DE4011243C1

DE4011243C1 - Gefechtskopf mit Splitterwirkung

Info

Publication number: DE4011243C1
Application number: DE19904011243
Authority: DE
Inventors: Konrad Ringel; Karl Dipl Ing Rudolf
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Stiftung and Co KG
Priority date: 1990-04-06
Filing date: 1990-04-06
Publication date: 1996-05-09
Anticipated expiration: 2010-04-07

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gefechtskopf mit Splitterwirkung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der US-PS 3,877,376 ist ein Gefechtskopf mit Splitterwirkung bekannt. In einer splitternden Hülle sind jeweils einzeln ansteuer bare Gruppen von Zündpunkten sektorial angeordnet. Die Auswahl eines Sektors erfolgt über einen Suchkopfsensor und eine Auswahlschaltung. Ist ein Ziel erkannt, so wird derjenige Sektor initiiert, der dem Ziel am nächsten liegt. Die initiierten Zündpunkte zerlegen sek torial den zugehörigen Gehäuseabschnitt und zünden die Hauptspreng ladung.

Die in Bezug auf das Ziel wirksame Splitteranzahl resultiert aus dem Gehäuseabschnitt, in dem die initiierten Zündpunkte liegen. Nachdem das Gehäuse als Zylinder ausgebildet ist, stehen für die Splitterwirkung nur der vorbeschriebene sektoriale Gehäuseabschnitt zur Verfügung, der in Abhängigkeit der Bruchzonen des Gehäuseab schnittes in wenige und große Splitter zerlegt wird. Hinzu kommt die große Streuung der Splitter aufgrund der Detonation der Haupt sprengladung.

Es ist daher nicht auszuschließen, daß ein zu bekämpfendes Flug ziel aufgrund der Splitter- und Explosionswirkung des Gefechtskopfes nur geringfügig beeinträchtigt wird.

Ein Gefechtskopf mit einem zentral abgehenden Splitter strahl geht aus der EP 0 256 382 A1 hervor. Hierzu sind sowohl eine kugelkalottenförmige Einlage als auch die Zündstelle in der Hauptachse des Gefechtskopfes ange ordnet. Ein seitwärts gerichteter Splitterstrahl läßt sich damit nicht erzeugen.

Aus der GB-PS 1 448 363 ist ein Gefechtskopf mit mehre ren, verschiedene Raumwinkel erfassenden Einzelge fechtsköpfen bekannt. Die einzelnen Gefechtsköpfe er zeugen zu ihrer jeweiligen Hauptachse einen konzentri schen Hohlladungsstrahl.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Gefechtskopf vorzuschlagen, mit dem Flugziele, wie Raketen, Flugzeuge und Hubschrauber durch Splitter wirksam zu bekämpfen sind.

Die Erfindung löst diese Aufgabe gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Nach dem Anspruch 1 liegen neben dem gerichteten, fokussierten Split terstrahl in einer zweiten Ebene ein weiterer, gerichteter Splitter wirkbereich vor.

Geschottete Ziele, wie Raketen, Flugzeuge und Hubschrauber sind daher wirksam zu bekämpfen.

Bei einer relativ langsamen Begegnungsgeschwindigkeit zwischen der mit dem Gefechtskopf ausgerüsteten Rakete und dem Ziel durchschlagen die vorgefertigten Splitter des fokussierten Splitterstrahles mit hoher Geschwindigkeit sowohl die erste Schotte als auch die zweite Schotte.

Neben dieser Splitterwirkung des fokussierten Splitterstrahles liegt noch eine zweite Splitterwirkung dadurch vor, daß die vom Spreng stoff radial beschleunigten Splitter quer zur Flugrichtung des Zieles fliegen, so daß das Flugziel einem sogenannten Splitterhagel zu sätzlich ausgesetzt ist. Diese Splitter weisen gegenüber den Splittern des fokussierten Splitterstrahles eine um ca. 30% geringere Geschwin digkeit auf. Damit ist gewährleistet, daß das Flugziel in jedem Fall in den Splitterhagel-Bereich gerät. Diese Splitter besitzen eine sogenannte Nachschlagwirkung, wenn man davon ausgeht, daß die Splitter des fokussierten Splitterstrahles das Ziel bereits aufge rissen haben.

Wesentlich ist hierbei die gegenüber den Splittern nach der US-PS 3,877,376 wesentlich höhere Energie der Splitter aufgrund der hinter den Splittern liegenden Sprengstoffsäulen und der geometrisch de finierten Splittergröße. Auch ist durch eine sogenannte rückwärtige Zündung in Bezug auf die, an dem Splitterhagel beteiligten Splitter sichergestellt, daß nahezu der halbe Umfang der Splitterhülle zu dem Splitterhagel beiträgt. Demgegenüber ist bei der genannten US- Patentschrift nur der von den sektorial zusammengefaßten Zündpunkten erfaßte Gehäuseabschnitt beteiligt.

Bei einer niedrigen Begegnungsgeschwindigkeit zwischen dem Ziel und der mit dem Gefechtskopf ausgerüsteten Rakete wird die Zündung entsprechend verzögert eingeleitet, so daß sowohl der fokussierte Splitterstrahl als auch der Splitterhagel zur Wirkung kommt.

Bei einem sehr nahen Vorbeiflug des Zieles an der Rakete, bei der durch die Sensorik das Ziel nicht eindeutig identifizierbar ist, gewährleisten die Merkmale des Anspruches 2 den bereits beschriebenen radial wirkenden Splitterhagel, der zur Zerstörung des Zieles führt.

Damit wird auch der Fall erfaßt, daß das Ziel außerhalb des Wirk bereiches des fokussierten Splitterstrahles liegt, d. h., daß das Ziel in einem zu großen Abstand von der Rakete vorbeifliegt. Auch hier zerstören die radial abgestrahlten Splitter das Ziel.

Nach dem Anspruch 7 ist die splitternde Hülle kostengünstig herstell bar.

Gemäß dem Anspruch 4 sind in einem Pulk fliegende Ziele, wie Hub schrauber, auf einfache Weise zu bekämpfen, indem die in einer Rakete angeordneten Gefechtsköpfe gleichzeitig gezündet werden. Zur Wirkung kommen sowohl die Splitter der fokussierten Splitterstrahlen, als auch die radial beschleunigten Splitter.

Wesentlich für die Erfindung sind

1. die geometrisch definierten Splitter aus einem schweren Werkstoff,
2. die durch einen inneren dünnen Behälter vor der Sprengwirkung geschützten Splitter und die höhere Geschwindigkeit durch die Treibkäfig-Funktion der Behälterwandabschnitte,
3. der fokussierte Splitterstrahl,
4. der radial abgestrahlte Splitterhagel für eine Sekundär wirkung eines getroffenen Zieles oder als Primärwirkung bei einem zu nahe oder für den fokussierten Splitterstrahl zu weit liegenden Ziel,
5. die einfache punktweise Zündung für den fokussierten Splitter strahl und gleichzeitig für den radialen Splitterhagel,
6. die wenigen Zündstellen für den allseitig erzeugbaren Split terstrahl, wobei eine einzige Zündstelle für den Splitter strahl ausreicht,
7. liegt das Ziel außerhalb des von einem einzigen Zündpunkt initiierten Splitterstrahles, so genügt die Zündung zweier benachbarter Zündpunkte,
8. bei einem Direktanflug des Zieles, also in der Hauptachse des Gefechtskopfes liegend, werden sämtliche Zündpunkte an der rückwärtigen Fläche der Sprengstoffladung gezündet, so daß die fokussierten Splitterstrahlen im Sinne einer projektilbildenden Ladung einen Splitterbereich hoher Dichte mit großer Durchschlagswirkung am Ziel bewirken,
9. eine hauptsächlich radiale Splitterwirkung durch Zündung eines oder mehrerer Zündpunkte einer zweiten Zündpunktebene, die zwischen einer heckseitigen Ebene der Sprengladung und der gewölbten Einlage liegt,
10. die hohe Energie der radial abgestrahlten Splitter aufgrund der großen Sprengstoffsäule zwischen dem jeweiligen Zünd punkt und den Splittern, und
11. der koaxiale Splitterstrahl oder der winklig abgehende Spli terstrahl.

Nach dem Anspruch 2 ist die Erzeugung eines radialen Splitterhagels in einfacher Weise möglich, in dem zur Zündung bereits ein zwischen der Einlage und der heckseitigen Ebene des Gefechtskopfes liegender Zündpunkt initiiert wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Gefechtskopf schematisch im Schnitt,

Fig. 2 einen Einsatzfall des Gefechtskopfes,

Fig. 3 einen weiteren Gefechtskopf unter Verwendung des Ge fechtskopfes nach Fig. 1 in einer Ansicht von vorne mit geschnittenen Gehäuse,

Fig. 4 einen Teilschnitt nach Fig. 3.

Ein Gefechtskopf 1 weist eine mit einer Sprengladung 2 gefüllte Hülle 3 auf. Die Hülle 3 bildet einen zylindrischen Mantel 4 und eine konkave, kugelkalottenförmige Stirnseite 5 mit einer Einlage 6.

Die Hülle 3 ist etwa topfförmig ausgebildet und besteht aus zwei dünnwandigen Behältern 30, 31 aus Aluminium mit dazwischen liegen den kubischen Splittern 33 aus Wolfram. Der innere Behälter 31 besteht aus Aluminium mit hoher Dehnung. Der äußere Behälter 30 aus Aluminium mit geringer Dehnung.

Heckseitig ist ein Deckel 7 aus Stahl angeordnet. Mit dem Deckel 7 sind die Behälter 30, 31 in bekannter Weise verbunden.

Eine Platte 34 aus sprödem Kunststoff in der Ebene 22 an der Boden seite 28 der Sprengladung 2 weist auf zwei Teilkreisen 35, 36 gleich mäßig verteilt angeordnete Zündstellen 9 auf. Die Zündstellen 9 sind an eine Auswahlschaltung 10 angeschlossen, mit der jeweils eine oder auch mehrere Zündstellen 9 initiierbar sind. Die Auswahl schaltung 10 wird von einem Suchkopf-Sensor 11 gesteuert, welcher Teil einer Elektronik 26 einer Rakete 12 ist.

Weitere, mit der Auswahlschaltung 10 verbundene Zündstellen 14 liegen auf zwei Teilkreisen 37, 38 einer Platte 39 aus Kunststoff. Die Platte 39 liegt in Ebene 23 und zwar in der Hälfte 40 der mittleren Höhe 41 der Sprengladung 2. Die äußeren Teilkreise 35, 38 entsprechen 85% und die inneren Teilkreise 36, 37 entsprechen 40% eines Durch messers 25 der Sprengladung 2.

Die Zündstellen 9, 14 sind zapfenartig ausgebildet und ragen in entsprechende Öffnungen 8 der Sprengladung 2.

Zur Funktion

Wird ein Ziel 50, siehe auch Fig. 2, von dem Suchkopfsensor 11 detektiert und liegt diese Ziel 50 im Bereich eines fokussierten Splitterstrahles 51 so wird diejenige Zündstelle 9 auf dem Teilkreis 35 zur Zündung 15 ausgewählt, deren von dieser Zündstelle 9 ausgehen de Radius zu der Einlage 6 eine Visierlinie 52 zum theoretischen Vernichtungsort 53 ergibt.

Diese Visierlinie 52 ist geometrisch durch diesen Zündort 9 und durch einen rechten Winkel 54 zwischen der Visierlinie 52 und der Einlage 6 definiert.

Die mit 55 bezeichneten Detonationswellen formen aus den Splittern 33, die etwa in einem kugelkalottenförmigen Bereich 56 liegen den Splitter strahl 51, der sich nach einer gewissen Flugstrecke zu einem Splitter kegel mit einem Querschnitt 58 am Vernichtungsort 53 auffächert.

Ein etwas langsamerer, sich etwa radial in Pfeilrichtung 60 ausdehnen der Splitterbereich 61 bewirkt eine Sekundärwirkung am Ziel 50, so daß eine hohe Vernichtungswahrscheinlichkeit für das Ziel 50 gegeben ist.

Bei der Detonation der Sprengladung 2 wirkt der Behälter 31 ähnlich einem Treibkäfig eines unterkalibrigen Geschosses, in dem die Spalte zwischen den radial sich voneinander entfernenden Splittern 33 ver hältnismäßig lange abgedichtet werden bis der aufgeblähte Behälter 31 reißt.

Der Pfeil 60 zeigt die effektivste Splitterwirkung der in dem Ge fechtskopf 1 radial liegenden Splitter 33 an. Die übrigen, etwa radialen Splitterbereiche, siehe hierzu die Bezugszahl 62 dienen bestenfalls zur weiteren Zerstörung von Zielfragmenten, eine weitere, zielorientierte Wirkung liegt daher nicht vor.

Die Auslösung der vorbeschriebenen Zündstelle 9 erfolgte aufgrund des sensierten Zieles 50 mit einer relativen Begegnungsgeschwindig keit zum Gefechtskopf 1 mit der Flugrichtung 13, einem Zielabstand 63 bei einer parallelen Flugrichtung 64 zum Gefechtskopf 1 und einem Abstand 66. Bei geänderten Parametern wird eine andere geeignete Zündstelle 9 auf den Teilkreisen 35 oder 36 initiiert.

Ist eine von einer Zündstelle 9 ausgehende Visierlinie 52 nicht erreichbar, sondern gemäß Fig. 1 nur eine Visierlinie 67, die zwi schen zwei Zündpunkten liegt, so werden die benachbarten Zündstellen 9 gemäß den Zündungen 16, 17 initiiert. Es werden in gleicher Weise ein Splitterstrahl 51 und Splitterbereich 61 erzeugt.

Wird das Ziel 50 in axialer Richtung durch den Gefechtskopf 1 gemäß dem Pfeil 65 direkt angeflogen, so werden gleichzeitig die auf dem Teilkreis 35 liegenden Zündstellen 9 gezündet. Dementsprechend wird ein koaxial zum Gefechtskopf 1 liegender Splitterkegel, der hier nicht weiter dargestellt ist, erzeugt.

Erfolgt gemäß Fig. 2 eine Begegnung des Gefechtskopfes 1 mit dem Ziel 50 außerhalb der Wirkung der möglichen Splitterstrahlen 51, jedoch noch innerhalb von Splitterbereichen 61 des Mantels 3 des Gefechtskopfes 1, siehe hierzu der Pfeil 70, so wird diejenige Zünd stelle 14 auf dem Teilkreis 38 der Platine 39 gezündet, die vom voraussichtlichen Vernichtungsort am weitesten entfernt ist. Die in radialer Richtung, siehe Pfeil 71, und in einem Bereich 72 ab gehenden Splitter 33 führen dann zur Zerstörung des nicht weiter dargestellten Zieles.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß zwei Zünd stellen 9, die auf dem Teilkreis 35 liegen gleichzeitig miteinander zündbar sind. Diese Zündmöglichkeit besteht auch bei den Zündstellen 9 auf dem Teilkreis 36 oder auch mit den Zündstellen 14 auf den Teilkreisen 37 und 38.

Nach den Fig. 3 und 4 weist eine nicht weiter dargestellte Rakete 29 eine dünne Hülle 27 aus Aluminium oder aus einem Kunststoff auf. Innerhalb der Hülle sind abgewinkelte Schotte 77, 78 in einem Abstand 73 vorgesehen. Auf dem Schott 78 sind in einer Querebene 24 mehrere Gefechtsköpfe 1 auf einem konischen Abschnitt 79 so angeordnet, daß deren Längsachsen 80 mit einer Hauptachse 81 der Rakete 29 einen spitzen Winkel 82 bilden.

Das Schott 77 weist zur Bildung eines großen Öffnungswinkels für den Gefechtskopf 1 einen abgewinkelten Abschnitt 74 auf.

Die Schnittdarstellung der Rakete 29 in Fig. 4 ist nicht maßstäb lich gezeichnet und zeigt den Gefechtskopf 1 in schematischer Dar stellung. Die Visierlinie 52 und gleichzeitige Achse des Splitter strahles 51 aufgrund der Zündung der Zündstelle 9 schließt mit der Achse 80 einen Winkel 84 ein. Dadurch ergibt sich bei der Bekämpfung des Zieles 50 eine kurze Länge für den Splitterstrahl 51 zwischen der konkaven Stirnseite 5 und dem Ziel 50. Somit ist der Energie verlust der Splitter 33 bis zum Ziel 50 klein. Diese Länge ist wesent lich kürzer als bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2.

Mit der Rundum-Anordnung der Gefechtsköpfe 1 wird ein großer Bereich zur Bekämpfung von Zielen erfaßt. Dies betrifft sowohl die Bekämpfung der Ziele mittels den Splitterstrahlen 51 als auch mit der Zündung der Sprengladungen 2 mittels einer der Zündstellen 14 zur Erzeugung einer radialen Splitterwirkung entsprechend des Pfeiles 71.

Die Einbaubeispiele der Gefechtsköpfe 1 gemäß den Fig. 3 und 4 sind im Rahmen der Erfindung variierbar. So kann jeder zweite Gefechtskopf als etwa doppelt so großer Gefechtskopf als sein Nach bargefechtskopf ausgebildet sein.

Anstelle der beiden Platten 34, 39 mit den Zündstellen 9, 14 können neben der bodenseitigen Platte 34 auch zwei oder mehrere Platten mit Zündstellen innerhalb des Sprengstoffes 2 angeordnet sein.

Der vorbeschriebene Splitterstrahl 51 weist einen Öffnungswinkel von etwa 20° auf. Dieser Winkel kann auf 2° bis 3° verkleinert werden, wenn das Ziel 50 genauer zu detektieren ist.

Die maximale Abweichung des Splitterstrahles 51 von der Flugrichtung 13 liegt jedoch je nach Bauart des Gefechtskopfes 1 zwischen 8° und 15°.

Es können auch mehr als zwei Zündstellen 9, 14 gezündet werden, um spezielle Splittereffekte zu erzeugen. Ebenso kann die Zündung in verschiedenen Ebenen, entweder gleichzeitig oder zeitlich versetzt erfolgen.

Bezugszeichenliste

1 Gefechtskopf
2 Sprengladung
3 Hülle
4 Mantel
5 Stirnseite
6 Einlage
7 Deckel
8 Öffnungen
9 Zündstellen
10 Auswahlschaltung
11 Suchkopfsensor
12 Rakete
13 Flugrichtung
14 Zündstellen
15 Zündung
16 Zündung
17 Zündung
22 Ebene
23 Ebene
24 Ebene
25 Durchmesser
26 Zündblock-Elektronik
27 Außenhaut (Rakete) Alum.
28 Bodenseite
29 Rakete
30 Behälter Alum.
31 Behälter Alum.
33 Splitter Wolfram
34 Platte Kunststoff
35 Teilkreise
36 Teilkreise
37 Teilkreise
38 Teilkreise
39 Platte Kunststoff
40 Hälfte
41 Höhe
50 Ziel
51 Splitterstrahl
52 Visierlinie
53 Vernichtungsort
54 Winkel
55 Detonationswellen
56 Bereich
58 Querschnitt
60 Pfeil
61 Splitterbereich
62 Splitterbereich
63 Abstand
64 Pfeil
65 Pfeil
66 Abstand
67 Visierlinie
70 Pfeil
71 Pfeil
72 Pfeil
73 Abstand
77 Schotte
78 Schotte
79 Abschnitt
80 Achse
81 Achse
82 Winkel
84 Winkel
74 Konus

Claims

1. Gefechtskopf (1) mit Splitterwirkung (51), einem Such kopfsensor (11) und einer Auswahlschaltung (10) für be vorzugte Zündstellen (9, 14) einer Sprengladung (2) zur Erzeugung einer bevorzugten Splitterrichtung aus einer splitternden Hülle (3), dadurch gekennzeichnet, daß neben der Hülle (3) auch eine stirnseitig gering gewölbte kugelkalottenförmige Einlage (6) aus einzel nen, vorgefertigten Splittern (33) besteht, wobei die Zündstellen (9, 14) außerhalb der Längsachse (80) des Gefechtskörpers in der Sprengladung (2) auf Teilkreisen (35, 36) liegen, und zwar in einer Ebene (22), die der, der Einlage gegenüberliegenden Boden seite (28) der Sprengladung (2) entspricht.

2. Gefechtskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Zündstellen (14) in wenigstens einer weite ren Ebene (23) quer zur Längsachse (80) auf einem Teil kreis (35-38) liegen.

3. Gefechtskopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündstellen (9, 14) auf einer dünnen Platte (34, 39) aus Kunststoff mit geringer Dehnung angeordnet sind.

4. Gefechtskopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Teilkreis (35, 38) für die Zündstellen (9) der Sprengladung (2) wenigstens etwa 80% und der innere Teilkreis (36, 37) wenigstens etwa 35% des Durchmessers (25) der Sprengladung (2) entspricht.

5. Gefechtskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengladung (2) eine mittlere Höhe (41) aufweist, die etwa 65%-85% des Durchmessers (25) der Sprengladung (2) ent spricht.

6. Gefechtskopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine mittlere Ebene (23) der dünnen Platte (39) mit den Zünd stellen (14) von der Bodenseite (28) der Sprengladung (2) einen Abstand (40) aufweist, der etwa der halben mittleren Höhe (41) der Sprengladung (2) entspricht.

7. Gefechtskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (3) etwa topfförmig ausgebildet ist und aus zwei dünnwandigen Behältern (30, 31) mit den dazwischen liegenden Splittern (33) aus schwerem Werkstoff, wie Wolfram besteht, wobei der innere Behälter (31) einen Werkstoff mit hoher Dehnung und der Werkstoff des äußeren eine geringe Dehnung aufweist.

8. Gefechtskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Flugkörper, wie Rakete (12) mehrere Ge fechtsköpfe (1) an einem kegeligen Abschnitt (79) eines Schotts (78) in einer Querebene (24) in einem spitzen Winkel (82) von etwa 20° bis 45° zur Hauptachse (81) der Rakete (12) mit nach außen gerichteter Wirkung (71, 72) der Einlage (6) angeordnet sind, wobei die Ge fechtsköpfe (1) innerhalb einer dünnen Außenhaut (27) der Rakete (12) liegen oder auch in einem Abstand (73) von dem Schott (78) ein weiteres Querschott (77) mit einem äußeren Konus (74) zur Vergrößerung des Werkbe reiches der Splitterstrahlen (51) vorgesehen ist.