DE102019007104B3

DE102019007104B3 - Splittergefechtskopf für einen Flugkörper

Info

Publication number: DE102019007104B3
Application number: DE102019007104.2A
Authority: DE
Inventors: Dr. Arnold Werner; Christian Euba
Original assignee: TDW Gesellschaft fuer Verteidigungstechnische Wirksysteme mbH
Current assignee: TDW Gesellschaft fuer Verteidigungstechnische Wirksysteme mbH
Priority date: 2019-10-14
Filing date: 2019-10-14
Publication date: 2021-02-11
Anticipated expiration: 2039-10-15
Also published as: US20210108904A1; US11118880B2

Abstract

Ein Splittergefechtskopf für einen Flugkörper umfasst eine Gefechtskopfhülle; eine Wirkladung, welche innerhalb der Gefechtskopfhülle angeordnet ist und eine Splitterfüllung, welche derart innerhalb der Gefechtskopfhülle vor der Wirkladung des Splittergefechtskopfs in einer Wirkrichtung des Splittergefechtskopfs angeordnet und ausgebildet ist, dass bei Zündung der Wirkladung Splitter aus der Splitterfüllung innerhalb eines ersten Abgangsöffnungswinkels in die Wirkrichtung geschleudert werden. Der Splittergefechtskopf umfasst ferner eine Splitterdämpfungsladung, welche innerhalb der Gefechtskopfhülle seitlich zu der Wirkrichtung auf der Splitterfüllung dazu angeordnet und ausgebildet ist, bei Zündung einen seitlichen Dämpfungsdruck auf die Splitterfüllung auszuüben. Alternativ umfasst der Splittergefechtskopf ferner eine Splitterdämpfungsfüllung, welche ein Metallpulver aufweist und welche derart innerhalb der Gefechtskopfhülle seitlich zu der Wirkrichtung auf der Splitterfüllung angeordnet und ausgebildet ist, dass das Metallpulver bei Zündung der Wirkladung seitlich von der Splitterfüllung freigesetzt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Splittergefechtskopf für einen Flugkörper sowie einen Flugkörper mit einem derartigen Splittergefechtskopf.
Die Bekämpfung von Bodenzielen aus der Luft erfordert zunehmend mehr Flexibilität bezüglich ihrer Wirkungsausprägung. So ist beispielsweise von der United States Air Force unter der Bezeichnung „Low Cost Autonomous Attack System“ (LO-CAAS) ein umschaltbares System zur Bekämpfung von gepanzerten und ungepanzerten Fahrzeugen über Drohnensysteme entwickelt worden. Das System kann autonom zwischen harten Zielen (Panzer) und halbharten Zielen (Radar-Stellungen, LKWs, usw.) unterscheiden und entsprechend zwei unterschiedliche Wirkmodi verwenden, wobei ein Projektil (ein sogenanntes „Explosively Formed Projectile“) gegen harte Ziele und Splitter gegen halbharte Ziele zur Anwendung kommen. Durch unterschiedliche Mehrfachzündungen kann die Ladung des Systems zwischen diesen beiden Wirkmodi hin- und herschalten, sodass ein hohes Maß an Flexibilität erreicht wird.
Für bestimmte Anwendungen werden verschärfte Anforderungen an die Flexibilität des Wirksystems gestellt. Beispielsweise kann ein fokussierter Modus gefordert sein, z.B. eine gezielte Zerstörung eines Motors eines fahrenden Fahrzeugs. Darüber hinaus kann es jedoch je nach Situation erforderlich sein, nicht nur den Motor, sondern das gesamte Fahrzeug auszuschalten, d.h. einen nicht-fokussierten Angriff durchzuführen. Es besteht somit für bestimmte Anwendungen ein Bedarf, möglichst flexibel einen Wirkumfang bzw. eine Wirkrichtung eines Wirksystems zu variieren. Hierbei können Umweltbedingungen, wie beispielsweise Seitenwind, sehr kurzfristige Richtungskorrekturen erforderlich machen, um eine präzise Wirkung des Systems zu garantieren.
Die Druckschrift DE 41 39 372 C1 beschreibt einen Splittergefechtskopf, bei welchem Verformungsladungen um eine Splitterhülle herum in eine Längsrichtung des Splittergefechtskopfs verlaufend angeordnet sind. Die Verformungsladungen werden vor einer Hauptsprengladung gezündet, um die Splitterhülle einzudrücken und derart eine erhöhte Trefferdichte gegenüber starren Splitterhüllen zu erreichen.
Die Druckschrift US 7 658 150 B2 offenbart eine Vorrichtung zur Steuerung des Abflusses von Material oder Bruchstücken aus einer primären oder sekundären Splitterfüllung im Zusammenhang mit der Auslösung einer Hauptladung in einer Rakete oder einem Geschoss durch eine Initialladung.
Die Druckschrift DE 195 31 287 B4 offenbart einen Gefechtskopf mit einer Hauptladung und mit der Hauptladung vorgeordneten und in Umfangsrichtung des Gefechtskopfes voneinander beabstandet angeordneten Auslenkungsladungen, wobei der Hauptladung eine Hauptladungszündeinrichtung und den Auslenkungsladungen jeweils Zusatzladungszündeinrichtungen zugeordnet sind.
Die Druckschrift US 2004/0074413 A1 offenbart eine Munitionsvorrichtung mit Gefechtskopfeffekt-Mänteln, die jeweils Gefechtskopfeffekt-Elemente enthalten, und explosiven Zusammensetzungen, die innerhalb jedes Gefechtskopfeffektmantels angeordnet sind und die im oder nahe am Ziel mittels einer Auslösevorrichtung auslösbar sind.
Die Druckschrift US 3 714 897 A offenbart einen Sprengkopf, der einen flüssigen oder plastischen Sprengstoff enthält, welchem durch geeignete Form eine Richtwirkung verliehen wird, um so den Hauptstoß des Sprengkopfes auf ein Ziel zu lenken.
Die Druckschrift US 7 971 535 B1 offenbart einen Fragmentierungssprengkopf mit einer Hülle aus einem Material, das bei der Detonation des Sprengstoffs pulverisiert wird, so dass der Letalitätsradius der pulverisierten Hülsenfragmente nicht größer als der des Gasstoßes ist.
Die Druckschrift US 9 243 876 B1 offenbart eine gerichtete Munition mit einer nicht fragmentierten Hülle und einem Sprengstoff in der Hülle, der so konfiguriert ist, dass die Fragmente aus einer Öffnung der Hülle herausgeschleudert werden, wenn der Sprengstoff gezündet wird.
Die Druckschrift DE 199 17 173 A1 offenbart einen Gefechtskopf mit großer Splitterreichweite und großer Splitterenergie, welcher eine konkave sprengstoffbeschleunigte Splittereinheit aufweist, die in einem Metallpulver eingebettete Kugeln zwischen zwei Blechen beinhaltet.
Eine Herausforderung bei derartigen und anderen Splitter-Wirksystemen ist es mitunter die zu bewirkende Fläche, d.h. den „Footprint“, auf die tatsächlich geforderte laterale Zielausdehnung zu beschränken. Allgemein gesprochen liegt vielfach die Problemstellung vor, eine vorgegebene begrenzte Zielfläche einzuhalten und beispielsweise Randsplitter mit großen seitlichen Abgangswinkeln, sogenannte „vagabundierende“ Randsplitter, möglichst zu vermeiden bzw. abzufangen. Beispielsweise werden Gefechtsköpfe mitunter mit konstruktiven Metalleinfassungen, Rückhalteringen oder anderen seitlichen Verstärkungen ausgebildet, beispielsweise aus einem Stahl-Material, welche periphere Randsplitter verhindern bzw. ablenken sollen. Hierbei ist jedoch darauf zu achten, dass diese Verstärkungen nicht selber wiederum sekundäre Splitter mit großen Abgangswinkeln/Öffnungswinkeln erzeugen.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, Lösungen für Splitter-Wirksysteme mit verbesserter Genauigkeit zu finden.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Splittergefechtskopf mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch einen Splittergefechtskopf mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 und durch einen Flugkörper mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12.
Gemäß einer Ausführung der Erfindung ist ein Splittergefechtskopf für einen Flugkörper vorgesehen. Der Splittergefechtskopf umfasst eine Gefechtskopfhülle; eine Wirkladung, welche innerhalb der Gefechtskopfhülle angeordnet ist; eine Splitterfüllung, welche derart innerhalb der Gefechtskopfhülle vor der Wirkladung des Splittergefechtskopfs in einer Wirkrichtung des Splittergefechtskopfs angeordnet und ausgebildet ist, dass bei Zündung der Wirkladung Splitter aus der Splitterfüllung innerhalb eines ersten Abgangsöffnungswinkels in die Wirkrichtung geschleudert werden; und eine Splitterdämpfungsladung, welche innerhalb der Gefechtskopfhülle seitlich zu der Wirkrichtung auf der Splitterfüllung dazu angeordnet und ausgebildet ist, bei Zündung einen seitlichen Dämpfungsdruck auf die Splitterfüllung auszuüben. Der Splittergefechtskopf umfasst ferner eine Sicherungs- und Steuerungsvorrichtung, welche dazu ausgebildet ist, die Splitterdämpfungsladung derart zeitlich synchronisiert mit der Wirkladung zu zünden, dass die bei Zündung der Wirkladung aus der Splitterfüllung austretenden Splitter durch den Dämpfungsdruck der Splitterdämpfungsladung an einer lateralen Expansion gehindert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung ist ein Splittergefechtskopf für einen Flugkörper vorgesehen. Der Splittergefechtskopf umfasst eine Gefechtskopfhülle; eine Wirkladung, welche innerhalb der Gefechtskopfhülle angeordnet ist; eine Splitterfüllung, welche derart innerhalb der Gefechtskopfhülle vor der Wirkladung des Splittergefechtskopfs in einer Wirkrichtung des Splittergefechtskopfs angeordnet und ausgebildet ist, dass bei Zündung der Wirkladung Splitter aus der Splitterfüllung innerhalb eines ersten Abgangsöffnungswinkels in die Wirkrichtung geschleudert werden; und eine Splitterdämpfungsfüllung, welche ein Metallpulver aufweist und welche derart innerhalb der Gefechtskopfhülle seitlich zu der Wirkrichtung ringförmig um die Splitterfüllung herum angeordnet und ausgebildet ist, dass das Metallpulver bei Zündung der Wirkladung seitlich von der Splitterfüllung freigesetzt wird und die bei Zündung der Wirkladung aus der Splitterfüllung austretenden Splitter lateral abbremst.
Gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung ist ein Flugkörper mit einem erfindungsgemäßen Splittergefechtskopf vorgesehen.
Eine der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, Randsplitter mit großen Abgangswinkeln weitestgehend bis vollständig einzuschränken, indem die Splitterfüllung bzw. -ladung entweder durch ein explosive Sprengladung oder durch eine Metallpulverschicht umgeben wird. Die Sprengladung kann beispielsweise aus dem gleichen Material wie die primäre Wirkladung ausgebildet sein. Eine Zündung der Sprengladung erzeugt Stoßwellen, die wiederum einen seitlichen Druck aufbauen, welcher die aus der Splitterfüllung austretenden Splitter an einer lateralen Expansion hindert. Alternativ stellt das Metallpulver der Splitterdämpfungsfüllung einer „inerte“ Lösung bereit. Nach der Zündung der Wirkladung führen (kleine) Pulverkörner des freigesetzten Metallpulvers aufgrund ihres großen Oberfläche-zu-Volumen-Verhältnisses zu einer exponentiellen Abbremsung möglicher Randsplitter in der umgebenden Luft. Hierbei kann die Pulverfüllung „impedanzangepasst“ werden (Materialimpedanz: Dichte x Schall-/Schockgeschwindigkeit), um eine optimale Einschränkung der lateralen Beschleunigung freigesetzter Randsplitter in Abhängigkeit von den gewählten Materialien und Geometrien zu erreichen. Eine derartige Pulverbarriere wird in der Luft derart stark abgebremst, dass es selbst im Nahzustand zu keinerlei ballistischen Effekten kommt.
Im Ergebnis verhindern die erfindungsgemäßen Lösungen Splitter mit großen Abgangswinkeln, sodass unerwünschte Begleitschäden (Kollateralschäden) ausgeschlossen werden. Ein letaler Splitter-Wirkradius kann ausschließlich auf eine lateral spezifizierte Zielgröße beschränkt werden.
Der erfindungsgemäße Splittergefechtskopf kann beispielsweise axialsymmetrisch bezogen auf die Wirkrichtung ausgebildet sein, z.B. zylindersymmetrisch. In diesem Fall liegt die Splitterdämpfungsladung bzw. die Splitterdämpfungsfüllung radial außerhalb der Splitterfüllung, um radial oder schräg abgehende Splitter aufzuhalten und lediglich Splitter bis zu einem gewissen ersten Abgangsöffnungswinkel bezogen auf die Wirkrichtung zuzulassen. Grundsätzlich ist die erfindungsgemäße Lösung jedoch ebenso auf andere Wirksysteme anwendbar, bei denen Randsplitter auftreten können und gleichzeitig eine lateral begrenzte Wirkung einzuhalten ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
Gemäß einer Weiterbildung kann die Splitterdämpfungsladung ringförmig um die Splitterfüllung herum ausgebildet sein. Die Splitterdämpfungsladung kann somit als Sprengstoffring um die Splitterfüllung herum geformt sein, z.B. in einem axialsymmetrischen Gefechtskopfsystem.
Gemäß einer Weiterbildung kann die Splitterdämpfungsladung die Splitterfüllung seitlich vollständig abdecken. In diesem Fall kann somit sichergestellt werden, dass kein Splitter seitlich aus der Splitterfüllung entweichen kann, ohne zuvor auf die Splitterdämpfungsladung zu treffen bzw. durch deren Druckwelle abgebremst zu werden.
Die Sicherungs- und Steuerungsvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, die Splitterdämpfungsladung zeitlich synchronisiert mit der Wirkladung zu zünden. Die Sicherungs- und Steuerungsvorrichtung kann beispielsweise eine Logik enthalten, die die Zündabfolge regelt (Zeitverzögerungs-Logik).
Die Splitterdämpfungsfüllung kann als Pulverring um die Splitterfüllung herum geformt sein, z.B. in einem axialsymmetrischen Gefechtskopfsystem.
Gemäß einer Weiterbildung kann die Splitterdämpfungsfüllung die Splitterfüllung seitlich vollständig abdecken. In diesem Fall kann somit sichergestellt werden, dass kein Splitter seitlich aus der Splitterfüllung entweichen kann, ohne zuvor auf das Metallpulver der Splitterdämpfungsfüllung zu treffen und durch dieses abgebremst zu werden.
Gemäß einer Weiterbildung kann die Splitterdämpfungsfüllung in mehrere Füllbehältnisse unterteilt sein. Die Füllbehältnisse können als Ring um die Splitterfüllung herum angeordnet sein. Alternativ sind natürlich auch andere Ausführungsformen denkbar.
Gemäß einer Weiterbildung können die Füllbehältnisse als Kunststoffschläuche ausgebildet sein. Beispielsweise können ein oder mehrere Kunststoffschläuche mit Schwermetallpulver gefüllt sein und um die Splitterfüllung herum angeordnet sein.
Gemäß einer Weiterbildung kann das Metallpulver ein Schwermetall aufweisen.
Gemäß einer Weiterbildung kann der Splittergefechtskopf weiterhin eine Verformungsladung umfassen. Die Verformungsladung in der Wirkrichtung vor der Splitterfüllung angeordnet und dazu ausgebildet sein, die Splitterfüllung durch Zündung in Richtung der Wirkladung zu drücken, sodass der erste Abgangsöffnungswinkel der Splitterfüllung auf einen zweiten Abgangsöffnungswinkel verkleinert wird.
Dieser Ausführung liegt das Konzept einer anpassbaren Fokussierung zugrunde, welche kurzfristig auf die Art des anvisierten Ziels einstellbar ist. Hierzu kann beispielsweise eine Verformungsladungsschicht an einem Vorderende des Gefechtskopfes detoniert werden, um eine dahinter befindliche Splitteranordnung in das Innere des Gefechtskopfes gewissermaßen einzudrücken. Beispielsweise kann hierzu eine Kavität im Innern des Gefechtskopfes vorgesehen sein, die hohl oder mit Gas, Flüssigkeit oder einem „weichen“ Material wie Schaumstoff oder dergleichen gefüllt sein kann. Beispielsweise kann ein Polyurethan-Schaumstoff zur Füllung einer derartigen Kavität mit geeigneter Dichte vorgesehen sein. Die Geometrie des Vorderendes des Gefechtskopfes wird hierbei derart verformt, dass die Splitter bei einer Zündung der Hauptladung unter einem geänderten Abgangswinkel austreten und auf das Ziel geschleudert werden. Vor der Zündung der Verformungsladung kann die Splitterschicht beispielsweise eine flache oder konvexe Form aufweisen. Diese Oberfläche kann nach der Detonation der Verformungsladung in eine zumindest näherungsweise konkave Gestalt gebracht werden aufgrund der Bewegung ins Innere des Gefechtskopfes. In diesem Fall wird der Abgangsöffnungswinkel der Splitter gegenüber eine Längsachse (d.h. der Wirkrichtung) des Gefechtskopfes verkleinert.
Diese Ausführung der Erfindung erlaubt es somit, in flexibler Weise zwischen unterschiedlichen Fokussierungen bzw. Wirkmodi des Wirksystems zu wechseln. In einem Ausgangszustand befindet sich das Wirksystem in einem nicht-fokussiertem Modus, der durch Detonation der Verformungsladung in einen fokussierten Modus überführt werden kann. Die Zündung der Verformungsladung kann hierzu vorlagert zu der Zündung der eigentlichen Hauptladung, d.h. der Wirkladung, erfolgen. Die Wirkcharakteristik bzw. Wirkgenauigkeit des Systems ist somit in besonders flexibler Weise kurz vor der Zündung der eigentlichen Hauptladung einstellbar. Umwelteinflüssen kann somit gezielt entgegensteuert werden. Zudem kann der Wirkmodus des Systems auf das Ziel angepasst werden, wobei Kollateralschäden minimiert werden.
Gemäß einer Weiterbildung kann die Splitterfüllung zur Abgabe von vorgeformten Splittern und/oder kontrollierten Splittern ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Splitterfüllung eine Trägerschicht aus einem Metallmaterial wie Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung aufweisen, z.B. etwa 2mm dick, die vorgeformte Splitter aufnimmt bzw. trägt (sogenannte Konstruktions-Splitter). Konstruktions-Splitter bestehen vorzugsweise aus einem hochdichten und möglichst leistungsstarken Metallmaterial, z.B. einer Wolfram-Schwermetall-Legierung (WSM). Alternativ oder zusätzlich kann die Splitterfüllung auch zur kontrollierten Zerlegung in Splitter ausgelegt sein (sogenannte kontrollierte Splitter). Beispielsweise kann eine Metallschicht mit gefrästen Nuten vorgesehen sein, die durch Zündung der Wirkladung in eine Vielzahl von Splittern zerfällt.
Gemäß einer Weiterbildung kann die Gefechtskopfhülle aus einem Faserverbundmaterial gefertigt sein. Damit sind nicht nur deutliche Gewichtsersparnisse möglich gegenüber herkömmlichen Gefechtsköpfen mit Gehäusen aus Stahl oder Titan. Zudem zersetzen sich typische Verstärkungsfasern bei einer Explosion und haben somit keine bzw. eine vernachlässigbare Splitterwirkung (z.B. verbrennen Kohlenstofffasern bei den typischerweise auftretenden Temperaturen).
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:

1 schematische Schnittansicht eines Splittergefechtskopfs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 schematische Schnittansicht eines Splittergefechtskopfs gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
3 schematische Schnittansicht eines Splittergefechtskopfs gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
4 schematische Draufsicht auf einen Flugkörper mit einem Splittergefechtskopf aus 1 bis 3;
5 schematische Ansichten zur Wirkungsweise des Splittergefechtskopfs aus 3 vor und nach einer Verformung; und
6 schematische Schnittansicht eines Splittergefechtskopfs gemäß einem Beispiel.

Die beiliegenden Figuren sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
1 bis 3 zeigen schematische Schnittansichten von Splittergefechtsköpfen 10 gemäß Ausführungsformen der Erfindung. 4 zeigt ferner einen Flugkörper 100 mit einem derartigen Splittergefechtskopf 10.
Bei dem Flugkörper 100 kann es sich beispielsweise um einen langsam fliegenden Flugkörper handeln, z.B. ca. 100 m/s. Beispielsweise kann der Flugkörper 100 ein Lenkflugkörper oder ein unbemanntes Luftfahrzeug wie einer Drohne oder dergleichen sein. Der Zielanflug des Flugkörpers 100 auf ein Ziel kann im Endstadium auf Sicht erfolgen (z.B. elektro-optisch bzw. infrarot).
Die Splittergefechtsköpfe 10 der 1 bis 3 sind axialsymmetrisch bezogen auf eine Wirkrichtung 7 ausgebildet, d.h. deren Längsachse liegt in Wirkrichtung 7. Die Splittergefechtsköpfe 10 umfassen jeweils eine Gefechtskopfhülle 1, in welcher eine Wirkladung 2, d.h. ein Primärladung angeordnet ist, welche beispielsweise aus einem schockunempfindlichen, kunststoffgebundenen Sprengmaterial bestehen kann. Die Gefechtskopfhülle 1 kann beispielsweise aus einem Metallmaterial wie Aluminium und/oder Stahl oder einer entsprechenden Legierung bestehen. Zur Vermeidung unbeabsichtigter Begleitschäden (Kollateralschäden) kann die Gefechtskopfhülle 2 ebenso jedoch aus Verbundwerkstoffen hergestellt werden, die keine oder kaum Splitter erzeugen, z.B. glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) oder kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK).
Ferner befindet sich in der Gefechtskopfhülle 1 eine Splitterfüllung 3, welche eine Trägerschicht 13 aufweist, z.B. eine mehrere Millimeter dicke Kunststoff und/oder Metallschicht, von der eine Vielzahl von vorgeformten Splittern 11 aus Stahl und/oder einer Schwermetall-Legierung getragen werden, z.B. Wolfram. Die Splitterfüllung 3 ist innerhalb der Gefechtskopfhülle 1 vor der Wirkladung 2 des Splittergefechtskopfs 10 bezogen auf die Wirkrichtung 7 des Splittergefechtskopfs 10 angeordnet. Bei Zündung der Wirkladung 2 werden die Splitter 11 aus der Splitterfüllung 3 innerhalb eines Abgangsöffnungswinkels 6a in die Wirkrichtung 7 geschleudert (vgl. 5 links). Beispielsweise kann der erste Abgangsöffnungswinkel 5a etwa 60° betragen oder einen Winkelbereich von beispielsweise 55° bis 65° Grad überdecken, d.h. die Splitter 11 werden in Winkeln bis zu maximal 55° bis 65° Grad bezogen auf die Wirkrichtung 7 abgestoßen. Der Splittergefechtskopf 10 weist hierzu ferner eine Sicherungs- und Steuerungsvorrichtung 8 auf, welche in einer Heckpartie des Splittergefechtskopfs 10 integriert ist. Die Sicherungs- und Steuerungsvorrichtung 8 ist unter anderem dazu ausgebildet, die Wirkladung 2 durch Betätigung einer Zündung 12 zu detonieren. Die Sicherungs- und Steuerungsvorrichtung 8 kann hierzu eine entsprechende Zeitsteuerung umfassen, die die Zündung 12 entsprechend ansteuert. Hierzu kann die Zündung 12 in der üblichen, dem Fachmann bekannten Weise, eine Zündkette samt Booster und Detonator aufweisen.
Die Ausführungen der 1 bis 3 verfolgen unterschiedliche Strategien, um unerwünschte „vagabundierende“ Randsplitter zu verhindern, die möglicherweise seitlich unter großen Winkeln zu der Wirkrichtung 7 austreten könnten (hierzu weiter unten). In herkömmlichen Systemen wird mitunter vorgeschlagen, eine Metalleinfassung oder dergleichen vorzusehen, die derartige Randsplitter auf- bzw. abfangen soll. 6 zeigt ein Beispiel eines Splittergefechtskopfs 10, welcher ebenfalls den oben geschilderten grundsätzlichen Aufbau aufweist. Die Gefechtskopfhülle 1 des Splittergefechtskopfs 10 weist hierbei einen verstärkenden, azimutal umlaufenden Rückhaltering 15 auf, der die Aufgabe der Unterdrückung von großen Splittern unter großen Abgangswinkeln übernehmen soll. Dieser ist „aufgedickt“ skizziert, kann jedoch ebenso gleichkalibrig ausgebildet sein, d.h. sich ins Innere der Gefechtskopfhülle 1 hinein erstrecken, wobei die Splitterfüllung 3 entsprechend mit einem reduzierten Durchmesser ausgebildet sein kann. Bei derartigen herkömmlichen Systemen besteht nun das Problem, dass der Rückhaltering 15 bei der Detonation der Wirkladung 2 ebenfalls Randsplitter unter großen Abgangswinkeln erzeugen kann. Diese werden von den vorliegenden Ausführungen gemäß 1 bis 3 verhindert, wie im Folgenden erläutert wird.
Der Splittergefechtskopf 10 in 1 umfasst hierzu eine Splitterdämpfungsladung 4, welche innerhalb der Gefechtskopfhülle 1 seitlich zu der Wirkrichtung 7 auf der Splitterfüllung 3 dazu angeordnet und ausgebildet ist, bei Zündung einen seitlichen Dämpfungsdruck auf die Splitterfüllung 3 auszuüben. Zu diesem Zweck ist die Splitterdämpfungsladung 4 in 1 konkret als Sprengstoffring ausgebildet, welcher die Splitterfüllung 3 seitlich, d.h. in radialer Richtung, vollständig abdeckt. Die Sicherungs- und Steuerungsvorrichtung 8 ist nun ferner dazu ausgebildet, die Splitterdämpfungsladung 4 zeitlich synchronisiert mit der Wirkladung 2 zu zünden. Aufgrund der Zündung der Splitterdämpfungsladung 4 entsteht eine Druckwelle ins Innere der Gefechtskopfhülle 1 hinein, d.h. in radialer Richtung senkrecht zu der Wirkrichtung 7 und somit auch senkrecht zu der Längsachse des Splittergefechtskopfes 10. Die Splitterdämpfungsladung 4 kann hierbei derart konfiguriert sein, dass der entstehende seitliche Druck aufgrund der Detonation der Splitterdämpfungsladung 4 auftretende Splitter 11 an einer lateralen Expansion unter großen Abgangswinkeln hindert. Damit kann sichergestellt werden, dass der erste Abgangsöffnungswinkel 6a des Splittergefechtskopfes 10 entsprechend zu den jeweiligen Vorgaben des Anwendungsfalls beschränkt bleibt und keine gefährlichen, möglicherweise Kollateralschäden auslösenden Randsplitter abgestoßen werden.
Alternativ hierzu umfassen die Splittergefechtsköpfe 10 der 2 und 3 eine Splitterdämpfungsfüllung 5, welche als Schwermetallpulverring innerhalb der Gefechtskopfhülle 1 seitlich zu der Wirkrichtung 7 um die Splitterfüllung 3 herum ausgebildet ist, wobei die Splitterdämpfungsfüllung 5 die Splitterfüllung 3 seitlich, d.h. in radialer Richtung, vollständig abdeckt. Der Pulverring wird bei einer Zündung der Wirkladung 2 zerlegt, sodass die Partikel des Schwermetallpulvers seitlich von der Splitterfüllung 3 freigesetzt werden. Aufgrund des großen Oberfläche-zu-Volumen-Verhältnisses der Partikel kommt es zu einer erheblichen Abbremsung innerhalb der umgebenden Atmosphäre, sodass auftretende Randsplitter an der Expansion gehindert werden. In diesem Fall wird anders als in der Ausführungsform gemäß 1 eine „inerte“ Variante bereitgestellt, um die Abgangsöffnungswinkel der Splitter 11 auf einen vorgegebenen maximalen Öffnungswinkel zu beschränken.
Die Ausführung gemäß 3 weist ferner eine Verformungsladung 9 auf der Splitterfüllung 3 auf, d.h. die Verformungsladung 9 ist in der Wirkrichtung 7 vor der Splitterfüllung 3 angeordnet. Die Verformungsladung 9 kann hierbei durch eine entsprechende Zündung (nicht eingezeichnet) über die Sicherungs- und Steuerungsvorrichtung 8 der Wirkladung 2 zeitlich vorgelagert gezündet werden. Hierdurch wird die Splitterfüllung 3 in Richtung der Wirkladung 2 in die Gefechtskopfhülle hineingedrückt, wodurch der erste Abgangsöffnungswinkel 6a der Splitterfüllung 3 auf einen zweiten Abgangsöffnungswinkel 6b verkleinert wird (vgl. nach unten gerichtete Pfeile in 3). Dies wird in 5 rechts beispielhaft skizziert. Der Splittergefechtskopf 10 kann somit sehr kurzfristig, beispielsweise kurz vor einem Angriff des Flugkörpers 100, zwischen unterschiedlichen Angriffs- bzw. Wirkmodi wechseln. Ein nicht-fokussierter Modus dient hierbei einem Zielangriff mit breiter Streuung der Splitter (links in 5). Alternativ kann der Splittergefechtskopf 10 jedoch in einen fokussierten Modus umschalten, bei welchem die Splitter in einen erheblich verkleinerten Winkelbereich geschleudert werden (z.B. lediglich 15° oder 10° bis 20° statt 55° bis 65° im nicht fokussierten Modus). Um dieser Bewegung der Splitterfüllung 3 gerecht zu werden, ist die Splitterdämpfungsfüllung 5 in dieser Variante in rückwärtiger Richtung des Splittergefechtskopfes 10 ausgeweitet (vgl. 3), sodass diese auch nach Detonation der Verformungsladung 9 noch ihre Wirkung entfalten kann.
5 deutet die beiden Wirkmodi des Splittergefechtskopfes 10 aus 3 schematisch an. Links befindet sich der Splittergefechtskopf 10 in einem nicht-fokussierten Modus, in welchem die Verformungsladung 9 (noch) nicht gezündet wurde. Die Splitterfüllung 3 weist somit noch ihre ursprüngliche Gestalt auf, sodass die Splitter 11 bei einer Zündung der Wirkladung 2 bis zu maximal einem ersten Abgangsöffnungswinkel 6a austreten. Rechts in 5 befindet sich der Splittergefechtskopf 10 in einem fokussierten Modus, in welchem die Verformungsladung 9 gezündet und die Splitterfüllung 3 in die Gefechtskopfhülle 1 hineingedrückt wurde. Die Splitterfüllung 3 weist nunmehr eine näherungsweise konkave Gestalt auf. Sobald die Wirkladung 2 gezündet wird, beschleunigt die hierdurch ausgelöste Druckwelle die Splitter 11 nun in Winkeln bis maximal zu dem verkleinerten zweiten Abgangsöffnungswinkel 6b nach vorne. Vagabundierende Randsplitter werden durch das ebenfalls ausgelöste Schwermetallpulver der Splitterdämpfungsfüllung 5 abgefangen (nicht eingezeichnet).
Im Ergebnis wird somit ein flexibles Wirksystem mit erhöhter Genauigkeit bereitgestellt, dass auf unterschiedliche Ziel-Begegnungsanforderungen kurzfristig reagieren kann.
Die Ausführungen der 1 bis 3 sind lediglich beispielhafter Natur und können von dem jeweiligen Fachmann entsprechend abgewandelt werden. Beispielsweise sind die Splitterdämpfungsladung 4 bzw. Splitterdämpfungsfüllung 5 als „Aufdickungen“ ausgebildet, d.h. die Splittergefechtsköpfe 10 sind überkalibrig zu einem Vorderende hin ausgebildet. Dem Fachmann wird klar sein, dass die Splitterdämpfungsladung 4 bzw. Splitterdämpfungsfüllung 5 ebenso gleichkalibrig ausgebildet werden kann, sodass ein Durchmesser (das Kaliber) des Splittergefechtskopfes 10 in Wirkrichtung 7 nicht variiert. In diesem Fall erstrecken sich die Splitterdämpfungsladung 4 bzw. Splitterdämpfungsfüllung 5 in das Innere des Splittergefechtskopfes 10 hinein, wobei ein Durchmesser der Splitterfüllung 3 entsprechend anzupassen, d.h. zu verkleinern ist.
In der vorangegangenen detaillierten Beschreibung sind verschiedene Merkmale zur Verbesserung der Stringenz der Darstellung in einem oder mehreren Beispielen zusammengefasst worden. Es sollte dabei jedoch klar sein, dass die obige Beschreibung lediglich illustrativer, keinesfalls jedoch beschränkender Natur ist. Sie dient der Abdeckung aller Alternativen, Modifikationen und Äquivalente der verschiedenen Merkmale und Ausführungsbeispiele. Viele andere Beispiele werden dem Fachmann aufgrund seiner fachlichen Kenntnisse in Anbetracht der obigen Beschreibung sofort und unmittelbar klar sein.
Die Ausführungsbeispiele wurden ausgewählt und beschrieben, um die der Erfindung zugrundeliegenden Prinzipien und ihre Anwendungsmöglichkeiten in der Praxis bestmöglich darstellen zu können. Dadurch können Fachleute die Erfindung und ihre verschiedenen Ausführungsbeispiele in Bezug auf den beabsichtigten Einsatzzweck optimal modifizieren und nutzen. In den Ansprüchen sowie der Beschreibung werden die Begriffe „beinhaltend“ und „aufweisend“ als neutralsprachliche Begrifflichkeiten für die entsprechenden Begriffe „umfassend“ verwendet. Weiterhin soll eine Verwendung der Begriffe „ein“, „einer“ und „eine“ eine Mehrzahl derartig beschriebener Merkmale und Komponenten nicht grundsätzlich ausschließen.
Bezugszeichenliste

1: Gefechtskopfhülle
2: Wirkladung
3: Splitterfüllung
4: Splitterdämpfungsladung
5: Splitterdämpfungsfüllung
6a: erster Abgangsöffnungswinkel
6b: zweiter Abgangsöffnungswinkel
7: Wirkrichtung
8: Sicherungs- und Steuerungsvorrichtung
9: Verformungsladung
10: Splittergefechtskopf
11: Splitter
12: Zündung
13: Trägerschicht
14: Dämpfungsschicht
15: Rückhaltering
100: Flugkörper

Claims

Splittergefechtskopf (10) für einen Flugkörper (100), mit: einer Gefechtskopfhülle (1); einer Wirkladung (2), welche innerhalb der Gefechtskopfhülle (1) angeordnet ist; einer Splitterfüllung (3), welche derart innerhalb der Gefechtskopfhülle (1) vor der Wirkladung (2) des Splittergefechtskopfs (10) in einer Wirkrichtung (7) des Splittergefechtskopfs (10) angeordnet und ausgebildet ist, dass bei Zündung der Wirkladung (2) Splitter (11) aus der Splitterfüllung (3) innerhalb eines ersten Abgangsöffnungswinkels (6a) in die Wirkrichtung (7) geschleudert werden; einer Splitterdämpfungsladung (4), welche innerhalb der Gefechtskopfhülle (1) seitlich zu der Wirkrichtung (7) auf der Splitterfüllung (3) dazu angeordnet und ausgebildet ist, bei Zündung einen seitlichen Dämpfungsdruck auf die Splitterfüllung (3) auszuüben; und einer Sicherungs- und Steuerungsvorrichtung (8), welche dazu ausgebildet ist, die Splitterdämpfungsladung (4) derart zeitlich synchronisiert mit der Wirkladung (2) zu zünden, dass die bei Zündung der Wirkladung (2) aus der Splitterfüllung (3) austretenden Splitter (11) durch den Dämpfungsdruck der Splitterdämpfungsladung (4) an einer lateralen Expansion gehindert werden.
Splittergefechtskopf (10) nach Anspruch 1, wobei die Splitterdämpfungsladung (4) ringförmig um die Splitterfüllung (3) herum ausgebildet ist.
Splittergefechtskopf (10) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Splitterdämpfungsladung (4) die Splitterfüllung (3) seitlich vollständig abdeckt.
Splittergefechtskopf (10) für einen Flugkörper (100), mit: einer Gefechtskopfhülle (1); einer Wirkladung (2), welche innerhalb der Gefechtskopfhülle (1) angeordnet ist; einer Splitterfüllung (3), welche derart innerhalb der Gefechtskopfhülle (1) vor der Wirkladung (2) des Splittergefechtskopfs (10) in einer Wirkrichtung (7) des Splittergefechtskopfs (10) angeordnet und ausgebildet ist, dass bei Zündung der Wirkladung (2) Splitter (11) aus der Splitterfüllung (3) innerhalb eines ersten Abgangsöffnungswinkels (6a) in die Wirkrichtung (7) geschleudert werden; und einer Splitterdämpfungsfüllung (5), welche ein Metallpulver aufweist und welche derart innerhalb der Gefechtskopfhülle (1) seitlich zu der Wirkrichtung (7) ringförmig um die Splitterfüllung (3) herum angeordnet und ausgebildet ist, dass das Metallpulver bei Zündung der Wirkladung (2) seitlich von der Splitterfüllung (3) freigesetzt wird und die bei Zündung der Wirkladung (2) aus der Splitterfüllung (3) austretenden Splitter (11) lateral abbremst.
Splittergefechtskopf (10) nach Anspruch 4, wobei die Splitterdämpfungsfüllung (5) die Splitterfüllung (3) seitlich vollständig abdeckt.
Splittergefechtskopf (10) nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei die Splitterdämpfungsfüllung (5) in mehrere Füllbehältnisse unterteilt ist.
Splittergefechtskopf (10) nach Anspruch 6, wobei die Füllbehältnisse als Kunststoffschläuche ausgebildet sind.
Splittergefechtskopf (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei das Metallpulver ein Schwermetall aufweist.
Splittergefechtskopf (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, weiterhin mit: einer Verformungsladung (9), welche in der Wirkrichtung (7) vor der Splitterfüllung (3) angeordnet und dazu ausgebildet ist, die Splitterfüllung (3) durch Zündung in Richtung der Wirkladung (2) zu drücken, sodass der erste Abgangsöffnungswinkel (6a) der Splitterfüllung (3) auf einen zweiten Abgangsöffnungswinkel (6b) verkleinert wird.
Splittergefechtskopf (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Splitterfüllung (3) zur Abgabe von vorgeformten Splittern (11) und/oder kontrollierten Splittern (11) ausgebildet ist.
Splittergefechtskopf (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Gefechtskopfhülle (1) aus einem Faserverbundmaterial gefertigt ist.
Flugkörper (100) mit einem Splittergefechtskopf (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.