EP0600388A1 - Tandemgefechtskopf mit piezoelektrischen Aufschlagzündern - Google Patents

Tandemgefechtskopf mit piezoelektrischen Aufschlagzündern Download PDF

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EP0600388A1
EP0600388A1 EP93119083A EP93119083A EP0600388A1 EP 0600388 A1 EP0600388 A1 EP 0600388A1 EP 93119083 A EP93119083 A EP 93119083A EP 93119083 A EP93119083 A EP 93119083A EP 0600388 A1 EP0600388 A1 EP 0600388A1
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main charge
precharge
igniter
housing
shock wave
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Dynamit Nobel AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B12/00—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B12/00—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material
    • F42B12/02—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect
    • F42B12/04—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect of armour-piercing type
    • F42B12/10—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect of armour-piercing type with shaped or hollow charge
    • F42B12/16—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect of armour-piercing type with shaped or hollow charge in combination with an additional projectile or charge, acting successively on the target
    • F42B12/18—Hollow charges in tandem arrangement

Definitions

  • the invention relates to a tandem warhead according to the preamble of claim 1.
  • Tandem warheads are primarily used to combat targets such as Tanks, which are equipped with so-called ERA boxes.
  • ERA boxes are explosive bodies which have the task of exploding when they hit a projectile, thereby minimizing the effect of the projectile.
  • a tandem warhead for example a a karooka
  • a tandem warhead for example a karooka
  • the pre-charge is ignited before the main charge and pre-damages the target, so that the delayed main charge is fully effective.
  • the main charge is ignited contactlessly by the precharge, specifically by light which is generated by the precharge when it detonates.
  • a photodiode is arranged in the circuit of the main charge detonator, which responds shortly after the precharge has detonated.
  • the main charge In order to achieve maximum damage to the target hit, the main charge must be detonated after a precisely determined point in time after the charge has detonated. This is achieved in DE-OS 41 30 646 by a delay part which is arranged in the circuit of the igniter of the main charge.
  • Piezoelectric impact detonators essentially contain an electrical converter (impact sensor) for generating the ignition voltage and a detonator.
  • the ignition voltage for the detonator arises when a shock wave hits the impact sensor when it hits a target. Piezo elements are used as sensors. The main charge is therefore ignited without contact.
  • a piezoelectric impact igniter is e.g. in DE-PS 1 145 522 or US-PS 2,894,457.
  • the invention has for its object to develop a tandem warhead according to the preamble of claim 1 such that the ignition takes place without contact, is absolutely reliable and two completely identical detonators are used to ignite the charges, which are separated as independent modules behind the charges without electrical connections are arranged one below the other and the detonation of the main charge takes place after a required delay time.
  • the precharge detonator also comprises a piezoelectric impact detonator which can be triggered by a shock wave and the housing construction and the arrangement of the detonators and the material composition of the housing are selected such that the duration of the shock wave causes a desired delay in Main charge causes.
  • piezoelectric impact detonators Due to the use of piezoelectric impact detonators for both the pre-charge and the main charge, no mechanically movable parts are used for the ignition. In addition, two completely identical detonators are installed. As a result, the ignition device is safer and also easier and therefore cheaper to manufacture, since no new official approval process is required. Piezoelectric impact detonators are characterized by their high reliability. The duration of the shock wave until the main charge ignites, and thus the desired delay, is determined by the housing construction, the arrangement of the detonators and the material composition of the housing.
  • the precharge together with its igniter is expediently arranged in a spacer which can be moved out of the housing in the direction of flight, the spacer consisting of two segments which can be pushed into one another.
  • the summons are seen in the direction of flight, in the foremost segment. Both segments can be inserted into the warhead housing.
  • both charges namely pre-charge and main charge
  • both charges are shaped charges, the tandem warhead preferably being used as a karoka.
  • the detonators are both piezoelectric impact detonators, e.g. are described in DE-PS 1 145 522 or US-PS 2,894,457.
  • Piezoelectric impact detonators essentially consist of an impact sensor, which conducts an ignition voltage to a detonator when the shock wave hits. The detonator then, as is known, detonates a primary charge by which the main charge or secondary charge is ignited. A delay charge can be arranged in the detonator.
  • the spacer advantageously has a front cap which is provided with a pulse damper. This makes the ignition less sensitive.
  • the same first shock wave reaches the piezoelectric impact igniter of the main charge a little later. If the tandem warhead hit its target almost at right angles, the shock wave is intense enough that the voltage generated in the piezo element of the fuse belonging to the main charge is sufficient to ignite the associated detonator. However, if the tandem warhead hits a target at an acute angle, the intensity of the shock wave emanating from the impact is often not sufficient to generate sufficient voltage for the detonator in the piezo element of the main charge detonator.
  • the figure shows a tandem warhead with a main charge 2 arranged in a housing 5, which is designed as a hollow charge and has an insert 7 made of copper.
  • a piezoelectric impact igniter 4 is arranged at the rear end of the housing 5, which tapers there in a wedge shape.
  • a primary charge 8 and an inert body 9 are arranged as detonation wave guide between this igniter 4 and the main charge 2.
  • the housing 5 tapers and forms an annular opening there, which is designed as a spacer guide 10.
  • a spacer 6 is guided, which consists of two segments 6a, 6b and whose segment 6a is slidably mounted in the spacer guide 10.
  • the spacer 6 is dimensioned such that a shaped charge spike can form in the free space 11 above the insert 7.
  • the segment 6a of the spacer 6 can be locked in the extended state via a thread 12.
  • segment 6a segment 6b is guided, in which a precharge 1 with associated igniter 3 is arranged.
  • the primary charge for the pre-charge 1 is designated by the reference number 13. No detonation wave guide is provided.
  • the segment 6b can be inserted into the segment 6a of the spacer 6 and is provided with a thread 14 at its end facing the segment 6a.
  • a hemispherical cap 15 is placed on the segment 6a of the spacer 6. So that the ignition is not too sensitive, e.g. when streaking trees etc., the cap 15 is advantageously provided with a pulse damper, not shown.
  • an insert 16 is placed on the preload.
  • Both igniters 3, 4 are piezoelectric impact igniters. Since the duration of a shock wave strongly depends on the path length, the material composition and the construction of the housing 5, these variables influencing the delay time must be selected so that the delay time is within the desired range. If a longer delay time is required, a delay charge or a delay element can be installed in the main charge detonator.
  • the housing 5 of the tandem warhead is made of a light metal, such as a magnesium alloy or an aluminum alloy.
  • the runtime of the shock wave and the associated delayed ignition of the main charge 2 is, as already said, essentially determined by the material composition and the distance of the two igniters 3, 4 from one another. This distance should advantageously be between 300 and 400 mm. This results in a transit time of the shock wave from igniter 3 to igniter 4 of 100 to 150 microseconds. So that the shock wave can penetrate into the detonator and trigger it, the detonator must be firmly connected to the housing.
  • the housing also has no soft spots that would dampen the shock wave, but is stiff so that the shock wave can propagate undamped.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Tandemgefechtskopf mit einer Vorladung (1) und einer Hauptladung (2) mit jeweils einem zugeordneten Zünder (3,4). Damit bei der Zündung zwei vollkommen gleiche Zünder (3, 4) verwendet werden können, werden piezoelektrische Aufschlagzünder (3,4) verwendet, die durch Schockwellen auslösbar sind. Zur Festlegung der Verzögerungszeit der Zünder (3,4) ist die Gehäusekonstruktion, die Anordnung der Zünder (3,4) und die Materialzusammensetzung des Gehäuses (5) so zu wählen, daß die Laufzeit der Schockwelle die geforderte Verzögerungszeit bewirkt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Tandemgefechtskopf nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Tandemgefechtsköpfe werden vornehmlich zur Bekämpfung von Zielen, wie z.B. Panzern, verwendet, die mit sogenannten ERA-Boxen versehen sind. ERA-Boxen sind explosionsfähige Körper, welche die Aufgabe haben, beim Auftreffen eines Geschosses zu explodieren, um dadurch die Wirkung des Geschosses zu minimieren.
  • Aus der DE-OS 41 30 646 ist ein Tandemgefechtskopf, beispielsweise eine Panzerfaust, bekannt, die aus einer Vorladung und einer räumlich nachgeschalteten Hauptladung besteht. Die Vorladung wird vor der Hauptladung gezündet und bewirkt eine Vorschädigung des getroffenen Ziels, so daß die zeitlich verzögerte Hauptladung voll wirksam ist. Die Zündung der Hauptladung erfolgt berührungslos durch die Vorladung und zwar durch Licht, welches von der Vorladung bei ihrer Detonation erzeugt wird. Hierzu ist im Stromkreis des Zünders der Hauptladung eine Photodiode angeordnet, die kurz nach der Detonation der Vorladung anspricht.
  • Um eine maximale Schädigung des getroffenen Ziels zu erreichen, muß die Hauptladung nach einem genau festgelegten Zeitpunkt nach der Detonation der Vorladung gezündet werden. Dies wird bei der DE-OS 41 30 646 durch ein Verzögerungsteil erreicht, welches im Stromkreis des Zünders der Hauptladung angeordnet ist.
  • Die DE-OS 39 42 841 beschreibt einen Tandemgefechtskopf der vorgenannten Art, wobei die Hauptladung einen piezoelektrischen Aufschlagzünder aufweist. Piezoelektische Aufschlagzünder enthalten im wesentlichen einen elektrischen Wandler (Aufschlagsensor) zur Erzeugung der Zündspannung und einen Detonator. Die Zündspannung für den Detonator entsteht, wenn beim Auftreffen auf ein Ziel eine Schockwelle auf den Aufschlagsensor trifft. Als Sensoren werden Piezoelemente verwendet. Die Zündung der Hauptladung erfolgt demnach berührungslos.
  • Die Funktionsweise eines piezoelektrischen Aufschlagzünders ist z.B. in der DE-PS 1 145 522 oder US-PS 2,894,457 beschrieben.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tandemgefechtskopf nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, daß die Zündung berührungslos erfolgt, absolut zuverlässig ist und zur Zündung der Ladungen zwei vollkommen gleiche Zünder verwendet werden, die getrennt als selbständige Baugruppen hinter den Ladungen ohne elektrische Verbindungen untereinander angeordnet sind und die Detonation der Hauptladung nach einer geforderten Verzögerungszeit erfolgt.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß auch der Zünder der Vorladung einen piezoelektrischen Aufschlagzünder umfaßt, der durch eine Schockwelle auslösbar ist und die Gehäusekonstruktion sowie die Anordnung der Zünder und die Materialzusammensetzung des Gehäuses so gewählt sind, daß die Laufzeit der Schockwelle eine gewünschte Verzögerung der Hauptladung bewirkt.
  • Durch die Verwendung von piezoelektrischen Aufschlagzündern sowohl für die Vorladung als auch für die Hauptladung, werden zur Zündung keine mechanisch bewegbaren Teile verwendet. Außerdem werden zwei vollkommen gleiche Zünder eingebaut. Hierdurch ist die Zündvorrichtung sicherer und auch einfacher und damit kostengünstiger herzustellen, da kein neues amtliches Genehmigungsverfahren erforderlich ist. Piezoelektrische Aufschlagzünder zeichnen sich durch ihre hohe Zuverlässigkeit aus. Die Laufzeit der Schockwelle bis zum Zünden der Hauptladung und damit die gewünschte Verzögerung ist durch die Gehäusekonstruktion, die Anordnung der Zünder und die Materialzusammensetzung des Gehäuses festzulegen.
  • Zweckmäßigerweise ist die Vorladung mitsamt ihrem Zünder in einem aus dem Gehäuse in Flugrichtung herausfahrbaren Abstandshalter angeordnet, wobei der Abstandshalter aus zwei ineinander schiebbaren Segmenten besteht. Die Vorladung ist in Flugrichtung gesehen, im vordersten Segment angeordnet. Beide Segmente sind in das Gehäuse des Gefechtskopfes einschiebbar.
  • Beide Ladungen, nämlich Vorladung und Hauptladung, sind in bevorzugter Ausführungsform Hohlladungen, wobei der Tandemgefechtskopf bevorzugt als Panzerfaust verwendet wird.
  • Die Zünder sind beide piezoelektrische Aufschlagzünder, wie sie z.B. in der DE-PS 1 145 522 oder US-PS 2,894,457 beschrieben sind. Piezoelektrische Aufschlagzünder bestehen im wesentlichen aus einem Aufschlagsensor, der beim Auftreffen der Schockwelle eine Zündspannung an einen Detonator leitet. Der Detonator bringt anschließend, wie bekannt, eine Primärladung zur Explosion, durch welche die Hauptladung oder Sekundärladung gezündet wird. Im Detonator kann eine Verzögerungsladung angeordnet sein.
  • Vorteilhafterweise weist der Abstandshalter eine vordere Kappe auf, die mit einem Impulsdämpfer versehen ist. Hierdurch reagiert die Zündung weniger empfindlich.
  • Versuche haben ergeben, daß die durch das Auftreffen des Tandemgefechtskopfs auf ein Ziel erzeugte erste Schockwelle im piezoelektrischen Aufschlagzünder an der Vorladung, bzw. im darin angeordneten Piezoelement eine elektrische Spannung von weit über 500 V erzeugt. Diese Spannung ist weit höher als sie vom Detonator der Vorladung beötigt wird, so daß die Vorladung immer sicher und zuverlässig gezündet wird.
  • Dieselbe erste Schockwelle erreicht wenig später den piezoelektrischen Aufschlagzünder der Hauptladung. Ist der Tandemgefechtskopf nahezu rechtwinklig auf sein Ziel aufgetroffen, so ist die Schockwelle intensiv genug, daß die im Piezoelement des zur Hauptladung gehörenden Zünders erzeugte Spannung ausreicht, den zugehörenden Detonator zu zünden. Trifft der Tandemgefechtskopf jedoch unter einem spitzen Winkel auf ein Ziel auf, so reicht die Intensität der vom Aufprall ausgehenden Schockwelle oftmals nicht aus, um im Piezoelement des Zünders der Hauptladung eine für den Detonator hinreichende Spannung zu erzeugen.
  • Dies ist erfindungsgemäß auch gar nicht nötig, da kurz nach dem Aufprall die Vorladung detoniert und diese Detonation eine eigene zweite Schockwelle auslöst, die sich in Richtung Zünder der Hauptladung fortpflanzt. Diese zweite Schockwelle ist so intensiv, daß die im Piezoelement des Zünders der Hauptladung erzeugte Spannung auch bei extrem kleinen Auftreffwinkeln des Geschosses auf ein Ziel einen hinreichend großen Wert annimmt, so daß die Hauptladung immer sicher gezündet wird.
  • Beim Schießen gegen ERA-Boxen wurden diese von der Vorladung durchschlagen, so daß der Strahl der Hauptladung nahezu ungestört durch das von der Vorladung erzeugte Loch in der Box hindurch fliegen konnte.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Figur näher beschrieben.
  • Die Figur zeigt einen Tandemgefechtskopf mit einer in einem Gehäuse 5 angeordneten Hauptladung 2, die als Hohlladung ausgebildet ist und eine Einlage 7 aus Kupfer aufweist. Zur Zündung ist am hinteren Ende des Gehäuses 5, welches sich dort keilförmig zuspitzt, ein piezoelektrischer Aufschlagzünder 4 angeordnet. Zwischen diesem Zünder 4 und der Hauptladung 2 ist eine Primärladung 8 und ein Inertkörper 9 als Detonationswellenlenker angeordnet.
  • In Flugrichtung gesehen vor der Hauptladung 2 verjüngt sich das Gehäuse 5 und bildet dort eine ringförmige Öffnung, die als Abstandshalterführung 10 ausgebildet ist. In dieser Abstandshalterführung 10 ist ein Abstandshalter 6 geführt, der aus zwei Segmenten 6a, 6b besteht und dessen Segment 6a in der Abstandshalterführung 10 verschiebbar gelagert ist. Der Abstandshalter 6 ist so dimensioniert, daß sich in dem freien Raum 11 über der Einlage 7 ein Hohlladungsstachel ausbilden kann. Das Segment 6a des Abstandshalters 6 ist über ein Gewinde 12 im ausgezogenen Zustand feststellbar. Im Segment 6a ist das Segment 6b geführt, in dem eine Vorladung 1 mit zugehörigem Zünder 3 angeordnet ist. Die Primärladung für die Vorladung 1 ist mit dem Bezugszeichen 13 bezeichnet. Es ist kein Detonationswellenlenker vorgesehen. Das Segment 6b ist in das Segment 6a des Abstandshalters 6 einschiebbar und ist zur Feststellung an seinem zum Segment 6a gewandten Ende mit einem Gewinde 14 versehen. An seiner Spitze ist auf dem Segment 6a des Abstandshalters 6 eine halbkugelförmige Kappe 15 aufgesetzt. Damit die Zündung nicht zu empfindlich reagiert, z.B. beim Streifen von Bäumen etc., ist die Kappe 15 vorteilhafterweise mit einem nicht gezeigten Impulsdämpfer versehen. Auf der Vorladung ist, wie bei Hohlladungen üblich, eine Einlage 16 aufgesetzt.
  • Beide Zünder 3,4 sind piezoelektriche Aufschlagzünder. Da die Laufzeit einer Schockwelle stark von der Weglänge, der Materialzusammensetzung und der Konstruktion des Gehäuses 5 abhängt, müssen diese die Verzögerungszeit beeinflussenden Größen so gewählt sein, daß die Verzögerungszeit im gewünschten Rahmen liegt. Sollte eine längere Verzögerungszeit erforderlich sein, so kann in den Detonator der Hauptladung eine Verzögerungsladung bzw. ein Verzögerungsglied eingebaut werden.
  • Das Gehäuse 5 des Tandemgefechtskopfes ist aus einem Leichtmetall, wie z.B. einer Magnesiumlegierung oder einer Aluminiumlegierung gefertigt. Die Laufzeit der Schockwelle und die damit verbundene verzögerte Zündung der Hauptladung 2 bestimmt sich, wie schon gesagt, im wesentlichen durch die Materialzusammensetzung und den Abstand der beiden Zünder 3, 4 voneinander. Dieser Abstand sollte vorteilhafterweise zwischen 300 bis 400 mm liegen. Daraus ergibt sich eine Laufzeit der Schockwelle vom Zünder 3 zum Zünder 4 von 100 bis 150 µsec. Damit die Schockwelle in den Zünder eindringen kann und ihn auslöst, muß der Zünder fest mit dem Gehäuse verbunden sein. Das Gehäuse hat außerdem keine weichen Stellen, welche die Schockwelle dämpfen würden, sondern ist steif ausgebildet, so daß sich die Schockwelle ungedämpft fortpflanzen kann.

Claims (6)

  1. Tandemgefechtskopf mit einem Gehäuse (5), in dem eine Vorladung (1) und eine räumlich dahinter angeordnete Hauptladung (2) mit jeweils einem Zünder (3,4) angeordnet sind, wobei die Vorladung (1) vor der Hauptladung (2) gezündet wird und der Zünder (4) der Hauptladung (2) einen piezoelektrischen Aufschlagzünder umfaßt, der durch eine Schockwelle auslösbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß auch der Zünder (3) der Vorladung (1) einen piezoelektrischen Aufschlagzünder umfaßt, der durch eine Schockwelle auslösbar ist und die Gehäusekonstruktion sowie die Anordnung der Zünder (3,4) und die Materialzusammensetzung des Gehäuses (5) so gewählt sind, daß die Laufzeit der Schockwelle eine gewünschte Verzögerung der Hauptladung (2) bewirkt.
  2. Tandemgefechtskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorladung (1) mitsamt ihrem Zünder (3) in einem aus dem Gehäuse (5) in Flugrichtung ausfahrbaren Abstandshalter (6) angeordnet ist.
  3. Tandemgefechtskopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter (6) aus zwei ineinander schiebbaren Segmenten (6a, 6b) besteht.
  4. Tandemgefechtskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorladung (1) und die Hauptladung (2) Hohlladungen sind.
  5. Tandemgefechtskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gefechtskopf eine Panzerfaust ist.
  6. Tandemgefechtskopf nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandshalter (6) eine vordere Kappe 15 aufweist, die mit einem Impulsdämpfer versehen ist.
EP93119083A 1992-11-28 1993-11-26 Tandemgefechtskopf mit piezoelektrischen Aufschlagzündern Expired - Lifetime EP0600388B1 (de)

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DE4240084A DE4240084A1 (de) 1992-11-28 1992-11-28 Tandemgefechtskopf mit piezoelektrischen Aufschlagzündern

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