DE69106913T2

DE69106913T2 - Torpedo-Gefechtskopf mit Hohl- und Sprengladung.

Info

Publication number: DE69106913T2
Application number: DE69106913T
Authority: DE
Inventors: Henry August; Richard D Joos
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1990-03-27
Filing date: 1991-03-26
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2011-03-27
Also published as: KR940011931B1; JPH04225800A; ES2067073T3; KR910017157A; EP0449185A1; NO173353B; NO910968L; IL97417A0; NO910968D0; IL97417A; DE69106913D1; US5078069A; NO173353C; AU7635591A; CA2037445C; JPH0814479B2; EP0449185B1; AU639328B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gefechtskopf für einen Torpedo, mit Mitteln zum Eindringen in einen untergetauchten Bereich eines Rumpfes, so daß eine Fluidverbindung durch den Rumpf hindurch zu einem darin befindlichen Raum hergestellt wird.
Ein Gefechtskopf der vorstehenden Art ist aus dem Dokument US-A-3 109 373 (Saffer) bekannt, das die Basis für die Oberbegriffe der unabhängigen Vorrichtungsansprüche 1 und 12 sowie des unabhängigen Verfahrensanspruches 14 bildet.
Die Erfindung betrifft ferner einen Torpedo, mit:
- einem Gehäuse,
- Mitteln innerhalb des Gehäuses, um den Torpedo in Richtung auf ein Ziel vorwärts zu treiben,
- einem Lenkungs- und Steuerbereich, und
- einem Aufschlagzünder, wobei der Aufschlagzünder nahe bei dem vorderen Ende des Torpedos angeordnet ist.
Derartige Torpedos sind als solche bekannt und enthalten Gefechtsköpfe von der vorstehend erwähnten Art.
Die vorliegende Erfindung betrifft also allgemein einen Gefechtskopf und im besonderen einen Gefechtskopf mit Mitteln, um eine explosive Vorrichtung in einen Raum zu befördern.
Konventionelle Gefechtsköpfe zur Verwendung gegen entweder teilweise oder völlig untergetauchte Ziele tragen üblicherweise eine große Menge an explosivem Material, um sicherzustellen, daß das Ziel ausgeschaltet oder zerstört wird. Folglich sind solche Gefechtsköpfe, wenn sie zur Verwendung gegen große Ziele ausgelegt sind, üblicherweise sehr schwer und erfordern dementsprechend starke Motoren, um zu dem Ziel gebracht zu werden. Dies führt dazu, daß eine solche Waffe eine relativ leicht detektierte Schallsignatur aufweist, die es dem Ziel ermöglichen kann, die Annäherung der Waffe leicht zu detektieren und Ausweichmanöver zu unternehmen sowie schweren Schaden zu vermeiden.
Darüber hinaus muß in den meisten Fällen ein merklicher Teil des Schadens innerhalb des Rumpfes, d.h. inwändig zugefügt werden, um das vollständige Ausschalten oder Zerstören des Zielschiffes sicherzustellen. Ein Grund hierfür liegt darin, daß zusätzlich zu der Stärke und Dicke des Rumpfmateriales die inneren Räume derartiger Ziele üblicherweise durch wasserdichte Wände oder Schotten voneinander getrennt sind. Daher muß der gegen solch ein Ziel verwendete Gefechtskopf üblicherweise hinreichend explosives Material tragen, um sicherzustellen, daß nicht nur der Rumpf durchbrochen wird, sondern ebenfalls eine oder mehrere der Schotten durchbrochen werden.
Das eingangs erwähnte Dokument US-A-3 109 373 offenbart einen Torpedo mit doppelter Ladung. Die primäre oder vordere Ladung bildet eine Blase von heißem Gas, so daß die zweite oder hintere Ladung - die eine Hohlladung ist - den Rumpf des Zieles durch die heiße Gasblase hindurch treffen kann. Die Kraft der zweiten Ladung wird so nicht durch einen Durchgang durch Wasser verringert.
Darüber hinaus offenbart das Dokument US-A-4 803 928 ein Projektil mit Tandemladung, insbesondere eine Bombe mit Start- Flugbahn, die eine erste Hohlladung und eine zweite Zündladung umfaßt. Ein Eindringbolzen oder eine Eindringnadel an der Spitze der zweiten Ladung kontaktiert den Zünder der ersten Ladung, wenn die Bombe sich einem Ziel nähert. Dieses Dokument aus dem Stand der Technik behandelt mechanische Maßnahmen, um sicherzustellen, daß der Bolzen zuverlässig auf den Zünder der zweiten Ladung aufschlägt.
Eine panzerbrechende Granate mit zwei explosiven Ladungen ist in der GB-A-1 051 407 offenbart. Beide Ladungen sind vom Hohlladungstyp. Die vordere Ladung wird verwendet, um eine Schutzplatte vor der Hauptpanzerung des Zieles zu durchbrechen, so daß die hintere Ladung auf die Hauptpanzerung treffen kann.
Kürzlich wurden jedoch verschiedene Rumpfkonstruktionen entwickelt, die beträchtlichen Gefechtskopfschaden erleiden können, ohne daß die Schotten durchbrechen, die an den direkt von dem Gefechtskopf getroffenen Raum angrenzen. Daher kann bei Verwendung üblicher Gefechtsköpfe mehr als ein einziger direkter Treffer erforderlich sein, um ein Ziel auszuschalten oder zu zerstören.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gefechtskopf der oben erwähnten Art zur Verwendung gegen ein teilweise oder ganz untergetauchtes Ziel, wie z. B. ein Unterseeboot, zu schaffen, wobei der Gefechtskopf einen hinreichenden Schaden zufügt, um solch ein Ziel mit einem einzigen Treffer auszuschalten oder zu zerstören.
Bei dem eingangs erwähnten Gefechtskopf wird diese Aufgabe durch die folgenden Merkmale gelöst:
- Mittel, um eine explosive Vorrichtung in den Raum zu befördern, und
- Mittel, um die explosive Vorrichtung innerhalb des Raumes zur Detonation zu bringen, nachdem der Raum im wesentlichen gefüllt wurde.
Ein Torpedo von der eingangs erwähnten Art beinhaltet einen erfindungsgemäßen Gefechtskopf, wobei der Lenkungs- und Steuerbereich ringförmig innerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Beschädigen oder Zerstören eines Rumpfes mit dem Gefechtskopf eines Torpedos, mit den Schritten.
- Eindringen in einen untergetauchten Bereich des Rumpfes, so daß eine Fluidverbindung durch den Rumpf hindurch zu einem darin befindlichen Raum hergestellt wird,
- Befördern einer explosiven Vorrichtung in den Raum, wobei
- die explosive Vorrichtung innerhalb des Raumes zur Detonation gebracht wird, nachdem der Raum im wesentlichen gefüllt wurde.
Dementsprechend ist es ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, einen Gefechtskopf bereitzustellen, der im wesentlichen die oben erwähnten, mit üblichen Gefechtsköpfen verbundenen Nachteile vollständig beseitigt.
Dieser Vorteil wird zumindest teilweise durch einen Gefechtskopf erreicht, der ein Gehäuse aufweist, in dem Mittel zum Durchbrechen einer wasserdichten Kammer, eine explosive Vorrichtung, Mittel, um die explosive Vorrichtung in den Raum zu befördern, und Mittel enthalten sind, um die explosive Vorrichtung innerhalb des Raumes zur Detonation zu bringen, nachdem die explosive Vorrichtung in den Raum befördert wurde.
Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich für die Fachleute aus der folgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Ansprüchen und der angefügten Zeichnung.
In der nicht maßstabsgerechten Zeichnung zeigen:
Figur 1 - eine Querschnittsdarstellung eines Torpedos mit einem Gefechtskopf, der die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert;
Figur 2 - eine perspektivische Darstellung einer ringförmigen, linearen Hohlladung, die insbesondere bei dem Gefechtskopf gemäß der vorliegenden Erfindung nützlich ist; und
Figur 3 - eine Querschnittsdarstellung einer explosiven Vorrichtung, die insbesondere bei einem Gefechtskopf nützlich ist, der die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert.
Ein in Figur 1 allgemein mit 10 bezeichneter Torpedo, der dazu angepaßt ist, im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet zu werden, umfaßt ein Gehäuse 12, in dem Mittel 14 enthalten sind, um den Torpedo 10 auf ein in Figur 1 nicht gezeigtes Ziel vorwärts zu treiben. Typischerweise umfaßt der Torpedo 10 außerdem einen Aufschlagzünder 16 nahe bei seinem vorderen Ende 18, einen Lenkungs- und Steuerbereich 20 sowie einen Gefechtskopf 22. Aus unten genauer diskutierten Gründen ist der Lenkungs- und Steuerbereich 20 des Torpedos 10 um eine ringförmige Öffnung herum gefertigt.
Der die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpernde Gefechtskopf 22 beinhaltet innerhalb des Gehäuses 12 Mittel 24, um einen wasserdichten, untergetauchten Raum auf zubrechen, eine explosive Vorrichtung 26, Mittel 28, um die explosive Vorrichtung in den Raum zu befördern, und Mittel 30, um die explosive Vorrichtung 26 innerhalb des Raumes zur Detonation zu bringen, nachdem die explosive Vorrichtung 26 dort hinein befördert wurde.
In einem Ausführungsbeispiel enthalten die Mittel 24 zum Durchbrechen des wasserdichten, untergetauchten Raumes eine ringförmige lineare Hohlladung 32. Eine beispielhafte ringförmige, lineare Hohlladung 32 ist in Figur 2 gezeigt, sie weist ein Metallgehäuse 34 oder eine Verkleidung auf, die ein hochexplosives Material 36, wie z. B. PBXW-113 ummantelt. Die Form des Metallgehäuses 34 stellt sicher, daß die Kraft der Explosion des explosiven Materials 36 durch das vordere Ende 18 des Torpedos 10 gerichtet wird. Es sollte verstanden werden, daß andere explosive Anordnungen als die beschriebene rinförmige, lineare Hohlladung 32, so wie z. B. eine mit Hilfsantrieb versehene kinetische Eindringvorrichtung, verwendet werden können, um den wasserdichten Raum zu durchbrechen.
Die Mittel 28, die dazu vorgesehen sind, die explosive Vorrichtung 26 in den Raum zu befördern, umfassen in diesem Ausführungsbeispiel weiter eine Vielzahl von explosiven Öffnungsdeckeln 38, die um die Peripherie des Gehäuses 12 herum hinter der explosiven Vorrichtung 26 angeordnet sind. Die explosiven Öffnungsdeckel 38 versiegeln einen Hohlraum 40, der innerhalb des Gehäuses 12 hinter der explosiven Vorrichtung 26 abgegrenzt ist. Der Hohlraum 40 ist ferner durch eine Wand 42 abgegrenzt, die vor den Mitteln 40 für den Vortrieb angeordnet ist. In geringen Tiefen können die Mittel 28 eine pyrotechnische Vorrichtung umfassen, um die explosive Vorrichtung 26 in den Raum zu befördern.
In einem Ausführungsbeispiel umfaßt die explosive Vorrichtung 26 einen Mantel 44 sowie die Mittel 30, um die explosive Vorrichtung 26 zur Detonation zu bringen. Um eine radial gerichtete Explosion, d.h. eine Explosion innerhalb des Raumes, die auf die zwischen den Räumen vorgesehenen Schotten gerichtet ist, besser sicherzustellen, kann die explosive Vorrichtung 26 in einem Ausführungsbeispiel alternativ eine innerhalb des Mantels nahe eines ihrer Enden angeordnete Schwimmvorrichtung 46 beinhalten. Der Mantel 44 ist vorzugsweise ein länglicher hohler Zylinder, der hochexplosives Material enthält. Die Verwendung einer Schwimmvorrichtung 46 stellt sicher, daß die explosive Vorrichtung 26 innerhalb des gefluteten Raumes so ausgerichtet ist, daß sich die länglichen Seiten des Mantels 44 im wesentlichen seitlich zwischen den inneren Schotten des Raumes befinden. Folglich wird der sich zur Seite bewegende Wasserstoß der Detonation maximiert. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die explosive Vorrichtung 26 weiter an jedem Ende des länglichen Zylinders mit Mitteln 30 versehen, um die Vorrichtung 26 zur Detonation zu bringen, wobei die Sprengzünder gleichzeitig gezündet werden. Um solch einen länglichen Zylinder aufzunehmen, ist der Lenkungs- und Steuerbereich vorzugsweise so angeordnet, daß er eine ringförmige Öffnung schafft.
Die Mittel 30, die dazu vorgesehen sind, die explosive Vorrichtung 26 innerhalb des Raumes zur Detonation zu bringen, sind innerhalb des Mantels 44 angeordnet und enthalten in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Zeitablaufsteuerung. Alternativ können die Mittel 30 einen drucksensitiven Mechanismus enthalten, der das hochexplosive Material innerhalb des Mantels 44 nur dann zur Detonation bringt, wenn ein vorausgewählter Druck gegen die Außenfläche der Mittel 30 aufgebaut wurde.
Beim Betrieb, wenn der Torpedo 10 auf ein Ziel aufschlägt, explodiert der Aufschlagzünder 16 und bringt dadurch die ringförmige, lineare Hohlladung 32 zur Detonation und gleichzeitig auf sympathetische Weise die explosiven Öffnungsdeckel 38 zur Explosion. Die Explosion der ringförmigen, linearen Hohlladung 32 führt zu dem Aufbrechen des Rumpfes. Die sympathetische Explosion der explosiven Öffnungsdeckel 38 führt zu einem Fluten des Hohlraumes 40 zwischen der Wand 42 der Vortriebsmittel 14 und der explosiven Vorrichtung 26. Wenn der Hohlraum über die nun offenen Öffnungen gefüllt ist, ist im Ergebnis das hintere Ende der explosiven Vorrichtung 26 dem vollen Druck der umgebenden Außenwelt ausgesetzt, was dazu führt, daß sie aus dem Gehäuse 12 in den Raum ausgestoßen wird.
In einem typischen Ausführungsbeispiel erzeugt die ringförmige, lineare Hohlladung 32 in dem Rumpf des Zieles ein Flutloch, das das Befördern der explosiven Vorrichtung 26 in den innerhalb des Rumpfes angeordneten Raum des Zieles ermöglicht. Typischerweise kann sich eine ringförmige, lineare Hohlladung 32 mit einem Durchmesser von 25,4 cm (zehn Inch) durch das vordere Ende 18 des Torpedos 10 sowie durch den mehrlagigen Rumpf des Zieles bewegen. Solch eine Ladung würde typischerweise zu einem Loch in dem Rumpf von ungefähr 17,78 cm (sieben Inch) führen, durch das die explosive Vorrichtung 26 befördert werden kann. Alternativ kann eine Rumpföffnung mit größerem Durchmesser mittels einer mit Hilfsantrieb versehenen kinetischen Eindringvorrichtung erzeugt werden, falls dies gewünscht wird.
In einem Ausführungsbeispiel wird die explosive Vorrichtung 26 dann nach einer vorausgewählten Zeitverzögerung zur Explosion gebracht. Die Länge der ausgewählten Zeit wird allgemein so bestimmt, daß die explosive Vorrichtung 26 zur Detonation gebracht wird, nachdem der Raum im wesentlichen mit Wasser gefüllt wurde. In der Konsequenz wird die explosive Vorrichtung 26 innerhalb des Raumes zur Detonation gebracht, der im wesentlichen mit einem inkompressiblen Fluid, d.h. mit Seewasser gefüllt ist, wodurch der Detonationseffekt merklich verstärkt wird und auf die inneren Raumwände eine Impulsbelastung infolge des Übedruckes durch hydraulischen Schock erzeugt. Die inneren Wände oder Schotten werden folglich zerrissen, was zu dem Fluten von wenigstens drei inneren Räumen des Zieles führt. Die Erhöhung bei dem Detonations- oder Schockeffekt hängt von der Menge an Wasser in dem Raum zu der Zeit der Detonation der explosiven Vorrichtung 26 ab. Alternativ kann ein Druck-Sprengzünder anstatt eines Zeitzünders verwendet werden, um sicherzustellen, daß vor der Detonation der explosiven Vorrichtung 26 der Raum im wesentlichen vollständig gefüllt wurde.
Nach den Überdrücken durch reflektierte Schockwellen sind dann mehrere Reflektionen von Wand zu Wand gewährleistet, bis die Schockenergie als Hitze verlorengegangen ist. Darüber hinaus wirken hydrostatische Überdrücke infolge der Ausdehnung und Kontraktion der primären Gasblase, die durch die Detonation gebildet wurde, derart, daß sie die innere Struktur des Zieles beschädigen. Überdruckwerte werden durch das eingeschlossene inkompressible Fluid, d.h. durch das Seewasser innerhalb des Raumes des Zieles verstärkt.
In einem anderen spezifischen Ausftihrungsbeispiel ist die ringförmige, lineare Hohlladung 32 in einem Durchmesser von 25,4 cm (zehn Inch) mit einer hindurchgehenden ringförmigen Öffnung von ungefähr 17,78 cm (sieben Inch) angeordnet. Das explosive Material 36 können ungefähr 13,6 kg (30 Pfund) eines hochexplosiven oder ähnlichen Materials, wie z. B. PBXW-113 sein.
Die Öffnungen sind ungefähr 2,54 - 5,08 cm (1 - 2 Inch) im Durchmesser und in einem Ausführungsbeispiel ungefähr gleichmäßig längs der Peripherie des Gehäuses 12 des Torpedos 10 angeordnet. Der Hohlraum 40 innerhalb des Torpedos 10 hat vorzugsweise ein Volumen von ungefähr 6555 - 13110 cm³ (400 - 800 Kubikinch).
In einem derartigen Ausführungsbeispiel kann die explosive Vorrichtung 26 ungefähr 101,6 cm (vierzig Inch) lang und ungefähr 10,16 cm (vier Inch) im Durchmesser sein. Die explosive Vorrichtung 26 ist vorzugsweise mit einer vergleichsweise dünnen Wand aus rostfreiem Stahl und vergleichsweise dicken Endkappen aus rostfreiem Stahl gefertigt. Darüber hinaus kann die explosive Vorrichtung 26 mit ungefähr 13,6 kg (30 Pfund) an hochexplosivem Material, wie z. B. PBXW-113 geladen sein.
Es ist zu verstehen, daß andere Materialien und Abmaße in Abhängigkeit von der beabsichtigten speziellen Mission verwendet werden können.

Claims

1. Gefechtskopf für einen Torpedo (10), mit Mitteln (24) zum Eindringen in einen untergetauchten Bereich eines Rumpfes, so daß eine Fluidverbindung durch den Rumpf hindurch zu einem darin befindlichen Raum hergestellt wird, gekennzeichnet durch

- Mittel (28), um eine explosive Vorrichtung (26) in den Raum zu befördern, und

- Mittel (30), um die explosive Vorrichtung (26) innerhalb des Raumes zur Detonation zu bringen, nachdem der Raum im wesentlichen gefüllt wurde.

2. Gefechtskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Eindringen in den Rumpf vorgesehenen Mittel (24) eine ringförmige, lineare Hohlladung (32) umfassen.

3. Gefechtskopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Befördern vorgesehenen Mittel (28) umfassen:

- einen Hohlraum (40), wobei der Hohlraum (40) hinter der explosiven Vorrichtung (26) definiert ist, und

- Mittel zum Öffnen des Hohlraumes (40), um es zu ermöglichen, daß Flüssigkeit unter Druck den Hohlraum (40) füllt, so daß die explosive Vorrichtung (26) ausgestoßen wird.

4. Gefechtskopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Öffnen des Hohlraumes vorgesehenen Mittel umfassen:

- einen Vielzahl von Öffnungen, wobei die Öffnungen Deckel (38) aufweisen, die zwischen dem Hohlraum (40) und dem unter Druck befindlichen Fluid angeordnet sind, und

- Mittel zum Entfernen der Deckel (38).

5. Gefechtskopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Entfernen der Deckel (38) ein explosives Material umfassen.

6. Gefechtskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die explosive Vorrichtung (26) einen Mantel (34) umfaßt, wobei der Mantel (34) ein darin enthaltenes hochexplosives Material (36) aufweist.

7. Gefechtskopf nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse langgestreckt ist und daß die explosive Vorrichtung eine Schwimmvorrichtung (46) umfaßt, wobei die Schwimmvorrichtung (46) nahe bei einem Ende des länglichen Gehäuses (34) angeordnet ist, so daß nach Detonation der maximale Detonationseffekt im wesentlichen senkrecht zu den länglichen Seitenwänden des länglichen Gehäuses 34 erfolgt.

8. Gefechtskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Detonation auslösenden Mittel (30) einen Zeitzünder enthalten, wobei der Zeitzünder in der explosiven Vorrichtung (26) angeordnet ist.

9. Gefechtskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die die Detonation auslösenden Mittel (30) einen druckempfindlichen Zünder enthalten, wobei der druckempfindliche Zünder innerhalb der explosiven Vorrichtung (26) angeordnet ist.

10. Gefechtskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die explosive Vorrichtung (26) ein länglicher Zylinder ist und an jedem seiner Enden Mittel (30) umfaßt, um die explosive Vorrichtung (26) zur Detonation zu bringen.

11. Gefechtskopf nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die explosive Vorrichtung (26) weiter eine Schwimmvorrichtung (46) umfaßt, wobei die Schwimmvorrichtung (46) nahe bei einem Ende des länglichen Zylinders angeordnet ist, so daß nach Detonation der maximale Detonationseffekt im wesentlichen senkrecht zu den länglichen Seitenwänden des länglichen Zylinders erfolgt.

12. Torpedo (10), mit:

- einem Gehäuse (12),

- Mitteln (14) innerhalb des Gehäuses (12), um den Torpedo (10) in Richtung auf ein Ziel vorwärts zu treiben,

- einem Lenkungs- und Steuerbereich (20), und

- einem Aufschlagzünder (16), wobei der Aufschlagzünder (16) nahe bei dem vorderen Ende (18) des Torpedos (10) angeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß

- der Torpedo (10) einen Gefechtskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 11 umf aßt, und daß

- der Lenkungs- und Steuerbereich (20) ringförmig innerhalb des Gehäuses (12) angeordnet ist.

13. Torpedo (10) nach Anspruch 12 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (40) zwischen der explosiven Vorrichtung (26) und den zum Antrieb vorgesehenen Mitteln (14) eingegrenzt ist, und daß die explosive Vorrichtung (26) durch das vordere Ende (18) des Torpedos (10) ausgestoßen wird.

14. Verfahren zum Beschädigen oder Zerstören eines Rumpfes mit dem Gefechtskopf eines Torpedos, mit dem Schritt:

- Eindringen in einen untergetauchten Bereich des Rumpfes, so daß eine Fluidverbindung durch den Rumpf hindurch zu einem darin befindlichen Raum hergestellt wird,

gekennzeichnet durch die Schritte, daß

- eine explosive Vorrichtung (26) in den Raum befördert wird, und

- die explosive Vorrichtung (16) innerhalb des Raumes zur Detonation gebracht wird, nachdem der Raum im wesentlichen gefüllt wurde.