DE10227002A1 - Zerlegeladung für einen Gefechtskopf - Google Patents

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Abstract

Ein Gefechtskopf mit einer splitterbildenden Hauptladung wird mit einer weiteren Ladung ausgerüstet, die in ihrer Grundposition mit ihrer mit einer Metallbelegung versehenen Stirnseite auf die Hauptladung ausgerichtet ist und die mit einem Antrieb zur Verschiebung bzw. Verschwenkung ausgerüstet ist, um die Leistung des Gefechtskopfes zwischen 0% und 100% zu variieren.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen splitterbildenden Gefechtskopf zur Bekämpfung technischer Ziele mit einer Hauptladung, die gegenläufig zur Einleitung der detonativen Initiierung mittels zumindest einer weiteren, mit einer Belegung ausgestatteten Ladung mit niedrigerer Leistung und mit eigener Zündkette in ihrer Wirkung verminderbar oder zerstörbar ist.
  • Das Einsatzfeld moderner Gefechtsköpfe verändert sich zunehmend. Es werden immer öfter Ziele in urbaner Umgebung ausgewählt, um die gegnerische Infrastruktur zu schwächen. Diese Ziele zeichnen sich durch extreme Nähe zu zivilen und anderen Einrichtungen aus, die nicht oder möglichst nur wenig beschädigt werden sollen. Da die bevorzugte Wirkrichtung eines Gefechtskopfes bauartbedingt vorgegeben ist, bietet sich als weitere Möglichkeit zur Reduzierung von Schäden in der Zielumgebung nur die Beeinflussung der Leistung des Gefechtskopfes an.
  • Aus der älteren Anmeldung DE 100 08 914 A1 der gleichen Anmelderin ist das Prinzip bekannt geworden, der Hauptladung eine weitere Ladung beizufügen, die im wesentlichen axial zur Hauptladung ausgerichtet ist und deren Wirkrichtung gegenläufig zur detonativen Initiierung der Hauptladung ausgerichtet ist. Diese zusätzliche Ladung weist eine eigene Zündkette auf und ist mit einer Belegung versehen, die projektil- oder splitterbildend ausgelegt ist. Die Leistung der weiteren Ladung ist so ausgelegt, dass sie eine mechanische Zerstörung oder eine Deflagration, aber keine Detonation der Hauptladung auslösen kann. Mittels geeigneter Wahl des Zündzeitpunktes der weiteren Ladung in Relation zum Zündzeitpunkt der Hauptladung kann die Leistung der Hauptladung nahezu beliebig eingestellt werden. Somit ist das Arbeitsprinzip der weiteren Ladung beschrieben. Es ist jedoch nichts darüber ausgesagt, wie die weitere Ladung bezüglich der Hauptladung anzuordnen ist und ob es möglich ist, die weitere Ladung für eine zusätzliche Funktion zu nutzen.
  • Es ist deshalb Aufgabe dieser Erfindung, einen splittererzeugenden Gefechtskopf mit einer weiteren Ladung auszustatten, deren Anordnung es gestattet, die weitere Ladung für zusätzliche Funktionen zu nutzen.
  • Die Aufgabe wird in einfacher Weise durch die in Anspruch 1 wiedergegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den nachgeordneten Ansprüchen beschrieben.
  • Die weitere Ladung, die der Hauptladung des splitterbildenden Gefechtskopfes zugeordnet ist, weist als besonders vorteilhafte Eigenschaft auf, dass mittels eines Antriebs aus ihrer ersten Position (Ruheposition), in der sie ebenso wie das oben genannte Beispiel aus dem Stand der Technik axial auf die Hauptladung ausgerichtet ist, in wenigstens eine weitere Position bewegt und oder geschwenkt werden kann. Da die weitere Ladung in ihrer ersten Position mittels der Belegung an der Hauptladung anliegt, wirkt sie im Fall der alleinigen Initiierung der Hauptladung leistungssteigernd. Sobald die weitere Ladung um eine bestimmte Wegstrecke in die zweite Position – von der Hauptladung weg axial bewegt wurde, kann sie zur mechanischen Zerlegung der Hauptladung oder zur Auslösung ihrer Deflagration genutzt werden. Man bezeichnet deshalb die weitere Ladung auch als Zerlegeladung.
  • Wird die weitere Ladung alternativ zur vorgenannten Situation in einer bestimmten Entfernung zur Hauptladung drehbar gelagert, so kann sie in ihrer ersten Position zur Leistungssteigerung der Hauptladung verwendet werden. Nach Verlagerung in die zweite Position kann sie als Zerlegeladung eingesetzt werden, da sie axial auf die Hauptladung ausgerichtet ist. Falls eine Leistungsminderung der Hauptladung nicht notwendig ist, wird die weitere Ladung mittels eines geeigneten Antriebs in Richtung auf das Ziel geschwenkt und trägt in dieser Position mit ihrer Sprengkraft zur Leistungssteigerung des Gefechtskopfes bei.
  • Die Kombination der linearen Verschiebung und der Verschwenkung der weiteren Ladung ist vorteilhaft nutzbar. Damit besteht einerseits die Zerlegefunktion zum Zweck der Leistungsminderung und andererseits die Wahlmöglichkeit im Rahmen der Leistungssteigerung, ob die Leistung der Hauptladung direkt erhöht werden soll oder ob die weitere Ladung unmittelbar auf das Ziel gerichtet wird. Besonders vorteilhaft ist das Verschwenken der weiteren Ladung um etwa 180°, da auf diese Weise das Ziel unmittelbar im Anflug getroffen werden kann. Falls die weitere Ladung auf das Ziel verschwenkt wird, besteht zudem die Option, die Hauptladung zu einem geeigneten Zeitpunkt zu zünden oder auch nicht zu zünden. Damit kann ein Bodenziel bekämpft werden und weitere Ziele in radialer Umgebung können entweder mit Splittern belegt werden oder verschont bleiben.
  • Entsprechend der vorteilhaften Ausgestaltung weist die weitere Ladung eine Belegung auf, die projektilbildend oder stachelbildend gestaltet sein kann.
  • Um die weitere Ladung zu verschieben oder zu verschwenken können verschiedene Antriebe eingesetzt werden. Hierbei zeichnen sich pyrotechnische Mittel als besonders reaktionsschnell aus. Elektrische Antriebe und solche, die mit vorgespannten Federn arbeiten, haben sich bewährt.
  • Vorteilhafterweise wird die Größe der weiteren Ladung im Bereich um 20% der Größe der Hauptladung bemessen, um fallweise die Leistungsminderung und die Leistungssteigerung zu optimieren.
  • Ergänzend ist es vorteilhaft, wenn die Hülle des Gefechtskopfes, die im Bereich der Hauptladung zur Bildung ballistisch wirksamer Splitter vorbereitet ist, in demjenigen Bereich, in dem die weitere Ladung sich bei ihrer Initiierung befindet, möglichst dünn gestaltet ist und möglichst aus einem Material – wie beispielsweise Kunststoff – besteht, das nur ballistisch unwirksame Splitter bildet.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1: einen Längsschnitt durch einen Gefechtskopf mit einer Hauptladung und einer verschiebbaren Zerlegeladung in einer ersten Position,
  • 2: einen Schnitt wie in 1 mit einer Zerlegeladung in einer zweiten Position,
  • 3: einen Längsschnitt durch einen Gefechtskopf mit einer verschwenkbaren Zerlegeladung in einer zweiten Position, die derjenigen in 2 entspricht,
  • 4: einen Schnitt wie in 3 mit einer Zerlegeladung nach der Verschwenkung in einer dritten Position.
  • Die Integration einer weiteren Ladung 1 bzw. einer Zerlegeladung zusätzlich zur konventionellen Hauptladung 3 innerhalb der Hülle 4 eines Flugkörpers mit einem Gefechtskopf ist beispielhaft in der 1 dargestellt. Die Hauptladung 3 ist hierbei in bekannter Weise mit einer eigenen Zündeinrichtung 6 versehen und befindet sich innerhalb eines Teils 4a der Hülle 4, der in besonderer Weise für die Erzeugung von Splittern S vorbereitet ist.
  • Eine weitere Ladung 1 schließt in ihrer in 1 gezeigten ersten Position A über ihre Belegung 2 unmittelbar an die der Zündeinrichtung 6 gegenüber liegende Stirnseite der Hauptladung 3 an. Die Belegung 2 ist vorteilhafterweise als Metallbelegung ausgeführt, die bei Initiierung der weiteren Ladung 1 projektilbildend oder stachelbildend wirkt. Als Projektile kommen hierbei Splitter, Mehrfach-EFP (Explosively Formed Projektiles) oder Mehrfach-Stachel aus hemisphärischen Ladungen oder Mehrfach-Hohlladungen in Frage.
  • Die Detonation der weiteren Ladung 1 wird durch eine eigene Zündkette 7 an der der Belegung 2 gegenüber liegenden Seite der Ladung ausgelöst. Die weitere Ladung 1 ist über einen hier nicht näher dargestellten Antrieb beweglich ausgestaltet. Dieser Antrieb kann je nach den vorliegenden Anforderungen unterschiedlich ausgeführt sein. Dies hängt im wesentlichen davon ab, mit welcher Geschwindigkeit und damit in welcher Zeit die weitere Ladung 1 in die gewünschte Position gebracht werden soll. Sehr schnelle Bewegungen lassen sich pyrotechnisch – z. B. mit Kraftelementen oder Treibladungen – bewerkstelligen. Steht die hohe Geschwindigkeit nicht so sehr im Vordergrund, lassen sich auch elektrische Antriebe – z. B. Schrittmotoren – oder Antriebssysteme mit vorgespannten Federn einsetzen.
  • In der ersten Position A der weiteren Ladung 1 ist der gesamte Wirkteilbereich, bestehend aus der Hauptladung 3 und der weiteren Ladung 1, von einem splitterbildenden Teil der Hülle 4 umgeben. Die vorzugsweise aus einem Metall hergestellte Hülle 4 kann dabei kontinuierlich verlaufend oder vorgeprägt sein, oder aus vorgeformten Splittern bestehen. Dementsprechend werden bei der Detonation natürliche, kontrolliert erzeugte oder vorgeformte Splitter gebildet.
  • Wird die weitere Ladung 1 – wie in 2 dargestellt – mittels des Antriebs über den Weg d in die zweite Position B bewegt, verlässt die weitere Ladung 1 gänzlich den Bereich des splitterbildenden Teils 4a der Hülle 4. Der die weitere Position B der weiteren Ladung 1 umgebende Teil 5 der Hülle 4 ist so dünn wie möglich ausgestaltet und ist zudem aus Materialien oder Schichtwerkstoffen wie beispielsweise Kunststoffen hergestellt, die nur ballistisch unwirksame Splitter erzeugen können.
  • Bei der Initiierung der Zündkette 7 der weiteren Ladung 1 in der weiteren Position B gibt diese einen Partikel- oder Projektil-Schauer P ab, der in der Lage ist, die gesamte Hauptladung 3 mechanisch zu zerlegen, ohne dass diese dabei zu einer Detonation oder zu einer anderen höherwertigen Reaktion angeregt wird. Man spricht deshalb bei der weiteren Ladung 1 auch von einer Zerlegeladung. Hierbei ist es günstig, wenn die Hauptladung 3 mit einem leistungsstarken, aber sehr unempfindlichen Sprengstoff ausgestattet ist. Um die Unempfindlichkeit zu steigern, kann die Hauptladung 3 auch noch mit einer dünnen Metallplatte geringer Dichte (beispielsweise einer 5 mm dicken Aluminiumplatte) stirnseitig zur weiteren Ladung hin belegt sein. Versuche haben bestätigt, dass Hauptladungen mit den für Splitterladungen typischen Abmessungen vollständig mechanisch zerlegt werden können, ohne zur Reaktion gebracht zu werden.
  • Aufgrund der beschriebenen Ausgestaltung von Hauptladung und Zerlegeladung ergeben sich folgende Anwendungssituationen. Wird die gesamte Splitterleistung gefordert, so bleibt die weitere Ladung 1 in ihrer ersten Position A. Optionalerweise gibt es dann drei Möglichkeiten der Initiierung. Es können jeweils nur die Zündketten 6, 7 der Hauptladung 3 und der weiteren Ladung 1 gezündet werden. Dadurch wird der Abgangswinkel der erzeugten Splitter S beeinflusst. Die Splitter werden hauptsächlich radial, aber zusätzlich noch axial und zwar vorzugsweise in die gleiche Richtung wie die Detonationsfront beschleunigt. Die Belegung 2 der weiteren Ladung 1 ist für die Detonationsfront kein Hindernis, sie läuft über Stoßwellen darüber hinweg und initiiert den benachbarten teil. Außerdem konzentriert sich die Belegung vorteilhafterweise auf den Mittenbereich, wie dies in 1 angedeutet ist. Dadurch wird nicht nur die Durchdetonation über den Sprengladungsring um die Belegung 2 herum erleichtert, sondern zugleich auch die peripheren Hüllensplitter ausreichend beschleunigt, so dass auch dieser geringe Splitteranteil mit zur Gesamtleistung beiträgt.
  • Durch die gleichzeitige oder mit geringer Verzögerungszeit erfolgende Initiierung beider Zündketten 6, 7 ergibt sich eine gedachte Ebene (nicht dargestellt) innerhalb der Hauptladung, in der beide Detonationsfronten aufeinander treffen. Im Bereich dieser Ebene kommt es durch dieses Aufeinandertreffen zu einer starken Drucküberhöhung. Deshalb werden dort die entsprechenden Splitter besonders stark radial beschleunigt, so dass ihre Leistung erhöht wird. Somit lässt sich auch im Fall der vollen Leistungsabgabe die Splitterleistung beeinflussen und damit auf das Ziel abstimmen.
  • Die 2 verdeutlicht die Situation im Fall der reduzierten Leistung, also einer Dosierung der Ladungsleistung je nach angetroffener Zielsituation und Art des Ziels. Die weitere Ladung befindet sich jetzt in ihrer zweiten Position B in einem Abstand d von der ersten Position A. Durch das Herausbewegen aus dem splittererzeugenden Bereich der Hülle 4 reduziert sich die Leistung bereits um diesen Splitteranteil, also wie oben erwähnt um etwa 20%. Eine weitere Reduktion erreicht man durch die Initiierung der Zündkette 7 der weiteren Ladung 1. Der damit entstehende Partikel- oder Projektilschauer P zerlegt nun einen Teil 3a der Hauptladung. Nach einer definierten Zeit wird die Zündkette 6 der Hauptladung zur Initiierung gebracht. Es detoniert nun nur noch der nicht zerlegte Teil 3b der Hauptladung und nur dieser trägt zur Gesamtleistung bei. Über die Zeitdifferenzen zwischen der Initiierung der Zündketten der weiteren Ladung 1 und der Hauptladung 3 lässt sich somit erreichen, dass die Leistung im Bereich zwischen 0% und 100% kontinuierlich eingestellt werden kann.
  • Alternativ zum oben beschriebenen Beispiel ist in den 3 und 4 eine andere Lösung für die Integration einer weiteren Ladung bzw. Zerlegeladung 1 dargestellt. An die Stelle oder zusätzlich zu der Verschiebbarkeit der weiteren Ladung wie in den 1 und 2 tritt nun die Verschwenkbarkeit mit Hilfe eines geeigneten Antriebs. Auf die Realisierung des Antriebs wird im Rahmen dieser Erfindung nicht näher eingegangen. Die Drehung der weiteren Ladung 1 in nahezu beliebige Richtungen kann beispielsweise über ein Kardangelenk bewerkstelligt werden. Die weitere Ladung 1 weist ebenso eine eigene Zündkette auf, die in den 3 und 4 jedoch nicht dargestellt ist. Der Schwenkbereich ist so groß, dass die weitere Ladung um 180°, also in Flugrichtung, geschwenkt werden kann. Damit ist auch die unmittelbare Bekämpfung von Zielen von oben (top attack) möglich.
  • Wird bei dieser Konfiguration die Umsetzung der gesamten Leistung gewünscht, dann wird die weitere Ladung 1 entsprechend 4 auf das Ziel ausgerichtet. Damit wird die Leistung der weiteren Ladung 1 auf das Ziel fokussiert. Die Initiierung beider Zündketten erfolgt gleichzeitig oder mit zeitlichem Unterschied, je nachdem, welchen Option die größeren Vorteile bietet. Beispielsweise kann durch die frühere Zündung der weiteren Ladung die Zielstruktur aufgerissen werden, um dann bei nachfolgender Zündung der Hauptladung und Beaufschlagung des vorbelasteten Ziels erhöhte Wirkung hervorzurufen.
  • Beim Einsatz als dosierbare Ladung ist die Funktionsabfolge analog zu der oben beschriebenen verschiebbaren Ladung. In der Ausrichtung der weiteren Ladung 1 auf die Hauptladung erfolgt zunächst die Initiierung der weiteren Ladung und nach einer definierten Wartezeit, nach der ein Teil 3a der Hauptladung von den Partikeln oder Projektilen zerlegt ist, wird die Zündkette der Hauptladung aktiviert, die den verbleibenden Rest 3b der Hauptladung zur Detonation bringt.
  • Denkbar ist auch eine Kombination von Verschiebung und Verschwenkung der weiteren Ladung, womit zu den vorbeschriebenen Funktionen der weiteren Ladung 1 noch die unmittelbare Anlage der weiteren Ladung 1 über die Belegung 2 an der Hauptladung 3 realisiert werden kann. Damit kann die Hauptladung – ähnlich wie bei 1 beschrieben – unterstützt werden und die Splitterabgabe kann variiert werden.

Claims (7)

  1. Splitterbildender Gefechtskopf zur Bekämpfung technischer Ziele mit einer Hauptladung, die gegenläufig zur Einleitung der detonativen Initiierung mittels zumindest einer weiteren, mit einer Belegung ausgestatteten Ladung mit niedrigerer Leistung und mit eigener Zündkette in ihrer Wirkung verminderbar oder zerstörbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Ladung (1) an ihrer Stirnseite eine Belegung (2) aufweist und dass die weitere Ladung (1) zusammen mit der Belegung (2) mit Hilfe eines Antriebs entweder aus einer ersten Position (A), in der sie an der Hauptladung (3) anliegt, von der Hauptladung (3) weg vor deren Initiierung axial in eine zweite Position (B) bewegbar ist oder dass die weitere Ladung (1) aus einer ersten Position (A), in der sie an der Hauptladung (3) anliegt, axial in eine zweite Position (B) bewegbar und anschließend zusammen mit der Belegung (2) in eine dritte, auf ein Ziel gerichtete Position (C) verschwenkbar ist.
  2. Splitterbildender Gefechtskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Ladung (1) eine projektilbildende Belegung (2) aufweist.
  3. Splitterbildender Gefechtskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Ladung (1) eine stachelbildende Belegung (2) aufweist.
  4. Splitterbildender Gefechtskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Ladung (1) zusammen mit der Belegung (2) mit Hilfe pyrotechnischer Mittel bewegbar und/oder verschwenkbar ist.
  5. Splitterbildender Gefechtskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Ladung (1) zusammen mit der Belegung (2) mit Hilfe eines elektrisch betriebenen Antriebes oder mittels wenigstens einer vorgespannten Feder bewegbar und/oder verschwenkbar ist.
  6. Splitterbildender Gefechtskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Ladung (1) etwa 15 – 25% der Größe der Hauptladung (3) aufweist.
  7. Splitterbildender Gefechtskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle (4) des Gefechtskopfes in demjenigen Bereich, in den die weitere Ladung (1) zusammen mit der Belegung (2) mittels des Antriebes axial bewegt wird oder in dem sie verschwenkt wird, möglichst dünn ausgestaltet ist und/oder aus einem Material besteht, das im Fall der Initiierung der weiteren Ladung (1) nur ballistisch unwirksame Splitter (5) bildet.
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