist. Hierbei ergibt sich innerhalb der detonativ umsetzbaren Schicht 3d ein konstant hoher Reaktionslevel, der beim Eintritt der Detonationsfront in die deflagrativ umsetzbare bzw. inerte Schicht 4c deutlich abnimmt. Beim Erreichen der nächsten detonativ umsetz­ baren Schicht 3c ist jedoch das Druckniveau noch nicht auf einen Wert deut­ lich unterhalb des Druckpegels P_H abgesunken, der nur noch eine deflagrative Initiierung der folgenden detonativ umsetzbaren Schicht 3c erlauben würde. Deshalb steigt der Reaktionslevel in der Schicht 3c schnell auf den bereits in der Schicht 3d erreichten Wert des Detonationsdrucks an, der bis zur nächs­ ten deflagrativ umsetzbaren bzw. inerten Schicht 4b gehalten wird.

Auf der detonativen Eingangsseite der Sprengladung wird ein hoher Stimulus der weiteren Zündkette 2 auf eine leicht zu initiierende Sprengstoffschicht 3d zur Anwendung gebracht. Damit läuft eine sich selbst erhaltende Detonation an, die sich trotz der dazwischenliegenden dämpfenden Schichten auf einem insgesamt deutlich höheren Druckniveau fortpflanzt.

Die Fig. 2 zeigt eine weitere Lösung in Ergänzung zu Fig. 1a. Hierbei erfolgt die deflagrative Initiierung mittels der Zündkette 1 auf eine Sprengladungs­ schicht 5 mit niedriger Brisanz, so dass nur eine deflagrative Umsetzung ein­ geleitet wird. Der weitere Schichtaufbau entspricht der Fig. 1a mit alternie­ renden detonativ umsetzbaren Sprengstoffschichten 3a, . . ., 3d und deflagrativ umsetzbaren Sprengstoffschichten 4a, . . ., 4c bzw. dämpfenden Schichten. Somit bleibt auch in diesem Fall das Druckniveau innerhalb einer gemäß Fig. 1b niedrigen Bandbreite. Die detonative Auslösung erfolgt wiederum über die weitere Zündkette 2 auf die Sprengstoffschicht 3d mit hoher Brisanz.

Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht ausgeschlossen, auch Kombinationen der in anhand der Beispiele erläuterten geschichtet aufgebau­ ten Sprengladungen zu verwenden.

In der Fig. 3 ist eine Alternative zu den bisherigen Ausführungsbeispielen auf­ gezeigt. Die deflagrative Initiierung erfolgt über die Zündkette 1 mit niedrigem Stimulus auf den Sprengstoff 3 mit hoher Brisanz. Zur Dämpfung des sich ent­ wickelnden Druckniveaus sind mechanische Dämpfungsschichten 4a, . . ., 4d vorgesehen. Diese erstrecken sich in der Art einer Barriere nur über einen Teil des Querschnittes der Sprengladung 3. Als Materialien finden bei den Dämp­ fungsschichten neben PU-Schäumen oder Kunststoffplatten auch Sandwich­ verbundschichten aus Kunststoff und Metall Anwendung. Aufeinanderfolgen­ de Dämpfungsschichten sind so angeordnet, dass sie sich nach der Art eines Labyrinths in Laufrichtung der Detonationswelle wechselseitig überdecken. Somit verläuft die Detonationsfront in Bögen mit dem Radius R über die bar­ riereartigen Dämpfungsschichten 4a, . . ., 4d hinweg. Die Detonationsfront kann sich jedoch nicht auf beliebigen Radien R um die Barrieren herumbewe­ gen (vgl. Fig. 4). Unterhalb eines vom jeweiligen Sprengstofftyp abhängigen Minimalwerts des Radius R wird die Ausbreitung der Detonation unterdrückt. Oberhalb dieses Werts erfolgt die erwünschte Dämpfung des Energieniveaus auf einen Pegel, bei dem im Mittel eine deflagrative Umsetzung des gesamten Sprengstoffes 3 stattfindet. Wird jedoch die Sprengladung 3 von der weiteren Zündkette 2 mit einem hohen Stimulus detonativ initiiert, so erzeugt die De­ tonation Stoßwellen, deren Amplitude durch die mechanischen Dämpfungs­ schichten 4a, . . ., 4d nicht soweit reduziert werden kann, dass das Durchlau­ fen der Detonationswelle verhindert würde. Die Detonation läuft ungehindert ab. Außerdem sind die Krümmungsradien der Detonation (R < R_H vgl. Fig. 4) so klein, dass die Detonation auch die Barrieren umlaufen kann.

Das Diagramm in Fig. 4 zeigt den physikalischen Zusammenhang zwischen dem Krümmungsverhalten von Sprengstoff-Detonationswellen in der nichtli­ nearen Abhängigkeit vom Initiierdruck (bzw. Stimulus). Somit kann eine mit nur geringem Druck P_L bzw. geringem Stimulus anlaufende Detonationswelle nur um große Radien R = R_L gemäß Fig. 3 ohne Gefahr des Verlöschens lau­ fen. Je höher der Initiierdruck P bzw. Stimulus steigt, umso geringere Radien R können umlaufen werden.

Ein gleichartiger Zusammenhang ergibt sich auch, wenn anstelle des Krüm­ mungsradius R die Laufstrecke L entsprechend Fig. 1b (untere Hälfte) be­ trachtet wird. Die Anlaufstrecke I (vgl. Fig. 1b) zwischen zwei Barrieren 4b, 4c muß einerseits deutlich kleiner sein als der Wert L_L, damit es bei dem Initiier­ druck P_L der Zündkette ZK1 mit niedrigem Stimulus, zu keinem Anlauf einer Detonation kommt. Die Anlaufstrecke hierzu beträgt L_L. Andererseits soll die Strecke 1 etwas größer als der Wert L_H sein, damit es bei dem höheren Initi­ ierdruck P_H der gegenüberliegenden Zündkette ZK2 zu einer sicheren Detona­ tion kommt. Die Anlaufstrecke hierzu beträgt L_H.

Claims (7)

1. Sprengladung für einen Gefechtskopf, der neben der Zündkette (2) zur detonativen Initiierung der Sprengladung eine weitere Zündkette (1) zur de­ flagrativen Initiierung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Spreng­ ladung in axialer Richtung derart geschichtet aufgebaut ist, dass auf eine ers­ te, dritte, usw. detonativ umsetzbare Sprengstoffschicht (3a, . . ., d) jeweils eine zweite, vierte, usw. deflagrativ umsetzbare oder inerte Schicht (4a, . . . c) folgt.

2. Sprengladung für einen Gefechtskopf nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die deflagrative Initiierung (1) auf eine deflagrativ um­ setzbare Sprengstoffschicht (L_3a) erfolgt.

3. Sprengladung für einen Gefechtskopf nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, dass die inerte Schicht (4a, . . ., c) als mechanische Dämpfungsschicht ausgeführt ist.

4. Sprengladung für einen Gefechtskopf nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die mechanische Dämpfungsschicht (4a, . . ., c) aus Kunststoff oder Metall oder einer Kombination beider Werkstoffe mit geeigne­ ter Dicke besteht.

5. Sprengladung für einen Gefechtskopf nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die mechanische Dämpfungsschicht (4a, . . . c) aus einer Schaumstoffschicht besteht.

6. Sprengladung für einen Gefechtskopf nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die inerte Schicht (4a, . . ., d) den Quer­ schnitt der Sprengladung (3) ganz oder in der Art einer Blende nur teilweise ausfüllt.

7. Sprengladung für einen Gefechtskopf nach Anspruch b, dadurch ge­ kennzeichnet, dass aufeinanderfolgende blendenartige inerte Schichten (4a, . . ., d) in der Art eines Labyrinths gegeneinander versetzt angeordnet sind.