DE3345529C1 - Zielsuchende Munition mit vor ihrer Gefechtsladung-Einlage angeordnetem Sensor-Wandler - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer zielsuchenden Munition gemäß dem Ober­ begriff des Anspruches 1.

Eine solche Munition ist aus der FR-PS 12 93 794 als Rakete bekannt, bei der die gesamte Sensoranordnung aus Wandler und Hochfrequenzteil zur Verfolgung und Detektion eines Zieles vor der Einlage gehaltert ist. Die verschwenkbare Halterung der Sensoranordnung erfolgt in einer Durch­ brechung des Zentrums der Einlage. Das hat zur Folge, daß die mechanische Auslegung und Befestigung der Einlage nicht in erster Linie nach Maßgabe der munitionstechnischen Erfordernisse, sondern nach Maßgabe der mechanischer Halterungsfunktion für die Sensoranordnung zu erfolgen hat, was zwangs­ läufig zur Beeinträchtigung der Wirkung der Munition im Ziel führt. Munitionstechnisch von Nachteil ist darüberhinaus, daß durch die Schwenk- Lagerung der Sensoranordnung im Zentrum der Einlage gerade deren munitions­ technisch wichtigster, da für die Umformung zum durchschlagkräftigen Projektil maßgeblicher Bereich zur Projektilbildung keinen Beitrag mehr leisten kann. Eine zusätzliche munitionstechnische Beeinträchtigung liegt schließlich darin, daß die massereiche komplette Sensoranordnung der Ausformung und Beschleunigung des aus der Einlage gebildeten Projektils im Wege steht. Denn der apparative Aufwand für die elektrische und mecha­ nische Ausbildung von Sensoranordnungen, mit denen in gewissem Abstand vom Ziel die Zündung ausgelöst werden soll, wenn elektronische Zündsensoren zielspezifische elektromagnetische Strahlungsenergie vom Ziel oder aus dem Zielumfeld aufnehmen, erlauben in der Regel bei kaliberbeschränkter Munition keine derart kleinen mechanischen Abmessungen für die Sensor­ anordnung, wie es in Relation zum Durchmesser der Einlage aus der FR-PS 12 93 794 den Anschein hat. Bei solcher intelligenter Munition, mit Sensoranordnung, zur Zielsuche, Zielverfolgung und Zieldiskrimi­ nation im Interesse effektiven Munitionseinsatzes, kann es sich außer um ballistisch verschießbare und/oder um mit Eingenantrieb ausgestattete Geschosse bzw. Flugkörper insbesondere auch um mittels eines Trägers über das Zielgebiet transportierte und dort ausgestoßene Submunition handeln. Für diesen letztgenannten, im Rahmen vorliegender Erfindung bevorzugt in Betracht gezogenen Anwendungsfall ist eine gattungsgemäße Sensoranordnung aus der DE-OS 23 53 566 bzw. als das SADARM-Prinzip aus der Zeitschrift WEHRTECHNIK Heft 1/1983 (Seite 73) bekannt.

Aus der FR-PS 1 090 957 ist eine Sensor-Munition bekannt, bei der vor einer strahlbildenden Gefechtskopfeinlage ein elektronischer Abstandssensor gehaltert ist, der in optimalem Wirkabstand vor einem Ziel die Zündung des Gefechtskopfes auslösen soll und dafür über eine Zündleitung, die am Rande der Einlage vorbeigeführt wird, an den Zünder angeschlossen ist.

Der Erfindung liegt dagegen die Aufgabe zugrunde, die zielsuchende Munition derart weiterzubilden, daß die einander an sich widersprechen­ den Forderungen nach großer Apertur im Interesse guter Richtcharakter­ istik-Bündelung einerseits und geringen erforderlichen Einbauräumen andererseits, bei möglichst geringen abträglichen Einflüssen der Sensoranordnung auf die munitionstechnischen Anforderungen, in Einklang miteinander erfüllt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Munition nach dem Ober­ begriff des Anspruches 1 mit dem im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Nach dieser Lösung dient wieder die Gefechtskopf-Einlage selbst als Reflektor oder als Reflektor-Träger für die Bündelung der Arbeits­ charakteristik der elektromagnetischen Strahlung für die Arbeits­ weise der Sensoranordnung. Da für deren Apertur praktisch des ge­ samte Munitions-Kaliber - nämlich die in Wirkrichtung weisende Front- Fläche der Einlage - zur Verfügung steht, bleibt die überaus günstige Arbeitscharakteristik der Sensoranordnung auch hier erhalten. Die eigentliche Sensoranordnung wird nun aber nicht vor der Einlage und vor dieser gehaltert; vielmehr ist die Abschattung des Einlagen- Querschnittes dadurch auf ein Minimum reduziert; daß vor der Einlage nur der Sensor der Sensoranordnung positioniert ist, der an die im übrigen (nämlich mit ihrem Hochfrequenzteil) hinter der Einlage in der Gefechtsladung positionierte Sensoranordnung angeschlossen ist. Das vermeidet auch konstruktive Probleme bei der Halterung der vor der Einlage liegenden Teile der Sensoranordnung, das ermöglicht kurze elektrische Verbindungswege und das ermöglicht insbesondere, durch die geometrische Ausbildung des Hochfrequenzteiles der Sensor­ anordnung eine Detonationswellenlenkung im Sprengstoff durchzuführen, um trotz der - wenn auch geringen - verbliebenen Beeinträchtigungen hinsichtlich der munitionstechnischen Anforderungen eine für die Projektilausbildung optimale Kinetik der Sprengstoff-Einlage zu fördern.

Da nur der eigentliche Sensor zentral vor der Einlage liegt, er­ leichtert das die koaxial-symmetrische Ausrichtung der Arbeits- Charakteristik der Sensoranordnung in Hinblick auf die Munitions-Wirk­ richtung. Ein besonders kurzer axialer Aufbau des vor der Einlage gelegenen Teiles der Sensoranordnung ergibt sich, wenn der Sensor zwischen der Einlage und einem davor gehalterten Subreflektor angeordnet ist, so daß sich die vorteilhafte Cassegrain-Strahlengeometrie aus­ bilden läßt, wie als solches, für eine Sensorausbildung und für einen Sensoreinbau anderer Art, beispielsweise aus der US-PS 3 935 818 bekannt.

Der erfindungsgemäße Aufbau mit Trennung der Sensoranordnung in den vor der Einlage gehalterten Sensor und den in der Gefechtsladung angeordnetem Hochfrequenzteil ermöglicht sowohl die Speisung des Wandlers koaxial längs der Achse der Munition durch das Zentrum der Einlage hindurch wie auch radial gegenüber diesem Zentrum versetzt über einen Anschlußbogen zum für die Detonationswellen-Umlenkung dimensionierten Hochfrequenzteil in der Wirkladung. Diese Umlenk- Wirkung kann also durch angepaßte Geometrie beim Aufbau des Hoch­ frequenzteiles die Störungen der Projektilausbildung wenigstens weitgehend kompensieren, die je nach dem momentan gewählten Verlauf der Verbindung zwischen Hochfrequenzteil und Sensor zu erwarten sind.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachstehender Be­ schreibung zweier in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesent­ liche stark abstrahiert, aber angenähert maßstabsgerecht, darge­ stellter bevorzugter Ausführungsbeispiele zur erfindungsgemäßen Lösung.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Sensoranordnung bei zielsuchender Munition im Axial-Längsschnitt

Fig. 2 eine hinsichtlich der konstruktiven Gegebenheiten der Halterung und des elektrischen Anschlusses des Sensors gegenüber Fig. 1 abgewandelte Sensor­ anordnung.

Die in Fig. 1 in Längsschnitt dargestellte, insbesondere als Sub­ munition einsetzbare, Munition 1 besteht im wesentlichen aus einem Hohlzylinder 2, der in Wirkrichtung 3 durch eine Hohlladungs-Ein­ lage 4 aus plastisch verformbaren Metall abgeschlossen ist. Zwischen der Einlage 4 und einer rückwärtigen Verdämm-Wandung 5 ist der Spreng­ stoff der Gefechtsladung 6 eingeschlossen. Ihr Zünder 7 ist in der, mit der Wirkrichtung 3 zusammenfallenden, Längsachse 8 des Hohl­ zylinders 2 in der Wandung 5 angeordnet. Er wird aus einer hinter der Wandung 5 angeordneten elektronischen Schaltung 9 angesteuert, wenn die Sensoranordnung 10 in Wirkrichtung 3 ein zu bekämpfendes Zielobjekt im Zielgebiet (in der Zeichnung nicht berücksichtigt) auffaßt. Für den gebremsten Abstieg in das Zielgebiet ist die Munition 1 mit einem Fallschirm ausgestattet, der, vor seinem aus der Schaltung initiierten Ausstoß, rückwärtig in der Munition 1 in einem Stauraum 11 eingefaltet ist.

Grundsätzlich ist der Frequenzbereich der elektromagnetischen Strahlungs­ energie, die von der Sensoranordnung 10 aus dem Zielgebiet aufgenommen wird, beliebig. Im Interesse hohen Auflösungsvermögens trotz beschränkt zur Verfügung stehenden Apertur-Einbauraumes wird für die Zielsuche zur Zündauslösung, gegebenenfalls nach Zieldiskrimination, bevorzugt mit elektromagnetischer Strahlungsenergie im Infrarot- oder Milli­ meterwellen-Spektralbereich gearbeitet. Die Sensoranordnung 10 kann aktiv, also als Rückstrahl-Ortungsanlage zum Abstrahlen und Wieder-Auf­ nehmen von im Zielbereich zu reflektierender Energie, oder passiv, also nur aus dem Zielbereich angestrahlte Energie auswertend, arbeiten. Im Interesse hohen Auslösevermögens weist die Sensoranordnung 10 eine auf Strahlen-Parallelität gebündelte Arbeitscharakteristik 12 auf, für die ein Sensor 13 (nämlich sein Wandler) vor einem konkaven Reflektor 14 angeordnet ist. Dieser Reflektor 14 erstreckt sich unmittelbar vor der Hohlladungs-Einlage 14 im wesentlichen über dessen gesamte Front-Fläche und ist im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 durch die dreidimensional parabolisch gewölbte Vorder-Fläche 15 der Einlage 4 selbst gegeben, die ihrerseits zur Projektil-Aus­ bildung beim Zünden der Gefechtsladung 6 im Querschnitt einen im wesentlichen stumpfwinkeligen Verlauf, mit quer zur Längsachse 8 ausgerichteter Tangente in ihrem Zentrum 16, aufweist.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 weist die Anordnung 10 einen Sensor 13 - im Falle einer aktiven Sensoranordnung 10 also einen Strahler als den Wandler - auf, dessen elektrischer Anschluß 17 (z. B. ein Hohlleiter im Falle eines Millimeterwellen-Strahlers) längs der System-Achse 8 durch das Einlagen- und Reflektor-Zentrum 16 hindurch sich nach rückwärts ins Innere des Hohlzylinders 2 hinein zu einem als Sender und/oder als Empfänger ausgelegten Hochfrequenz­ teil 18 erstreckt.

Mit seiner kugelförmigen Richtcharakteristik 19 erfaßt der Sensor 13 die davor gelegene konvexe Reflektorfläche 20 eines zum Haupt- Reflektor 14 entgegengesetzt orientierten Subreflektor 21. Diese Anordnung der Reflektoren 14-21 mit dazwischen angeordnetem klein­ flächigem Sensor 13 entspricht also einer Cassegrain-Strahlumlenkung zum Erzielen einer guten Bündelung mit großflächig wirkender Apertur trotz kleinen Querschnitts und deshalb kugelförmiger Richtcharakteristik 19 des Sensors 13. Dementsprechend ist die Subreflektorfläche 20 hyperbolisch ausgebildet, wenn die wirksame Fläche des Haupt-Reflektors 14 parabolisch ist; ergeben sich jedoch aus munitionstechnischen Gründen hinsichtlich der Wölbung der Fläche 14 der Einlage 4 Ab­ weichungen von der reinen Parabolform des Hauptreflektors 15, dann können diese im Interesse der Parallelorientierung der Arbeitscharakteristik 12 in bekannter Weise durch entsprechende geometrische Verformungen der Subreflektorfläche 20 kompensiert werden.

Der Hochfrequenzteil 18 liegt nicht hinter der Verdämmungs-Wandung 5 sondern vor ihr und damit an oder in dem von der Gefechtsladung 6 eingenommenen Raum des Hohlzylinders 2. Wie in Fig. 1 angedeutet ist die Ausbildung und Anordnung des Hochfrequenzteiles 18 im wesent­ lichen scheibenförmig ausgebildet und in gewissem Abstand vor der Wandung 5, parallel zu ihr, ausgerichtet. Dadurch läßt sich die Masse des Hochfrequenzteiles 18 zur zeitlich und räumlich optimierten Verteilung der Sprengstoffschwaden einsetzen, die beim Zünden der Gefechtsladung 6 vor dem Zünder 7, also in der Mitte der Verdämmungs- Wandung 5, entstehen und an sich aufgrund ihrer Axialausbreitung längs der Achse 8 keinen Beitrag zur wünschenswerten Umform-Kinetik der abzufeuernden Einlage 4 beitragen würden. Die Wirkung dieses zur Umlenkung vor dem Zentrum der Wandung 5 angeordneten Hochfrequenz­ teiles 18 ist dagegen eine Ablenkung der Druckverteilung zur Wandung des Hohlzylinders 2 hin und längs ihm in Wirkrichtung 3, von wo aus eine Überlagerung der Kräfte für die wünschenswerte Umformung der Einlage 4 in das auf das aufgefaßte Ziel abzufeuernde Projektil erfolgt. Das ermöglicht eine axial flachbauende Gefechtsladung 6 mit im Interesse der Reflektorfunktion außergewöhnlich flach-gewölbter Einlage 4 und dennoch deren Umformung in ein energiereich abgefeuertes Projektil. Diese Möglichkeiten einer flachen Gefechtskopf-Ausbildung werden noch durch die in Fig. 2 skizzierten diesbezüglichen Zusatz­ maßnahmen gefördert, nach denen das Hochfrequenzteil 18 die Quer­ schnittsform einer nach vorne sich öffnenden tellerförmigen Scheibe aufweist. Die dadurch sich einstellende Steuerung der Schwaden-Druck­ verteilung aus der Achse 8 heraus zur Peripherie der Innenwandung des Hohlzylinders 2 hin wird noch durch wenigstens einen geneigten Ringkanal 27 an der Teller-Außenseite unterstützt, wo in der Ecke zwischen dem Hohlzylinder 2 und der Dämm-Wandung 5 ein Abschirm- und Leitring 28 mit in Wirkrichtung 3 sich öffnender kegelstumpf­ förmiger Innenwandung angeordnet ist, der hohl ausgeführt sein kann, um z. B. einen weiteren Schaltungsteil 9' aufzunehmen. Dieser Ring 28 wirkt einem vorzeitigen Abbau des Sprengstoff-Schwadendruckes über die Einfassungs-Ecke der Wandung 5 entgegen, die gerade bei geringem axialem Abstand zwischen der Dämm-Wandung 5 und der - zumal einer nur flach gewölbten - Einlage 4 aufgrund übergroßer dynamischer Beanspruchung konstruktiv kritisch ist, da sie eine die gewünschte Druckverteilung über der Einlage 4 vorzeitig abbauende Verdünnungs­ welle auslösen kann.

Der Subreflektor 21 ist mittels Stativbeinen 22 vor dem Haupt-Reflektor 14 gehaltert, die im Bereiche der Axial-Einspannung 23 an der Stirn des Hohlzylinders 2 befestigt sind. Da der Subreflektor 21 aus masse­ armen Material wie Kunststoff (mit einer Versiegelung gegen Umwelt-Ein­ wirkungen wie Ablagerungen von Kondens-Flüssigkeit) mit zur Reflektor­ fläche 20 metallisch bedampfter Oberfläche ausgebildet sein kann, und wegen des vergleichsweise großen Abstandes des Subreflektors 21 vor dem Einlagen-Zentrum 16, ist eine nennenswerte abträgliche Beeinflussung des Verhaltens beim Ausbilden und Abfeuern des aus der Einlage 4 umgeformten Projektils durch den in der Wirk-Achse 3-8 gelegenen Subreflektor 21 nicht zu befürchten. Es kann aber zusätzlich vorgesehen sein, im Bereiche der Befestigung der Stativbeine 22 bei der Einlagen-Einspannung 23 (oder beim Subreflektor 21, in der Zeichnung aber nicht mit berücksichtigt) kleine pyrotechnische Wirkladungen 24 anzuordnen, die mit oder vor dem Gefechtsladungs- Zünder 7 angesteuert werden, um rechtzeitig vor dem Abfeuern des aus der Einlage 4 geformten Projektils den Subreflektor 21 aus der Projektil-Wirkrichtung 3 zu entfernen.

Im abgewandelten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist ferner berück­ sichtigt, daß die aus munitionstechnischen Gründen erforderliche oder jedenfalls wünschenswerte konkave Wölbung der Einlage 4 in Wirkrichtung 3 unter Umständen so sehr von den geometrischen Er­ fordernissen für den (Haupt-)Reflektor 15 für die Ausbildung der erforderlichen Arbeitscharakteristik 12 abweicht, daß trotz der geschilderten Maßnahmen beim Hochfrequenzteil 18, 18' die flach konkav gewölbte Einlagen-Vorderfläche 15 noch nicht unmittelbar als Reflektor 14 eingesetzt werden kann. In diesem Falle kann vorge­ sehen sein, vor der Einlage 4 einen, beispielsweise aufvulkanisierten, Ausgleichskörper 25 geringer spezifischer Dichte (z. B. Schaumstoff, gegen Umwelteinflüsse hermtisch versiegelt) anzuordnen, der die Projektil-Umformung der Einlage 4 praktisch nicht behindert, in seiner Vorderfläche 26 aber den strahlungsgeometrischen Anforderungen optimal angepaßt werden kann. Die durch Bedampfung zum Reflektor 14 verspiegelte Vorderfläche 16 kann also eine noch geringere (14') - aber auch eine stärkere (14'') - Krümmung, als die vordere Wölbung der Einlage 4, aufweisen.

Beim gegenüber Fig. 1 abgewandelten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist ferner - entgegen der Cassegrain-Anordnung nach Fig. 1 - eine unmittelbare Strahlungsverbindung zwischen dem Sensor 13 und dem Reflektor 14', 14'' vorgesehen, indem nun die Wandler-Richtcharakteristik 19' der Munitions-Wirkrichtung 3 entgegen direkt auf den Reflektor 14', 14'' gerichtet ist. Der elektrische Anschluß 17 des Sensors 13' an das im Innern des Hohlzylinders 2, also hinter der Einlage 4 gelegene Hochfrequenzteil 18 verläuft nun - entgegen den Gegeben­ heiten nach Fig. 1 - nicht mehr längs der Achse 8 durch das Ein­ lagen-Zentrum 16, sondern radial versetzt achsparallel durch den Randbereich der Einlage 4 und vor dieser im Bogen zum in der Längs­ achse 8 gelegenen Sensor 13'. Dadurch sind etwaige Umformungs-Störungen im Zentrum 16 der Einlage 4 vermieden.

Bezugszeichenliste

1

Munition

2

Hohlzylinder (als Hülle von

1

)

3

Wirkrichtung (von

1

/

10

)

4

Einlage (in

1

vor

6

)

5

Verdämmungs-Wandung (in

2

hinter

6

)

6

Gefechtsladung (von

1

)

7

Zünder (in

5

für

6

)

8

Längs-Achse (von

1

,

2

,

3

,

6

,

10

)

9

elektrische Schaltung (für

7

,

10

,

18

)

10

Sensoranordnung (aus

13

und

14

/

21

)

11

Stauraum (in

2

hinter

5-9

)

12

Arbeitscharakteristik (von

10

längs

3

)

13

Sensor (für

10

/

12

)

14

(Haupt-)Reflektor (für

13-12

)

15

Vorder-Fläche (von

4

)

16

Zentrum (von

4

in

8

)

17

elektrischer Anschluß (zwischen

13

und

18

)

18

Hochfrequenzteil (für

13

)

19

Richtcharakteristik (von

13

)

20

Reflektorfläche (von

21

)

21

Subreflektor (vor

14

, für

13

/

19

)

22

Stativ-Beine (für

21

vor

2

/

4

)

23

Axial-Einspannung (von

4

an

2

)

24

Wirkladungen (an

22

bei

21

oder

23

)

25

Ausgleichskörper (für

14

vor

15

)

26

Vorderfläche (von

25

aus

14

)

Claims (10)

1. Zielsuchende Munition (1) mit projektilbildender Einlage (4) vor ihrer Gefechtsladung (6), wobei die Einlage (4) als Reflektor (14) oder als Reflektorträger ausgelegt ist und ein Sensor (13, 13') in der Symmetrie-Längsachse (8) der Munition (1) vor der Einlage (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gefechtsladung (6) hinter der Einlage (4) und vor dem Zentrum einer rückwärtigen Verdämmungswandung (5) ein zur Umlenkung der Sprengstoffschwaden-Druckverteilung ausgelegter Hochfrequenzteil (18) angeordnet ist, der über einen die Einlage (4) durchquerenden Anschluß (17) mit dem Sensor (13, 13') verbunden ist.

2. Munition nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochfrequenzteil (18) von einem in Richtung der Einlage (4) sich aufweitenden Schwaden-Ringkanal (27) umgeben ist.

3. Munition nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochfrequenzteil (18) eine scheibenförmige Geometrie aufweist.

4. Munition nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hochfrequenzteil (18) und der Gefechtsladungs- Verdämmungswandung (5) ein in Richtung der Einlage (4) kegelstumpf­ förmig sich öffnender Leitring (28) angeordnet ist.

5. Munition nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochfrequenzteil (18) als tellerförmig in Richtung auf die Einlage (4) sich öffnende Scheibe ausgebildet ist.

6. Munition nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hochfrequenzteil (18) und dem Sensor (13) ein Anschluß (17) koaxial durch das Einlagen-Zentrum (16) hindurch verläuft.

7. Munition nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Hochfrequenzteil (18) und dem Sensor (13') ein Anschluß (17) gegenüber der Munitions-Längsachse (8) achsparallel versetzt durch den Rand der Einlage (4) hindurch verläuft.

8. Munition nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochfrequenzteil (18) als Detonationswellenlenker zum Kompensieren auch munitionstechnisch störender Einflüsse ausgelegt ist, die von einem Subreflektor (21) ausgehen, der vor dem Sensor (13) angeordnet ist.

9. Munition nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Subreflektor (21) mittels Stativbeinen (22) an ihr ge­ haltert ist, die mittels Wirkladungen (24) absprengbar sind.

10. Munition nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Reflektoren (Reflektor 14; Subreflektor 21) Formkörper (25) aus massearmen Material mit metallisch bedampfter reflektieren­ der Oberfläche (20, 26) vorgesehen sind.