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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
für Präzisionsbekämpfung von
feindlichen Zielen durch Streuen einer großen Menge von Submunitionen,
die durch direkten Aufschlag auf das Ziel über eine Kombination aus Masse,
inhärenter
Härte und
Geschwindigkeit wirken, auf das Ziel von einem fliegenden, nicht
drehenden oder langsam drehenden Träger in Form einer Rakete, eines
Flugkörpers
oder Äquivalentes.
Die Submunitionen selbst können
eine wählbare
Bauart haben, wie beispielsweise ein Würfel, Ball oder Wurfpfeil.
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Das
Bekämpfen
eines Zieles mit Fragmenten ist derzeit der allgemeinste Weg, die
Wahrscheinlichkeit der Vernichtung von Zielen zu verbessern, die durch
eine direkten Schlag schwierig zu bekämpfen sind, weil sie beispielsweise
eine ausgedehnte Fläche
haben oder aus zahlreichen kleinen Einheiten bestehen, die über eine
bestimmte Fläche
verteilt sind. Als ein allgemeinstes Verfahren zur Erzielung einer
Fragmentverstreuung muss hierbei ein Verfahren betrachtet werden,
bei dem eine detonierende Explosivladung verwendet wird, um den
Fragmenten ihre gewünschte
Geschwindigkeit und Richtung zu verleihen. Die in Frage stehenden
Fragmente können
dabei entweder vorgeformt sein, bevor die Explosivladung, welche
sie verstreuen soll, detoniert ist, oder können während der aktuellen Detonation,
wie beispielsweise durch Bersten eines Fragmentierungsgehäuses, gebildet
werden. Ein Nachteil der Verwendung einer detonierenden Ladung zum
Verstreuen von großen
Mengen von Fragmenten besteht darin, dass die Grenzen für die wahre
Verstreuung von Fragmenten trotz allem relativ annähernd und
schwierig vorherzusagen sind. Dies mag insbesondere dafür gelten,
wenn die Fragmente durch Zertrümmerung
eines Fragmentie rungsgehäuses
gebildet werden, da die Fragmente dann viele unterschiedliche Größen haben
und somit unterschiedliche Abstände
fliegen.
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Wie
bereits angegeben bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Angreifen eines vorbestimmten
Ziels mit einem wohldefinierten Cluster von Submunitionen, die so
wie Fragmente beim Aufschlag wirken und die von einem spezifischen
Träger
in Form einer Rakete, eines Flugkörpers oder Äquivalentes verbreitet werden.
Das Verfahren und die Vorrichtung wie in der vorliegenden Erfindung
beansprucht, ermöglichen
eine Verstreuung von Submunitionen, die mit der kürzest möglichen
Ankündigungsfrist
betätigt werden
können,
während
es auch möglich
ist, das Verstreuungsmuster, welches den Fragmenten verliehen wird,
innerhalb gewisser Grenzen variiert werden kann. Da die Verstreuung
der Submunitionen von der Seite eines Trägers mit einer relativ hohen Geschwindigkeit
betrieben werden soll, wird den verstreuten Submunitionen wie in
der vorliegenden Erfindung beansprucht, ein vorwärts und seitlich gerichteter
Geschwindigkeitsvektor relativ zum Träger verliehen, was heißt, dass
die Submunitionen von dem Träger
schräg
nach vorne relativ zu dessen eigener Flugrichtung verstreut werden
können.
Die Verstreuung von Submunitionen kann dann entweder gleichzeitig
um den Träger
oder innerhalb eines beschränkten
Winkelbereiches relativ zum Querschnitt des Trägers durchgeführt werden.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht
auch die Änderung
des Winkels zwischen der Flugrichtung des Trägers und der zentralen Achse
des Clusters der vom Träger
emittierten Submunitionen. Bezüglich
der Submunitionen ist anzugeben, dass besondere Vorteile erzielt
werden, wenn diese wurfpfeilförmig
gemacht sind, da wurfpfeilförmigen Submunitionen
ein stabiler Flug und dadurch ein größere Reichweite und ein besseres
Eindringen in das Ziel verliehen werden kann, wie dies in dem Verfahren
beansprucht ist, das für
die vorliegende Erfindung kennzeichnend ist. Das Verfahren und die
Vorrichtung wie in der vorliegenden Erfindung zum Verstreuen von
Submunitionen beansprucht, ermöglicht
ein gleichmäßig verteiltes
Verstreuungsmuster, das vom Standpunkt der Erzielung einer Zielvernichtung
ideal ist.
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Die
US PS 5,817,969 betrifft gemäß dem Oberbegriff
des unabhängigen
Patentanspruchs 1 einen drehstabilisierten Luftfahrzeugträger oder
ein Projektil, das eine Nutzlast in Form von einer Anzahl von zylindrischen
Subprojektilen enthält,
die ursprünglich
in einem Magazin 22 in einer Anzahl von konzentrischen
Schichten umeinander angeordnet sind. Das Magazin ist ein feststehender
Teil des Trägers
oder Projektils und dreht somit um die Rotationsachse des Projektils.
Die Subprojektile sind in dem Projektil von den Wänden des
Magazinteils desselben, begrenzt und wenn die Begrenzungskraft auf die
Subprojektile durch Aufsplittern der Wände des Projektils eliminiert
wird, können
die Subprojektile das Magazin Schicht für Schicht in der Richtung verlassen,
die durch die Zentrifugalkraft definiert ist, welche durch den Drall
des Projektils hervorgerufen wird. Die Subprojektile nehmen gleichzeitig
einen entsprechenden Vektor auf, der durch den Träger in Flugrichtung
des Projektils beaufschlagt wird. Die Hauptidee hinter dieser Vorrichtung
war somit, die Drallzentrifugalkräfte, die bereits auf den Hauptträger und
somit auch auf die Subprojektile wirken, dazu zu verwenden, die
Subprojektile auf ein Ziel zu werfen. Dieses Verfahren zum Werfen
von Subprojektilen kann nur zusammen mit Projektilen mit starkem
Drall verwendet werden und das Projektil wird für das Abwerfen der Subprojektile
aufgesplittert und es kann somit nur für das Abwerfen der in Frage
stehenden Subprojektile verwendet werden.
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Das
Grundprinzip der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass eine
große
Anzahl von Submunitionen im Zustand der Bereitschaft im Träger in einem
hierfür
bestimmten Magazin gehalten werden sollen, das eine Anzahl von konzentrischen
Submunitionen aufweist, die in ring- oder spiralförmigen Schichten
angeordnet sind, wodurch die Submunitionen in dem Magazin, wenn
sie eine langgestreckte Form wie beispielsweise die eines Wurfpfeils
haben, mit ihren eigenen Längsachsen
parallel zur Flugrichtung des Trägers
liegen sollen. Dieses Magazin ist um eine zentrale Achse, die vorzugsweise
mit der Längsachse
des Trägers übereinstimmt,
drehbar gelagert, um welche Achse das Magazin bis zu einer vorbestimmten
Geschwindigkeit hochdrehen kann, wobei die Submunitionen im Magazin
gehalten werden. Wenn der Träger
sich einem zu bekämpfenden Ziel
annähert,
dreht das Magazin mit einer Geschwindigkeit, die die Zentrifugalkraft
erzeugt, welche dafür notwendig
ist, dass mit Bezug auf den Abstand zum Ziel das gewünschte Verstreuungsmuster
verliehen wird. Das Magazin öffnet
darauf folgend, wenn der Träger
seinen beabsichtigten Angriffsabstand erreicht hat, wodurch die
Submunitionen im Magazin frei gelassen werden und entlang der Richtungsvektoren,
die durch die resultierende der Zentrifugalkraft in jeder Richtung
und die Geschwindigkeit des Trägers
in seiner Flugrichtung spezifiziert sind, verstreut werden. Das
Verstreuen der Submunitionen ist dann davon abhängig, wo diese im Magazin liegen,
da die Submunitionen, welche vom Rotationsmittelpunkt des Magazins
am weitesten entfernt liegen, mit der größten Zentrifugalkraft angetrieben
werden, so dass sie den größten Geschwindigkeitsvektor
seitlich zur Flugrichtung des Trägers
erhalten, während
diejenigen, welche dem Rotationsmittelpunkt am nächsten liegen, durch die geringste
Zentrifugalkraft in der gleichen Richtung angetrieben werden und
der Geschwindigkeitsvektor, welcher durch den Träger in seiner eigenen Flugrichtung
verliehen wird, ist für
alle Submunitionen der gleiche.
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Durch
Unterteilen des Magazins in eine Anzahl von Abteilen, jedes vorzugsweise
mit einem Kreissegment-Querschnittsformat kann der Inhalt eines
jeden derartigen Abteils einzeln freigelassen werden, wenn die gewünschte Rotationsposition
erzielt ist, d.h. wenn sie auf das Ziel gerichtet ist, wodurch es
möglich
wird, eine Anzahl von nahe aufeinander folgenden Clustern von Submunitionen
während
eines sehr kurzen Zeitintervalls auf das Ziel anzutreiben. Ein jedes
solches Abteil ist dabei mit seinem eigenen Umfangsaußenwandsegment
versehen, das auf Befehl lösbar
ist, um die Submunitionen bis zum Erreichen des korrekten Sicherheitsabstandes
zum Ziel zu halten.
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Natürlich können stattdessen
auch alle Submunitionen im Magazin gleichzeitig ausgelöst werden,
in welchem Fall alle Submunitionen um den Träger herum verstreut werden.
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Wie
bereits angegeben ist die Vorrichtung wie in der vorliegenden Erfindung
beansprucht, so gestaltet, dass sie in einem Träger in Form einer Rakete, eines
Flugkörpers
oder äquivalentes
eingebaut sein kann und solche Projektile sollten vorzugsweise ein
glattes Außengehäuse haben,
um den geringst möglichen
Luftwiderstand zu erzeugen. Bevor die Verstreuung der Submunitionen
beginnen kann, muss dieses Außengehäuse beseitigt
werden und wie in einer Version der vorliegenden Erfindung beansprucht,
wird dies dadurch erzielt, dass der Träger auf der Höhe mit dem
Magazin in zwei Teile getrennt ist, wobei jeder solche Teil im Wesentlichen
den gleichen stabilen Flugweg fortsetzt, jedoch mit einer etwas unterschiedlichen
Geschwindigkeit und mit einem graduell größer werdenden Abstand zwischen den
Teilen, wodurch der Teil, welcher das die Submunitionen verstreuende
Magazin nicht enthält,
die Teile der Trägeraußenwand
mit sich nimmt, die bis zum Trennpunkt das Magazin umgeben haben.
Die tatsächliche
Trennung kann durch eine kleine Explosionsladung ausgelöst werden.
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Das
Verfahren und die Vorrichtung wie in der vorliegenden Erfindung
beansprucht, verleihen den Submunitionen ein gleichmäßig verteiltes
Verstreuungsmuster, das vom Standpunkt der Erzielung einer Zielvernichtung
ideal ist. Es ermöglicht
auch eine sehr gute Möglichkeit
schwierige Ziele mit großer Präzision zu
bekämpfen,
wie beispielsweise Ziele, die getroffen werden müssen, während ihre Umgebung soweit
als möglich
unzerstört
belassen werden soll. Ein Vorteil bei der vorliegenden Erfindung
ist es nämlich,
dass im Voraus sehr präzise
spezifiziert werden kann, wie die Verstreuung der Submunitionen
aussieht, und zwar angesichts der Tatsache, dass unter den gleichen
Umständen
eine derartige Verstreuung zwischen unterschiedlichen Trägereinheiten
derselben Bauart sehr ähnlich
sein wird.
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Weil
die Vorrichtung wie in der vorliegenden Erfindung beansprucht, auch
sehr wenig Raum benötigt,
kann sie als komplementärer
Gefechtskopf in Flugkörpern
verwendet werden, die bereits mit einem Hauptgefechtskopf ausgerüstet sind
und dadurch können
der Annäherungszünder des
Hauptgefechtskopfes und die anderen Unterfunktionen auch für diesen
komplementären
Gefechtskopf dienen. Um das gewünschte
Ergebnis der Vorrichtung wie in der vorliegenden Erfindung beansprucht,
bereitstellen zu können,
wird ein Zugang zur Information bezüglich Abstand und Richtung
zum Ziel sowie auch bezüglich der
Relativgeschwindigkeit des Ziels benötigt und solche Information
sollte von einem Annäherungszünder oder Äquivalent
erhalten werden können.
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In
einer speziellen, bevorzugten Gestaltung der vorliegenden Erfindung
wird ein Gasgenerator mit einer Anzahl von Auslässen, die tangential um seinen
eigenen Umfang angeordnet sind, dazu verwendet, das Magazin auf
die gewünschte
Rotationsgeschwindigkeit zu beschleunigen, wonach die Submunitionen
beispielsweise durch Beseitigen einer Außen haltewand, die die Submunitionen
bis zum Freilassen an Ort und Stelle hält, freigelassen werden.
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Die
vorliegende Erfindung ist in den folgenden Patentansprüchen im
Einzelnen definiert und wird nun im Einzelnen anhand der anhängenden
Figuren beschrieben, die eine von mehreren zur Verfügung stehenden
Gestaltungen einer Vorrichtung darstellen, die in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung gestaltet ist.
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Falls
erforderlich, kann jede Trägereinheit mit
mehreren Submunitionsmagazinen ausgerüstet sein, die ein charakteristisches
Merkmal der vorliegenden Erfindung sind, und wenn sie betätigt werden,
werden sie in unterschiedliche Richtungen gedreht, damit der Kreiseleffekt,
welcher sonst auf den Träger
wirken würde,
eliminiert werden kann.
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In
anhängenden
Figuren zeigt:
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1 einen
teilweise geschnittenen Flugkörper,
der die Vorrichtung, welche ein charakteristisches Merkmal der vorliegenden
Erfindung ist, eingebaut hat,
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2 einen
Schnitt entlang der Schnittlinie II-II in 1;
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3 eine
Seitenansicht der Vorrichtung wie in der vorliegenden Erfindung
beansprucht, mit einem größeren Maßstab und
mehr Einzelheiten,
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4 den
Schnitt entlang der Schnittlinie IV-IV in 3; und
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5 den
Schnitt gemäß der Schnittlinie
V-V in 3.
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Die
entsprechenden Teile in den verschiedenen Figuren haben ungeachtet
des Maßstabes
und des Grades an Einzelheiten die gleichen Bezugsziffern.
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Der
in 1 dargestellte Flugkörper hat zwei Bereiche von
Heckflossen 2a und 2b, die jeweils vier Flossen
umfassen, vier vordere Steuerflächen 3 und ein
Submunitionsmagazin 4, das das charakteristische Merkmal
der vorliegenden Erfindung ist. Letzteres hat allgemein gesagt eine
Magazinsektion 5, und eine Antriebsmotor- oder Gasgeneratorsektion 6. Das
Magazin 4 ist frei drehbar um eine zentrale Achse, die
mit der Längsachse
des Flug körpers übereinstimmt,
gelagert. Diese Lager sind mit 8 bezeichnet. Der vordere
Abschnitt 9 des Flugkörpers 1 enthält sein
Steuersystem, möglicherweise
den Zielsucher und Annäherungszünder sowie
seinen Hauptgefechtskopf und Flugmotor. Der Heckteil 10 des
Flugkörpers 1 enthält das Submunitionsmagazin 4 und Raum
zum Aufnehmen eines Startmotors für den Flugkörper.
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In
den 3 bis 5 ist das Submunitionsmagazin 4 im
Detail mit seinen Bestandteilen gezeigt. 3 zeigt
einen Schnitt durch die Teile 5 und 6. Diese haben
Teile des Außengehäuses 11 des
Flugkörpers 1.
Wie in der Figur gezeigt, sind die Magazinsektion 5 und
die Gasgeneratorsektion miteinander verbunden und über Kugellager 12 und 13 gelagert,
damit sie um die Achse 7 frei drehen können. Die Magazinsektion 5 hat
drei im Wesentlichen kreisförmige Seitenwände 14 und 15 und
zwischen diesen eine Umfangsaußenwand 16,
die einen Raum für
ein Magazin bilden, das wie in den 3 und 5 gezeigt, mit
wurfpfeilförmigen
Submunitionen 17 gefüllt
ist, die in konzentrischen kreisförmigen Schichten um ihre eigene
Längsachsen
parallel zur Achse 7 angeordnet sind. Der Magazinraum zwischen
den Seitenwänden 14 und 15 und
der Umfangswand 16 ist durch vier Trennwände 18 bis 21 in
vier Quadranten oder Abteile K1–K4
unterteilt. Die Gasgeneratorsektion 6 hat eine Treibladung 22,
zwei Zündladungen 23 und 24,
eine Gasexpansionskammer 25 und vier tangential angeordnete
Gasauslässe 26 bis 29.
Die 3 zeigt auch vier Sprengbolzen 30 bis 33 (in
der Realität
sind in der Vorrichtung 6 Sprengbolzen). Die Aufgabe dieser
Sprengbolzen ist es, bei einem gegebenen Befehl zum richtigen Zeitpunkt
den Abschnitt der Umfangswand 16, welcher dem Ziel zum
Zeitpunkt der Bekämpfung
zugewandt ist, zu entfernen. Die Umfangswand 16 besteht
nämlich
aus einer Anzahl von Wandelementen, von denen jedes individuell
entfernt werden kann, ohne das die anderen beeinträchtigt sind.
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Die
Vorrichtung funktioniert wie im Folgenden beschrieben. Der Näherungszünder oder
eine andere Informationsquelle, wie beispielsweise ein Fernsteuerbefehl
liefert Daten bezüglich
des Abstandes und der Richtung zum Ziel relativ zu der Flugbahn
des Trägers
(in der 1 ist die Richtung des Ziels
durch den Pfeil M angezeigt). Wenn ein Angriff entschieden worden
ist und nahe bevorsteht, werden die Zündladungen 23 und 24 gezündet, wodurch Treibgase
erzeugt werden, die durch die Gasauslässe 26 bis 29 nach
außen
strömen,
um die Sektionen 5 bis 6 über ein sehr kurzes Intervall
zur berechneten Rotationsgeschwindigkeit, zu beschleunigen, um den wurfpfeilförmigen Submunitionen 17 die
gewünschte Verstreuung
zu verleihen. Gleichzeitig oder unmittelbar davor wird der Träger entlang
der in der 1 gezeigten Trennlinie d-d getrennt,
wodurch die Teile des Außengehäuses, welche
das Submunitionsmagazin 4 umgeben und die Sprengbolzen 30–33 den
Vorderabschnitt 9 des Trägers begleiten, während die
vorstehend angegebenen Komponenten in dem Heckteil 10 des
Trägers
verbleiben, wo sie nun seitlich freigelegt sind. Dank ihrer jeweiligen
Flossengruppen setzen beide Trägerabschnitte 9 und 10 nach
der Trennung ihrer ursprünglichen
Flugbahn fort, jedoch mit einem graduell größer werdenden Abstand zwischen diesen.
Die tatsächliche
Trennung kann durch eine pyrotechnische Ladung betätigt werden.
Wenn der Träger
(Flugkörper)
den Punkt seiner Flugbahn erreicht hat, wo die Submunitionen 17 abgefeuert
werden sollten, wird der Teil der Umfangswand 16 der Magazinsektion 5,
der dem Ziel zum präzisen
Zeitpunkt gegenüberliegt,
durch die Sprengbolzen 30–33 entfernt, um eine
optimal ausgerichtete Verstreuung der Submunitionen zu erzielen.
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Wie
in der 1 dargestellt erhalten die wurfpfeilförmigen Submunitionen,
wenn sie das Magazin verlassen, von der Zentrifugalkraft einen Bewegungsvektor 34,
der radial nach außen
gerichtet ist, der wie vorstehend erwähnt, für die Submunitionen in Abhängigkeit
von ihrem Ort in dem Magazin variiert, und zwar zusammen mit einem
Bewegungsvektor 35, der aus der Flugrichtung des Flugkörpers erhalten
wird. Alle diese zwei Bewegungsvektoren geben eine Bewegungsresultante 36.
Weiterhin erhalten die Submunitionen um diese Hauptrichtung wie
durch ihren ursprünglichen
Ort im Magazin bestimmt, eine Verstreuung. Der Streuwinkel ist mit α bezeichnet. Wenn
das Magazin beispielsweise vier Quadranten K1–K4 aufweist, die wurfpfeilförmige Submunitionen enthalten,
kann jedes Abteil nacheinander in der gleichen Richtung abgefeuert
werden, sobald jeder Quadrant die Position erreicht, in welcher
er dem Ziel zugewandt ist. Gleichzeitig mit dem Erhalten einer Längsstreuung
wie in der 1 gezeigt, erhalten die Submunitionen 17 auch
eine gewisse seitliche Streuung und wenn sie in der angegebenen
Weise abgefeuert werden – ein Magazinquadrant
nach dem anderen – ist
die seitliche Streuung so berechnet, dass sie für alle Quadranten die gleiche
ist und in diesem Fall ist die Streuung gleich einem Winkel β.