EP0794405B1

EP0794405B1 - Verfahren und Einrichtung zum Verbringen einer grosskalibrigen Nutzlast über ein Einsatzgelände

Info

Publication number: EP0794405B1
Application number: EP97103395A
Authority: EP
Inventors: Günther Dr. Thurner; Harald Wich; Rainer Himmert; Alfred Eckel
Original assignee: Diehl Stiftung and Co KG
Current assignee: Diehl Stiftung and Co KG
Priority date: 1996-03-08
Filing date: 1997-03-01
Publication date: 2001-09-05
Anticipated expiration: 2017-03-01
Also published as: NO971027D0; EP0794405A1; NO971027L; DE59704496D1; US5760330A; NO313722B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Anspruchs Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3.

Die gattungsbildenden Maßnahmen sind aus der EP-A-0062750 als Verfahren und Einrichtung zum Verteilen aktiver Wirkteile eines Trägerflugkörpers bekannt, wobei dort aus dem Nutzlastraum einer ballistisch verschossenen Rakete als Nutzlast wenigstens eine Verteileinheit ausgegeben wird (die dann ihrerseits später Sekundärkörper absetzt). Dafür ist vorgesehen, durch Absprengen der Ogive der Rakete über dem Einsatzgelände den Nutzlastraum zu öffnen und die Nutzlast aus diesem in Flugrichtung voraus abzugeben. Die Nutzlast soll dann aus der Flugbahn der Rakete ausschwenken, um die Rakete - also die verbliebene Einheit aus geleertem Nutzlastraum und Hecktriebwerk - kollisionsfrei die Nutzlast passieren lassen zu können. Dafür ist eine aerodynamische Abbremsung der in Flugrichtung aus dem Nutzlastraum ausgegebenen Nutzlast vorgesehen; was aber die sehr große Gefahr heraufbeschwört, daß die um die Nutzlastmasse erleichterte Rakete unmittelbar danach in den Bremsschirm der Nutzlast hinein fliegt, also doch noch mit der Nutzlast kollidiert.

Jene gattungsbildende Vorveröffentlichung beschäftigt sich sodann damit, die in der einzelnen Nutzlast gestapelten Sekundärkörper auszubringen. Diese werde dafür pyrotechnisch nach rückwärts, also der momentanen Bewegungsrichtung entgegen, unter Abtrennen des dort an die Nutzlast angelenkten Bremsfallschirmes aus der Nutzlast hinausgeschoben. Der dadurch relativ zur Bewegung der Nutzlast gebremste Stapel von Sekundärkörpern soll dann aus seinem aerodynamisch stabilen Verbund gelöst werden, indem nacheinander an den einzelnen Sekundärkörpern Schirme öffnen, mittels welcher die einzelnen Sekundärkörper unabhängig von einander abgebremst werden und ins Einsatzgelände absinken sollen. Allerdings ist auch nicht zu erwarten, daß diese zweite Phase des dort beschriebenen Doppelausstoßverfahrens kollisionsfrei arbeitet. Denn das rückwärtige Hinausschieben der Sekundärkörper aus der Nutzlast gewährleistet noch nicht ein störungsfreies Öffnen der einzelnen Schirme zum Separieren des Verbund-Stapels dieser Sekundärkörper. Außerdem wird es in der Praxis kaum möglich sein, den Schirm für das Separieren auch noch für ein hinreichendes Abbremsen zum sicheren Abstieg ins Gelände einsetzen zu können. Schließlich bedingt der Einsatz einer gesonderten Verteileinheit als der originären Nutzlast für den Verbringungsträger eine Reduzierung der tatsächlich verfügbaren Last hinsichtlich der im Gelände letztlich Wirkung entfaltenden Sekundärkörper.

Gattungsähnliche Maßnahmen sind aus der US-A-5111748 zum Verbringen von Suchzünder-Submunitionen mittels einer Träger-Granate bekannt. Über dem Einsatzgebiet wird eine im Bereich der ballistischen Ogive des Trägers angeordnete pyrotechnische Ausstoßladung gezündet, um die Submunitionen nach rückwärts (der Flugrichtung entgegen) aus dem Nutzlastraum der Granate auszustoßen.

In gewisser Weise ist es günstiger, großkalibrige Submunitionen gemäß Fig. 2 in DE 38 06 731 A1 mittels aufblähbarer Gasschläuche radial, also unter Aufbrechen der Trägerhülle längs Sollbruchstellen quer zur Flugbahn, aus dem Träger auszubringen. Dieses radiale Aufbrechen des Trägers ist allerdings konstruktiv aufwendig und wenig reproduzierbar; vor allem aber bedingt die seitliche Anordnung von Auswurf-Gasschläuchen eine Reduzierung des Minendurchmessers gegenüber dem (gemäß dem Innendurchmesser des Trägers) an sich möglichen Kaliber der Submunition und eine unsymmetrische, für die Struktur und das Flugverhalten des Trägers ungünstige Submunitions-Packung. Ähnliche Maßnahmen sind in Zusammenhang mit der Verbringung von Panzerminen durch die Artillerierakete MLRS-AT2 (vgl. WEHRTECHNIK 9/91 S. 30/31 unten) bekannt, wobei allerdings zunächst noch in Streubehältern gruppierte Minen nach dem achsparallelem Aufschneiden der Nutzlastraum-Hülle von einem zentralen Gassack radial hinausgedrückt werden.

Solches durch eine pyrotechnische Ausstoßladung initiiertes achsiales oder radiales Ausbringen der Nutzlasten ist aus Festigkeitsgründen nicht ohne weiteres anwendbar, wenn es sich um sehr massereiche zu verbringende Objekten wie z. B. Nebeltöpfe oder größere Submunitionen und dabei insbesondere um die sogenannten Flächenverteidigungsminen handelt, die im Einsatzgelände orientiert positioniert werden (vgl. GB 2 219 651 A), um im Falle der Annäherung eines potentiellen Zielobjektes z. B. aus einem richtbaren Behälter heraus einen Wirkkörper nach Art einer Suchzünder-Submunition zu starten, wie in der GB 2 174 482 A beispielhaft näher beschrieben.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die gattungsbildenden Maßnahmen dahingehend weiterzubilden, daß auch solche kritischen Nutzlasten über dem Einsatzgelände funktionssicher aus einem Verbringungs-Projektil freigegeben werden können.

Diese Aufgabe ist gemäß den Kennzeichnungsteilen der eingangs zitierten Hauptansprüche gelöst.

Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich somit sowohl hinsichtlich des Verfahrens wie auch hinsichtlich der Einrichtung zum Verbringen großkalibriger Nutzlasten dadurch aus, daß die Aktivierung von Stabilisationselementen für einen, vom Heck abgetrennten und aerodynamisch dadurch instabil gewordenen, Nutzlastraum verzögert erfolgt, um eine zu frühe, mit dem Bremsvorgang einhergehende, Volumenvergrößerung zu vermeiden, bis der abgetrennte Heckmotor aerodynamisch stabil am aus der Bahn trudelnden Nutzlastraum vorbeigeflogen ist. Danach können Bremssegel ausgestellt werden (vgl. US-PS 4 726 543), oder ein mit der Hülle des Nutzlastraumes verbundener Fallschirm wird aufgespannt, um die Hülle mit der offenen Trennstelle voraus in die Bewegungsrichtung zu drehen und sie relativ zur trägen Masse der Nutzlast abzubremsen und dadurch die Nutzlast in Flugrichtung nach vorne aus der Hülle hinausgleiten zu lassen.

Zweckmäßigerweise wird, gleich nach dem Abtrennen des Motors vom Lastraum, mittels einer Abhebe-Ladung zunächst ein rascher Anstieg der Differenzgeschwindigkeit zwischen Lastraum und davon abgesprengtem Raketen-Motor gewährleistet, so daß der richtungsstabil weiterfliegende Motor nicht im Windschatten des Lastraumes verbleibt, sonder der Lastraum kollisionsfrei aus der weiterhin stabilen Flugbahn des Motors herausschwenken kann und diesem gegenüber durch die damit sich einstellende Queranströmung schon wirksam abgebremst wird. Sodann wird durch Abtrennen der Ogive vor dem Lastraum ein Bremsschirm freigegeben, der mit relativ kurzer Drall-Leine an der Stirn des Lastraumes befestigt ist und sich nun für die weitere Verlangsamung und für eine neue Ausrichtung des Lastraumes - ohne Kollisionsgefahr hinsichtlich des abgetrennten und schon seitlich vorbeigeflogenen Motors - entfalten kann. Der Schirm orientiert das ursprünglich gegen die Flugrichtung weisende Lastraum-Heck künftig stabil in Flugrichtung nach vorne, woraufhin ein Deckel abgetrennt und somit nun infolge der Bremsschirmwirkung die Lastraum-Hülle vom Submunitions-Stapel, dessen Bewegungsrichtung entgegen, abgezogen wird. Damit ein reproduzierbar-rasches Herausschieben des Submunitions-Stapels, trotz Anström-Staudruckes vor dem Lastraum und trotz Unterdruckes in dem Lastraum sowie den Reibungskräften an der Lastraum-Innenwandung entgegen, zuverlässig und rasch erfolgt, wird der im Lastraum entstehende Unterdruck durch eine Ausschubhilfe in Form eines Gasgenerators, wie er im Kraftfahrzeug-Airbag handelsüblich ist, nicht nur kompensiert, sondern vorzugsweise sogar überkompensiert, um in Unterstützung der Schirm-Zugkraft jene ausschubhindernden Kräfte zu überwinden. Hierfür wird (entgegen den Gegebenheiten zum Abheben des Motors) also bevorzugt keine Explosivladung eingesetzt, sondern der schonender wirkende Gasgenerator, damit als Submunitionen auch die mechanisch relativ empfindlichen Flächenverteidigungsminen mit ihren außenliegenden, also den Ladungs-Querschnitt erst vollkalibrig füllenden Gestängen von Aufrecht- und Standeinrichtungen eingesetzt werden können, wie sie aus der DE 38 17 265 A1 bekannt sind.

Um den Gasdruck der Ausschubhilfe optimal auf den Stapel der auszuschiebenden Submunitionen einwirken lassen zu können, und um dabei Druckverluste längs der Gestänge an der Lastraum-Innenwandung zu vermeiden, kann der Gasgenerator in einen aufblähbaren Gassack eingesetzt sein, dessen Entfaltung das Herausgleiten des Submunitionsstapels aus dem Lastraum unterstützt. Wenn aber das Aufblasverhalten des eingesperrten Gassackes zeitlich oder geometrisch kritisch ist, dann ist eine kolbenartig wirkende Druckverteilungsplatte hinter der Fallschirmkammer der als letzten aus dem Lastraum herauszuschiebenden Submunition zweckmäßiger. Damit die Platte sich von dieser zuverlässig abhebt und dann die Fallschirmkammer geöffnet werden kann, bleibt die Platte mittels einer exzentrisch angreifenden Leine an den Lastraum gefesselt.

Diese Fesselung kann zugleich als Halterung für eine Ausziehleine dienen, die hinter der letzten aus dein Lastraum in Flugrichtung nach vorne herausgeschobenen Submunition des Stapels einen kleinen Pilotschirm öffnet, um diese hinterste Submunition vom Stapel zu separieren - und dadurch dann eine entsprechende Ausziehleine von der sich absetzenden Submunition zum Pilotschirm am nunmehr letzten Element des verbliebenen SubmunitionsStapels zu spannen, usw. Hinsichtlich der Länge der Pilotschirm-Ausziehleinen ist darauf zu achten, daß sie jeweils die Summe der axialen Höhe und des Durchmessers einer Submunition nicht übersteigt, weil andernfalls nach dem Trennen vom voranfliegenden Pilotschirm ein Verknoten mit dem eigenen rückwärtigen Pilotschirm und dadurch eine Störung der weiteren Fallschirm-Freigaben eintreten könnte. Denn diese Ausziehleinen werden jeweils vom geöffneten Pilotschirm abgetrennt, der danach den zeitgesteuert zur Öffnung freizugegebenden, eigentlichen Haupt- oder Minenschirm für den Abstieg ins Gelände (oder zuvor noch einen Hilfsschirm für weitere Abbremsung der Minen-Flugbewegung) aktiviert. Jedem Minenschirm kann ein gewisses Gleitverhalten gegeben werden, um unabhängig von den Bodenwindeinwirkungen eine breitere Verteilung der niedergehenden Minen über das Sperrgelände zu erreichen.

So ist ein zuverlässiges Separieren der vollkalibrig im Raketen-Lastraum verbrachten Submunitionen auch für den Fall relativ empfindlicher Apparaturen wie luftzuverbringender Flächenverteidigungsminen gewährleistet.

Für die drei Trennvorgänge (am Heck-Motor, an der Ogive und später am in Flugrichtung voraus weisenden Lastraum-Heckdeckel) können pyrotechnisch abscherende oder aufsprengende Verbindungen eingesetzt werden, wie sie als solche aus der EP 0 323 839 A2 oder aus der DE 39 01 882 A1 (wenn auch dort konstruktiv für andere Funktionen ausgelegt) bekannt sind; oder an der hohlzylindrischen Innenmantelfläche umlaufende Sprengschnüre oder Schneidladungen führen zum Aufsprengen von Sollbruchstellen (was als solches aber nicht Gegenstand vorliegender Erfindung ist).

Wenn die Ogive vom Stirnbereich des Lastraumes abzutrennen ist, um einen Bremsschirm für den Lastraum freizugeben, dann ist der Übergangsbereich zwischen Ogive und Lastraum von starken Biegebeanspruchungen beaufschlagt, weil der vom Raketen-Heckmotor bereits abgetrennte Ogiven-Lastraum-Verbund seitlich aus der bisherigen ballistischen Flugbahn der Rakete herausschwenkt (Fig. 3) und dabei eine starke Queranströmung erfährt. Trotzdem muß sichergestellt sein, daß die Ogive sich zuverlässig von der Stirn des Lastraumes abhebt, und daß das Aufspannen des an den Lastraum gekoppelten Bremsfallschirmes nicht behindert wird. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird das dadurch gelöst, daß zwischen der tragenden Ogivenkonstruktion und einer Lastraum-Stirnplatte eine auftrennbare Verbindung in Form einer koaxialen Zylinderführung vorgesehen ist, deren Reibschluß für den Trennvorgang vom Reaktionsgasdruck einer Abstoßladung überwunden werden muß. Trotz der Querbeanspruchungen, die zu einer nicht ganz vernachlässigbaren Verbiegung der Ogiven-Längsachse gegenüber der an sich koaxial angeschlossenen Lastraum-Längsachse führen, treten keine jenen Trennvorgang behindernden, konstruktiv kaum vorherbestimmbaren zusätzlichen Reibungskräfte auf, wenn sich dabei, sogleich mit Einsetzen der axialen Relativbewegung zwischen Ogive und Lastraum, eine radiale Abstützung der Ogivenkonstruktion von einem vor der Lastraum-Stirnplatte umlaufenden Kragen löst.

Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und, auch unter Berücksichtigung der Darlegungen in der abschließenden Zusammenfassung, aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche stark abstrahiert und nicht maßstabsgerecht skizzierten erfindungsgemäß bevorzugten Projektils zum Ausüben des ebenfalls zeichnerisch dargestellten erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 1: Eine Ablaufdarstellung zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2: in abgebrochener Längsschnitt-Darstellung eine erfindungsgemäß ausgestattete Rakete,
Fig. 3 bis Fig. 8: den Ablieferungsvorgang aus einer Rakete gemäß Fig. 1 und Fig. 2, nämlich
Fig. 3: den Anflug der Rakete über das Sperrgebiet,
Fig. 4: die Situation unmittelbar nach Abtrennen des Raketenmotors,
Fig. 5: die Gegebenheiten kurz nach Abtrennen der Ogive,
Fig. 6: das Ausschieben der Submunitionen aus dem gewendeten Lastraum,
Fig. 7: das Separieren des abgelieferten Submunitionsstapels und
Fig. 8: das Absinken der voneinander getrennten Submunitionen; sowie
Fig. 9: den Übergangsbereich vom Lastraum zur noch nicht gemäß Fig. 5 abgetrennten Ogive im abgebrochenen Längsschnitt.

Beim in der Ablaufdarstellung der Fig. 1 skizzierten Projektil zum Verbringen einer großkalibrigen Nutzlast handelt es sich um eine Artillerie-Rakete 11, beispielsweise zum Verbringen wenigstens einer sogenannten Flächenverteidigungs-Mine als Nutzlast oder Submunition 12 in ihr Einsatzgelände 113, ein gegen die Passage gepanzerter Fahrzeuge zu sperrendes potentielles Kampfgebiet. Die aus einem mobilen Werfer 114 startbare Rakete 13 ist mit einem stabilisierenden Heckleitwerk 27 am rückwärtigen Ende ihres Heckmotors 17 ausgestattet. Der verbringt die Rakete 13 während nur kurz andauernder Schubzeit in eine ballistische Flugbahn 26 über das Einsatzgelände 113. Zwischen dem im wesentlichen vom Motor 17 eingenommenen Heckteil 18 der Rakete 13 und ihrer ballistischen Front-Haube 14 erstreckt sich der hohlzylindrische Nutzlastraum 19 zur Aufnahme von z.B. wenigstens einer nach Art von Submunition 12 über dem Einsatzgelände 113 auszuwerfenden Mine. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Nutzlastraum 19 durch zwei vollkalibrige solche Minen 12, die koaxial hintereinander angeordnet sind, ausgefüllt.

Nachdem die Rakete 13, nach Ausbrennen des Raketen-Motors 17, den größten Teil der Distanz vom Abschußort (Werfer 114) über das Einsatzgelände 113 antriebslos auf der Bahn 26 zurückgelegt hat, setzt die Vorbereitung zum Absetzen der Nutzlast 12 über dem Einsatzgelände 113 ein. Dafür wird der Heckmotor 17, und damit das gesamte Heckteil 18 der Rakete 13, hinter dem Nutzlastraum 19 abgetrennt. Das erfolgt zweckmäßigerweise durch zeitgesteuertes oder ferngesteuertes Initiieren einer pyrotechnischen Trenn-Ladung 16, mittels derer z. B. achsparallele Verankerungsschrauben zwischen dem mittleren und dem Heck-Segment (Nutzlastraum 19/Motor 17) der Rakete 13 getrennt werden, wie in der US-PS 4 953 813 für einen konstruktiv und funktional ähnlichen Einsatzfall beispielhaft näher beschrieben. Falls es sich jedoch um eine Rakete 13 mit durchgehend über den Heckmotor 17 und den Nutzlastraum 19 sich erstreckender Hülle 123 handelt, dann ist im aufzutrennenden Übergangs-Bereich 121 eine Trennladung in Form einer an der HohlzylinderInnenwand umlaufenden, ringsum radial nach außen wirkenden Schneidladung als Trenneinrichtung 16 vorgesehen; also praktisch ein an der Hohlzylinder-Innenmantelfläche radial anliegender Sprengstoffring mit ebenfalls umlaufender spitzwinkliger, radial nach außen sich öffnender V-förmiger Einlage.

Nach dem Auftrennen des Bereiches 121 fliegt die Heckpartie 18 mit dem Motor 17 aufgrund der stabilisierenden Wirkung ihres Heckleitwerkes 27 im wesentlichen auf der aktuellen ballistischen Flugbahn 26 weiter. Der davon abgetrennte Nutzlastraum 19 dagegen ist nun aeordynamisch instabil und führt deshalb Pendelbewegungen aus, mit der zwangsläufigen Folge einer Schräg- und Queranströmung, so daß dieser abgetrennte vordere Bereich der Rakete 13 die bisherige Flugbahn 26 verläßt. In dieser Funktionsphase werden erfindungsgemäß noch keinerlei zusätzliche aerodynamische Bremsmittel freigegeben, um den Querschnitt des vom Motor 17 abgetrennten und aus dessen Bahn 26 hinaustauchenden Nutzlastraumes 19 so klein wie möglich zu halten, bis der Motor 17 ihn längs seiner stabilen Bahn 26 kollisionsfrei passiert hat.

Es wird also beim Aktivieren des Trennvorgangs im Bereich 121 ein (elektronisches oder pyrotechnisches) Verzögerungsglied gestartet, das mit hinreichendem Sicherheitszuschlag am aus der Flugbahn 26 ausgetretenen Nutzlastraum 19 aerodynamische Bremsmittel erst dann freigibt, wenn damit zu rechnen ist, daß das Heckteil 18 mit dem Motor 17 längst auf der Bahn 26 am Nutzlastraum 19 vorbeigeflogen ist. Beim aerodynamischen Bremsmittel handelt es sich im dargestellten Beispielsfalle um einen Bremsschrim 23, der dem stirnseitig offenen Trennbereich 121 gegenüber mit der Hülle 123 des Nutzlastraumes 19 verbunden ist. Er wird beispielsweise durch pyrotechnisches Absprengen der Ogiven-Haube 14 freigegeben, in deren Anschlußbereich zur Hülle 123 der Schirm 23 eingefaltet war. Indem der Schirm 23 sich dann entfaltet und seine Leinen strafft, wird - infolge der Bremswirkung des Schirms 23 - der im wesentlichen noch parallel zur ursprünglichen Flugbahn 26 aber schon schräg dazu orientiert sich bewegende Nutzlastraum 19 so weit umgedreht, daß nun der offene Trennbereich 121 in Flugrichtung nach vorne zeigt. Da die Hülle 123 infolge ihrer Kopplung an den Fallschirm 23 relativ zur trägheitsbedingten Bewegung der Submunition 12 stark abgebremst wird, gleitet die Submuntion 12 nun in Flugrichtung, also nach vorne aus dem Nutzlastraum 19 hinaus, um dann in Richtung auf das Einsatzgelände 113 abzustürzen. Dieser Sturzflug wird aber im Interesse eines sanften Aufsetzens schließlich mittels eines weiteren Fallschirmes gebremst, wie in der eingangs zitierten Vorveröffentlichung GB 2 219 651 A näher beschrieben.

Auch die in Fig. 2 dargestellte Verbringungseinrichtung 11 für großkalibrige Submunitionen 12 ist vorzugsweise als Artillerie-Rakete 13 gemäß dem System MLRS/MARS ausgelegt. Sie enthält in ihrer als ballistische Haube 14 ausgelegten Ogive einen Zeitzünder 15 für das Initiieren einer Trenneinrichtung 16 zwischen dem Raketen-Motor 17 und dem Heck 18 des gleichkalibrig axial davor gelegenen Lastraumes 19 für die Verbringung der vollkalibrigen Submunitionen 12.

Eine weitere Trenneinrichtung 20 ist im Übergangsbereich 21 von der Ogive 14 zum Lastraum 19 vorgesehen. Sie dient dem schon erwähnten Aufheben der dortigen konstruktiven Verbindung unter Freigabe des an die Stirn 22 des Lastraumes 19 angeschlossenen Bremsschirmes 23.

Schließlich kann auch noch eine Trenneinrichtung 24 im Bereiche des Lastraum-Hecks 18 vorgesehen sein, um einen Heckverschluß-Deckel 25 entfernen und die Submunitionen 12 koaxial durch das dann voraus weisende Heck 18 aus dem Lastraum 19 nach vorne herausgleiten lassen zu können.

Wenn (Fig. 3) die Verbringungseinheit 11, also die Rakete 13, in ihrer sekundärballistischen Phase - bei ausgebranntem Raketenmotor 17 im abfallenden Ast einer gestreckten ballistischen Kurve - den Bereich oberhalb des über den Zeitzünder 15 vorgegebenen Sperrgeländes 113 erreicht, wird vom Zünder 15 die Motor-Trenneinrichtung 16 aktiviert. Dadurch (Fig. 4) trennen sich der Raketen-Motor 17 einerseits und andererseits der Lastraum 19 samt Ogive 14 von einander. Der Lastraum 19 wird durch Abtrennen seines bisher flugstabilisierenden Heckfortsatzes aerodynamisch instabil, kippt also aus der ursprünglichen ballistischen Schwerpunkts-Flugbahn 26 heraus in eine strömungsungünstige Querlage. Der Motor 17 mit seinem größeren Verhältnis von Masse zu Widerstandsfläche und mit seinen Stabilisierungsflossen 27 dagegen bewegt sich im wesentlichen längs der bisherigen Bahn 26 flugstabil weiter und überholt den Lastraum 19 (Fig. 4 - Fig. 5).

Problematisch ist allerdings ein störungsfreies Abheben des Lastraumes 19 zu seiner seitlichen Abdrift aus der Bahn 26 des Raketen-Motors 17. Denn der Motor 17 fliegt richtungsstabil buchstäblich im Windschatten direkt hinter dem Lastraum 19, welcher vom Staudruck vor der Ogive 14 gebremst wird. Daraus resultiert, daß trotz Aktivierens der Motor-Trenneinrichtung 16 der Motor 17 dann gleich wieder zum Lastraum-Heck 18 aufschließt, so daß beide weiterhin einen relativ flugstabilen Verbund bilden, aus dessen Flugbahn 26 der Lastraum 19 nicht so bald ausschwenken kann (um infolge der Queranströmung, abseits der Bahn 26 des Motors 17 für einen raschen und kollisionsfreien Überholvorgang abgebremst zu werden). Um nun diesen angestrebten Funktionsablauf durch schnelles Abheben zwischen Motor 17 und Lastraum 19 zu fördern, ist hinter dem Lastraum-Heck 18 eine pyrotechnische Explosiv-Ladung 28 angeordnet, die z. B. über eine Zündleitung 29 in Abhängigkeit von der Funktion der Motor-Trenneinrichtung 16 initiiert wird. Der sehr rasch sich aufbauende Reaktionsgas-Druck wirkt zwischen dem vom Deckel 25 verstärkten Lastraum-Heck 18 und der hohlzylindrisch umgebenden, formstabilen Wölbung 30 des Tanks 31 des Raketen-Motors 17 und sorgt so für ein rasches, definiertes axiales Abheben zwischen Motor 17 und Lastraum 19. Durch dieses Zwangsabheben des Lastraumes 19 vom Motor 17 wird der gegenseitige Abstand schnell groß genug zum seitlichen Herausschwenken für den kollisionsfreien Abbremsvorgang des Lastraumes 19 relativ zum stabil weiterfliegenden Motor 17 (Fig. 4).

Pyrotechnisch zeitverzögert gegenüber der Funktion der Motor-Trenneinrichtung 16 wird dann an dem noch im Freiflug taumelnden Lastraum 19 eine Ogiven-Trenneinrichtung 20 aktiviert. Die Ogiven-Haube 14 soll erst dann axial von der Lastraum-Stirn 22 abheben (und damit den Bremsschirm 23 zur Entfaltung freigeben, der über eine Drall-Leine 33 an den Lastraum 19 gekoppelt ist), wenn der Motor 17 bereits vorbeigeflogen ist, so daß er nicht mehr mit dem hinter der kurzen Leine 33 sich aufblähenden Schirm 23 kollidieren kann (Fig. 5). Wieder dient eine Abstoß-Ladung 31 - nun zwischen Ogive 14 und Lastraum-Stirn 22 - dem raschen Aufbau einer möglichst hohen Relativgeschwindigkeit zwischen beiden, um den Abstand möglichst schnell zu vergrößern, damit nun die Ogive 14 nicht mit dem sich fast schlagartig entfaltenden und dadurch bremsenden Schirm 23 kollidiert.

Im Übergangsbereich 9 zwischen der als ballistische Haube ausgeführten Ogive 14 und dem hohlzylindrischen Lastraum 19 weist die Hülle 10 der Rakete 13 eine Sollbruchstelle auf, die sich auftrennt, wenn die Ogive 14 im wesentlichen koaxial von einer Stirnplatte 22 vor dem Lastraum 19 abgehoben wird. Dieser Trennvorgang wird zeitgesteuert durch Zünden einer dann gleichmäßig abbrennenden Niederdruck-Abstoßladung 31 initiiert, nachdem sich der Lastraum 19 samt Ogive 14 vom Raketen-Heckmotor 17abgehoben hat und seitwärts aus dessen ballistischer Bahn 26 ausgeschwenkt ist, wie in der Folge Fig. 4 - Fig. 5 dargestellt. Das Problem ist allerdings, daß aus der Queranströmung sehr große Querkräfte 37 auf den Verbund aus Ogive 14 und Lastraum 19 einwirken. Daraus resultierende Biege- und Verkantungserscheinungen können den anzustrebenden definierten Trennvorgang zur Freigabe des in der Ogive 14 verstauten Fallschirmes 23 (zum aerodynamischen Abbremsen und Stabilisieren des Lastraumes 19 für eine störungsfreie Abgabe der Submunitionen 12) behindern.

Um trotz der Biegebeanspruchung des Übergangsbereiches 9 vom Lastraum 19 zur Ogive 14 ein möglichst reproduzierbares axiales Abheben der Ogiven-Haube 14 von der Stirnplatte 22 des Lastraumes 19 sicherzustellen, ist die tragende Konstruktion 38 im Heckbereich der Ogive 14 über einen Zentralbolzen 39 stumpf mit einem koaxial dahinter gelegenen Hohlkolben 40 verbunden, der seinerseits durch einen koaxial ihn umgebenden Hohlzylinder 42 geführt und zur Lastraum-Stirnplatte 22 hin abgeschlossen ist. Für diesen Zusammenbau ist das Zentrum der tragenden Ogiven-Konstruktion 38 topfförmig zum Lastraum 19 hin ausgezogen, wo es als Topf-Boden gegen den nach vorne weisenden Boden des Hohlkolbens 40 flach anliegt, wenn die Querkräfte 37 nicht gerade zu einem geringen winkelmäßigen Anstellen dieser beiden Stirnflächen gegeneinander führen. Eine vergleichsweise hohe Dehnbarkeit, insbesondere geringe Biegesteifigkeit, des Zentralbolzens 39 läßt diese Nickbewegung 41 der die Raketen-Hülle 10 tragenden Ogiven-Konstruktion 38 gegenüber dem Hohlkolben 40 zu, der seinerseits biegesteif im Hohlzylinder 42 koaxial vor der Lastraum-Stirnplatte 22 gelegen (an ihr ausgebildet oder gehaltert) ist.

So erfährt die Ogive im Übergangsbereich 9 eine axial verschiebbare Radialführung in der Umgebung ihrer Längsachse. Hinzu kommt eine periphere Radialabstützung nahe der Hülle 10 gegenüber einem Kragen 45, der sich, nach vorne geöffnet, koaxial vor der Stirnplatte 22 des Lastraumes 19 ins Innere der Ogive 14 hinein erstreckt. Eine mit der tragenden Ogiven-Konstruktion 38 einteilig oder mehrteilig verbundene, durch den zentralen Topf 43 ringförmige und zum Lastraum 19 hin offene Staukassette 32 für den Lastraum-Bremsschirm 23 ragt unter radialem Abstand zwischen Ringwand 44 und Kragenwand 45 von vorne in den Kragen 45 hinein. Lediglich in der Nähe des Stirnendes der hohlzylindrischen Kragenwand 45 findet eine radiale gegenseitige Abstützung zwischen seinem balligen Anlagebereich 46 und einer Ausbauchung 47 in der Erzeugenden der Ringwand 44 statt. So kann sich die tragende Ogivenkonstruktion 38, unter Dehnen und Verbiegen des Zentralbolzens 39 bei Verkanten dem Hohlkolben 40 gegenüber, geringfügig aus der Längsachse des Lastraumes 19 heraus verkippen, ohne zu verklemmen. Wegen der balligen Stützpaarung 46-47 kommt es dabei nämlich nicht zu unvorhersehbaren Verkantungs- und Klemmerscheinungen, wie sie etwa bei ineinander geführten Zylinderflächen zu befürchten wären. In der Zeichnung ist berücksichtigt, daß zweckmäßigerweise der zentrale Kopplungsbereich zwischen Ogive 14 und Stirnplatte 22 von einer elastischen Manschette 50 eingefaßt ist, um zu vermeiden, daß Tuch des Schirmes 23 dort in die arbeitende Fuge zwischen den vom Bolzen 39 zusammengehaltenen Bodenflächen eingeklemmt und zerstört wird.

Zum Abheben der Ogive 14 von der Stirnplatte 22 wird eine Niederdruck-Abstoßladung 31 zwischen Stirnplatte 22 und Hohlkolben 40 gezündet, die mit gleichmäßigem Abbrand zu ansteigendem Reaktionsgasdruck in einer die Ladung 31 umgebenden Berstkapsel 48 führt, bis mit einer Folie verschlossene Abströmbohrungen vom Überdruck aufgerissen werden. Der Reaktionsgasdruck der abbrennenden Ladung 31 kann sich dann in den Innenraum des Hohlkolbens 40 hinein auswirken, bis eine an der Berstkapsel 48 umlaufende Sollbruchstelle 49 aufreißt, um den Hohlkolben 40 - im Hohlzylinder 42 koaxial geführt - von der Stirnplatte 42 abzuheben und damit auch die tragende Ogiven-Konstruktion 38 unter Aufbrechen der Hüllen-Sollbruchstellen im Übergangsbereich 9 vom Lastraum 19 fort zu verlagern. Durch das Abheben von der Stirnplatte 22 wird der zwischen dem zentralen Topf 43 und der Hohlzylinderwand 44 der tragenden Ogivenkonstruktion 38 umlaufende Ringraum, der als Kassette 32 (Stauraum) für den Bremsfallschirm 23 dient, rückwärtig (zum Lastraum 19 hin) geöffnet, um hier mittels einer an den Lastraum 19 angeschlossenen Leine 33 den Bremsschirm 23 aus der Kassette 32 herauszuziehen und dadurch zum Entfalten freizugeben.

Dieses Abheben der Kassette 32 von der Stirnplatte 22 des Lastraumes 19 setzt ein, wenn der Aufbau des Reaktionsgasdruckes im Innern des Hohlkolbens 40 zu einer Axialkraft führt, die größer als die konstruktiv vorgebbare Reibkraft längs der Zylinderfläche zwischen dem Hohlkolben 40 und dem ihn für die Axialführung einfassenden Hohlzylinder 42 ist. Zusätzliche und insbesondere nicht vorherbestimmbare Reibungskräfte, die den Abhebevorgang verzögern oder gar behindern könnten, sind ausgeschlossen, weil mit dem axialen Abheben der Kassette 32 von der Stirnplatte 22 sich die (gegenüber der Längsrichtung nach Art eines axial sehr kurzen Hohlkegelstumpfes trichterförmig geneigte) Abstütz-Paarung zwischen Anlagebereich 46 und Ausbauchung 47 voneinander löst und dadurch sich der radiale Abstand zwischen der Hohlzylinderwand 44 und der sie umgebenden Kragenwand 45 zunehmend vergrößert, also dort Reibungs- und Klemmerscheinungen gar nicht erst auftreten läßt.

Nachdem so die Ogive 14 trotz der Querlast 37 komplikationsfrei abgehoben hat und in deren Richtung 37 seitlich abdriftet, kann der dabei aus der Ringraum-Kassette 32 rückwärts herausgezogene Bremsschirm 23 sich ohne Kollisionsgefahr entfalten und die Verbindungsleine 33 zur Stirnplatte 22 des Lastraumes 19 straffen, um diesen umzuschwenken und dann (Zeichnungsfolge Fig. 4 - Fig. 5) die großkalibrigen Submunitionen 12 mit Unterstützung des vom Gasgenerator 35 hinter der Stirnplatte 22 gelieferten Gasvolumens in der aktuellen Flugrichtung voraus auszustoßen.

Der aus seiner Stau-Kassette 32 mit dem Abheben der Ogive 14 freigegebene Schirm 23 bewirkt also, weil er mittels der Leine 33 mit der Lastraum-Stirn 22 verbunden ist, ein einseitiges Abbremsen des Lastraumes 19, so daß dieser in einer neuen stabilen Fluglage schließlich (Fig. 6) um 180 ° gegenüber der Ankunfts-Flugrichtung (Fig. 3) herumgedreht ist, nun also für eine gewisse Freiflugzeit stabil mit seinem Heck 18 voraus in Bewegungsrichtung nach vorne weist.

Dann läuft eine Zeitverzögerung für eine Initiierung der Heck-Trenneinrichtung 24 ab, und der sich nunmehr topfförmig nach vorne öffnende Deckel 25, in dem zuvor die Trenn-Ladung 28 für das Abheben vom Motor 17 abbrannte, wird aus seinem konstruktiven Verbund mit dem Lastraum 19 freigegeben. Dadurch öffnet sich das Heck 18 des Lastraumes 19 zum Abliefern der Submunitionen 12 in Bewegungsrichtung voraus relativ zum rückwärtigen Abziehen des hohlzylindrischen Lastraumes 19 mittels seines Bremsschirms 23 (Fig. 6).

Dieses Abliefern erfolgt also dadurch, daß der Schirm 23 an die Stirn 22 des Lastraums 19 gekoppelt ist und diesen somit gegenüber der ballistischen Trägheitsbewegung der Submunitionen 12 abbremst, die dadurch aus dem zylindrischen Inneren des Lastraumes 19 trägheitsbedingt durch das Heck 18 nach vorne koaxial herausgleiten können. Solcher trägheitsbedingten Ablieferung wirken allerdings die bremsende Reibkräfte zwischen den Gestängen auf den Außenmantelflächen der Submunitionen 12 und der Innenmantelfläche des Lastraumes 19 sowie der Bewegungs-Staudruck im Freien vor den Submunitionen 12 und ein sich aufbauender Unterdruck im Lastraum 19 hinter den Submunitionen 12 entgegen, wodurch die angestrebte rasche Ablieferung der Submunitionen 12 aus dem Lastraum 19 gefährdet ist. Deshalb ist innerhalb des Lastraumes 19 zwischen dessen Stirn 22 und der benachbarten Submunition 12 eine pyrotechnische Ausschubhilfe 34 angeordnet. Eine Explosivladung eignet sich für diesen Zweck nicht, weil die selbst in der Realisierung eines Niederdrucksystems mit gleichmäßigen Abbrand wie im Falle der Ladungen 28, 31 eine zu hohe impulsartige Druckbeaufschlagung auf den koaxialen Stapel der aus dem Lastraum 19 herauszuschiebenden Submunitionen 12 erbringen würde. Diese Beanspruchung ist insbesondere dann kritisch, wenn es sich bei den Submunitionen 12 nicht um mechanisch stabile Formkörper handelt, sondern um die eingangs erwähnten Flächenverteidigungsminen mit ihren außerhalb der Mantelfläche des eigentlichen Minen-Wirkteiles angelenkten Gestängen ihrer Aufricht- und Standeinrichtungen (in der Zeichnung nicht dargestellt). Als Ausschubhilfe 34 für die vorausorientierte Heckablieferung der Submunitionen 12 ist deshalb auf der Innenseite der Lastraum-Stirn 22 statt einer Explosivladung ein Gasgenerator 35 eingebaut, wie er serienmäßig in Personenkraftfahrzeug-Airbags Anwendung findet und somit als Großserienprodukt preisgünstig und funktionssicher verfügbar ist. Der Generator 35 liefert hinreichend schnell ein hinreichendes Gasvolumen, um den sonst entstehenden Unterdruck aufzufüllen und darüber hinaus noch einen schwachen Axialdruck zwischen der Lastraum-Stirn 22 und der benachbarten Submunition 12 aufzubauen, der hinreichend ist, um auch die, der trägheitsbedingten Ablieferungsbewegung entgegengerichteten, Reib- und Staudruckkräfte jedenfalls in dem Maße zu überwinden, daß eine ungestörte und rasche axiale Ablieferung der Submunitionen 12 aus dem nach vorne orientierten, offenen Lastraum-Heck 18 sichergestellt ist.

Die vom Gasgenerator 35 freigesetzte Energie kann aber auch so groß dimensioniert werden, daß sie zum Abscheren von Halterungen am Heck-Deckel 25 ausreicht, so daß hier keine weitere detonative Trenneinrichtung realisiert werden muß (deren Funktion durch die vorangegangene Funktion der Motor-Trenneinrichtung 16 gefährdet sein könnte).

Wenn der Wirksatz (Gasgenerator 35) der pyrotechnischen Ausschubhilfe 34 zur Platzeinsparung nicht in eine entfaltbaren Hülle eingefaßt werden soll, dann kann das Reaktionsgas unmittelbar auf die benachbarte Stirnfläche der Submunitionen 12 einwirken. Um hier eine störungsfreie großflächige Wirkung zu erzielen und Druckverlust über die Freiräume zwischen dem an der Außenmantelfläche der jeweiligen Submunition 12 anliegenden Gestänge zu vermeiden, ist zwischen der Ausschubhilfe 34 und der ihr benachbarten Submunition 12 eine im Lastraum 19 als flacher Ausschubkolben wirkende Platte 36 angeordnet. Die ist an einem exzentrisch gelegenen Koppelpunkt 37 mittels einer Leine 38 an die Lastraum-Stirn 22 gefesselt, damit die Platte 36 nicht im stabilen Verbund mit der Submunition 12 aus dem Lastraum 19 austritt, sondern von der als letzten austretenden Submunition 12 durch Verschwenken sicher aus deren Bahn abgelenkt wird.

Bei Verlassen des Lastraum-Hecks 18 werden konstruktive Koppelungen des Submunitionsstapels gelöst. Der dennoch zunächst stabil fliegende axiale Stapel von Submunitionen 12-12 wird durch kleine Pilotschirme 39 separiert (Fig. 7). Die werden mittels Ausziehleinen 40 nacheinander freigegeben; nämlich zunächst der Pilotschirm 39 an der in Flugrichtung als letzten gelegenen Submunition, bezüglich dessen die Ausziehleine 40 an dem Lastraum 19 oder (besser noch) an der Kolben-Platte 36 befestigt ist (Fig. 5). Der Schirm 39 bremst somit die rückwärtige Submunition 12 relativ zu den davorgelegenen ab, wodurch eine Ausziehleine 40 den Pilotschirm 39 in der nunmehr hinteren des verbliebenen Stapels von Submunitionen 12-12 herauszieht, um dann von diesem abgetrennt zu werden, ..., und so fort (Fig. 7). Nur an der zuvorderst fliegenden Submunition 12 bedarf es demzufolge keinen Pilotschirmes. Da sich die Ausziehleine 40 jeweils vom geöffneten vorderen Pilotschirm 39 löst, kann sie nach hinten umschlagen und sich mit dem eigenen Pilotschirm 39 verheddern, wodurch die Freigabe des Minenschirmes 41 gestört werden könnte. Deshalb ist auf kurze Leinen 40 zu achten, wie eingangs angegeben.

Freigegeben beispielsweise über ein pyrotechnisches Verzögerungselement (in der Zeichnung nicht ersichtlich) ziehen die Pilotschirme 39 schließlich an der jeweiligen Submunition 12 deren Haupt- oder Minenschirm 41 (oder zuvor erst einen Hilfsschirm zur weiteren Abbremsung) heraus, an dem die jeweilige Submunition 12 (Fig. 8) mit unkritischer Sinkgeschwindigkeit sicher in das Sperrgelände 113 absteigt, da die zuvor separierten Submunitionen 12 mit diesen Schirmen 41 dann nicht mehr kollidieren können.

Claims

Verfahren zum Verbringen einer großkalibrigen Nutzlast, wie insbesondere einer Mine oder einer Submunition, mittels einer Artillerie-Rakete mit Heckmotor und Heckleitwerk hinter ihrem Nutzlastraum in ballistischer Flugbahn über ein Einsatzgelände, über dem die Nutzlast axial aus dem Nutzlastraum ausgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Einsatzgelände zunächst der Nutzlastraum vom Motor getrennt wird, um danach die Nutzlast am nun offenen Trennbereich aus dem Nutzlastraum auszugeben, wofür dieser mittels aerodynamischer Abbremsung gedreht wird, aber dieses erst nachdem der Motor längs seiner bisherigen Flugbahn den abgetrennten und aus der bisherigen Flugbahn ausgetretenen Nutzlastraum passiert hat.
Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeitverzögerung zur Freigabe der aerodynamischen Bremsmittel des abgetrennten Nutzlastraumes beim Abtrennen vom Heckmotor gestartet wird.
Einrichtung in Form einer Artillerie-Rakete (13) mit Heckmotor (16) und Heckleitwerk (15), die in ihrem in Flugrichtung vor dem Heckmotor (16) gelegenen Nutzlastraum (19) wenigstens eine großkalibrige Nutzlast (12) enthält, zum Verbringen der Nutzlast (12) über ein Einsatzgebiet (13), über dem die Nutzlast (12) aus dem Nutzlastraum (19) axial ausgebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutzlastraum (19) unter Öffnung eines Trennbereiches (21) mittels einer pyrotechnischen Ladung vom Heckmotor (16) abtrennbar ist, womit eine Zeitverzögerung für das Auslösen aerodynamischer Bremsmittel (Fallschirm 22) am Nutzlastraum (19) startbar ist, die erst abläuft, wenn der Heckmotor (16) den abgetrennten und dadurch aerodynamisch instabil gewordenen Nutzlastraum (19) passiert haben müßte.
Einrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Nutzlast (12) mittels Bremsschirm-Zuges koaxial aus dem Heck (18) des gestreckt-hohlzylindrischen Lastraums (19) ablieferbar ist, wozu einerseits zwischen dem Lastraum (19) und dem Motor (17) und andererseits zwischen dem Lastraum (19) und einer Ogive (14) jeweils eine pyrotechnische Trenneinrichtung (16, 24) und eine pyrotechnische Ladung (28, 31) zur rascheren Vergrößerung des gegenseitigen Abstandes dieser getrennten Teile vorgesehen sind, mit an die Stirn (22) des Lastraumes (19) gekoppeltem Bremsschirm (23), der nach Abheben der Ogive (14) entfaltbar ist und dadurch das Heck (18) in Flugrichtung voraus einstellt, ehe eine zwischen der LastraumStirn (22) und der benachbarten Nutzlast (12) im Lastraum (19) wirkende Ausschubhilfe (34) den Last-Stapel (12-12) dann in Flugrichtung voraus aus dem Lastraum-Heck 18 hinausschiebt.
Einrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß, zwischen einem Gasgenerator (35) und der benachbarten Nutzlast (12) eine als flacher Ausschub-Kolben dienende Platte (36) angeordnet ist, die mittels einer Leine (38) an den Lastraum (19) gefesselt ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß ein vom Lastraum (19) fort topfförmig sich öffnender Heck-Deckel (25) vorgesehen ist, innerhalb dessen die Abhebe-Ladung (28) für den abgetrennten Motor (17) angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausziehleine (40) vorgesehen ist, die einerseits lösbar an einem Pilotschirm (39), mit welchem die Nutzlast (12) ausgestattet ist, und andererseits an der in Ausschubriditung dahinter gelegenen Nutzlast (12) oder direkt bzw. indirekt an dem Lastraum (19) befestigt ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß im Zuge des Abhebens der Ogive (14) von der Lastraum-Stirn (22) der Bremsschirm (23) aus einer Kassette (32) freigebbar ist, wofür die in der Ogive (14) gelegene und zum Lastraum (19) hin geöffnete, einen Kolben (40) ringförmig umgebende Kassette (32) von der Lastraum-Stirnplatte (22) unter koaxialer Führung des zentralen Kolbens (40) in einem Hohlzylinder (42) abgehoben wird.
Einrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Fallschirm-Kassette (32) über einen zentralen Topf (43) einem Hohlkolben (40) gegenüber verschwenkbar und mit diesem koaxial verbunden ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Nutzlasten (12) Flächenverteidigungsminen mit an ihrem Minenkörper außen anliegenden und dadurch den Lastraum (19) vollkalibrig ausfüllenden Aufricht- und Standeinrichtungen sind.