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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Gefechtsköpfe und im Besondern betrifft
sie einen Mauern durchschlagenden Gefechtskopf für das Bilden eines Lochs von
ausreichendem Durchmesser, um einen Durchgang durch eine Mauer für eine Person
zu ermöglichen.
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Beim
Häuserkampf
(Military Operation in Urban Terrain, MOUT) ist es von offensichtlichem
Vorteil, wenn die Möglichkeit
besteht, bei minimalem Risiko für
die Einsatztruppe schnell in Gebäude
einzudringen.
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Das
Durchschlagen von Mauern, insbesondere von Mauern aus Ziegeln, Platten
oder Blöcken (die
hier allgemein mit „Ziegelmauern" bezeichnet werden)
birgt signifikante Schwierigkeiten. Insbesondere die Schockwellen
einer Explosion werden tendenziell durch die vordere(n) Schicht(en)
einer Ziegelmauer hindurch übertragen
und führen
zum Zerfallen der hintersten Schicht, ohne dass dabei die vordere
Schicht wesentlich beschädigt
würde.
Deshalb ist ein herkömmlicher
Explosions-Gefechtskopf üblicherweise
nur dann wirksam, wenn ein sehr großer Gefechtskopf, in der Größenordnung
von 10–20 kg
an Sprengstoff, der an der Mauer angebracht wird, Verwendung findet.
Solche eine große
Ladung stellt ein Sicherheitsrisiko für die Einsatzkräfte dar
und kann zu schweren unerwünschten
Verlusten bei Personen und Schäden
an Besitz in der näheren
Umgebung führen.
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Weitere
bekannte Techniken schließen
Anbringen einer Fassung mit einer linearen Hohlladung an der Mauer,
damit diese durchschnitten wird, oder die Verwendung einer explosiven
ringförmigen
Hohlladung, die in einem zuvor gebohrten Loch eingebracht wird,
um ein größeres Loch
zu verursachen, ein. Bei beiden dieser Optionen sind umfassende manuelle
Vorbereitungsarbeiten in der Nähe
der Mauer erforderlich, wofür
ein großer
Zeitaufwand nötig
ist und wodurch in vielen Fällen
die Einsatzkräfte nicht
annehmbaren Risiken ausgesetzt werden.
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Eine
weitere Möglichkeit
besteht in der Verwendung einer flexiblen Quetschladung, die dynamisch
in Richtung der Wand abgeschossen wird. Quetschen des Sprengstoffs
erhöht
die Kontaktfläche
zwischen dem Sprengstoff und der Mauer, wodurch die Wirkung der
an die Mauer abgegebenen Explosionsenergie erhöht wird. Da jedoch die Ladung
an der Mauer explodiert, wird nur ein relativ kleines Loch gebildet.
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GB 1051407 offenbart einen
Gefechtskopf in Tandemanordnung, bei dem der vordere Gefechtskopf
eine Öffnung
schlägt,
damit der zweite Gefechtskopf eindringen kann. Allerdings soll der Durchmesser
des Lochs nur geringfügig
größer als der
Durchmesser der hinteren Ladung sein.
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Keine
der oben genannten Techniken sieht einen Gefechtskopf vor, der leicht
genug ist, um dynamisch von einer entfernt gelegenen Stellung aus abgeschossen
zu werden, der effektiv ein mannsgroßes Loch in einer Ziegelmauer
erzeugen kann und der nicht zu exzessiven Verlusten bei Personen
und Schäden
an Besitz in der näheren
Umgebung führt.
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Deshalb
besteht ein Bedarf für
einen Gefechtskopf von geringem Gewicht, der wirksam Ziegelmauern
durchschlagen kann.
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Gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung ist ein Mauern durchschlagender Gefechtskopf zur
Bildung eines Lochs in einer Ziegelmauer vorgesehen, wobei der Gefechtskopf
Folgendes umfasst: (a) eine Hohlladung aus Sprengstoff mit einer
zentralen Achse, wobei die Ladung eine vordere Fläche aufweist,
die Folgendes einschließt:
(i) einen zentralen, an der zentralen Achse angrenzenden Bereich, der
eine im Allgemeinen konvex gebogene Form aufweist, und (ii) einen
ringförmigen
Bereich, der den zentralen Bereich umgibt, wobei der ringförmige Bereich
eine im Allgemeinen konkav gebogene Form aufweist; und (b) eine
Einlage aus Metall, die zumindest an dem ringförmigen Bereich der vorderen
Fläche
angrenzend ist, dadurch gekennzeichnet, dass der ringförmige Bereich
und die Einlage aus Metall derart gestaltet sind, dass bei Detonation
der Ladung ein Großteil
des Materials aus der Einlage aus Metall in eine sich ausdehnende
konische Bahn, die von der zentralen Achse in einem Winkel zwischen
30° und 60° abweicht,
konzentriert wird.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung weist die konkav gebogene
Form bei Betrachtung in einem Querschnitt durch die Hohlladung entlang
der zentralen Achse ein konkaves Profil auf, wobei zumindest ein
Großteil
des konkaven Profils derart gestaltet ist, dass ein Vektor, der nach
außen
ragt und senkrecht zu der vorderen Fläche liegt, von der Achse abweicht.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung weist die Hohlladung
eine parallel zu der zentralen Achse gemessene Länge und einen äußeren, dazu
senkrecht gemessenen Durchmesser auf, wobei der äußere Durchmesser ungefähr das Zweifache
der Länge
beträgt.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung schließt die Hohlladung
zwischen ungefähr ½ kg und
ungefähr
3 kg Sprengstoff ein. Insbesondere bevorzugt schließt die Hohlladung
weniger als ungefähr
2 kg Sprengstoff ein.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung bedeckt die Einlage
aus Metall im Wesentlichen die gesamte vordere Fläche.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung ist ferner ein System
zur Detonation im Fernbereich einschließlich Mitteln für das Definieren
einer Entfernung der Detonation der Hohlladung zur Mauer vorgesehen.
Vorzugsweise schließt das
Mittel für
das Definieren einer Entfernung der Detonation ein Abstandsrohr,
das von der vorderen Fläche
im Wesentlichen parallel zu der zentralen Achse hinausragt, ein.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung weist die Hohlladung
eine rückseitige
Fläche
auf, wobei der Gefechtskopf ferner eine rückseitige Abdeckung, die zumindest
mit der rückseitigen
Fläche
verbunden ist, aufweist und wobei die rückseitige Abdeckung aus einem
durchschlagssicheren Material gebildet wird.
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Gemäß einem
weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung entspricht der ringförmige Bereich zumindest
ungefähr
der Hälfte
des gesamten Bereichs der vorderen Fläche parallel zu der zentralen Achse
gesehen.
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Die
Erfindung wird hierin lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf
die begleitenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
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1 eine
isometrische Ansicht eines Mauern durchschlagenden Gefechtskopfs,
der gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist und zur Bildung eines Lochs
in einer Ziegelmauer dient, darstellt;
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2 eine
Querschnittsansicht entlang der Achse des Gefechtskopf aus 1 darstellt;
und
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3 eine
schematische Darstellung der Funktionsweise des Gefechtskopfs aus 1 wiedergibt.
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Die
vorliegende Erfindung ist ein Mauern durchschlagender Gefechtskopf
zur Bildung eines Lochs in einer Ziegelmauer.
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Die
Grundsätze
und Funktionsweise von Gefechtsköpfen
gemäß der vorliegenden
Erfindung sind unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und die begleitende
Beschreibung besser verständlich.
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen zeigen 1–3 einen
Mauern durchschlagenden Gefechtskopf, im Allgemeinen mit der Ziffer 10 bezeichnet,
für die
Bildung eines Lochs in einer Ziegelmauer. Im Allgemeinen schließt der Gefechtskopf 10 eine
Hohlladung 12 von Sprengstoff mit einer zentralen Achse 14 ein.
Die vordere Fläche
der Hohlladung 12 schließt einen zentralen Bereich 16,
der an die zentrale Achse 14 angrenzt und der im Allgemeinen eine
konvex gebogene Form aufweist und einen ringförmigen Bereich 18,
der den zentralen Bereich 16 umgibt und generell eine konkav
gebogene Form aufweist, ein. Eine Einlage aus Metall 20 ist
zumindest an dem ringförmigen
Bereich 18 der vorderen Fläche der Ladung 12 angrenzend.
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Die
Funktionsweise des Gefechtskopfs 10 wird bei Bezugnahme
auf 3 verständlich.
Die Wirkung des konkav gebogenen ringförmigen Bereichs 18 besteht
im Wesentlichen darin, einen Großteil des Materials aus der
Einlage aus Metall 20 in eine sich ausdehnende konische
Bahn zu konzentrieren. In bevorzugten Fällen sammelt sich das Material
größtenteils
in einem sich ausdehnenden, durch Explosion gebildeten Kreis (explosively
formed ring, EFR) an, der schematisch durch Kreislinie 20' dargestellt
wird und der sich mit einer Geschwindigkeit von annähernd 2000
m/s bewegt, wodurch ein Loch in die vorderen Schichten der Mauer
geschnitten wird. Zusätzlich
wird durch den konvex gebogenen, zentralen Bereich 16 eine
kugelförmige
Detonationswelle erzeugt, welche die hinteren Schichten der Mauer durch
einen „Abblätter"-Effekt durchbricht.
Durch die Kombination dieser beiden Effekte wird ein wirksames Instrument
für das
Durchschlagen von Ziegelmauern erhalten. Dadurch, dass die Detonationswelle
gemeinsam mit dem EFR auftrifft, wird weiter zu der Zerstörung der
gelockerten vorderen Schicht beigetragen.
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Bevor
im Folgenden detaillierter auf Merkmale der vorliegenden Erfindung
eingegangen wird, wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung für das Durchschlagen
einer großen
Vielfalt an Mauertypen unter unterschiedlichen Bedingungen geeignet
ist. Es wird angenommen, dass die Erfindung von besonderem Wert
für das
Durchschlagen von Ziegelmauern ist, obwohl sie nicht darauf beschränkt ist.
In diesem Zusammenhang sei anzumerken, dass der Begriff „Ziegelmauer" hierin in der Beschreibung
und den Patentansprüchen
so verwendet wird, dass er sich allgemein auf jede beliebige Mauer,
die aus einer oder mehreren Schichten aus relativ kleinen, übereinander
gestapelten Einheiten erbaut wurde, bezieht. Der Begriff wird unabhängig von
dem jeweiligen für die
Einheiten eingesetzten Material verwendet, ungeachtet ob es sich
um „Ziegel", Stein oder Platten
oder Blöcke
aus einem beliebigen anderen Baumaterial handelt. Der Begriff wird
ebenfalls für
zusammengesetzte Mauern verwendet, in denen eine oder mehr als eine
Schicht einer Ziegel-ähnlichen
Anordnung zusammen mit anderen strukturellen oder isolierenden Elementen
verwendet wird.
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Im
Folgenden werden die Merkmale des Gefechtskopfs 10 detaillierter
beschrieben. Der konkav gebogene Bereich 18 weist ein konkaves
Profil wie in 2 dargestellt (einen Querschnitt
durch die Hohlladung 12 entlang der zentralen Achse 14)
auf. Vorzugsweise ist mindestens ein Großteil dieses konkaven Profils
so gestaltet, dass ein Vektor v, v', der nach außen ragt und senkrecht zu der
vorderen Fläche verläuft, von
der Achse 14 abweicht. Optional können andere Teile des Profils,
obwohl hierin nicht gezeigt, so ausgerichtet sein, dass Vektoren
parallel zu oder sogar in einem kleinen Winkel zu der Richtung der Achse 14 ausgerichtet,
entstehen. Diese abweichenden Vektoren, die annähernd der Richtung des Explosionsdrucks,
der auf verschiedene Teile der Einlage wirkt, entsprechen, führen dazu,
dass die Einlage in einen konzentrierten Kreis gerichtet wird, in
dem sie sich zumindest teilweise ansammeln, um den sich ausdehnenden
EFR zu bilden. Der Kreis kann während
der Ausdehnung in Fragmente zerbrechen. Die Fragmente sind jedoch
im Allgemeinen ausreichend nahe beieinander, um für einen
durchgehenden Schnitt durch die Wand zu sorgen.
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Es
ist anzumerken, dass der Explosionsdruck, der auf die Einlage wirkt,
auch von der Lage der Zündstelle
mit Bezug auf die Hohlflächen
beeinflusst wird. In dem bevorzugten hier gezeigten Beispiel ist
die Hohlladung 12 relativ flach ausgestaltet. Quantitativer
gesehen hat ein äußerer Durchmesser D
der Hohlladung 12 senkrecht zu Achse 14 gemessen
vorzugsweise ungefähr
die zweifache maximale Länge
L der Hohlladung, parallel zur Achse 14 gemessen. Durch
die Verwendung von Punktzündung in
der Mitte der rückseitigen
Fläche
der Hohlladung 12 wird tendenziell der konische Winkel
(d. h. der Winkel der Abweichung) des EFR erhöht.
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Die
verschiedenen physikalischen Eigenschaften, welche die Bildung und
die Eigenschaften des EFR beeinflussen, einschließlich der
Form der Ladung, des Detonationspunkts, der Verteilung von Material
und Dicke der Einlage und des Typs und der Menge an verwendetem
Sprengstoff, werden vorzugsweise so gewählt, dass sie Teilen der metallischen
Einlage eine Geschwindigkeit von zwischen ungefähr 1000 und ungefähr 4000
m/s und insbesondere bevorzugt von ungefähr 2000 m/s verleihen. Die sich
ausdehnende konische Bahn des EFR hat vorzugsweise einen Winkel θ relativ
zu der Achse zwischen ungefähr
30° und
ungefähr
60° und insbesondere
bevorzugt zwischen ungefähr
40° und
ungefähr 55° (siehe 3 unten).
Die Feinabstimmung der relativen Geschwindigkeiten von verschiedenen
Teilen der Einlage kann verwendet werden, um das Querschnittsprofil
des resultierenden EFR zu formen, und zwar variierend von einem
runden Querschnitt über einen
V-förmigen
Querschnitt (wie in 3 dargestellt) bis zu einem
flachen Streifen.
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Um
eine Ausbreitung des EFR für
das Schneiden eines Lochs von gewünschtem Durchmessers zu ermöglichen,
sollte die Hohlladung 12 in einem zuvor definierten Abstand
von der Oberfläche der
zu durchschlagenden Mauer zur Detonation gebracht werden. Aus diesem
Grund schließen
bestimmte bevorzugte Umsetzungen des Gefechtskopfs 10 ein
Abstandsrohr 22 ein, das von der vorderen Fläche im Wesentlichen
parallel zu der zentralen Achse 14 hinausragt. Das Abstandsrohr 22 ist
so ausgestaltet, dass es eine Entfernung der Detonation der Hohlladung 12 von
der Mauer definiert, wie im Stand der Technik bekannt. Für eine typische
doppelte Ziegelmauer wurde gefunden, dass ein Abstandsrohr in der
Länge von
ungefähr
0,5 m besonders wirksam ist. Für
eine dreifache Ziegelmauer wird typischerweise ein kürzeres Rohr,
zum Beispiel von ungefähr
0,2 m Länge,
bevorzugt. Klarerweise können auch
alternative Umsetzungen unter Verwendung anderer Techniken für die Detonation
der Ladung in einer zuvor bestimmten Entfernung einen ähnlichen Effekt
bewirken. Mögliche
Beispiele dafür
schließen Systeme,
die optische oder elektromagnetische Sensoren verwenden, ein, sind
jedoch nicht darauf beschränkt.
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Es
ist anzumerken, dass durch die Kombination der Schneidwirkung des
EFR und der Explosionswirkung des zentralen Bereichs der Hohlladung ein überaus wirksamer
Durchschlagseffekt erzielt wird. Deshalb schließt die Hohlladung der vorliegenden
Erfindung, in deutlichem Gegensatz zu den bei Verwendung von herkömmlichen
Sprengladungen benötigten
Mengen von 10–20
kg, vorzugsweise zwischen ungefähr ½ kg und
ungefähr
3 kg Sprengstoff und insbesondere bevorzugt weniger als ungefähr 2 kg
ein. In Versuchen wurde gefunden, dass eine Einzelladung von ungefähr 1 kg
Sprengstoff geeignet war, ein Loch mit einem Durchmesser von ungefähr 1 m in
eine doppelte Ziegelmauer zu sprengen. Für eine dreifache Ziegelmauer
sind zwei oder drei solcher Ladungen erforderlich. Diese Ladung
ist leicht genug, um von einer Rakete oder einem Flugkörper, die/der
für eine
Last in Höhe
von lediglich einigen wenigen Kilo an Sprengstoff ausgelegt ist,
transportiert zu werden, wodurch verhindert werden kann, dass Einsatzkräfte zur
Mauer geschickt werden müssen.
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Wie
zuvor erwähnt
ist eine Einlage aus Metall 20 zumindest an dem ringförmigen Bereich 18 der vorderen
Fläche
der Ladung 12 angrenzend. Dies entspricht zumindest ungefähr der Hälfte des
gesamten Bereichs der vorderen Fläche parallel zu der zentralen
Achse 14 gesehen. In der Praxis ist es üblicherweise bevorzugt, die
metallische Einlage 20 als kontinuierliche Schicht auszubilden,
die im Wesentlichen die gesamte vordere Fläche und in dem dargestellten
Beispiel darüber
hinaus die periphere Kante der Hohlladung 12 abdeckt. Der
zentrale Bereich der Einlage 20, die den konvexen Bereich 16 abdeckt, fügt dann
zusätzliche
Fragmente (siehe 3) hinzu, welche die Wirkung
der Detonationswelle zur Entfernung des ausgeschnittenen Teils der
Mauer verstärken.
Die rückseitige
Fläche
der Hohlladung 12 ist vorzugsweise durch eine rückseitige
Abdeckung 24, die aus durchschlagsicherem Material besteht,
gebildet. In diesem Zusammenhang wird „durchschlagsicher" mit Bezug auf Materialien
verwendet, die im Allgemeinen keine Hochgeschwindigkeits-Fragmente mit
hoher Durchschlagskraft bilden. Mögliche Beispiele dafür schließen Kunststoffe
und Verbundmaterialien ein, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Die Verwendung
einer rückseitigen
Abdeckung aus durchschlagsicherem Material reduziert die Wahrscheinlichkeit,
dass nach hinten fliegende Fragmente entstehen, die eine Gefahr
für die
Einsatzkräfte
darstellen könnten.
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Es
ist anzumerken, dass die obigen Beschreibungen lediglich als Beispiele
dienen sollen und dass viele andere Ausführungsformen im Schutzumfang
der Ansprüche
möglich
sind.