DE69605539T2

DE69605539T2 - Zweifach wirkender explosionskopf und verfahren zum betreiben eines solchen gefechtskopfs

Info

Publication number: DE69605539T2
Application number: DE69605539T
Authority: DE
Inventors: Robert Lawther
Original assignee: Northrop Grumman Corp
Current assignee: Northrop Grumman Corp
Priority date: 1995-03-03
Filing date: 1996-03-01
Publication date: 2000-04-13
Anticipated expiration: 2016-03-02
Also published as: EP0813674A4; WO1996027775A1; EP0813674A1; EP0813674B1; US5509357A; IL117340A0; IL117340A; JPH11501718A; DE69605539D1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Gefechtsköpfe mit zwei Wirkmoden gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1, die in Abhängigkeit von der Art des angegriffenen Ziels wahlfrei funktionsfähig sind, um eine maximale Effektivität gegen dieses Ziel zu sichern. Solche Gefechtsköpfe sind aus FR-A-1 228 247 bekannt. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zum Betreiben solcher Gefechtsköpfe.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Die moderne Kriegführung wird immer intensiver mit Waffen geführt, die noch todbringender sind und die mit großen Feuerraten und todbringender Genauigkeit geliefert werden können. Gleichzeitig wird die Mobilität der Streitkräfte stärker betont. Die Logistik sowie die Effektivität betonen die Vorteile von Mehrzweckmunition, die bereit ist, mit maximaler Effektivität gegen viele Ziele eingesetzt zu werden. Dieser Fähigkeit zum Einsatz gegen Mehrfachziele wirkt die Härte moderner Panzerung entgegen, die eine immer stärkere Fähigkeit des Eindringens erfordert, um verwundbare Komponenten zu erreichen, was Gefechtsköpfe erfordert, die für ein maximales Eindringen gegen nur eine Klasse von Zielen zu entwickeln sind. Heute ermöglichen Sensoren die Kenntnis über die Zielklasse, die angegriffen wird, einige Zeit vor dem Abschuß, und bei der brillianten Munition, die momentan entwickelt wird, möglicherweise kurz vor dem Einschlag. Es wäre wünschens wert, die Funktion des Gefechtskopfs von einem ein maximales Eindringen erzielenden Gefechtskopf zu einem Gefechtskopf zu verändern, der eine maximale Letalität bei geringerem Eindringen erzielt, wenn Ziele angegriffen werden, die nicht aus Panzermaterial bestehen, wie etwa gepanzerte Personentransporter oder Luftabwehreinrichtungen oder Flugkörperabschußrampen.
Es ist lange Zeit ein Ziel der Waffenhersteller gewesen, in einem einzigen Geschoß die Fähigkeiten zu vereinigen, eine schwere Panzerung des Feindes erfolgreich anzugreifen und zu zerstören, während gleichzeitig umliegende leicht gepanzerte Stellungen und Personal eliminiert werden. Ausgewählte Beispiele des Standes der Technik, die sich entweder genau oder peripher auf dieses Konzept beziehen, werden nachfolgend angegeben.
Im U. S.-Patent Nr. 3.648.610 an von Zyle u. a. wird z. B. ein Minibombengefechtskopf offenbart, in dem eine gleichzeitige Zündung an beiden Enden eine verbesserte Sprengwirkung erzeugen soll, wenn die Detonationswelle im mittleren Bereich der Minibombe zusammenläuft, wo die Geschoßsplitter verpackt sind.
Das U. S.-Patent Nr. 3.853.059 an Moe offenbart einen Lenkraketen-Gefechtskopf mit wahlweise funktionsfähigen Einrichtungen, zur Mehrfacheinleitung, die vorgesehen sind, die ursprünglich verfügbare Explosionsenergie zu optimieren, um die effektivste Umwandlung von Energie in Hochgeschwindigkeitssplitter auszuführen. Durch die wahlweise Zündung entweder an einem Ende des Gefechtskopfs · oder durch die gleichzeitige Zündung auf beiden Seiten kann eine Verschiebung des Streustroms der Splitter über die Länge des Gefechtskopfes erzielt werden.
Das U. S.-Patent Nr. 4.058.063 an Hurst offenbart einen Gefechtskopf mit einer sanduhrförmigen Explosionsladung. An einer oder beiden Enden der Ladung befinden sich expandierfähige Stabstrukturen oder Stabsplitter, die in irgendeinem gewünschten Winkel zur Längsachse der Ladung angeordnet sind. Die Ladung wird zwischen ihren Enden gezündet und erzeugt aufgrund ihrer Form eine konzentrierte pfannkuchenförmige Schockwelle und Gaswolke, die sich radial vom Zentrum der Ladung nach außen hin ausbreitet. Es wird berichtet, daß den Stäben aufgrund der großen Menge Sprengstoff zwischen dem Zündungspunkt und der Stabstruktur eine höhere Geschwindigkeit verliehen wird als in herkömmlichen Gefechtsköpfen mit vergleichbarer Masse.
Das U. S.-Patent Nr. 4.145.972 an Menz u. a. offenbart ein Gefechtskopfzündsystem, das die wahlfreie Möglichkeit der Zündung des Gefechtskopfs von einem Ende oder gleichzeitig von beiden Enden bietet, um das Zersplitterungsmuster oder die Splitterstrahlstreuung des Gefechtskopfs zu steuern. Der Gefechtskopf kann dadurch zum Optimieren seiner Effektivität auf das Ziel zugeschnitten sein.
Das U. S.-Patent Nr. 4.612.859 an Furch u. a. offenbart einen Mehrzweckgefechtskopf zum gleichzeitigen Bekämpfen von harten, halb-harten und weichen Zielen. Zu diesem Zweck weist er mehrere unterschiedliche Teile mit gleichem Durchmesser auf, einschließlich getrennter Gehäuse und Explosivladungen, wovon jede eine unterschiedliche Art der Lagen oder Schichten aufweist und einer unterschiedlichen Zielanforderung entspricht, wobei die unterschiedlichen Teile hintereinander in einer Reihe angeordnet sind.
Das U. S.-Patent Nr. 4.776.272 an Lindstadt u. a. offenbart einen Gefechtskopf mit einer Ladung, die angepaßt ist, um wahlfrei entweder ein einziges kompaktes Projektil zu erzeugen oder durch geeignete konstruktive Maßnah men mehrere Projektile gleichzeitig erzeugen kann, so daß er in der Lage ist, schwer oder stark gepanzerte Ziele, wie etwa einen Kampfpanzer, sowie leicht gepanzerte oder sogar ungepanzerte Ziele mit Hilfe eines Projektils anzugreifen, das mit dem Ziel korreliert ist.
FR-A-1 228 247 offenbart ein explosives Projektil. Es enthält eine Hülle, einen Kopf, eine Hohlladung, eine hintere Einleitfläche und eine Vorderfläche. Ein Sprengzünder ist an der hinteren Einleitfläche angeordnet.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Gefechtskopf mit zwei Wirkmoden und ein Verfahren zum wahlfreien Betreiben dieses Gefechtskopfs zu schaffen. Diese Aufgabe wird gemäß den Eigenschaften der unabhängigen Ansprüche realisiert. Die abhängigen Ansprüche sind auf bevorzugte Ausführungen der Erfindung gerichtet.
Die vorliegende Erfindung wurde im Licht des eben erläuterten Standes der Technik erdacht und ist nun in die Praxis umgesetzt worden. Gemäß der Erfindung wird ein Gefechtskopf mit zwei Wirkmoden geschaffen, der eine im allgemeinen zylindrische oder axialsymmetrische Explosivladung enthält, die eine äußere Umfangsfläche aufweist, die sich zwischen nach vorne und nach hinten zeigenden Einleitflächen erstreckt. Ein vorderer Sprengzünder löst die Zündung der Explosivladung an der nach vorn zeigenden Einleitfläche peripher aus und erzeugt eine Zündwelle, die durch die Explosivladung nach hinten läuft. Ein hinterer Sprengzünder löst die Zündung der Explosivladung an der nach hinten zeigenden Einleitfläche aus und erzeugt eine Zündwelle, die in einer für Hohlladungen normalen Weise vorwärts durch die Explosivladung läuft. Gegen schwere Panzerung wird nur die hintere Ein leitung verwendet. Eine Präzisionshohlladung in der Nähe der nach vorne zeigenden Einleitfläche spricht auf die hintere Zündwelle an, um einen nach vorne gerichteten Hochgeschwindigkeitsstrahl mit der ausgezeichneten Fähigkeit, in Panzerung einzudringen, zu erzeugen. Gegen weichere Ziele spricht eine Splitterhülle in der Nähe der äußeren Umfangsfläche der Explosivladung auf den Betrieb sowohl der ersten als auch zweiten Zündwellen an, um ein radial gerichtetes ebenes Seitenstreuungsmuster zu erzeugen. Bei dieser Konstruktion resultiert das alleinige Betätigen des hinteren Sprengzünders in einem panzereindringenden Betriebsmodus, wohingegen das nahezu gleichzeitige Betätigen beider Sprengzünder einen größeren Bereich des Auftreffens der nach vorne gebündelten Energie und ein verbessertes Seitenstreuungsmuster der Splitter zur Folge hat, Die Synchronisierung der Zündung zwischen den zwei Enden sollte für spezielle Anwendungen optimiert sein.
Das Konzept des Gefechtskopfs der Erfindung nutzt die Kenntnis über das angegriffene Ziel, um die Fähigkeit des Eindringens des Gefechtskopfs und die Seitenstreuungseffekte zu variieren, um eine maximale Letalität zu erreichen. Die Mittel zum Erkennen des Zieltyps ist nicht Gegenstand der Erfindung, obwohl gerade die Entwicklung von brillianter Munition mit solchen Sensoreingaben der ursprüngliche Auslöser war, den anpassungsfähigen Gefechtskopf zu erfinden. Anpassungsfähige Gefechtsköpfe selbst sind nicht neu. Anvisierfähige Gefechtsköpfe sind tatsächlich länger als mindestens 30 Jahre erforscht worden und es sind variable Zerstörungsmechanismen vorgeschlagen worden, um durch die Art der Einleitung oder auf andere Weise das Splittermuster vor der Zündung zu variieren.
Es wird jedoch stark angenommen, daß die speziellen Einzelheiten der hier vorgeschlagenen Lösung neuartig und wertvoll sind. Es ist beabsichtigt, daß die Erfindung einen hocheffizienten Hohlladungsaufbau nach dem Stand der Technik beinhaltet, der zur Durchdringung vieler Kegeldurchmesser in der Lage ist, die sich beim Angriff sehr harter Ziele, wie etwa Panzer, nicht verschlechtert. Gegen leichtere Panzerung oder Ziele aus leichtem Material treten jedoch Gefechtsköpfe mit hervorragender Eindringung oftmals nur auf der Oberseite oder an der Seite ein und treten an der Unterseite oder an der anderen Seite des gehärteten Ziels aus, anstatt hinter der Panzerung eine Schädigung im gewünschten Ausmaß anzurichten. Wenn entlang des Flugwegs des Gefechtskopfs keine empfindlichen Komponenten getroffen werden, ist die Energie größtenteils vergeudet.
Somit wird, wenn solche nicht gepanzerten Ziele angegriffen werden, durch die Erfindung vorgeschlagen, die Hohlladung am Scheitelpunkt oder am hinteren Ende (in Übereinstimmung mit der herkömmlichen Praxis) sowie am Ansatz (eine neue Lösung) einzuleiten, mit dem geplanten Endergebnis, daß die Hohlladung nicht annähernd so gleichförmig ist, sondern statt dessen viel mehr gestreut wird, jedoch mit der gesamten Eindringung, die benötigt wird, um die geringere Panzerung zu vernichten. Die Zerstörung hinter der Panzerung ist stark gesteigert durch die Weise der explosiv gebildeten Eindringeinrichtungen, die viel größere Zerstörungsmuster streuen als herkömmliche hocheffektive Hohlladungen.
Es ist vorgesehen, daß eine Zeitverzögerung zwischen den zwei Einleitungen sehr klein ist und als eine Funktion der speziell vorgesehenen Anwendung optimiert ist.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der verbesserten Zerstörung durch Seitenstreuung, wenn leichte Ziele angegriffen werden. Ein ähnlicher Effekt wird z. B. mit dem AIM-9L Gefechtskopf Typ "Sidewinder" mit ringförmiger Sprengsplitterung erzielt, der an zwei Enden eingeleitet wird und Titanstäbe in einem ebenen Muster abschießt, um eine sogenannte Energiedichtenzerstörung zu erreichen. Die Zerstörung könnte tatsächlich eine strukturelle Zerstörung (speziell am Luftfahrzeug) oder eine Zerstörung empfindlicher Komponenten sein. Leichte Ziele besitzen an ihrer Oberseite oftmals leichte Materialien in der Art von Flugkörpern, Raketen, Antennen, Startvorrichtungen, Feuerleiteinrichtungen verschiedener Art oder Kanonen, die zur gleichen Zeit zerstört werden können, wenn weitere Fahrzeugkomponenten hinter der leichten Panzerung zerstört werden. Mehrere Moden der Zerstörung sind dafür nützlich, daß eine Totalzerstörung wahrscheinlicher ist und die Reparaturzeit vergrößert wird oder die Reparaturmöglichkeit eliminiert ist.
Für die Form der Seitenstreuung gibt es viele Optionen einschließlich diskreter Stäbe und Splitterungskonstruktionen. Eine spezielle Konstruktion würde normalerweise stark von der Anforderung beeinflußt werden, eine Verschlechterung der Durchdringung sehr harter Ziele zu vermeiden, was zu einer gleichförmigen Masse oder einem kleinen Massegradienten in der Hülle führt, da Unregelmäßigkeiten die Strahlbildung der Hohlladung unterbrechen. Somit liegt die einmalige Konstruktion der vorliegenden Erfindung in der Integration einer solchen Zündung an zwei Enden mit der anpassungsfähigen Hohlladung.
In der vorliegenden Erfindung, die sich aus einer Bewertung von Optionen der Produktverbesserung von Gefechtsköpfen der vorhandenen Antipanzerungs-Munition entwickelt hat, gibt es ein spezielles Interesse, das mit Zerstörungen beim knappen Verfehlen oder bei nahen Einschlägen verbunden ist, d. h., Schlägen gegen andere als die empfindlichen Komponenten, die hauptsächlich von Interesse sind. Die grundlegende Durchdringungsfähigkeit eines Gefechtskopfs ist hinreichend, um eine Zerstörung zu bewirken, wenn das geforderte Ziel wie geplant getroffen wird. Das Bestreben, das zu der vorliegenden Erfindung führt, bestand in der Absicht, den Gefechtskopf und damit die Waffe in ihrem Bereich zu einer Allzweckwaffe zu machen. Ziele, die von Interesse sind, würden mehrfache oder einfache bewegliche Raketenstarteinrichtungen, Kommunikationsfahrzeuge, Luftabwehrfahrzeuge u. ä. einschließen. Außerdem würde die Realisierung der Zerstörung zusätzlicher Komponenten bei einer vorhandenen Zielgruppe die Reparaturzeit erhöhen oder die Möglichkeit der Reparatur verringern, was die Waffe effektiver oder somit begehrt macht.
Aufgrund aller oben angeführten Betrachtungen würde eine für den Modus weicher Ziele entwickelte Lösung Auswirkungen einer ringförmigen Sprengzersplitterung schaffen, indem die Energie in einer Richtung senkrecht zur Gefechtskopfachse gebündelt wird. Diese Lösung für eine Konstruktion eines repräsentativen Gefechtskopfs wird nachfolgend in Übersicht gebracht.
Das Konstruktionskonzept für den repräsentativen Gefechtskopf beinhaltet die folgenden Eigenschaften:
(1) Eine Nicht-Null-Ladung am Konusansatz, da ungefähr die letzten 10% des herkömmlichen Einsatzes wegen geringer Geschwindigkeit nicht zum Eindringen beiträgt. Eine kegelstumpfartige Konstruktion kann bei geringem Nachteil verwendet werden, um eine erhöhte Explosionsladung ohne den Nachteil der reduzierten Durchdringung zu erreichen. Die Konstruktion muß mit einer Kombination aus hydrodynamischen Codes und Überprüfungstests durchgeführt werden. Wenn in der herkömmlichen Weise eingeleitet wird, darf die Anti panzerung-Durchdringung nicht negativ beeinflußt sein.
(2) Es ist anstelle einer stark verjüngten eine im wesentlichen zylindrische Ladung an der Rückseite des Gefechtskopfs zu verwenden. Dies kann ohne Erleiden eines Nachteils bei der Durchdringungsfähigkeit erreicht werden, obwohl der Einsatz mit der Ladung konstruiert sein muß.
(3) Der Einleitungsmodus 2 ist die Einleitung an zwei Enden, peripher rund um den Ansatz des Konus und nahezu gleichzeitig am hinteren Ende des Gefechtskopfs.
(4) Die Zündwellen bewegen sich aufeinander zu, wobei sie gleichzeitig beginnen, die Hüllenwände des Gefechtskopfs in einem Zerfallsmuster zu projizieren. Sie treffen sich in einem Bereich mit sehr hohem Reaktionsdruck, der als ein Mach-Stau-Bereich bezeichnet wird. Die Sprengwelle ist senkrecht zur Gefechtskopfachse gebündelt und kommt zur Massen- und Energiefokussierung in dieser senkrechten Ebene hinzu.
Bei der Entwicklung des AIM-9L-Gefechtskopfs mußten die Zerstörungskriterien definiert werden, um die Auswirkungen der ringförmigen Explosionssplitter zu bewerten und vorzulegen, und sie wurden als die Energiedichte auf dem Ziel definiert. Der in der Ebene liegende Brennpunkt erhöht die Dichte der auf den geschnittenen örtlichen Bereich auftreffenden Energie stark.
In einem Beispiel wurde eine Capstan-Ladung mit dem Entwurf des Erfinders, d. h. ein Zylinder mit 5 Zoll Durchmesser und 8 Zoll Länge mit konkaven Innenwänden zur Bündelung der Explosionsenergie, abgefeuert, die im Abstand von 2 Fuß von der Ladung eine 5/8 Zoll dicke Stahl platte durchschlug.
Wenn die Hohlladung in der hier beschriebenen Weise eingeleitet wird und leichte Ziele angreift, sind die nach vorne projizierte Energie und das Moment fast die gleichen wie für die normale Einleitung, aber die Ausrichtung und das Geschwindigkeitsprofil sind vollkommen unterschiedlich, mit dem Ergebnis, daß die Auswirkung mehr die eines Gefechtskopfs mit nach vorne projizierter Massenbündelung ist als die einer Präzisionshohlladung. Es wird erwartet werden, daß die Auswirkungen auf das Ziel irgendwie ähnlich sind zu einer explosiv geformten Eindringeinrichtung mit einem kleinen Verhältnis Länge/Durchmesser.
Ein nahezu optimaler Gefechtskopf für Antimaterial-Zersplitterung mit dem Gewicht eines herkömmlichen Antipanzerungs-Gefechtskopfs würde einen Zerstörungsradius von 10 bis 20 Fuß gegen ein Ziel mit nominell dünnem Schutz schaffen. Auf diese Weise würde ein Zieltreffer innerhalb des Zerstörungsradius der empfindlichen Komponenten liegen. Ein Ziel für den beispielhaften Aufbau dieser Erfindung könnte darin bestehen, auf einen Radius von zehn Fuß innerhalb eines Rings von 8 Zoll mit 80% des seitenprojizierten Moments zu bündeln.
Ein zweites Ziel besteht darin, keine Verschlechterung der RHA-Eindringung (homogene Walzpanzerung (rolled homogeneous armor) - ein Industriestandard) in bezug auf die Grundlage des Haupteinleitungsmodus zu erleiden.
Kurz zusammengefaßt, die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gefechtskopf mit mehreren Wirkmoden, dessen Gehäuse sich im gleichen Mantel befindet wie ein herkömmlicher Antipanzerungs-Gefechtskopf und der mit diesem Gefechtskopf in der Panzerungseindringung vergleichbar ist. Er besitzt außerdem einen Seitenstreuungsmodus, der an beiden Enden anstatt nur am Scheitelpunktende der Hohlladung eingeleitet wird. Der Raketenmodus kann durch den Piloten vorgewählt werden oder auf Grundlage der Sensordaten durch einen Bordprozessor befohlen werden.
Wenn der Seitenstreuungsmodus vorliegt, ist die Eindringung etwas reduziert, um eine Wirkung zu erzielen, die mehr einer explosiv geformten Eindringeinrichtung ähnelt als einer Hohlladung. Dies schafft ein verbessertes Zerstörungspotential gegen leichte Panzerung, obwohl es gegen schwere Panzerung reduziert sein würde. Im Seitenstreuungsmodus mit zwei Einleitungen sind die Gefechtskopfwandung und die Flugkörperaußenhaut in einem ringförmigen Strahl gebündelt, der senkrecht zur Flugkörperachse verläuft, wodurch eine sogenannte Zerstörung durch die Energiedichte oder eine strukturelle Zerstörung von Antennen, Flugkörperstartvorrichtungen oder weiteren leichten Strukturen in der nächsten Umgebung erreicht wird.
Die Durchdringung im normalen Scheitelpunkteinleitungsmodus ist nicht reduziert, da die sichtbare Verjüngung tatsächlich den Abschnitt des Strahls eliminiert, der zuvor zu langsam war, um zum Eindringen beizutragen, während die Strahlmasse bei den Eindringgeschwindigkeiten vergrößert wird, wodurch der Aufbruch des Strahls leicht verzögert ist und größere effektive Längen erreicht werden.
Andere und weitere Eigenschaften, Vorteile und Nutzen der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung deutlich, die in Verbindung mit der nachfolgenden Zeichnung erfolgt. Es ist klar, daß die voranstehende allgemeine Beschreibung und die nachfolgende genaue Beschreibung beispielhaft und erläuternd sind, die Erfindung jedoch nicht einschränken sollen. Die beigefügte Zeichnung, die in diese Erfindung eingeschlossen ist und deren Teil dar stellt, erläutert eine der Ausführungen der Erfindung und dient gemeinsam mit der Beschreibung der Erklärung der Prinzipien der Erfindung in allgemeiner Form. Gleiche Zahlen beziehen sich in der gesamten Offenbarung auf gleiche Teile.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Fig. 1 ist eine schematische Querschnittansicht eines Gefechtskopfes mit zwei Wirkmoden, der die Erfindung ausführt;
die Fig. 2A, 2B und 2C sind schematische Seitenansichten des Gefechtskopfs der Erfindung, die aufeinanderfolgende Stufen einer Explosion darstellen, die durch den Gefechtskopf ausgelöst wird, der in einem herkömmlichen Panzerungsdurchdringungsmodus betrieben wird;
die Fig. 3A, 3B, 3C und 3D sind schematische Seitenansichten des Gefechtskopfs der Erfindung, die aufeinanderfolgende Stufen einer Explosion darstellen, die durch den Gefechtskopf ausgelöst wird, der in einem kombinierten Modus mit Panzerungsdurchdringung und Seitenstreuungsmuster betrieben wird.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführung

Nun zu den Zeichnungen und anfangs zu Fig. 1, die einen Gefechtskopf 20 mit zwei Wirkmoden, der die Erfindung ausführt, schematisch erläutert. Der Gefechtskopf 20 enthält eine im allgemeinen zylindrische Explosivladung 22, die in einer Gefechtskopfhülle 24 eingehüllt ist, und eine Geschoßaußenhaut 26 mit einer Längsachse 28 und einer nach vorne zeigenden ringförmigen Einleitfläche 30 und einer nach hinten zeigenden kreisförmigen Einleitfläche 32. Die nach vorne zeigende Einleitfläche 30 und die nach hinten zeigende Einleitfläche 32 liegen in Ebenen, die quer zur Längsachse 28 verlaufen. Die Gefechtskopfhülle kann in einigen Konstruktionen als Geschoßaußenhaut dienen.
Ein geeigneter Sprengzünder 34 ist zum Einleiten der Zündung der Explosivladung 2 an der nach vorne zeigenden Einleitfläche 30 geschaffen und erzeugt eine Zündwelle, die sich durch die Explosivladung nach hinten bewegt.
Ein weiterer geeigneter Sprengzünder 36 ist zum Einleiten der Zündung der Explosivladung an der Rückwand geschaffen und erzeugt eine Zündwelle, die sich durch die Explosivladung auf die nach vorne zeigende Einleitfläche zu bewegt.
Der Gefechtskopf enthält außerdem eine Hohlladung und den Einsatz 38. Die Fläche 38 ist so dargestellt, daß sie ungefähr einen geraden kreisförmigen Kegel darstellt, der einen nach hinten zeigenden Scheitelpunkt 39 und gegenüber dem Scheitelpunkt am Ansatz des Kegels die ringförmige Fläche 30 aufweist, wobei die Fläche 38 halbkugelförmig, tulpenförmig oder trompetenförmig sein kann. Die Explosionseinleitung kann mit Hilfe einer Explosivfolie oder herkömmlich erfolgen. Schließlich enthält die Hohlladung typischerweise den aus Kupfer oder aus dichterem Material bestehenden Einsatz 38.
Mit Bezug auf Fig. 1 sowie außerdem mit Bezug auf die Fig. 2 und 3 werden die die zwei Wirkmoden des Gefechtskopfes 20 verglichen. Die Fig. 2A, 2B und 2C stellen nacheinander eine typische Funktion einer Hohlladung ohne äußere Außenhaut dar, die für die funktionelle Abfolge ohne Bedeutung ist. Hier wird angenommen, daß der Gefechtskopf 20 auf ein Panzerziel abgefeuert wird, so daß zur Vernichtung des Ziels eine maximale Eindringung er wünscht ist. Die hintere Einleitung, d. h. an der Fläche 32, erfolgt in einer normalen Weise, was durch eine Einleitung durch Explosivfolie geschehen kann, wird jedoch in jedem Fall exakt gesteuert, um die Gleichförmigkeit der Ausbreitung der Explosionswelle zu gewährleisten.
Fig. 2B stellt den Strahl beim teilweisen Zerfallen dar, wenn sich die Detonationswelle hinter den Kegelscheitelpunkt nach vorn bewegt hat. Fig. 2C zeigt den Einsatz vollständig zerfallen und den extrem hohen Druck, der in der Vorwärtsprojektion des Strahls 40 resultiert.
Die Form der Explosivladung 22 sollte innerhalb der Einschränkungen der Konstruktion optimiert sein. Zum Beispiel können wannenförmige Ladungen oder mehr zylinderförmige Ladungen die Techniken der Erfindung benutzen wie auch weitere Variationen der Ladungsform.
Fig. 3 erläutert die geänderte Einleitstrategie der Erfindung für den Angriff von nicht gepanzerten Zielen. Es ist vor dem Einschlag im voraus bekannt, entweder vor dem Start oder von einem Sensoreingang in der Waffe oder durch eine Datenverbindungseingabe, daß das Ziel leicht gepanzert oder nicht gepanzert ist. In diesem Fall wird die Explosivladung am vorderen Ansatz oder am Kegelansatz und am hinteren Ende der Ladung nahezu gleichzeitig eingeleitet, wobei sich die Zündwellen in beiden Richtungen fortbewegen und schließlich bei einem Zusammenprall mit extrem hohem Druck aufeinandertreffen. Es ist wichtig anzumerken, daß die Verwendung des Ausdrucks "Kegel" nicht die Verwendung einer kegelförmigen Ladungsfläche verlangt oder trompetenförmige, halbkugelförmige oder weitere Variationen der Einsatzgeometrie ausschließt, sondern nur aus Bequemlichkeit verwendet wird.
Bei der Einleitung an beiden Enden unterscheiden sich zwei erzielte Effekte wesentlich vom herkömmlich eingeleiteten Betriebsmodus, der in Fig. 2 erläutert ist, speziell: (1) die Natur des gebildeten Strahls, und (2) die Bildung des Seitenstreuungsmusters. Erstens, wenn die Bildung eines modifizierten Strahl betrachtet wird, erfolgt das Zerfallen des Einsatzes 38 über einer kürzeren Länge wegen des langsameren Abschnitts der Explosivladung 22, d. h. der ringförmige Teil in unmittelbarer Nähe zum Zünder 34 beginnt in Richtung der Längsachse 28 zu zerfallen, die auch als die Strahlachse betrachtet werden kann. Außerdem können sich die Zündwelle in umgekehrter Richtung und der umgekehrte Taylor-Winkel, d. h. der nicht senkrechte Projektionswinkel des Einsatzes, in Abhängigkeit von den Konstruktionseigenschaften kombinieren, um in einer sehr hohen Geschwindigkeit des Materialzerfalls zu resultieren. Die Zerfallsgeschwindigkeit, Überschall beim Metalleinsatz 38, resultiert in einer nicht kohärenten Strahlbildung, die den Strahl 40A in einem wesentlichen Ausmaß verbreitert. Das Ergebnis besteht in einem kürzeren Strahl, dem eine Spitze mit sehr hoher Geschwindigkeit vorausgeht, der aber etwas dicker oder weniger gestreckt ist, und auf das Ziel trifft mit einem Verhalten, das etwas einer explosiv geformten Eindringeinrichtung ähnelt, was die Verbreiterung und die Lochgröße betrifft, und mit einer größeren Zerstörung hinter der Panzerung als sie ein effektiver Strahl erzielen würde.
Die Eindringfähigkeit bleibt jedoch hoch genug, damit selbst die Panzerung eines Panzers einen Überkopfangriff nicht angemessen abwehren könnte, während gleichzeitig gegen leichte Panzerung und Ziele aus weiterem Material das Zerstörungspotential vom Strahl selbst wesentlich erhöht ist.
Wie in Fig. 1 deutlich sichtbar ist, enthält der Ge fechtskopf 22 eine Splitterhülle 24 in der Nähe der äußeren Umfangsfläche 26 zwischen den vorderen und hinteren Einleitflächen 30, 32. Die Splitterschicht kann aus einer herkömmlichen Splitterungsgitterkonstruktion bestehen und spricht sowohl auf die erste als auch auf die zweite Zündwelle an, um das radial gerichtete Seitenstreuungsmuster zu erzeugen, das im wesentlichen in einem ebenen Muster quer zur Längsachse gebündelt ist.
Als nächstes ist die Seitenstreuung durch die vergrößerte Ladung am Kegelansatz (verschieden von null wegen der Verjüngung) in der Geschwindigkeit erhöht und gleichzeitig in einem ebenen Muster fast senkrecht zur Gefechtskopfachse gebündelt, die durch leichte Strukturen in großer Nähe durchbricht und empfindliche Schläge erzielt, in den meisten Fällen selbst jenseits der Zerstörungsabstände der Energiedichte. Diese Verbesserung der Seitenstreuungseffektivität erfolgt ohne Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit der Hohlladung, wodurch erkannt wird, daß Hohlladungen extrem empfindlich auf jede Unregelmäßigkeit im Masseneinschluß sind und sich deswegen bei gleichem Aufbau normalerweise nicht zur effektiven Seitenstreuungsletalität und zur maximalen Eindringungsfähigkeit eignen.
Die Konzepte der Erfindung können auf Unterwassermunition, Projektile, Bomben und Gefechtsköpfe für Raketen oder Flugkörper angewendet werden. Ein notwendiger Bestandteil ist die Kenntnis über das anzugreifende Ziel. Wenn dies vor dem Start bekannt ist, kann eine Eingabe in die Zündung vor dem Start verwendet werden. Bei moderner brillianter Munition kann dies innerhalb der Waffenentwicklung autonom erfolgen.
Obwohl eine bevorzugte Ausführung der Erfindung genau offenbart wurde, ist es für Fachleute selbstverständlich, daß verschiedene weitere Modifikationen an den erläuterten Ausführungen erfolgen können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen, der in der Beschreibung beschrieben und in den angefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims

1. Gefechtskopf mit zwei Wirkmoden mit:

einer axialsymmetrischen Explosivladung (22) mit einer Längsachse (28) und einer äußeren Umfangsfläche, die sich zwischen einer nach vorne zeigenden Fläche (30) und einer nach hinten zeigenden Einleitfläche (32) erstreckt, wobei die nach vorne zeigende Fläche und die nach hinten zeigende Einleitfläche in Ebenen quer zur äußeren Umfangsfläche liegen;

einer ersten Zündeinrichtung (36) zum Einleiten der Zündung der Explosivladung an der nach hinten zeigenden Einleitfläche und zum Erzeugen einer ersten Zündwelle, die durch die Explosivladung auf die nach vorne zeigende Fläche zu läuft;

einer ausgekleideten Hohlladungseinrichtung (38), die so geformt ist, daß sie in eine Panzerung oder hartes Zielmaterial eindringt und die sich in der Nähe der nach vorne zeigenden Fläche befindet und auf die erste Zündwelle anspricht, indem sie einen nach vorne gerichteten Hochgeschwindigkeitsstrahl mit der Fähigkeit, in Panzerung einzudringen, erzeugt; und

einer Splitterhülle (24) mit Splitterungsgitterkonstruktion in der Nähe der äußeren Umfangsfläche und zwischen der nach vorne zeigenden Fläche und der nach hinten zeigenden Einleitfläche;

dadurch gekennzeichnet, daß

die nach vorne zeigende Fläche eine Einleitfläche ist;

eine zweite Zündeinrichtung (34) vorgesehen ist, zum Einleiten der Zündung der Explosivladung an der nach vorne zeigenden Einleitfläche und zum Erzeugen einer zweiten Zündwelle, die sich durch die Explosivladung auf die nach hinten zeigende Einleitfläche zu bewegt, wobei die Betätigung der ersten Zündeinrichtung alleine zu maximalem Eindringen in die Panzerung eines Ziels führt; und

wobei im wesentlichen gleichzeitige Betätigung der ersten und der zweiten Zündeinrichtung sowohl zum Eindringen in die Panzerung eines Ziels als auch zu einem radial gerichteten Seitenstreuungsmuster der Zersplitterung der Splitterhülle gegen das Ziel führt.

2. Gefechtskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nach vorne zeigende Einleitfläche eine ausgekleidete Höhlung aufweist, die bezüglich der Längsachse symmetrisch ist, sowie eine ringförmige Fläche am Ansatz der Höhlung; und

die ausgekleidete Hohlladungseinrichtung eine Auskleidungseinrichtung aufweist, die angrenzend an die nach vorne zeigende Einleitfläche fest angebracht ist, wobei die Auskleidungseinrichtung auf die erste Zündwelle anspricht, indem sie auf die Längsachse hin zerbricht und einen langen, schmalen Hochgeschwindigkeitsstrahl zum Eindringen in Panzerung erzeugt.

3. Verfahren zum wahlfreien Betreiben eines Gefechtskopf in Abhängigkeit von der Art des beabsichtigten Ziels, mit den Schritten:

Vorsehen einer axialsymmetrischen Explosivladung mit einer Längsachse und einer äußeren Umfangsfläche, die sich zwischen einer nach vorne zeigenden Fläche und einer nach hinten zeigenden Einleitfläche erstreckt, wobei die nach vorne zeigende Fläche und die nach hinten zeigende Einleitfläche beide in Ebenen quer zur äußeren Umfangsfläche liegen, wobei die Explosivladung eine ausgekleidete Hohlladungseinrichtung aufweist, die so geformt ist, daß sie in Panzerung eindringt, und die sich in der Nähe der nach vorne zeigenden Fläche befindet und auf eine erste Zündwelle anspricht, indem sie einen nach vorne gerichteten Hochgeschwindigkeitsstrahl mit der Fähigkeit, Panzerung zu durchdringen, erzeugt; Vorsehen einer Splitterhülle in der Nähe der äußeren Umfangsfläche der Explosivladung zwischen der nach vorne zeigenden Fläche und der nach hinten zeigenden Einleitfläche;

Betätigen einer ersten Zündeinrichtung zum Einleiten der Zündung der Explosivladung an der nach hinten zeigenden Einleitfläche und zum Erzeugen einer ersten Zündwelle, die durch die Explosivladung auf die nach vorne zeigende Fläche zu läuft;

dadurch gekennzeichnet, daß

die nach vorne zeigende Fläche als Einleitfläche vorgesehen wird,

eine zweite Zündeinrichtung betätigt wird, um eine Zündung der Explosivladung an der nach vorne zeigenden Einleitfläche einzuleiten und eine zweite Zündwelle zu erzeugen, die durch die Explosivladung auf die nach hinten zeigende Einleitfläche zu läuft, wobei die Betätigung der ersten Zündeinrichtung alleine zu maximalem Eindringen in Panzerung eines Ziels führt; und

wobei in etwa gleichzeitiges Betätigen der ersten und der zweiten Zündeinrichtung sowohl zum Eindringen in Panzerung des Ziels als auch zu einem radial gerichteten Seitenstreuungsmuster der Zersplitterung der Zersplitterungshülle gegen das Ziel führt.