DE4220176C2 - Kernerzeugungsladung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kernerzeugungsladung gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Bekanntlich besteht eine Ladung mit Kern aus einer Sprengladung mit einem koaxialen, konkaven, metallischen Überzug. Die Detonation der Ladung verur­ sacht die Konzentration des metallischen Überzugs auf seiner Achse, damit ein Kern genanntes Geschoß entsteht, das eine große Anfangsgeschwindigkeit und eine längliche, axialsymmetrische Form hat.

Häufig wird zusammen mit einem Zieldetektor eine Kernerzeugungsladung (Hohlladung) verwendet, wobei der Zieldetektor das Zünden der Ladung steuert, wenn er ein Ziel in seiner Visierachse feststellt. Der Detektor ist dabei fest an ei­ nem Gefechtskopf befestigt, und seine Visierachse liegt nahe bei der Achse der Ladung. Die Abtastschwenkbewegung der Aktionszone eines solchen Geschosses kann durch Drehen um eine Achse erhalten werden, die Abtastachse genannt wird und die von der Achse des Detektors und somit im allgemeinen von der Achse der Ladung verschieden ist. Bei der Erfassung eines Ziels wird die Ladung praktisch sofort gezündet, so daß sich der Kern in einer kinematischen Antriebsumgebung formt, die an diesem Zeitpunkt vorhanden ist, d. h. bei der gerade vorliegenden Antriebsgeschwindigkeit des Geschosses und seiner Drehung um die Abtastachse.

Die auf den Kern bei seiner Bildung einwirkende resultierende Störung drückt sich im wesentlichen, wie anschließend noch erläutert wird, durch einen Verlust an der auf die verschiedenen Elemente des Überzugs einwirkenden Geschwindig­ keit aus, die entsprechend einer zur Abtastachse senkrechten Achse (linear) ver­ änderlich ist.

Aus der DE-33 06 659 A1 ist eine Kernerzeugungsladung gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1 bekannt. Diese Kernerzeugungsladung befindet sich in einer Wirkkörpereinheit, die im Einsatzfall an einem Fallschirm niedergeht und eine Präzisionsbewegung um eine Achse ausführt, die von der Wirkachse der Kernerzeugungsladung verschieden ist. Ein sich mit der Wirkkörpereinheit bewe­ gender Sensor löst die Ladung aus, sobald er in dem von ihm abgetasteten Gebiet ein Zielobjekt erfaßt. Die Bildung des Projektils wird dabei jedoch durch die im Zeitpunkt der Auslösung vorliegenden kinematischen Kräfte gestört, da keine Maßnahmen zur Kompensation dieser Kräfte vorgesehen sind.

Aus der DE-PS 977 835 ist eine Hohlladung bekannt, die so ausgestaltet ist, daß sie eine schnittartige Wirkung erzeugt. Zu diesem Zweck sind Bestandteile des Ladungsaufbaus abweichend von der Rotationssymmetrie ausgebildet, so daß der von der Ladung erzeugte Stachel dementsprechend abweichend von der Rota­ tionssymmetrieachse verläuft, so daß auf Kosten der Eindringtiefe eine erhöhte Breitenwirkung erzielt wird.

Aus der US-H 33 ist eine Hohlladung für ein nicht rotierendes Projektil be­ kannt. Dieses Projektil ist vor allem dazu bestimmt, mittels seiner Hohlladung Panzerungen zu durchdringen, auf die es unter einem schrägen Einfallswinkel auftrifft. Durch einen asymmetrischen Aufbau einer dem Sprengstoff umgebenden Hülle wird erreicht, daß der beim Auslösen der Ladung entstehende Stachel von der Längsachse des Projektils so abweicht, daß er im Idealfall nahezu senkrecht auf die zu durchdringende Panzerung auftrifft. Der asymmetrische Aufbau dient dabei aber nicht zur Kompensation von auf den sich bildenden Stachel einwirken­ den Kräften, da solche Kräfte mangels einer Rotation des Projektils nicht vorhan­ den sind.

Auch aus der DE 37 28 559 C1 ist eine Hohlladung bekannt, bei der mit Hilfe asymmetrischer Elemente, beispielsweise einer asymmetrischen Ausgestaltung der Auskleidung, eine Beeinflussung der Richtung des nach dem Zünden gebil­ deten Stachels erreicht wird. Da die Hohlladung nicht rotiert, ist eine Kompensation der aufgrund einer Rotation auf die Stachelbildung wirkenden Kräfte nicht vorgesehen.

Weitere Hohlladungen, bei denen durch eine besondere Ausgestaltung der Auskleidung auf die Stachelbildung eingewirkt wird, sind aus der DE 34 20 045 C1, DE 31 16 934 C1 und DE-OS 20 08 157 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kernerzeugungsladung der eingangs angegebenen Art so auszugestalten, daß die aufgrund der Drehung um eine von der Wirkachse abweichende Achse auf den Stachel bei seiner Bildung einwirkenden Kräfte kompensiert werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit dem im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Bei der erfindungsgemäßen Kernerzeugungsladung hat der Keil die Wirkung, die Einlage in nicht isotoper Weise zu bremsen und, genauer gesagt, an der Einlage eine im wesentlichen li­ neare Geschwindigkeitsverteilung zu erzeugen, so daß die störenden Auswirkun­ gen der Drehung kompensiert werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen ge­ kennzeichnet.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Ladung mit Kern,

Fig. 2 die schematische Darstellung eines Gefechtskopfs mit einer Ladung mit Kern bei Drehung um eine Achse, die nicht gleich der Achse der Ladung ist,

Fig. 3a, 3b, 3c, 3d und 3e erläutern die Diagramme,

Fig. 4, 5 und 6 verschiedene Ausführungsformen der Ladung nach der Erfindung.

In den verschiedenen Figuren sind für gleiche Bauteile je­ weils die gleichen Bezugszeichen verwendet.

In Fig. 1 ist in einer schematischen Darstellung eine Kern­ erzeugungsladung gezeigt.

Eine herkömmliche Ladung 1 mit Kern enthält eine Sprengladung 13, die in einer Umhüllung 14 angeordnet ist, wobei die An­ ordnung um eine Achse X'X, die bezüglich der Ladung nach vor­ ne gerichtet ist, rotationssymmetrisch ist. Die Umhüllung 14 ist beispielsweise zylindrisch und durch eine vordere Fläche 12 sowie eine hintere Fläche 16 verschlossen. An der Hinter­ fläche 16 sind Zündmittel 15 für die Sprengladung 13 angeord­ net. Die Vorderfläche 12 ist nicht eben, sondern konkav, wo­ bei die von ihr gebildete Fläche rotationssymmetrisch bezüg­ lich der Achse X'X liegt; es handelt sich dabei um eine Ku­ gelkalotte mit der Achse X'X. Auf dieser Vorderfläche ist ein Überzug 11 aus Metall angeordnet.

Im Betrieb wird die Sprengladung 13 mit Hilfe der Mittel 15 gezündet, und die Detonationswelle pflanzt sich zur Vorder­ fläche 12 fort, in der sie bewirkt, daß der metallische Über­ zug 11 längs seiner Achse X'X nach vorne bewegt wird und eine Konzentration erfährt (die auch als "Kollapsus" bezeichnet wird), so daß auf diese Weise ein rotationssymmetrischer Kern entsteht, der mit einer großen Axialgeschwindigkeit angetrie­ ben wird.

Fig. 2 zeigt in einem Schnitt ein Beispiel eines Gefechts­ kopfs mit einer Ladung mit Kern, deren Achse nicht mit der Drehachse des Gefechtskopfs zusammenfällt.

In dieser Figur ist der Gefechtskopf 2 dargestellt, der im wesentlichen zylindrisch ist und eine Symmetrieachse TT hat, um den er mit einer Winkelgeschwindigkeit ω zur Durchführung einer Drehbewegung angetrieben ist. Der Gefechtskopf 2 ent­ hält eine Kernladung 1, deren Achse X'X einen Winkel θ mit der Achse TT des Gefechtskopfs bildet; ferner enthält er Detektormittel 20, die dazu bestimmt sind, ein Ziel zu erfas­ sen, wobei die Erfassungs- oder Visierachse DD parallel zur Achse X'X verläuft oder mit dieser Achse einen kleinen Winkel bildet.

Der Gefechtskopf bewegt sich längs einer vorbestimmten Bahn, im Fall von Fig. 2 beispielsweise längs einer Achse W mit einer Geschwindigkeit V, die klein gegen die Geschwindigkeit (v) ist, die dem Kern durch die Explosion der Ladung verlie­ hen wird. Die Drehung des Kopfs 2 um seine Achse TT ermög­ licht der Visierachse DD, das vom Gefechtskopf überflogene Gelände abzutasten. Wenn die Detektormittel 20 die Anwesen­ heit eines Ziels feststellen, wird die Ladung praktisch so­ fort gezündet, und die Detonation bewirkt ein Herausschleu­ dern des Überzugs 11 mit der Geschwindigkeit v unter Konzen­ trieren des Überzugs auf der Achse X'X bei den vorhergehenden kinematischen Bedingungen, d. h. der Translationsgeschwindig­ keit V längs der Achse W und der Rotationsgeschwindigkeit ω der Ladung 1 um die Achse TT.

Diese zuletzt genannte Geschwindigkeit ω zerlegt sich ihrer­ seits in eine Rollkomponente p um die Achse GX parallel zur Achse X'X der Ladung, wobei diese Komponente grundsätzlich nicht störend ist, sowie in eine Nickkomponete q um eine Achse YG, die in der gleichen Ebene wie die Achse TT und X'X (der Zeichnungsebene) und senkrecht zur Achse X'X verläuft, wobei G der Schwerpunkt des Gefechtskopfs 2 ist.

In Fig. 3a ist in einer schematischen Darstellung die Vertei­ lung der von der Nickkomponente q mit der Achse YG in einer senkrecht zur Achse YG verlaufenen Ebene auf den Überzug 11 einwirkenden Geschwindigkeit dargetellt.

In dieser Darstellung ist G' die Spur der Achse GY; O ist die Spur einer parallel zur Achse GY verlaufenden Achse OY, die durch den Schwerpunkt 0 des Überzugs 11 (Fig. 2) ver­ läuft; die Achse G'X verläuft parallel zur Achse XX' der La­ dung, und die Achse GZ verläuft senkrecht zu den Achsen G'X und GY.

Die Verteilung der Geschwindigkeit ist schematisch durch von verschiedenen Punkten des Überzugs 11 ausgehenden Pfeilen 30 sowie eine durch die Enden der Pfeile führende gestrichelte Linie 31 dargestellt.

Die Verteilung ist sehr unsymmetrisch bezüglich der durch die Ladung führenden Achse G'Z. Zum besseren Verständnis sind die verschiedenen Komponenten längs den Achsen O'X und O'Z in den nachfolgenden Figuren getrennt worden.

Fig. 3b zeigt die parallel zur Achse O'Z am Punkt O' auf dem Durchmesser OY hervorgerufene mittlere Geschwindigkeit.

Diese im wesentlichen konstante Verteilung bringt eine Ver­ schiebung des Überzugs 11 mit sich, die sich zur Gesamtge­ schwindigkeit V der Ladung 1 hinzuaddiert. Die Amplitude ist allgemein klein gegen die Geschwindigkeit v, die dem Kern durch den Sprengstoff 13 verliehen wird, und sie führt nur zu minimalen Auswirkungen, die vernachlässigt werden können.

Fig. 3c zeigt den variablen Anteil der parallel zur Achse O'Z hervorgerufenen Geschwindigkeit.

Diese Drehung addiert sich zu den Geschwindigkeiten, die durch die Rollgeschwindigkeit p in der Ebene (OY, OZ) hervor­ gerufen werden, deren Symmetrie um die Achse OX sie zerstört. Da der Überzug 11 schwach konkav geformt ist, ist die Ampli­ tude dieses Teils klein bezüglich der Anfangsgeschwindigkei­ ten des kollapierenden Teils des Überzugs.

Fig. 3d zeigt den Rest der Verteilung. Diese parallel zur Achse O'X' verlaufenden Geschwindigkeiten entsprechen der Eigendrehung einer ebenen Scheibe mit gleichem Durchmesser wie der Überzug 11. Ihre sich linear ändernden Amplituden sind an den äußeren Rändern A und B des Überzugs maximal; auf der senkrecht zur Darstellungsebene verlaufenden Achse OY und zur Achse OX des Überzugs heben sie sich auf. Diese Geschwin­ digkeiten können eine nicht vernachlässigbare Asymmetrie bei der Bildung des Kerns mit sich bringen, wenn die Komponente q groß ist. Sie haben ihren Ursprung in einer tangentialen Dre­ hung des Kerns, die von dem zu schwachen aerodynamischen Rückstellmoment vor dem Aufprall auf dem Ziel praktisch nicht gedämpft werden kann. Der Fluganstellwinkel des Kerns, der mit der Komponente q schnell zunimmt, kann hohe Werte errei­ chen. Die Perforationsfähigkeit nimmt dadurch schnell ab.

Zur Kompensation dieser Nachteile wird gemäß der Erfindung vor dem Überzug der Ladung ein Bauteil angebracht, das die Aufgabe hat, an diesem eine Geschwindigkeitsverteilung zu erzeugen, die der in Fig. 3d dargestellten störenden Ge­ schwindigkeitsverteilung entgegenwirkt.

Diese korrigierende Geschwindigkeitsverteilung ist in Fig. 3e dargestellt. In dieser Figur sind wie zuvor die Achsen OX' und OZ' zu erkennen. Es handelt sich dabei um eine parallel zur Achse OX' verlaufende Geschwindigkeitsverteilung, die insgesamt in die negative Richtung verläuft, was bedeutet, daß es sich um Bremsgeschwindigkeiten handelt, deren Amplitu­ den sich linear oder im wesentlichen linear längs der Achse O'Z ändern. Die Amplitude ändert sich in Richtung der Achse O'Z von einem Minimum auf der Seite, auf der die durch die Nickbewegung hervorgerufene Geschwindigkeit (Fig. 3c) in der gleichen Richtung verläuft (bremsend), zu einem Maximum auf der Seite, auf der die von der Nickbewegung hervorgerufene Geschwindigkeit in der entgegengesetzten Richtung verläuft, so daß die Addition der Störverteilung (Fig. 3d) und der Kor­ rekturverteilung (Fig. 3e) eine gleichmäßige Bremsgeschwin­ digkeit auf der gesamten Fläche des Überzugs ergibt, wobei die entstehende Amplitude wenigstens gleich der Maximalampli­ tude der durch die Nickbewegung in der Ebene (OZ, OX) hervor­ gerufenen Geschwindigkeit ist.

In Fig. 4 ist eine erste Ausführungsform der Ladung nach der Erfindung dargestellt.

In dieser Figur sind die Kernerzeugungsladung 1 mit der Achse X'X sowie ihr Überzug 11 dargestellt. Vor dem Überzug 11 ist ein Bauteil 3 in Form eines Dieders mit dreieckigem Quer­ schnitt, auch als Keil bezeichnet, angeordnet, das gemäß der Darstellung auf den Enden des Überzugs aufliegt oder in einem gewissen Abstand davon gehalten ist. Die Aufgabe dieses Bau­ teils besteht darin, an dem Überzug bei der Erzeugung des Kerns eine lineare Geschwindigkeitsverteilung hervorzurufen, wie in Fig. 3e dargestellt ist.

In einer abgewandelten Ausführung können die Flächen des Dieders gewölbt sein, um eine nichtlineare Änderung der Dicke des Bauteils 3 unter Berücksichtigung der Geometrie des Überzugs am Anfang des Kollapierens zu erzielen.

Das Material des Bauteils 3 ist vorzugsweise steif, damit es selbsttragend ist; es muß bei der Vorwärtsbewegung des Über­ zugs zerstörbar sein, damit die Intensität des im Überzug hervorgerufenen Aufpralls maximal reduziert wird; ferner muß es die Evakuierung des Keilmaterials erleichtern. Dies kann mittels eines brüchigen Materials (beispielsweise eines stei­ fen Polyurethan- oder Polystyrenschaums) oder mit Hilfe eines beim Kontakt mit dem Überzug thermisch zerstörbaren Materials erhalten werden, das sich unter dem Einfluß der Explosion erhitzt. Diese Zerstörung ist von einer zur Dicke an jedem Punkt X proportionalen Abbremsung begleitet. Das Bauteil 3 ist möglichst nahe beim Überzug 11 angeordnet, damit es bei Beginn der Bildung des Kerns zurückgestoßen wird, wenn der Überzug noch sehr wenig verformt ist, damit die Zeitdauer der Einwirkung der störenden Beschleunigungen aufgrund der Nick­ drehung reduziert wird. Es wird durch Kleben oder durch meh­ rere Stege und Ringe befestigt, die an die Umkleidung 14 der Ladung angelegt sind.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsge­ mäßen Ladung.

In dieser Figur sind die Ladung 1, der Überzug 11 und der Keil 3 zu erkennen, jedoch ist dieser hier in ein Trägermate­ rial 4 eingebettet, das mit dem Überzug 11 verklebt ist und eine bezüglich des Materials des Keils 3 vernachlässigbare Masse pro Fläche hat, so daß die Wirksamkeit des Keils nicht beeinträchtigt wird. Es kann aus einem Material hergestellt sein, das von der gleichen Art wie der Keil 3 ist. Das Trä­ germaterial 4 hat überdies die Aufgabe, eine Dämpfung zu be­ wirken und eine progressive Einwirkung des Keils 3 auf den Überzug 11 hervorzurufen; außerdem trägt es zur Beständigkeit des Keils 3 bezüglich mechanischer Umgebungsbeanspruchungen bei.

In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsge­ mäßen Ladung dargestellt.

In dieser Figur ist die Ladung 1 mit ihrem metallischen Über­ zug 11 dargestellt. Vor dem Überzug ist ein Bauteil 31 mit gekrümmtem dreieckigen Querschnitt angeordnet, das die glei­ che Funktion wie das obige Bauteil 3 hat, jedoch ermöglicht die links gekrümmte Form eine Anpassung an die Form des Über­ zugs 11. Wie zuvor kann das Bauteil 31 gemäß Fig. 6 in Anlage an den Überzug 11 angeordnet werden, an dem es beispielsweise durch Kleben befestigt ist; andererseits kann es auch in einem gewissen Abstand von diesem Überzug angebracht sein und gegebenenfalls auch in ein Trägermaterial wie das Material von Fig. 5 eingebettet sein.

Claims (9)

1. Kernerzeugungsladung mit einem Sprengsatz und einer Einlage, wobei die Ladung um ihre Wirkachse (X'X) rotationssymetrisch ist und im Funktionszu­ stand mit einer Rotationsgeschwindigkeit (ω) um eine Achse (TT) angetrieben wird, die sich von der Wirkachse (X'X) unterscheidet, gekennzeichnet durch einen vor der Einlage angeordneten Keil aus einem Material mit geringem mechani­ schem Widerstand, dessen Dicke entgegen der Bewegungsrichtung der Wirklinie der Ladung zunimmt, wobei die Dickenänderung des Keils von der Rotationsge­ schwindigkeit (ω) und den Eigenschaften des gewählten Materials abhängig ist.

2. Ladung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Fläche des Keils (3, 31) gewölbt ist, wobei die Änderung der Dicke nicht linear ist.

3. Ladung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Keil (31) einen gekrümmten Dreiecksquerschnitt hat.

4. Ladung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der Keil (3, 31) in Anlage an die Einlage (11) angeordnet ist.

5. Ladung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Keil (3, 31) mit der Einlage (11) nicht in Kontakt steht.

6. Ladung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der Keil (3, 31) in ein Trägermaterial (4) eingebettet ist, das in Anlage an die Einlage (11) angeordnet ist.

7. Ladung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial (4) eine geringere Dichte als das den Keil (3, 31) bildende Material hat.

8. Ladung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der Keil (3, 31) aus einem durch Wärme abbaubaren Material verwirk­ licht ist.

9. Ladung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der Keil (31) aus einem expandierten Polystyrenschaum oder aus einem Polyurethanschaum verwirklicht ist.