DE10125079C1 - Sprengladung für einen Gefechtskopf - Google Patents

Abstract

Ein Gefechtskopf enthält innerhalb seiner Sprengladung Heizelemente, deren in den Sprengstoff vor dessen detonativer Umsetzung eingebrachte thermische Energie eine lokale nicht-detonative Umsetzung des Sprengstoffes bewirkt. Damit kann die Leistung der Sprengladung zielabhängig auf beliebige Werte unter der Maximalleistung eingestellt werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gefechtskopf zur Bekämpfung technischer Ziele mit einer Zündkette zur detonativen Initiierung der Sprengladung.

Das Einsatzfeld heutiger Gefechtsköpfe verändert sich zunehmend. Es werden immer öfter Ziele in urbaner Umgebung ausgewählt, um die gegnerische Infra­ struktur zu schwächen. Diese Ziele zeichnen sich durch extreme Nähe zu zivi­ len und anderen Einrichtungen aus, die nicht oder nur wenig beschädigt wer­ den sollen. Da die bevorzugte Wirkrichtung bauartbedingt vorgegeben ist, bleibt als Möglichkeit zur Reduzierung der Schäden in der Zielumgebung nur die Beeinflussung der Leistung des Gefechtskopfes.

Es ist aus der DE 199 61 204 A1 bekannt, die Leistung eines Gefechtskopfes dadurch kontrolliert zu vermindern, dass der detonativen Initiierung eine deflagrative Initiierung entgegengesetzt wird. Da­ mit lässt sich die Leistung der gegenüber den bisherigen Ausführungen unver­ änderten Sprengladung des Gefechtskopfes zwischen 0 und 100% einstellen. Zu der angegebenen Methode wird jedoch keine gleichwertige Alternative angegeben.

Es ist Aufgabe der Erfindung, alternativ zur Auslösung einer deflagrativen Ini­ tiierung der Sprengladung mittels einer der detonativen Initiierung entgegen­ gerichteten Ladung eine ebenso wirksame Methode zur kontrollierten Leis­ tungsreduzierung eines Gefechtskopfes anzugeben.

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

Als besonders vorteilhaft erweist sich die Tatsache, dass zur Verminderung der Leistung des Gefechtskopfes Heizelemente zum Zweck der nicht-detonativen Umsetzung zumindest eines Teils des Sprengstoffes eingesetzt werden kön­ nen. Die kontrollierte Verminderung der Leistung des Gefechtskopfes wird hierbei vorzugsweise durch die bereichsweise thermische Zerstörung des Sprengstoffes erreicht. Die Intensität der nicht-detonativen Umsetzung der Sprengladung ist über die Energiezufuhr zu jedem der Heizelemente in weiten Grenzen einstellbar.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch ver­ einfacht dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Sprengladung mit integrierten Heiz­ elementen,

Fig. 2 eine Ausführung des elektrischen Anschlusses der Heizelemente.

Die Fig. 1 zeigt stark vereinfacht einen Längsschnitt durch die Sprengladung 1 eines Gefechtskopfes. Die Sprengladung besteht hierbei homogen aus einem bekannten Sprengstoff und wird über eine konventionelle Zündkette 2, die im Ausführungsbeispiel zweistufig ausgeführt ist und in der Zeichnung an der lin­ ken Stirnseite angeordnet ist, detonativ initiiert. Die Sprengladung 1 ist außen von einem Mantel 6 umgeben.

Im Fall der Initiierung der Sprengladung 1 durch die Zündkette 2 würde die gesamte Ladung detonativ umgesetzt werden und alle Elemente des Mantels als Splitter wirksam werden. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist innerhalb der Sprengladung 1 eine Reihe von Heizelementen quer zur Längsachse der Ladung angeordnet. Hierbei handelt es sich bei den Heizele­ menten um Schichten 3, die aus zueinander beabstandeten Heizdrähten 4 be­ stehen. Wie in Fig. 2 gut zu erkennen sind die Heizdrähte 4 jeweils einer Schicht 3 über einen gemeinsamen Anschluss 5 zueinander parallel geschaltet. Jede der Heizschichten 3 weist im Bereich des Gefechtskopfmantels ein Kon­ takt 7 für die Stromzufuhr auf. Die Kontakte 7 aller Heizschichten 3 liegen im Ausführungsbeispiel in einer Reihe längs des Gefechtskopfmantels 6. Parallel zu dieser Reihe von Kontakten 7 ist ein durchlaufender Leiter 8 als erste po­ tenzialführende Zuleitung angeordnet. Dieser Leiter 8 stützt sich beispielswei­ se mittels nicht detailliert dargestellter, elektrisch isolierter Federelemente 9 am Mantel 6 ab. Der Leiter 8 ist in seiner Ruhelage von der Reihe der Kontakte 7 mittels eines längs des Mantels 6 verschiebbaren Isolators 10 getrennt. Die Verschiebung des Isolators 10 erfolgt über einen nicht näher dargestellten Antrieb 11. Die Auswahl des geeigneten Antriebs (beispielsweise elektrisch oder pyrotechnisch) hängt von den Gegebenheiten im jeweiligen Anwen­ dungsfall ab. Je weiter der Isolator 10 aus seiner Ruheposition, in der keiner der Kontakte 7 in leitender Verbindung mit dem Leiter 8 steht, verschoben wird, um so mehr Kontakte 7 werden mit Strom aus dem Leiter 8 beaufschlagt. Während für die erste potenzialführenden Zuleitung der Stromversorgung der Heizelemente der oben beschriebene Leiter 8 verwendet wird kann für die Rückleitung des Stromes durch die Heizelemente der Mantel 6 des Gefechts­ kopfes benutzt werden.

Bei Beaufschlagung der Heizelemente 3 mit elektrischer Energie wird mit Hilfe der zugeführten thermischen Energie der das Heizelement umgebende Sprengstoffanteil nicht-detonativ umgesetzt. Je mehr Heizelemente angesteu­ ert werden, um so mehr Sprengstoff ist von dieser Umsetzung betroffen. Wenn die Heizelemente die gesamte Sprengladung durchsetzen kann die de­ tonative Leistung der Sprengladung zwischen 0 und nahezu 100% eingestellt werden.

Der Abstand der Heizelemente untereinander ist eine wesentliche Dimensio­ nierungsgröße. Dies gilt für den Abstand einzelner Heizschichten 3 unterein­ ander ebenso wie für den Abstand einzelner Heizdrähte 4 innerhalb einer Schicht. Die Abstände sollen so bemessen sein, dass dieser einerseits so groß ist, dass nicht eine unnötig hohe Zahl von Heizelementen eingebaut werden muss, was letztlich zu einer Behinderung im Fall der detonativen Auslösung der Sprengladung bedeuten würde, und andererseits sollen die Abstände so gering sein, dass ein möglicher Übergang von einer nicht-detonativen Umset­ zung in eine höherwertige Reaktion bis hin zur Detonation vermieden wird.

Der optimale Abstand hängt dabei von verschiedenen Parametern wie bei­ spielsweise dem verwendeten Sprengstoff oder der Höhe der angestrebten nicht-detionativen Reaktion ab. In der Regel werden alle notwendigen Heiz­ elemente gleichzeitig und mit gleicher Heizrate aufgeheizt, so dass bei einer eventuell anlaufenden höherwertigen Reaktion die benachbarten Sprengstoff­ bereiche ebenfalls schon umgesetzt sind, so dass die anlaufende Reaktion sogleich wieder gestoppt wird. Die optimale Heizrate liegt in dem Bereich, in dem einerseits eine genügend große Energiemenge in kurzer Zeit zugeführt wird, um eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit zu erreichen, und andererseits der Übergang zur detonativen Umsetzung noch nicht erreicht ist. Je höher die Heizrate eingestellt wird, umso geringer ist die Anzahl der Heizelemente bzw. -schichten und umso größer kann der Abstand zwischen den Heizelementen gewählt werden.

Es ist ebenso gut möglich, die Heizelemente in der Sprengladung sektorenwei­ se anzuordnen. Dabei ist die Querschnittsfläche der Sprengladung in eine be­ stimmte Anzahl von längs der Sprengladung verlaufenden Sektoren aufgeteilt, in denen jeweils Heizelemente enthalten sind. Die Ansteuerung der Heizele­ mente der einzelnen Sektoren erfolgt dann bedarfsweise vor dem Zielkontakt. Damit wird erreicht, dass sich die detonative Leistung auf der Seite des jeweils angesteuerten Sektors zu reduzieren lässt.

Die Auslösung der Heizelemente erfolgt in der Regel mittels einer zielerfas­ senden Sensorik, die in Verbindung mit der Zünd- und Sicherungseinrichtung des Gefechtskopfes in Verbindung steht. Die hierfür vorhandenen Batterien bzw. stromerzeugenden Mittel können auch für die Versorgung der Heizele­ mente genutzt werden.

Der Zeitpunkt der Aktivierung der Heizelemente liegt in der Regel in der Zeit­ spanne kurz vor dem Zielkontakt. Die Höhe des angestrebten Reaktionslevels bei der nicht-detonativen Umsetzung des Sprengstoffes kann durch unter­ schiedliche hohe Stromzufuhr eingestellt werden. Die ist einmal durch die Hö­ he der an den Heizelementen angelegten Spannung möglich oder auch durch die Wahl der Widerstände der Heizelemente. Die Höhe des Reaktionslevels reguliert auch die Zeit, die notwendig ist, um die gewünschte Sprengladungs­ schicht nicht-detonativ umzusetzen. Sprengstoffe weisen die Eigenschaft auf, dass die Reaktionsgeschwindigkeit mit steigender Heftigkeit der Reaktion zu­ nimmt. Dies bedeutet, dass eine nicht-detonative Reaktion relativ langsam ab­ läuft. Somit eignet sich die hier vorgeschlagene thermische Methode der kontrollierten Leistungsreduzierung der Sprengladung besonders für Ge­ fechtsköpfe, bei denen aufgrund der Anforderungen an die Zielbekämpfung ein Zeitraum im Bereich einiger Millisekunden zur Verfügung steht. Eine typi­ sche Anwendungsmöglichkeit sind Penetratoren, die in ein Ziel eindringen müssen. Nach einer Wartezeit von einigen Millisekunden wird das Zündsignal für den Gefechtskopf abgegeben. In dieser Zeitspanne lässt sich der ge­ wünschte Anteil der Sprengladung nicht-detonativ umsetzen. Mittels der thermischen Methode wird bei Penetratoren sogar der Vorteil einer hohen Funktionssicherheit erzielt, da eine rein mechanische Zerstörung oder Zerle­ gung des Sprengstoffes aufgrund der hohen Verdämmung durch den Mantel des Penetrators besonders schwierig ist.

Claims (9)

1. Gefechtskopf zur Bekämpfung technischer Ziele mit einer Zündkette zur detonativen Initiierung der Sprengladung, dadurch gekennzeichnet, dass in der Sprengladung (1) wenigstens ein ansteuerbares Heizelement (3) angeordnet ist, und dass mittels des Heizelements (3) dem Sprengstoff (1) vor dessen detonativer Initiierung ausreichende thermische Energie zur nicht- detonativen Umsetzung im Bereich des Heizelements (3) zuführbar ist.

2. Gefechtskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Sprengladung (1) eine Vielzahl von Heizelementen (3) angeordnet ist, die gegenläufig zur Ausbreitungsrichtung der Detonationsfront ansteuerbar sind.

3. Gefechtskopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente (3) als Schichten ausgeführt sind, die im Querschnitt der Sprengladung angeordnet sind.

4. Gefechtskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Abstände zwischen den Heizelementen (3) so dimensio­ niert sind, dass einerseits ein Übergang von der gewünschten nicht- detonativen zu einer höherwertigen Reaktion vermieden wird und andererseits eine über die Zündkette (2) eingeleitete detonative Umsetzung der Sprengla­ dung nicht behindert wird.

5. Gefechtskopf nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der in das Heizelement (3) eingebrachten Energiezufuhr und deren Zeitdauer nach Maßgabe der gewünschten nicht- detonativen Reaktion der Sprengladung (1) einstellbar ist.

6. Gefechtskopf nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente in Sektoren der Sprengladung (1) angeordnet sind.

7. Gefechtskopf nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente (3) elektrisch ansteuerbar sind.

8. Gefechtskopf nach Anspruche 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente (3) im Bereich des Gefechtskopfmantels (6) Kontakte (7) aufwei­ sen.

9. Gefechtskopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenkontakt als federbelasteter, längs des Gefechtskopfmantels (6) verlau­ fender Leiter (8) ausgeführt ist, der über eine entfernbare Isolationsschicht (10) auf den Kontakten (7) aufliegt.