EP2312259B1 - Gefechtskopf mit umschaltbarer Ladung - Google Patents

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EP2312259B1
EP2312259B1 EP11000259A EP11000259A EP2312259B1 EP 2312259 B1 EP2312259 B1 EP 2312259B1 EP 11000259 A EP11000259 A EP 11000259A EP 11000259 A EP11000259 A EP 11000259A EP 2312259 B1 EP2312259 B1 EP 2312259B1
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warhead
pellets
charge
target
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Werner Dr. Arnold
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    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B1/00—Explosive charges characterised by form or shape but not dependent on shape of container
    • F42B1/02—Shaped or hollow charges
    • F42B1/024—Shaped or hollow charges provided with embedded bodies of inert 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
    • F42B12/20—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect of high-explosive type
    • F42B12/22—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect of high-explosive type with fragmentation-hull construction
    • F42B12/32—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect of high-explosive type with fragmentation-hull construction the hull or case comprising a plurality of discrete bodies, e.g. steel balls, embedded therein or disposed around the explosive charge
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C19/00—Details of fuzes
    • F42C19/08—Primers; Detonators
    • F42C19/0838—Primers or igniters for the initiation or the explosive charge in a warhead
    • F42C19/0842—Arrangements of a multiplicity of primers or detonators, dispersed within a warhead, for multiple mode selection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C19/00—Details of fuzes
    • F42C19/08—Primers; Detonators
    • F42C19/095—Arrangements of a multiplicity of primers or detonators, dispersed around a warhead, one of the primers or detonators being selected for directional detonation effects

Definitions

  • the invention relates to a warhead with cylindrical active charge comprising a tubular and at least one part holder with a plurality of recesses with pellets, which is disposed within a fragment-forming shell of the warhead, wherein the holder consists of a detonation front strongly attenuating material.
  • the warhead can be switched for use against various objectives regarding its mode of operation during the approach to the target.
  • the search head integrated in the warhead determines the target type and derives the optimal mode of action.
  • the warhead can be switched between the different modes of action depending on the design of the warhead.
  • EFP Explosively Formed Projectile
  • the DE 102 27 002 A1 describes a disassembly charge for a warhead with a splitter-forming main charge, wherein the main charge is assigned a further charge with an occupancy.
  • the further charge can be moved or pivoted in the direction of the main charge and serves to adjust the performance of the warhead in a wide range.
  • an active charge in which a plurality of recesses is arranged in a holder made of highly damping material, which are filled with explosives.
  • the holder is rotatably repositioned for the purpose of aligning the effective direction of the effective charge on the target. An optional generation of different fragment shapes is not possible.
  • EFI detonators Explosive Foil Initiator
  • the advantage of the high degree of flexibility in use is compensated by the disadvantage of high costs.
  • the manufacturing costs of the EFI detonators are not low, furthermore a significant number of these detonators per warhead is needed.
  • the integration of the EFI detonators in the explosive charge increases the effort in terms of functionality and in a special way also in terms of security considerably.
  • the EFI detonators require a high voltage of a few kilovolts.
  • the voltage and power supply on board the warhead also greatly increases the effort and thus the cost of the product.
  • a missile is described with a target-specific switchable warhead, which works exactly according to the described method.
  • the principle used here for adjusting the mode of action of the warhead during the target approach is based on the acquisition of the target data by means of an optical seeker head and the definition of the target derived therefrom.
  • the target species determines which of the EFI detonators are detonated to generate a specific projectile or splitter when the active charge is triggered.
  • pellets This term has long been for a compact, usually cylindrical body known, which consist for example of a pressed explosive charge or of another material.
  • An embodiment of the invention consists in that a tubular holder consisting at least of one part with a plurality of distributedly arranged pellets is arranged within a fragment-forming casing of the warhead and surrounds at least part of the active charge.
  • a tubular holder consisting at least of one part with a plurality of distributedly arranged pellets is arranged within a fragment-forming casing of the warhead and surrounds at least part of the active charge.
  • the holder consists of a material which acts on a detonation front strongly attenuating, wherein at least a part of the holder with the pellets disposed thereon with respect to the effective charge or the envelope is repositionable or completely removable.
  • the holder may also consist of at least two coaxial with each other and mutually repositionable parts.
  • the arranged in the holder pellets can consist of both explosives and damping material, the pellets may have different sizes on different parts of the holder. Even with this measure, the effect of the holder on the fragmentation can be influenced in a comprehensive manner.
  • the possibility of switching the mode of action is not limited to axially acting charges. It can also be used for the controlled generation of splinters with the help of fragmentation charges.
  • FIG. 1 illustrated the principle of such an application.
  • the splinter charge has a non-pre-stamped shell 10 made of metal.
  • the active charge in the casing is made up of two parts 1a and 1b, between which the holder 2 for the pellets 3a consisting of explosive material is arranged.
  • the holder does not necessarily have to extend over the entire length of the active charge.
  • FIG. 2 a holder is shown, which is cut laterally, wherein the two halves 2 c and 2 d additionally pellets 13 a, 13 b have different sizes and different arrangement.
  • this example holders with any variations of pellet patterns and can be used generated by number of sections. In this way, different splitter sizes and splinter shapes can be formed.
  • FIGS. 3a and 3b An increase in the flexibility of this type of charge is possible in that at least two concentric nested and mutually movably mounted parts of the holder are provided, as shown in the FIGS. 3a and 3b shown by various embodiments.
  • similar or different transit times of the components of the detonation wave are also achieved here, which ultimately results in a changeover of the mode of action of the charge.
  • the size of the splitter can be selected in a targeted manner in order to then focus on the target.
  • the coarse pellet pattern on the lower part 2d of the holder can be turned into a position directed towards the target, if the target can be optimally fought with large splinters.
  • the thickness D of the holder 2 can be used in conjunction with the selected material parameters, the time difference of the two fronts of the detonation wave after passing through the holder 2 on the pellets or the Control pellet holder.
  • a time difference of typically a few microseconds is sufficient to bring about the desired detonation wave superposition and pressure increase.
  • a thickness of the support of the order of about 10 mm meets this requirement.
  • the explosive pellets must consist of an explosive that is easily initiated and has a short start-up distance to the detonation.
  • Seismoplast (DynaEnergetic), which has a high content of nitropenta, has proven successful in experiments.
  • This explosive is also characterized by a small critical diameter, which results in the advantage that the pellets need only have a small actual diameter. Thus, all necessary arrangements for achieving desired decomposition patterns can be produced without further restrictions.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Gefechtskopf mit zylindrischer Wirkladung umfassend eine rohrförmige und zumindest aus einem Teil bestehende Halterung mit einer Vielzahl Ausnehmungen mit Pellets, die innerhalb einer splitterbildenden Hülle des Gefechtskopfes angeordnet ist, wobei die Halterung aus einem die Detonationsfront stark dämpfenden Material besteht. Der Gefechtskopf kann zur Anwendung gegen verschiedenartige Ziele bezüglich seiner Wirkungsweise während des Anfluges auf das Ziel umgeschaltet werden. Hierbei bestimmt der im Gefechtskopf integrierte Suchkopf den Zieltyp und leitet daraus den optimalen Wirkmodus ab.
  • In Abhängigkeit vom detektierten Ziel kann der Gefechtskopf zwischen den verschiedenen von der Bauart des Gefechtskopfes abhängigen Wirkmodi umgeschaltet werden. Insbesondere sind folgende Wirkungsarten möglich: entweder die Bildung eines kompakten Projektils (EFP = Explosively Formed Projektile) oder eines lang gezogenen und sich während der Flugphase immer stärker partikulierenden Projektils oder die Bildung eines Splitterschwarms.
  • Die DE 102 27 002 A1 beschreibt eine Zerlegeladung für einen Gefechtskopf mit einer Splitter bildenden Hauptladung, wobei der Hauptladung eine weitere Ladung mit einer Belegung zugeordnet ist. Die weitere Ladung kann in Richtung der Hauptladung verschoben oder verschwenkt werden und dient der Einstellung der Leistung des Gefechtskopfes in einem weiten Rahmen.
  • Aus der FR 2 678 723 A1 ist eine Wirkladung bekannt geworden, bei der in einer Halterung aus stark dämpfendem Material eine Vielzahl von Ausnehmungen angeordnet ist, welche mit Sprengstoff gefüllt sind. Die Halterung ist zum Zweck der Ausrichtung der Wirkrichtung der Wirkladung auf das Ziel rotatorisch umpositionierbar. Eine wahlweise Erzeugung unterschiedlicher Splitterformen ist jedoch nicht möglich.
  • Bei einem bekannten Beispiel dieser Art eines Gefechtskopfes erfolgt die Umschaltung der Wirkungsweise mit Hilfe einer Vielzahl von so genannten EFI-Detonatoren (EFI = Explosive Foil Initiator). Diese Detonatoren sind in der Sprengladung integriert und können einzeln oder in Gruppen angesteuert werden.
  • Der Vorteil des hohen Grades an Flexibilität im Einsatz wird allerdings durch den Nachteil der hohen Kosten kompensiert. Die Herstellkosten der EFI-Detonatoren sind nicht niedrig, weiterhin wird eine erhebliche Anzahl dieser Detonatoren pro Gefechtskopf benötigt. Die Integration der EFI-Detonatoren in die Sprengladung steigert den Aufwand hinsichtlich der Funktionalität und in besonderer Weise auch hinsichtlich der Sicherheit ganz erheblich. Zur Zündung benötigen die EFI-Detonatoren eine Hochspannung von einigen Kilovolt. Somit steigert auch die Spannungs- und Energieversorgung an Bord des Gefechtskopfes den Aufwand und damit die Kosten des Produkts ganz erheblich.
  • Auf der Internet-Seite: http://www.fas.org/man/dod-101/sys/smart/locaas.htm ist ein Flugkörper mit einem zielabhängig umschaltbaren Gefechtskopf beschrieben, der genau nach dem beschriebenen Verfahren funktioniert. Das hierbei angewandte Prinzip der Einstellung der Wirkungsweise des Gefechtskopfes während des Zielanfluges beruht auf der Erfassung der Zieldaten mittels eines optischen Suchkopfes und der hieraus abgeleiteten Definition des Ziels. Aus der Zielart ergibt sich, welche der EFI-Detonatoren gezündet werden um bei Auslösung der Wirkladung ein bestimmtes Projektil oder Splitter zu erzeugen.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung eine bekannte zylindrische Wirkladung eines achsial wirkenden Gefechtskopfes derart umzugestalten, dass diese für die Verwendung in einem radial zu seiner Hauptachse wirkenden Gefechtskopf geeignet ist und eine dosierte Leistungsabgabe ermöglicht..
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt unter Verwendung so genannter Pellets. Dieser Begriff ist seit langem für einen kompakten, meist zylinderförmigen Körper bekannt, welcher beispielsweise aus einer gepressten Sprengladung oder auch aus einem anderen Material bestehen.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass eine rohrförmige und zumindest aus einem Teil bestehende Halterung mit einer Vielzahl verteilt angeordneter Pellets innerhalb einer splitterbildenden Hülle des Gefechtskopfes angeordnet ist und zumindest einen Teil der Wirkladung umgibt. Damit können in Rahmen der Erfindung auch weitere Bauformen eines Gefechtskopfes realisiert werden, bei denen die Wirkladung zentral angeordnet ist und von der Halterung umgeben ist. Bei einem Splittergefechtskopf können damit zielabhängig unterschiedliche Splitterformen und -größen realisiert werden.
  • In dieser Bauform besteht die Halterung aus einem Material, welches auf eine Detonationsfront stark dämpfend wirkt, wobei zumindest ein Teil der Halterung mit den darauf angeordneten Pellets bezüglich der Wirkladung oder der Hülle umpositionierbar oder vollständig entfernbar ist. Die Halterung kann auch aus wenigstens zwei koaxial ineinander liegenden und gegeneinander umpositionierbaren Teilen bestehen. Mit beiden Lösungen lässt sich die Wirkung der Halterung und der Pellets auf die Formung der Detonationsfront in weiten Grenzen steuern.
  • Die in der Halterung angeordneten Pellets können sowohl aus Sprengstoff wie auch aus Dämpfungsmaterial bestehen, die Pellets können unterschiedliche Größen auf verschiedenen Teilen der Halterung aufweisen. Auch mit dieser Maßnahme kann die Wirkung der Halterung auf die Splitterbildung in umfassender Weise beeinflusst werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1:
    eine zylindrische Wirkladung mit einer Halterung,
    Fig. 2:
    eine geteilte zylindrische Halterung,
    Fig. 3a:
    eine zylindrische Halterung mit verschiebbaren Teilen,
    Fig. 3b:
    eine zylindrische Halterung mit verdrehbaren Teilen.
  • Die Möglichkeit der Umschaltung der Wirkungsart ist nicht auf axial wirkende Ladungen beschränkt. Sie kann auch zur kontrollierten Erzeugung von Splittern mit Hilfe von Splitterladungen eingesetzt werden. In Figur 1 das Prinzip eines solchen Anwendungsfalles dargestellt. Die Splitterladung weist eine nicht vorgeprägte Hülle 10 aus Metall auf. Die in der Hülle liegende Wirkladung ist aus zwei Teilen 1a und 1 b aufgebaut zwischen denen die Halterung 2 für die Pellets 3a, die aus Sprengstoff bestehen, angeordnet ist. Die Halterung muss sich nicht zwingend über die gesamte Länge der Wirkladung erstrecken. Bei Initiierung einer hier nicht dargestellten Zündkette, die sich an der Stirnseite der Ladung in zentraler Position befinden würde, erfolgt aufgrund des Durchganges der Detonationswelle durch die Halterung und durch die Pellets aufgrund der Zeitdifferenz der Anteile dieser Detonationswelle zur kontrollierten Zerlegung der Hülle. Somit lassen sich ohne Schwächung der Hülle durch ein Splittermuster Splitter mit einstellbarer Größe erzeugen. Dies ermöglicht die Anwendung der Erfindung auch bei Penetratoren.
  • In Erweiterung des vorgenannten Ausführungsbeispiels einer zylindrischen Ladung zeigen die folgenden Figuren Beispiele weitere Varianten dieses Beispiels. In der Figur 2 ist eine Halterung dargestellt, die seitlich durchtrennt ist, wobei die beiden Hälften 2c und 2d zusätzlich Pellets 13a, 13b unterschiedlicher Größe und unterschiedlicher Anordnung aufweisen. In Erweiterung dieses Beispiels können Halterungen mit beliebigen Variationen von Pelletmustern und von Anzahl der Sektionen erzeugt werden. Auf diese Weise lassen sich unterschiedliche Splittergrößen und Splitterformen bilden.
  • Eine Steigerung der Flexibilisierung dieses Ladungstyps ist dadurch möglich, dass wenigstens zwei konzentrisch ineinander liegende und gegeneinander beweglich gelagerte Teile der Halterung vorgesehen sind, wie dies in den Figuren 3a und 3b anhand verschiedener Ausführungsformen gezeigt ist. So kann durch Verschieben von Sektionen 12b, 12c gegenüber dem inneren Teil der Hülle 12a oder durch Verdrehen des äußeren Teils 12d der Hülle gegenüber dem inneren Teil 12a der Hülle durch Tausch der Positionen der auf den inneren und äußeren Teilen der Halterung angeordneten und aus Sprengstoff gefertigten Pellets eine lokale Durchzündung der ausgelösten Detonationswelle erreicht werden. Somit werden auch hier ähnliche oder unterschiedliche Laufzeiten der Anteile der Detonationswelle erreicht, womit letztlich eine Umschaltung der Wirkungsart der Ladung erfolgt. Somit kann zielangepasst die Größe der Splitter gewählt werden, um diese dann fokussiert auf das Ziel zu richten. Beispielsweise kann gemäß Figur 2 das grobe Pelletmuster auf dem unteren Teil 2d der Halterung in eine auf das Ziel gerichtete Lage gedreht werden, falls das Ziel mit großen Splittern optimal bekämpft werden kann.
  • Aus der Funktion ergeben sich diverse Möglichkeiten der Optimierung der Halterung. Dies betrifft zunächst das für die Halterung 2 zu wählende Material. Zur Dämpfung der Detonationsfront eignen sich in besonderer Weise die Kunststoffe, wobei mit PTFE (Teflon) gute Ergebnisse erzielt werden. Noch effektiver ist ein Sandwich aus Stahl- und Teflon-Schichten in alternierender Abfolge. Bezüglich der Schichtdicke hat sich das Maß von 3 mm als recht guter Wert herausgestellt. Natürlich sind alle weiteren bekannten Dämpfungsmaterialien und deren vorteilhafte Kombinationen für diese Anwendung geeignet.
  • Über die Dicke D der Halterung 2 lässt sich in Verbindung mit den gewählten Materialparametern die Zeitdifferenz der beiden Fronten der Detonationswelle nach dem Durchgang durch die Halterung 2 über die Pellets oder die Pellethalterung steuern. Eine Zeitdifferenz von typisch einigen Mikrosekunden ist ausreichend, die erwünschte Detonationswellenüberlagerung und Druckerhöhung herbeizuführen. Eine Dicke der Halterung in der Größenordnung von etwa 10 mm erfüllt diese Anforderung.
  • Die Sprengstoff-Pellets müssen aus einem Sprengstoff bestehen, der sich leicht initiieren lässt und eine kurze Anlauflaufstrecke bis zur Detonation aufweist. Bei Versuchen hat sich Seismoplast (Fa. DynaEnergetic) bewährt, welches einen hohen Anteil an Nitropenta aufweist. Dieser Sprengstoff zeichnet sich außerdem durch einen geringen kritischen Durchmesser aus, woraus sich der Vorteil ergibt, dass die Pellets einen nur geringen tatsächlichen Durchmesser aufzuweisen brauchen. Somit sind alle erforderlichen Anordnungen zur Erzielung gewünschter Zerlegungsmuster ohne weitere Beschränkungen herstellbar.

Claims (5)

  1. Gefechtskopf mit zylindrischer Wirkladung umfassend eine rohrförmige und zumindest aus einem Teil bestehende Halterung (2) mit einer Vielzahl Ausnehmungen mit Pellets (3, 3a, 3b), die innerhalb einer splitterbildenden Hülle des Gefechtskopfes angeordnet ist, wobei die Halterung aus einem die Detonationsfront stark dämpfenden Material besteht, die Wirkladung (1) aus zwei Teilen (1a, 1b) besteht und die zumindest aus einem Teil bestehende Halterung (2) mit einer Vielzahl verteilt angeordneter Pellets (3, 3a, 3b) innerhalb einer splitterbildenden Hülle (10) des Gefechtskopfes zwischen einem inneren Teil (1b) und einem äußeren Teil (1a) der Wirkladung (1) angeordnet ist.
  2. Gefechtskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Halterung (2, 2c, 2d, 12b, 12c, 12d) mit den darauf angeordneten Pellets (3, 3a, 3b) bezüglich der Wirkladung (1a, 1b) und der Hülle (10) umpositionierbar oder vollständig entfernbar ist.
  3. Gefechtskopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (2) aus wenigstens zwei koaxial ineinander liegenden und gegeneinander umpositionierbaren Teilen (12a, 12b, 12c,12d) besteht.
  4. Gefechtskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Halterung (2) Pellets aus Sprengstoff und/oder Dämpfungsmaterial (3a, 3b) angeordnet sind.
  5. Gefechtskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Pellets (13a, 13b) unterschiedlicher Größe auf verschiedenen Teilen der Halterung (2c, 2d) angeordnet sind.
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