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Die
Erfindung betrifft ein Penetrationsgeschoss mit einem stabförmigen Kern
aus einem im Ziel nahezu ballistisch unwirksamen Werkstoff geringer
Kompressibilität
und wenigstens einer den Kern radial umgebenden Hülle aus
einem im Ziel ballistisch wirksamen weiteren Werkstoff, wobei sich
die Werkstoffe des Kerns und der Hülle bezüglich der Dichte deutlich unterscheiden
und wobei im Ausgangszustand einer Wirkladung (L) im Zentrum einer Auskleidung
der Wirkladung (L) ein in Ausbreitungsrichtung der detonierenden
Wirkladung ausgerichtetes Bauteil (B), welches aus wenigstens zwei
axial hintereinander angeordneten Teilen (AWM, M2) besteht, deren
Materialien sich bezüglich
der Eigenschaften insbesondere bezüglich der Dichte stark unterscheiden,
angeordnet ist, und welches als Kern (AWM) im mittels der Auslösung der
Wirkladung (L) geformten Penetrationsgeschoss angeordnet ist und wobei
die Hülle
(M) des Penetrationsgeschosses aus wenigstens einem Teil der Auskleidung
der Wirkladung mittels Auslösung
der Wirkladung (L) geformt und mit dem Kern (AWM) verbunden wird,
gemäß
DE 10 2005 057 254
A1 .
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Geschosse
oder Gefechtsköpfe
werden grundsätzlich
so ausgelegt, dass sie im jeweiligen Ziel eine möglichst große spezifische Wirkung entfalten.
Damit wird je nach Einsatzbereich eine hohe Durchschlagsleistung
oder eine möglichst
flächenhafte
Wirkung zur Steigerung der Effizienz angestrebt. Solange sich Ziele
harten oder leichten Zielklassen zuordnen lassen, genügt es, die
Geschosse oder Gefechtsköpfe
dementsprechend auszulegen.
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Zunehmend
treten jedoch weitere zu bekämpfende
Zielobjekte auf, deren Bekämpfung
keine allzu hohe Durchschlagsleistung erforderlich machen und die
vielmehr hinter der schützenden
Wand lateral ausgedehnt und strukturiert sind. Im Inneren des Zieles
erzeugt das für
das Durchschlagen der Zielaußenfläche notwendige
Projektil nur in einem räumlich sehr
begrenzten Bereich eine destruktive Wirkung. Hieraus entsteht die
Forderung, dass das Geschoss neben der Durchschlagsleistung auch
im Ziel eine gewisse Lateralwirkung entfalten soll. Dies führte zur Entwicklung
eines neuen Geschosstyps.
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Aus
der
DE 197 00 349
C2 ist ein Geschoss zur Bekämpfung gepanzerter Ziele bekannt
geworden, welches die vorgenannten Forderungen zu erfüllen vermag.
Das stabförmige
Geschoss besteht aus einer Hülle,
die in vorteilhafter Weise aus Metall oder Schwermetall gefertigt
ist. Der Innenraum wird von einem sogenannten Aufweitmedium (AWM)
ausgefüllt,
welches aus einer Reihe geeigneter Medien ausgewählt wird, die spezifische Eigenschaften
aufweisen. Notwendig ist eine deutlich geringere Dichte als das
Material der Hülle
und zugleich eine geringe Kompressibilität. Als Beispiele für solche
Materialien sind Polyethylen (PE), glasfaserverstärkter Kunststoff
(GFK) und auch Aluminium genannt. Die spezielle Auslegung derartiger
Geschosse hängt
von Parametern wie Zielmaterial und tatsächliche Auftreffgeschwindigkeit,
aber auch vom erwünschten
Aufweitungseffekt ab.
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Das
Funktionsprinzip eines solchen penetrierenden Geschosses, welches
in der Fachwelt als PELE-Penetrator bezeichnet wird (Penetrator
mit Erhöhtem
Lateralen Effekt), ist in der Druckschrift ausführlich beschrieben und soll
deshalb hier nur kurz erläutert
werden. Nach dem Zielaufprall wird das Penetrationsgeschoss von
der Auftreff-Geschwindigkeit auf die sogenannte Kratergrund-Geschwindigkeit
abgebremst. Diese hängt
bei Auftreff-Geschwindigkeiten
ab etwa 2000 m/sec lediglich von dem Verhältnis der Dichten von Geschoss-
und Zielmaterial ab. Da aber der Kern des Geschosses aus einem AWM
mit geringerer Dichte als die Hülle
besteht, ist die Kratergrund-Geschwindigkeit des AWM niedriger als
die der Hülle.
Dadurch erfolgt eine Verschiebung der beiden Materialien gegeneinander
in der Weise, dass das AWM in die Hülle hinein geschoben wird.
Da das AWM wenig kompressibel ist, baut sich ein hoher Druck auf,
der schließlich
die Zerlegung der Hülle
bewirkt. Bei der Zerlegung wird den erzeugten Splitter zusätzlich eine
laterale Geschwindigkeitskomponente aufgeprägt, welche die Splitter in
radialer Richtung ablenkt.
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Ein
wesentlicher Nachteil des PELE-Penetrators besteht darin, dass zu
dessen Beschleunigung ein entsprechendes Beschleunigungsgerät wie beispielsweise
eine Kanone notwendig ist. Systembedingt ist dadurch auch die maximal
erreichbare Geschwindigkeit auf Werte in der Größenordnung von etwa 2000 m/sec
nach oben begrenzt.
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Die
DE 10 2005 057 254
A1 beschreibt eine Möglichkeit
ein vergleichbares Penetrationsgeschoss mit Hilfe der Initiierung
einer Hohlladung zu erzeugen. Das so erzeugte Penetrationsgeschoss benötigt kein
derartiges Beschleunigungsgerät
und kann andererseits auf Geschwindigkeiten ≥ 2000 m/sec beschleunigt werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, und dessen Einsatzspektrum
noch auf andere Anwendungsmöglichkeiten
zu erwitern.
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Erfindungsgemäß besteht
die Lösung
dieser Aufgabe gemäß Anspruch
1 darin, dass ein drittes Teil (M3) zwischen dem mittleren Teil
(AWM) und der Auskleidung (M) angeordnet ist, dessen Material im Ziel
in besonderer Weise wie beispielsweise als Brandlast wirksam wird.
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Hierbei
ist der Kern des Penetrationsgeschosses bereits als Bauteil vorgegeben
und verbindet sich nach erfolgter detonativer Auslösung der Wirkladung
mit den von der Auskleidung stammenden Hüllenmaterial zum gewünschten
Penetrationsgeschoss, das aus Materialien unterschiedlicher Dichte
besteht und das auf eine Geschwindigkeit von ≥ 2000 m/sec beschleunigt wird.
Somit kann beispielsweise mittels eines ersten Materials hoher Dichte
das Ziel perforiert werden, so dass das nachfolgende Material besser
sich in lateraler Richtung ausbreiten kann.
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Das
den Kern des Penetrationsgeschosses bildende Bauteil weist wahlweise
die Form eines Stabes oder einer Platte auf. Damit ist sichergestellt, dass
mittels der Erfindung nicht nur rotationssymmetrische Penetrationsgeschosse
erzeugt werden können,
sondern dass auch mittels einer senkrecht zur Schussrichtung gestreckten
Wirkladung plattenförmige
Penetrationsgeschosse gebildet werden können. Somit lässt sich
das Anwendungsspektrum der Erfindung wesentlich erweitern. Neben
der Perforation des Zieles lässt
sich alternativ auch eine Schneidwirkung erzielen.
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Die
in ihren Eigenschaften unterschiedlichen Teile des Kerns sind vorzugsweise
hintereinander angeordnet, wobei das in Ausbreitungsrichtung der detonierenden
Wirkladung vorne befindliche Teil eine deutlich höhere Dichte
des Werkstoffes aufweist als das nachfolgende Teil, oder umgekehrt,
falls noch nachfolgende härtere
Ziele/Stukturen bekämpft
werden sollen.
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Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im
Folgenden unter Bezugnahme auf die Ansprüche erläutert. Es zeigen:
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1:
das Wirkungsprinzip eines gemäß der Erfindung
mittels Vorwärtsfaltung
erzeugten Penetrationsgeschosses,
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2:
eine PELE-Ladung mit zentraler Initiierung und zentralem Bauteil,
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3:
eine PELE-Ladung mit zweiteiligem zentralen Bauteil,
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4:
eine Variante zu 3 mit zweiteiligem zentralen
Bauteil,
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5:
eine Variante zu 3 mit dreiteiligem zentralen
Bauteil.
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Das
Funktionsprinzip eines gemäß der vorliegenden
Erfindung erzeugten Penetrationsgeschosses, kurz in der Fachwelt
als PELE-Stab (Penetrator mit Erhöhtem Lateralen Effekt mit der
Form eines Stabes) genannt, wird kurz anhand der 1 erläutert, in
der die Vorgänge
beim Aufschlag eines Penetrationsgeschosses mit der Geschwindigkeit
v auf ein Ziel Z dargestellt ist. Während der Penetration wird
das Geschoss in bekannter Weise auf die Kratergrund-Geschwindigkeit
abgebremst, die im Wesentlichen nur vom Verhältnis der Dichte der Materialien
von Ziel Z und dem Geschoss AWM, M ab. Da aber der Kern des Geschosses
aus einem Aufweitmaterial, kurz AWM genannt, geringerer Dichte als die
Hülle M
besteht, ist auch die Kratergrund-Geschwindigkeit des AWM geringer als
die der Hülle
M. Dadurch wird eine relative Verschiebung zwischen den beiden Materialien,
das bedeutet, dass das AWM in die Hülle M geschoben wird. Da das
AWM aber auch wenig kompressibel ist, baut sich in seinem Inneren
ein hoher (hydrodynamischer) Druck auf, der schließlich die
Zerlegung der Hülle
M in Splitter bewirkt. Die Zerlegung kann in natürliche Splitter mit rein zufälliger Größenverteilung
oder mittels kontrollierter Zerlegung in definierte Splittergrößen erfolgen. Bei
der Zerlegung wird den erzeugten Splittern neben der vorhandenen
axialen Geschwindigkeit zusätzlich eine
laterale Geschwindigkeit aufgeprägt
und somit ein nicht unerheblicher Lateraleffekt erzielt.
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Entsprechend
der erfinderischen Lösung wird
ein derartiges Penetrationsgeschosses mit Hilfe der Detonation einer
Wirkladung erzeugt und gleichzeitig auf eine Geschwindigkeit von ≥ 2000 m/sec
beschleunigt. Nutzbare Wirkladungstypen sind neben den Hohlladungen
auch EFP-Ladungen (Explosively Formed Projektile) und hemisphärische Ladungen. Mittels
entsprechender Auslegung der einzelnen Wirkladungstypen können unterschiedliche
Projektilformen und Leistungen erzeugt werden.
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Die
neue Ausführungsform
einer ein Penetrationsgeschoss erzeugenden Wirkladung ist in den 2 bis 5 anhand
von Ausführungsbeispielen dargestellt,
ohne dass die Realisierung gemäß der vorliegenden
Erfindung sich allein hierauf beschränken würde.
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In
der 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel in der Form
einer PELE-Ladung dargestellt. Die zweidimensional gezeichnete Wirkladung
L kann als rotationssymmetrische, ovale, pyramidenförmige oder
auch rinnenförmige,
flächige
Wirkladung ausgestaltet sein. Das Aufweitmaterial AWM ist als eigenständiges Bauteil
auf der Symmetrie- und Schuss-Achse der Auskleidung M angeordnet
und im Zentrum der Auskleidung M befestigt. Das Aufweitmaterial
AWM ist je nach Gestaltung der Wirkladung L als Stab oder als Platte
mit endlicher aber beliebiger Tiefe geformt. Die metallische Auskleidung
M ist ebenfalls entweder als Kalotte oder in Form einer Platte ausgeführt. Die
Sprengladung HE weist im Scheitelpunkt einen Zünder ZD auf. Nach dessen Auslösung breitet
sich die Detonationsfront um den gegebenenfalls vorgesehenen Detonationswellenlenker
D herum in Richtung auf die Auskleidung M aus, welche vom äußeren Rand
beginnend mittels einer Vorwärtsfaltung
in Richtung auf das Aufweitmaterial AWM beschleunigt wird.
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Für das Aufweitmaterial
AWM kommen in bekannter Weise Polyethylen, Aluminium oder glasfaserverstärkter Kunststoff
in Frage, aber auch andere Kunststoffe oder Metalle mit niedriger
Dichte und geringer Kompressibilität. Für das Auskleidungsmaterial
M können
bekannte Werkstoffe wie beispielsweise Kupfer, Tantal, Molybdän, Wismut
und auch entsprechende Legierungen verwendet werden. Es muss zu
den konventionellen Auslegungsrichtlinien für Ladungen jedoch immer beachtet
werden, dass die Dichte des AWM immer niedriger als diejenige des
Auskleidungsmaterials M ist, wobei gleichzeitig niedrige Kompressibilität erforderlich
ist. Derartige Ladungen werden in der Regel nicht für große Tiefenleistungen
ausgelegt sondern eher für
moderate Zieldicken, dafür
aber mit erhöhtem
Lateraleffekt.
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Der
Entstehungsprozess des Penetrationsgeschosses verläuft anders
als beim Kollaps einer Hohlladung oder bei einer Umformung oder
Umstülpung
wie bei einer EFP-Ladung. Vielmehr wird hierbei der Prozess des
sogenannten Plattieren angewandt, bei dem zwei entsprechende Platten
oder vergleichbare Strukturen mittels Initiierung einer Sprengladung
HE unter einem vorgegebenen Winkel mit hoher Geschwindigkeit aufeinander
geschossen werden. Beim Aufeinandertreffen entsteht an der Berührungsfläche eine
enge und gut haftende Verbindung, da aufgrund der erzeugten hohen
Drücke
ein lokales hydrodynamisches Ineinanderfließen der Materialien stattfindet.
Dieser Ablauf kann in gleicher Weise auch bei rotationssymmetrischen
Auskleidungen wie hier im Ausführungsbeispiel
angewendet werden. Die Dicke des Auskleidungsmaterials M bestimmt
beim Entstehungsprozess des Penetrationsgeschosses auch die Dicke
der Hülle
M um das Aufweitmaterial AWM des Geschosses.
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Durch
das Aufeinandertreffen der Teile des Auskleidungsmaterials M auf
das Aufweitmaterial AWM werden beide innig miteinander entweder
zu einem stabförmigen
Penetrationsgeschoss in der rotationssymmetrischen Version oder
zu einer Platte in der gestreckten Version verbunden und erhalten gleichzeitig
mittels der axialen Geschwindigkeitskomponente eine hohe Geschwindigkeit
in Richtung auf das Ziel. Der rückwärtige Teil
des Aufweitmaterials M wird dabei vom Material M der Auskleidung
umschlossen während
bei der hier gewählten
Dimensionierung des Durchmessers der Auskleidung im Verhältnis zur
Länge des
Aufweitmaterials in Schussrichtung die Front des Aufweitmaterials
nicht vom Material M der Auskleidung bedeckt wird. Die Höhe der Geschwindigkeit
v (vgl. 1) kann beispielsweise über den Öffnungswinkel
der Auskleidung M und über
weitere geometrische Parameter beeinflusst werden. Hinsichtlich
der Auswahl des Auskleidungsmaterials M gelten die gleichen Prinzipien
wie bei den oben vorgestellten Varianten.
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In
der 3 ist eine Variante zum Ausführungsbeispiel nach 2 dargestellt.
Hierbei ist auf der Frontseite des Aufweitmaterials AWM ein weiteres
Material M2 angeordnet.
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Die
Dichte des weiteren Materials M2 wird wesentlich höher gewählt als
die Dichte des Aufweitmaterials AWM. Während des Entstehungsprozesses
umschließt
das Material M1 der Auskleidung den Kern des Penetrationsgeschosses,
welcher aus dem Aufweitmaterial AWM und der weiteren Masse M2 besteht.
Der Vorteil eines solchen Penetrationsgeschosses besteht darin,
dass mittels der vorgeschalteten Masse M2 zuerst die Zielwandung
durchschlagen wird und der Aufweitprozess anschließend ungehindert
stattfinden kann.
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Ein
Beispiel für
eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung einer Ladung ist in der 4 wiedergegeben.
In diesem Fall wird vorgeschlagen, das zentrale Bauteil B aus zwei
unterschiedlichen Materialien anzufertigen. Hierbei ist jedoch das
weitere Material M2 in Schussrichtung gesehen hinter dem Aufweitmaterial
AWM angeordnet. Im Entstehungsprozess wird das weitere Material
M2 vom Material M1 der Auskleidung umhüllt. Somit wird das weitere
Material M2 beim Zielaufprall und dem darauf folgenden Aufweitvorgang
bis in das Ziel hinein befördert.
Deshalb wird für
das weitere Material M2 in der Regel ein Werkstoff mit besonders
im Ziel wirksamen Eigenschaften verwendet. Beispielsweise kann eine
Magnesiumverbindung als Brandlast im Ziel Verwendung finden. M2 kann
aber auch aus konventionellem Stabmaterial bestehen, falls die Penetration
weiterer Zielwände
erforderlich ist.
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Die 5 zeigt
eine weitere Variante zu den bereits vorgeschlagenen Ladungen. Bei
dieser Bauform werden die Eigenschaften der Beispiele gemäß der 3 und 4 vorteilhaft
miteinander kombiniert. Das Bauteil B weist somit sowohl ein Material M3
vor dem Aufweitmaterial AWM als auch ein weiteres Material M2 zwischen
dem Aufweitmaterial AWM und der Auskleidung M1 auf. Die Eigenschaften
der Materialien M2 und M3 unterscheiden sich in der Regel. Das in
Schussrichtung frontseitige Material M3 wird üblicherweise im Hinblick auf
eine optimale Penetration des Ziels ausgelegt sein und das rückwärtige Material
M2 vorzugsweise für
die Anwendung innerhalb des Ziels., wobei darunter sowohl die Penetration
weiterer Zielwände
ebenso verstanden werden kann wie das Auslösen eines Brandes. Vorzugsweise werden
die Materialien M2 und M3 als Metallzylinder oder Quader ausgeführt sein,
welche einerseits mit dem Aufweitmaterial und andererseits mit der
Auskleidung fest verbunden sind. Das dazwischen liegende Aufweitmaterial
entspricht in seinen Eigenschaften dem bereits oben beschriebenen
Material mit niedriger Dichte und geringer Kompressibilität.