DE4226897C1 - Aktive Schutzvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Schutzvorrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen und u. a. durch die DE 29 06 378 C1 be­ kanntgewordenen Art.

Bei den derzeit gebräuchlichen Wuchtgeschossen handelt es sich vorwie­ gend um sogenannte flügelstabilisierte Pfeilgeschosse. Sie bestehen beispielsweise aus Stahl, Wolfram-Sinterlegierungen oder abgereichertem Uran und können aufgrund heutzutage realisierbarer Auftreffgeschwindig­ keiten Tiefenleistungen erreichen, die in der Größenordnung ihrer Bau­ länge oder gar noch darüber liegen.

Abwehrmöglichkeiten hiergegen bieten Schutzvorrichtungen eingangs ge­ nannter Gattung. Der damit verfolgte Zweck besteht in einer rechtzeiti­ gen Zerlegung des angreifenden Geschosses hoher Energie in Bruchstücke durch quer zur Angriffsrichtung an demselben wirksam werdende Störmas­ sen. Zu letzteren bleibt allerdings noch anzumerken, daß deren Ge­ schwindigkeiten in die genannte Richtung bislang ohne Ausnahme invaria­ bel sind.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, einen derartigen Zerlegungsvor­ gang auf einfache Art und Weise zu optimieren, und zwar dahingehend, daß die anfallenden Wirkkörperbruchstücke - beispielsweise solche mit bevor­ zugten Längen-Durchmesserverhältnissen in der Größenordnung von 1 - unterschiedliche Quergeschwindigkeiten erhalten.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Aus­ gestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäß ergriffenen Maßnahmen sind problemlos zu realisie­ ren. Sie haben eine wesentlich verbesserte Schutzvorrichtung in Rede stehender Gattung zum Resultat, die bei entsprechender Störmassenanord­ nung vor der Hauptpanzerung eines zu schützenden Zielobjektes jederzeit Gewähr für eine äußerst wirkungsvolle Zerstörung von flügelstabilisier­ ten Pfeilgeschossen oder dergleichen energiereichen Penetratoren bietet. Besondere Bedeutung kommt hierbei dem ausgezeichneten Anpassungsvermögen an die jeweils auftretende Bedrohungssituation zu, und zwar sowohl was die Anzahl der jeweils zu beschleunigenden Störmassenexemplare als auch was deren Beschleunigungsausmaß anbelangt. Aufgrund dessen läßt sich nämlich stets eine rechtzeitige Wirkkörperzerlegung in solche Bruch­ stücke herbeiführen, die allesamt dem Wunsch nach relativ geringen Längenausdehnungen Rechnung tragen, ausnahmslos voneinander abweichende Quergeschwindigkeiten erlangt haben und deshalb auch an ganz verschie­ denen Stellen der Hauptpanzerung auftreffen.

Aus Gründen der Einfachheit empfiehlt es sich, jeder Störmasse als Be­ schleunigungsmittel zwei oder mehrere, einzeln zündbare Sprengladungen mit einer Barriere gegen wechselseitige Initiierungen zuzuordnen. Zum genannten Zweck kommen dabei Sprengladungen gleichen Beschleunigungs­ vermögens ebenso in Betracht wie Sprengladungen unterschiedlichen Be­ schleunigungsvermögens. Zusammen mit ihren Barrieren zur gegenseitigen Abschirmung können dieselben - in Beschleunigungsrichtung der betreffen­ den Störmasse gesehen - wahlweise hinter- oder nebeneinander angeordnet sein. Ladungs- und Barrierenausführungen in Schichtform bieten sich hierzu besonders an. Letzteres ist vorallem dann der Fall, wenn größter Wert darauf gelegt wird, mit einer denkbar unkomplizierten und sehr robusten Konstruktionsweise sicherzustellen, daß vom jeweils angreifen­ den Wirkkörper weder Teilstücke nennenswerter Längenausdehnung ungestört weiterzufliegen noch mehrere Wirkkörperbruchstücke zeitlich versetzt auf ein und dieselbe Zielstelle aufzutreffen vermögen.

Wie bereits erwähnt, sind die den einzelnen Störmassen jeweils zugeord­ neten Sprengladungen einzeln zündbar. Dieses ausgestaltende Merkmal bietet die interessante Wahlmöglichkeit zwischen einer simultanen oder einer zeitlich abgestuften Ladungsinitiierung, wobei im letztgenannten fall ohne weiteres Vorsorge für eine Variierbarkeit der Zündzeitinter­ valle getroffen werden kann. Letzteres vorausgesetzt, ist es ein leich­ tes, die Quergeschwindigkeit, mit der die einzelnen Störmassen jeweils wirksam werden sollen, zur optimalen Anpassung an unterschiedliche Be­ drohungssituationen in relativ weiten Grenzen kontinuierlich zu verän­ dern.

Bleibt noch nachzutragen, daß u. a. ebene Platten, vor allem auch solche mit Schichten unterschiedlichen Impulsübertragungsvermögens bestens ge­ eignete Störmassen darstellen. Als Störmassen kommen ebenso in Betracht ebensymmetrische projektilbildende Belegungen sowie ebensymmetrische Auskleidungen in ein- oder mehrlagiger Ausführung.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematisch dargestellter Aus­ führungsbeispiele näher beschrieben. In Form von Prinzipsskizzen zeigen:

Fig. 1 ein flügelstabilisertes Pfeilgeschoß unmittelbar vor dem Auf­ schlag auf ein aktiv gepanzertes Zielobjekt,

Fig. 2 einen Abschnitt der dem angegriffenen Zielobjekt vorgeordne­ ten aktiven Schutzvorrichtung,

Fig. 3a und 3b Kontakte von Sensorfeldern wie sie die Schutzvorrichtung gemäß Fig. 2 aufweist,

Fig. 4 und 6 Störmassen der Schutzvorrichtung gemäß Fig. 2, die sich hinsichtlich ihrer Beschleunigungsmittel unterscheiden und Fig. 5 die Quergeschwindigkeit einer Störmasse gemäß Fig. 4 als Funktion der Zeitdifferenz der Zündung ihrer Sprengladungen.

Fig. 1 zeigt ein flügelstabilisiertes Pfeilgeschoß 1 unmittelbar vor einer Hauptpanzerung 2 eines zu schützenden Zielobjektes, und zwar im Augenblick seiner Zerlegung in beispielsweise drei Bruchstücke 1a, 1b und 1c durch eine entsprechende Anzahl in Pfeilrichtung 3a, 3b und 3c beschleunigter Störmassen 4a, 4b und 4c. Dieselben sind dabei hinsicht­ lich Material und Geschwindigkeit so aufeinander abgestimmt, daß die bei ihrem Aufschlag auf das Pfeilgeschoß 1 erzeugten Geschoßbruchstücke 1a, 1b und 1c unterschiedliche Quergeschwindigkeiten erhalten und somit an ganz verschiedenen Stellen 5a, 5b und 5c der Hauptpanzerung 2 auftreffen.

Fig. 2 gibt eine aktive Schutzvorrichtung 11 mit einer Hauptpanzerung 12 wieder. Bei letzterer kann es sich beispielsweise um eine solche aus Panzerstahl oder um eine Kompositpanzerung bekannter Bauart handeln. Zur Unterteilung in Kompartimente 13a, 13b und 13c sind derselben Träger­ platten 14 für in Pfeilrichtung 15 beschleunigbare Störmassen 16 vor­ geordnet. Eine Frontplatte 17 schützt hierbei vor Beschuß mit klein­ kalibrigen Munitionsarten und Splittertreffern. Ein Projektil hoher kinetischer Energie, wie ein flügelstabilisiertes Pfeilgeschoß 18 wird bezüglich Anflugrichtung und Anfluggeschwindigkeit durch ein der Front­ platte 17 mit Abstand vorgelagertes Sensorfeld 19 detekiert, das gege­ benenfalls auch genaue Informationen darüber zu geben vermag, welches Kompartiment 13a bis 13c getroffen werden und in welcher Höhe 20 der Projektilaufschlag auf die entsprechende Trägerplatte 14 stattfinden wird. Die Auswertung der Sensorsignale erfolgt im Rechner einer Elektro­ nikbox 21. Für Informationen der letztgenannten Art kann sich auch hinter der Frontplatte 17 ein Detektorfeld 22 befinden, das mit dem Rechner in der Elektronikbox 21 in Wirkverbindung steht.

Wie aus Fig. 3a ersichtlich, weist das Detektorfeld 22 für die Kompar­ timente 13a₁, 13a₂ und 13a₃ gesonderte Kontakte 23 auf. Durch­ dringt ein Projektil dasselbe, werden jeweils diejenigen Kontakte 23 geschlossen, die zum angrenzenden Kompartiment 13a, 13b oder 13c gehö­ ren. Sie sind es auch, welche die gewünschte Höheninformation 20 geben.

Fig. 3b zeigt auf, wie an die Stelle der Kontakte 23 aus Fig. 3a Kontakte 24 mit Überlappungen 25 getreten sind. Die Überlappungen 25 befinden sich in den mit 26 bezeichneten vertikalen Grenzbereichen der Kompartimente 13a₁, 13a₂ und 13a₃. Sie stellen sicher, daß es im Fall eines schrägen Projektilaufpralls auf einen Grenzflächenabschnitt zwischen zwei Kompartimenten 13a₁ und 13a₂ bzw. 13a₂ und 13a₃ sowohl in dem einen 13a₁ bzw. 13a₂ als auch in dem anderen 13a₂ bzw. 13a₃ zur Aktivierung von Störmassen entsprechenden Höhenniveaus kommt.

In Fig. 4 ist eine Störmasse in Form einer eben ausgebildeten Platte 28 zur Darstellung gelangt. Zu den hierfür in Frage kommenden Werkstoffen zählen u. a. Panzerstahl hoher Dehnung, Aluminium, Titan, Tantal, Wolfram bzw. Wolfram-Sinterlegierungen und abgereichertes Uran. An die Stelle solch einer Platte kann auch eine lineare projektilbildende Belegung mit einem Belegungswinkel von vorzugsweise 120° bis 140° oder eine lineare stachelbildende Auskleidung mit Auskleidungswinkeln von vorzugsweise 60° bis 90° treten. Der Störmassenbeschleunigung dienen beispielsweise zwei einzeln zündbare Sprengladungen 29a und 29b in Schichtform mit Verdäm­ mungen 30a und 30b. Wechselseitige Initiierungen schließt eine Barriere 31 in Form einer Dämpfungsschicht in jedem Fall aus.

Hinsichtlich Ladungsmenge, Schichtstärke und/oder Detonationsenergie können die Sprengladungen 29a und 29b übereinstimmen oder auch vonein­ ander abweichen. Im letztgenannten Fall lassen sich ohne weiteres drei unterschiedliche Störmassengeschwindigkeiten realisieren, je nachdem, ob jeweils eine Sprengladung 29a bzw. 29b zur Zündung gelangt oder beide Ladungsexemplare praktisch gleichzeitig gezündet werden.

Fig. 5 gibt für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 die Geschwindig­ keit v_n der Störmasse 28 als Funktion der Zeitdifferenz Δt_n zwischen der Zündung der Ladung 29b und der Zündung der Ladung 29a wieder. Wird lediglich die Ladung 29b gezündet, resultiert daraus nach Lage der Dinge eine relativ niedrige Störmassengeschwindigkeit v₁. Dabei wird von der detonierenden Ladung 29b die Dämpfungsschicht 31 samt oberer Ladung 29a als ganzes mitbeschleunigt. Deshalb ist die letzt­ zitierte Ladung 29a bis zu einer kritischen Zeitdifferenz Δt_cr auch gar nicht mehr initiierfähig. Sobald die Zeitdifferenz den Wert Δt_cr unterschreitet, hat die Ladung 29a aber nicht mehr genügend Zeit, sich ohne Zerstörung wegzubewegen. Von da ab trägt dieselbe mit weiter ab­ nehmender Zeitdifferenz mehr und mehr zur Störmassenbeschleunigung bei, bis bei einem Wert Δt_op die Störmassengeschwindigkeit ein Optimum v_max erreicht. Bei simultaner Zündung beider Ladungen 29a und 29b (Δt=o) ist die mit v_o bezeichnete Geschwindigkeit für die Störmasse 28 bereits wieder etwas niedriger. Es liegen nämlich keine optimalen Übertragungsmechanismen vor, so daß Energie verlorengeht. Ist es dagegen die Ladung 29a, die vor der Ladung 29b eine Zündung erfährt, trägt die Energie der letzteren immer weniger zur Beschleunigung der Störmasse 28 bei, bis schließlich bei zu großen Störmassenabstand von der als letzte detonierenden Ladung 29b kein Beschleunigungsbeitrag derselben mehr zu verzeichnen ist. Das Ergebnis ist in diesem Fall eine allein auf die Energie der Ladung 29a zurückgehende Störmassengeschwindigkeit v₂. So wie die Dinge liegen, läßt sich also die Störmassengeschwindigkeit zwi­ schen den Grenzwerten v₁ = v_min und v_max kontinuierlich einstellen.

Bleibt in diesem Zusammenhang noch nachzutragen, daß die optimale Be­ dingung für eine Beschleunigung der Störmasse 28 auf die Maximalge­ schwindigkeit dann vorliegt, wenn die Stoßwelle der detonierten Spreng­ ladung 29b auf ihrem weg durch die Dämpfungsschicht 31 zur Sprengladung 29a letztere gerade im Augenblick ihrer Zündung erreicht. Ist dem so, wird deshalb die maximale Energie für die Störmassenbeschleunigung frei, weil die Dämpfungsschicht 31 sich selbst bewegt und somit eine stärkere bzw. dynamische Verdämmung darstellt. Die hierfür benötigte Zeitspanne beläuft sich je nach Dicke der Dämpfungsschicht und Durchlaufzeit der Schockwelle durch die Sprengladung 29a auf einige Mikrosekunden mit einem zeitlichen Spiel von ebenfalls ein bis zwei Mikrosekunden.

Fig. 6 zeigt wiederum eine Störmasse 32 in Plattenform mit einzeln zündbaren Sprengladungen 33a, 33b und 33c zur Plattenbeschleunigung. Besagte Ladungen 33a bis 33c sind diesmal aber in einem als Verdämmung fungierenden becherförmigen Bauteil 34 nicht wie in Fig. 4 hinterein­ ander sondern nebeneinander angeordnet. Dabei ist die zentrale Spreng­ ladung 33b von den beiden außenliegenden Sprengladungen 33a und 33c durch Schichten 35 und 36 in einer Weise getrennt, die wechselseitige Ladungsinitiierungen ausschließt. Unter den gegebenen Umständen führt z. B. eine simultane Zündung der außenliegenden Sprengladungen 33a und 33c zu einer ohne Drehmoment vonstatten gehenden Beschleunigung der Störmasse 32. Bei gewünschter Drehung der Störmasse 32 braucht nur eine der beiden außenliegenden Sprengladung 33a bzw. 33c gezündet zu werden.

Dasselbe Ergebnis läßt sich auch dann erzielen, wenn beide außenliegen­ den Sprengladungen 33a und 33c mit einstellbarer Zeitdifferenz eine Zündung erfahren.

Claims (11)

1. Aktive Schutzvorrichtung für mobile Objekte, wie Panzer, und immobile Objekte, wie Bunker, gegen angreifende Projektile hoher kinetischer Energie, wie flügelstabilisierte Pfeilge­ schosse, mit Sensoren zur Ermittlung des Projektilaufschlags und gegebenenfalls der Projektilgeschwindigkeit, einem Rechner zum Aufgreifen sowie Auswerten der Sensorsignale und mit entlang dem Angriffsweg angeordneten Störmassen, die ent­ sprechend der Rechenergebnisse quer zum Angriffsweg beschleu­ nigbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Störmasse (28, 32) als Beschleunigungsmittel mindestens zwei einzeln zündbare Sprengladungen (29a, 29b; 33a bis 33c) auf­ weist.

2. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeich­ net durch eine Barrierenanordnung (31.; 35, 36) gegen wechselseitige Initiierungen zwischen den jeder Störmasse (28, 32) zugeordneten Sprengladungen (29a, 29b; 33a bis 33c).

3. Schutzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengladungen (29a, 29b) mit der Barriere (31) zur gegenseitigen Abschirmung in Beschleunigungsrichtung der betreffenden Störmasse (28) gesehen hintereinander angeordnet sind.

4. Schutzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengladungen (33a bis 33c) mit den Barrieren (35, 36) zur gegen­ seitigen Abschirmung in Beschleunigungsrichtung der betreffenden Stör­ masse (32) gesehen nebeneinander angeordnet sind.

5. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils ein und derselben Störmasse (28, 32) zugeordneten Sprengladungen (29a, 29b; 33a bis 33c) bei voneinander getrennten Zündkreisen gleiche Beschleunigungsvermögen aufweisen.

6. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils ein und derselben Störmasse (28, 32) zugeordneten Sprengladungen (29a, 29b; 33a bis 33c) bei voneinander getrennten Zündkreisen unterschiedliche Beschleunigungsvermögen auf­ weisen.

7. Schutzvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengladungen (29a, 29b; 33a bis 33c) jeder Störmasse (28, 32) in variierbaren Zeitintervallen initiier­ bar sind.

8. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengladungen (29a, 29b; 33a bis 33c) als Schichten ausgebildet sind.

9. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eben ausgebildete Platten (28, 32) als Störmassen dienen.

10. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ebensymmetrische projektilbildende Belegungen als Störmassen dienen.

11. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ebensymmetrische stachelbildende Auskleidungen als Störmassen dienen.