NO301794B1

NO301794B1 - Combat head with multiple hole loads

Info

Publication number: NO301794B1
Application number: NO911795A
Authority: NO
Inventors: Alain Kerdraon; Richard Durand
Original assignee: Giat Ind Sa
Priority date: 1991-05-08
Filing date: 1991-05-08
Publication date: 1997-12-08
Also published as: NO911795L

Description

Denne oppfinnelse angår et stridshode som særlig er anvendbart i granater, raketter eller missiler, og mot pansring, særlig pansrede kjøretøyer og stridsvogner hvor pansringen kan ha flere lag med reaktiv pansring. This invention relates to a warhead which is particularly applicable in grenades, rockets or missiles, and against armour, in particular armored vehicles and tanks where the armor can have several layers of reactive armour.

Den senere tids bruk av slik type pansring, nemlig reaktiv pansring som er bygget opp av et eksplosivlag som danner den egentlige aktive beskyttelse og ett eller flere lag av kompakt pansermateriale, f.eks. panserstål, glass eller et komposittmateri-ale, gir en bedre pansring og beskyttelse enn en vanlig passiv bepansring og har ført til utviklingen av stridshoder som har hulladninger anordnet etter hverandre fra et prosjektils neseparti og bakover, idet hulladningene kan sies å være tandemanordnet. En slik anordning av flere hulladninger har vist seg ganske effektiv under følgende betingelser: 1) Den første hulladning som altså detonerer ved et frontanslag må være tilstrekkelig kraftig for å destruere samtlige reaktive panserlag, 2) forsinkelsen mellom aktiveringen av to tilstøtende hulladninger må være lang nok til at den forstyrrende virkning av den reaktive pansring har avtatt i tilstrekkelig grad, og endelig må 3) detoneringen av fronthulladningen ikke eller bare lite påvirke selve hovedladningen i prosjektilet, idet denne skal få virke tilnærmet uforstyrret etter den første frontdetonering. The recent use of this type of armour, namely reactive armour, which is built up from an explosive layer which forms the actual active protection and one or more layers of compact armor material, e.g. armor steel, glass or a composite material, provides better armor and protection than ordinary passive armor and has led to the development of warheads that have hollow charges arranged one after the other from the nose of a projectile and backwards, as the hollow charges can be said to be arranged in tandem. Such an arrangement of several hollow charges has proven to be quite effective under the following conditions: 1) The first hollow charge that detonates on a frontal impact must be sufficiently powerful to destroy all reactive armor layers, 2) the delay between the activation of two adjacent hollow charges must be long enough until the disruptive effect of the reactive armor has decreased to a sufficient extent, and finally 3) the detonation of the front hole charge must not or only slightly affect the main charge in the projectile itself, as this must be allowed to act virtually undisturbed after the first front detonation.

Ser man nærmere på disse betingelser, finner man at betingelse 1 og 3 er delvis motstridende, ved at en økning av frontladningens destruksjonsevne uunngåelig vil føre til påvirkning i uheldig retning av hovedladningens målrettede kraft, særlig hvis forsinkelsen mellom aktiveringen av disse to ladninger er lang, f.eks. lengre enn 0,5 ms. Looking more closely at these conditions, one finds that conditions 1 and 3 are partially contradictory, in that an increase in the front charge's destructive power will inevitably lead to an adverse effect on the main charge's targeted power, especially if the delay between the activation of these two charges is long, e.g. longer than 0.5 ms.

Patentskriftene FR 2 559 896 og 2 582 749 illustrerer dette motsetningsforhold. Det beskrives en frontladning som er relativt lite kraftig, men som tillater en viktig forsinkelse uten å gi særlig øket vekt, og videre angis i FR 2 552 869 en relativt kraftig frontladning som er tilordnet en kort tidsforsinkelse og/eller en massiv beskyttelse. The patent documents FR 2 559 896 and 2 582 749 illustrate this contradictory relationship. A front charge is described which is relatively weak, but which allows an important delay without giving particularly increased weight, and FR 2 552 869 further specifies a relatively powerful front charge which is assigned a short time delay and/or a massive protection.

Man kjenner også stridshoder som omfatter flere hulladninger som virker etter tur for å bryte gjennom flerlags reaktiv bepansring, men hvor den fortløpende virkning skjer bakfra og fremover, slik som f.eks. illustrert i US 4 004 515. Denne type prosjektiloppbygning innebærer anvendelse av fronthulladninger som har form av avkortede kjegler og som i og for seg er relativt lite effektive på grunn av den uheldige virkning det har at tilsvarende ladninger er anordnet bak hverandre og hvor den bakerste initieres først, selv om den viste konstruksjon har kompleks kanaloppbygging for å lede ladningsstrålene bakfra og fremover, tvers gjennom kjegleomslutningen utenpå ladningene foran. Warheads are also known which comprise several hollow charges which work in turn to break through multi-layered reactive armour, but where the continuous effect takes place from behind to the front, such as e.g. illustrated in US 4 004 515. This type of projectile construction involves the use of front hole charges which have the form of truncated cones and which in and of themselves are relatively ineffective due to the unfortunate effect that corresponding charges are arranged behind each other and where the rear one is initiated first, although the construction shown has complex channel construction to direct the charge jets from the rear to the front, transversely through the cone envelope outside the front charges.

Den foreliggende oppfinnelse unngår de ulemper som er nevnt her og som hører til den kjente teknikk, ved at det foreslås et stridshode med flere hulladninger som aktiveres etter tur forfra og bakover i prosjektilet som fører og omslutter ladningene, idet ladningskonstruksjonen er innrettet for å gi maksimal målrettet virkning under de tre betingelser som er nevnt ovenfor. Særlig vil stridshodet være egnet til å trenge gjennom reaktiv bepansring med flere lag. The present invention avoids the disadvantages mentioned here and which belong to the prior art, by proposing a warhead with several hollow charges which are activated in turn from front to back in the projectile which leads and encloses the charges, the charge structure being arranged to give maximum targeted effect under the three conditions mentioned above. In particular, the warhead will be suitable for penetrating reactive armor with several layers.

Hensikten med oppfinnelsen er altså et stridshode for bruk mot reaktiv, flerlags pansring, særlig et antitankstridshode, omfattende flere hulladninger som bringes til aktivering i rekkefølge, forfra og bakover i prosjektilet som fører ladningene, og hvor de enkelte hulladninger er skilt med beskyttelseselementer, og stridshodet er særlig kjennetegnet ved The purpose of the invention is therefore a warhead for use against reactive, multi-layered armour, in particular an anti-tank warhead, comprising several hollow charges which are brought to activation in sequence, from front to back in the projectile carrying the charges, and where the individual hollow charges are separated by protective elements, and the warhead is particularly characterized by

en frontmodul som består av minst to hulladninger anordnet i tandem og hvis kaliber er mindre enn selve stridshodets, idet hulladningene er innrettet for å aktiveres forsinket i forhold til hverandre slik at den første aktiveres mellom 0,1 og 0,5 ms før den andre, og a front module consisting of at least two hollow charges arranged in tandem and whose caliber is smaller than that of the warhead itself, the hollow charges being arranged to be activated delayed in relation to each other so that the first is activated between 0.1 and 0.5 ms before the second, and

en hovedladning hvis kaliber stemmer overens med stridshodets og er innrettet for å antennes med en forsinkelse på mellom 0,2 og 2 ms i forhold til aktiveringen av den forreste og først aktiverte hulladning i frontmodulen. a main charge whose caliber matches that of the warhead and is arranged to ignite with a delay of between 0.2 and 2 ms relative to the activation of the forward and first activated hollow charge in the front module.

Fortrinnsvis er oppfinnelsens stridshode slik at beskyttelseselementene mellom to tilstøtende hulladninger som hver har en eksplosiv ladning og en innretning for sikring og armering, omfatter en av innretningene for sikring og armering av sin respektive hulladning. Preferably, the warhead of the invention is such that the protective elements between two adjacent hollow charges, each of which has an explosive charge and a device for securing and arming, includes one of the devices for securing and arming its respective hollow charge.

Ifølge en utførelsesvariant er oppfinnelsens stridshode slik innrettet at beskyttelseselementene omfatter et grenseområde av porøst materiale og anordnet mellom hver hulladnings hovedladning og innretning for sikring og armering. According to one embodiment, the warhead of the invention is arranged so that the protective elements comprise a boundary area of porous material and arranged between each hollow charge's main charge and device for securing and arming.

På foretrukket måte er stridshodet slik at aktiveringsfor-sinkelsen mellom to hulladninger som danner innbyrdes naboladninger bevirkes av et forsinkelsessystem som på den ene side omfatter innretningen for sikring og armering, i form av en treg masse for anslag mot en piezoelektrisk generator, og på den annen side et element av sammentrykkbart materiale og anordnet mellom innretningen for sikring og armering av den piezoelektriske generator. In a preferred way, the warhead is such that the activation delay between two hollow charges forming neighboring charges is caused by a delay system which on the one hand comprises the device for securing and arming, in the form of a slow mass for impact against a piezoelectric generator, and on the other side an element of compressible material and arranged between the device for securing and arming the piezoelectric generator.

Det er også et mål med oppfinnelsen å skaffe til veie et stridshode slik som angitt ovenfor og særlig kjennetegnet ved at It is also an aim of the invention to provide a warhead as indicated above and particularly characterized in that

frontmodulens masse utgjør mellom 10 og 35 % av hovedladningens masse. the mass of the front module is between 10 and 35% of the mass of the main charge.

Andre fordeler med den foreliggende oppfinnelse vil fremgå at den hå følgende detalj beskrivelse av en utførelsesform som uten å begrense oppfinnelsen til den viste utførelsesform også er vist på den tilhørende eneste tegning. Figuren viser et skjematisk lengdesnitt gjennom et stridshode ifølge oppfinnelsen, særlig tilpasset gjennomslag av et reaktivt, tolags panser. Stridshodet omfatter for dette formål en første hulladning 1 i det som kan kalles en frontmodul og som helt foran omfatter stridshodets og dermed det bærende prosjektils avrundede neseparti 11. Bak den første hulladning 1 er det anordnet en innretning 12 for sikring og armering, og aktiveringen av hulladningen skjer ved kontakt mellom nesepartiet 11 og denne innretning 12. Other advantages of the present invention will be apparent in that it has the following detailed description of an embodiment which, without limiting the invention to the embodiment shown, is also shown in the accompanying single drawing. The figure shows a schematic longitudinal section through a warhead according to the invention, particularly adapted to the penetration of a reactive, two-layer armor. For this purpose, the warhead comprises a first hollow charge 1 in what can be called a front module and which at the very front comprises the rounded nose part 11 of the warhead and thus the carrying projectile. Behind the first hollow charge 1 is arranged a device 12 for securing and arming, and the activation of the hole charge occurs upon contact between the nose part 11 and this device 12.

Detoneringen av hulladningen 1 bevirker på den ene side dannelse av en første detoneringsstråle som innleder nedbrytingen av pansringens ytre, aktive lag, og på den annen side forsinket aktivering av en andre hulladning 2 anordnet lenger bak i stridshodet, idet denne aktivering skjer under samvirke med innretningen 12 for sikring og armering, en bakenforliggende piezoelektrisk generator 13, og en andre innretning 22 lenger bak i stridshodet. Den andre innretning 22 er også en innretning for sikring og armering og kan kalles den andre slike innretning, idet innretningen 12 derved kan kalles den første. Denne første innretning for sikring og armering tjener som en treg masse og det man kan kalle interladningsbeskyttelse slik som anordnet ifølge FR 2 559 896. Et grenseområde 14 av porøst materiale, f.eks. av sintret metall og med tetthet mellom 1500 og 3000 kg/m<3>er lagt inn mellom den første hulladning 1 og den bakenforliggende første innretning 12 for å redusere sprengvirkningen fra hulladningen bakover mot denne innretning. Den tid det tar for den første innretning å presses bakover gjennom en bakenforliggende skumsylinder 15 bestemmer forsinkelsen mellom aktiveringen av den første hulladning 1 og den bakenforliggende andre hulladning 2. Skumsylinderen 5 tillater f .eks. en forsinkelse på 0,2 ms og en vinning over interladningsav-standen på mellom 5 og 20 % (i avhengighet av skummets tetthet), samtidig som det oppnås en ytterligere interladningsbeskyttelse. Skummet er fortrinnsvis av organisk type (polyetylen- eller polyuretanskum), tettheten bør være mindre eller lik 25 kg/m<3>, og stivheten overfor sammenpressing bør være slik at volumet reduseres minst 5 % ved et trykk på 10<6>Pascal, og minst 90 % ved et trykk på IO<8>Pascal. The detonation of the hollow charge 1 causes on the one hand the formation of a first detonation beam which initiates the breakdown of the armor's outer, active layer, and on the other hand delayed activation of a second hollow charge 2 arranged further back in the warhead, as this activation takes place in cooperation with the device 12 for securing and arming, a piezoelectric generator 13 located at the rear, and a second device 22 further back in the warhead. The second device 22 is also a device for securing and arming and can be called the second such device, since the device 12 can thereby be called the first. This first device for protection and reinforcement serves as a slow mass and what can be called intercharge protection as arranged according to FR 2 559 896. A boundary area 14 of porous material, e.g. of sintered metal and with a density between 1,500 and 3,000 kg/m<3> is inserted between the first hollow charge 1 and the rear-facing first device 12 in order to reduce the explosive effect from the hollow charge backwards towards this device. The time it takes for the first device to be pushed backwards through a rear-facing foam cylinder 15 determines the delay between the activation of the first hollow charge 1 and the rear-facing second hollow charge 2. The foam cylinder 5 allows e.g. a delay of 0.2 ms and a gain over the intercharge distance of between 5 and 20% (depending on the density of the foam), while achieving an additional intercharge protection. The foam is preferably of an organic type (polyethylene or polyurethane foam), the density should be less than or equal to 25 kg/m<3>, and the stiffness against compression should be such that the volume is reduced by at least 5% at a pressure of 10<6>Pascal, and at least 90% at a pressure of IO<8>Pascal.

Detoneringen av den andre hulladning 2 skjer på denne måte 0,2 ms etter detoneringen av den første hulladning 1, denne forsinkelse bestemmes slik at den andre detonasjonsstråle kommer til å gi forsterkende virkning av penetrasjonsvirkningen fra den første hulladning 1, og slik at den andre detonasjonsstråle ikke forstyrres av de virkninger som fremkommer ved relaksasjonen av den reaktive pansring som like før har blitt aktivert ved penetre-ringen av den første detonerende stråle. Deretter bevirker rekylen fra interladningsbeskyttelsen som dannes av den andre innretning 22 for sikring og armering og grenseområdet 24 av hulmaterialet, aktivering av stridshodets hovedladning 3 skissert helt til høyre på figuren, via den piezoelektriske generator 23 og den armerings-sikring 32 som er vist i høyre endekant av hovedladningen. Som tidligere bestemmes forsinkelsen mellom antennelsen av hovedlagnin-gen og den andre hulladning 2, av hardheten eller tettheten av et skummateriale, i dette tilfelle i en skumsylinder 25. The detonation of the second hollow charge 2 takes place in this way 0.2 ms after the detonation of the first hollow charge 1, this delay is determined so that the second detonation beam is going to have an reinforcing effect of the penetration effect from the first hollow charge 1, and so that the second detonation beam not be disturbed by the effects arising from the relaxation of the reactive armor which has just before been activated by the penetration of the first detonating beam. Then, the recoil from the intercharge protection formed by the second fuse and arming device 22 and the boundary region 24 of the hollow material causes the activation of the warhead's main charge 3 outlined at the far right of the figure, via the piezoelectric generator 23 and the arming fuse 32 shown on the right end edge of the main charge. As before, the delay between the ignition of the main liner and the second hollow charge 2 is determined by the hardness or density of a foam material, in this case in a foam cylinder 25.

Detoneringen av hovedladningen 3 finner sted 0, 5 ms etter den tilsvarende første detonering av frontmodulen og dennes første hulladning 1, og hovedladningens aktivering er den som bevirker fullt gjennomslag av målets pansring og maksimal ødeleggelse av dette. The detonation of the main charge 3 takes place 0.5 ms after the corresponding first detonation of the front module and its first hollow charge 1, and the main charge's activation is the one that causes full penetration of the target's armor and maximum destruction thereof.

I forhold til én enkelt frontladning tillater altså anordningen med en dobbeltvirkende frontmodul to innledende detonerende anslag: - For en og samme mengde sprengladning og med samme kinetiske energi i den detonerende stråle fra denne, oppnås en bedring av målvirkningen på mellom 100 og 300 % ved reaktiv pansring. Videre reduseres de negative virkninger mot hovedladningen ved tandemanordningen av hulladningene foran denne, og resultatet er reduksjon av det dynamiske trykk og omtrent 50 % reduksjon av den dynamiske støtvirkning, og - for samme destruksjonsvirkning er det mulig å redusere mengden av eksplosivladning i betydelig grad. Et eksempel på destruksjon av en sammensatt pansring er en situasjon hvor det kreves en hulladning av klassisk type med kaliber omkring 80 mm og hvis eksplosivmasse er større enn 600 g. Samme virkning kan ifølge oppfinnelsen frembringes av en frontmodul med to hulladninger med kaliber 35 mm og hvis eksplosivmasse er 2 x 60 g, dvs en vinning på 80 %. In relation to a single front charge, the device with a double-acting front module thus allows two initial detonating impacts: - For one and the same amount of explosive charge and with the same kinetic energy in the detonating beam from this, an improvement in the target effect of between 100 and 300% is achieved with reactive armour. Furthermore, the negative effects against the main charge are reduced by the tandem device of the hollow charges in front of it, and the result is a reduction of the dynamic pressure and approximately a 50% reduction of the dynamic shock effect, and - for the same destructive effect, it is possible to reduce the amount of explosive charge to a significant extent. An example of the destruction of a composite armor is a situation where a classical type hollow charge with a caliber of around 80 mm and whose explosive mass is greater than 600 g is required. According to the invention, the same effect can be produced by a front module with two hollow charges with a caliber of 35 mm and whose explosive mass is 2 x 60 g, i.e. a gain of 80%.

Claims

1. Warhead for use against reactive, multi-layer armor, in particular an anti-tank warhead, comprising multiple hollow charges which are brought to activation in sequence, from front to rear in the projectile carrying the charges, and where the individual hollow charges are separated by protective elements, CHARACTERIZED BY

a front module consisting of at least two hollow charges (1, 2) arranged in tandem and whose caliber is smaller than that of the warhead itself, the hollow charges being arranged to be activated delayed in relation to each other so that the first one is activated between 0.1 and 0.5 ms before the other, and a main charge (3) whose caliber matches that of the warhead and is arranged to ignite with a delay of between 0.2 and 2 ms relative to the activation of the front and first activated hollow charge in the front module.

2. Warhead according to claim 1, CHARACTERIZED IN THAT the protective elements (15, 25) between two adjacent hollow charges each having an explosive charge and a device (12, 22) for securing and arming, comprise one of the devices (12, 22) for securing and arming their respective hollow charge (1, 2).

3. Warhead according to claim 1 or 2, CHARACTERIZED IN THAT the protection elements (15, 25) between two adjacent hollow charges, each of which has an explosive charge and a device (12, 22) for securing and arming, comprise a boundary area (14, 24) of porous material and arranged between each hollow charge's main charge and device for securing and arming.

4. Warhead according to one of claims 2 or 3, CHARACTERIZED IN THAT the activation delay between two hollow charges that form neighboring charges is caused by a delay system which on the one hand includes the device (12, 22) for securing and arming, in the form of a slow mass for impact against a piezoelectric generator (13, 23), and on the other hand an element of compressible material and arranged between the device for securing and arming and the piezoelectric generator (13, 23).

5. Warhead according to one of claims 2-4, CHARACTERIZED IN THAT the caliber size of the hollow charges (1, 2) in the front module is between 0.25 and 0.5 times the caliber size of the warhead.

6. Warhead according to one of claims 1-5, CHARACTERIZED IN THAT the mass of the front module is between 10 and 35% of the mass of the main charge.