SE541615C2 - Projektil med valbar anfallsvinkel - Google Patents

Abstract

SAMMANFATTNINGFöreliggande uppfinning avser en projektil(100) med valbar anfallsvinkel för ökad verkan mot ett mål, innefattande en verkansladdning (1) och styrbar initieringsanordning (6) för initiering av verkansladdningen (1), varvid projektilen (100) även innefattar minst en sidverkande impulsmotor (3) för snedställning av projektilen (100) relativt dess flygbana från ett i huvudsak vertikalt läge där projektilens (100) frontyta är riktad mot målet till ett mer horisontellt läge där projektilens mantelyta är riktad mot målet.

Description

PROJEKTIL MED VALBAR ANFALLSVINKEL TEKNISKT OMRÅDE Föreliggande uppfinning avser en projektil med valbar anfallsvinkel för ökad verkan mot ett mål.

BAKGRUND Granatkastare (grk) används för indirekt eld mot mål som oftast inte är synliga från pjäsplatsen. Likaså är grk ett lämpligt val om ett mål på något sätt skyddas/blockeras från sidorna, eller inte är genomträngligt från sidan av olika anledningar men mer tillgängligt ovanifrån. Exempelvis kan nämnas mål innanför en inhägnad/mur, nedsänkta mål etc.

Granatkastare finns i ett stort antal utföranden och med olika kalibrar, vanligast är granatkastare i kalibrarna 8 eller 12 cm vilka hanteras manuellt av en besättning. Granatkastare kan också vara monterade på en ställning eller fordon. Projektilen som skjuts ut ur grk, exempelvis en granatverkansgranat (grkgranat), träffar sitt mål ovanifrån med spetsen först huvudsakligen vinkelrät mot målet. De flesta grk-granaterna är naturligt fragmenterande och runtomslående vilket betyder att vid brisad kastas splitter huvudsakligen ut sidledes, vilket inte har någon större verkan på exempelvis fordonstak, skymdaeller liggande mål.

Styrkan hos granatkastare ligger i dess enkla konstruktion, låga pris och låga vikt. De svaga sidorna är främst kort skottvidd och liten verkan av det enskilda skottet.

De projektiler som idag till viss del skulle lösa de problem som är beskrivna ovan, är betydligt mer tekniskt avancerade, betydligt kostsammare och används vanligtvis för en annan typ av situation och mål.

Exempelvis finns det projektiler med framåtriktade kulplattor som kastar ut kulor/projektiler i granatens färdriktning, dvs. ner mot marken.

Ytterligare ett exempel är fenstabiliserade artillerigranater. De har roder och fenor och styrs med GPS-teknik vilket gör dem väldigt träffsäkra. Granaten avlossas vanligen med en haubits och flyger mycket högt, maximalt till ungefär 1 000 meter, och på denna höjd fälls sedan vingarna ut och granaten börjar glidflyga mot målet. Den sista biten faller granaten nästan lodrätt, vilket i det här fallet optimerar verkan. Vid långa skottvidder är manöverförmågan (dykförmågan) dock begränsad vilket innebär att granatens vinkel vid brisad inte blir optimal.

Sammanfattningsvis behövs det ett sätt för att kunna välja och styra en anfallsvinkel hos en projektil för att öka verkan. Det behövs också mindre kostsamma projektiler, exempelvis grkgranater, med bättre verkan mot mål som är svåråtkomliga med runtomslående kulor/splitter.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett syfte med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en projektil med ökad verkan mot halvhårda mål jämfört med de projektiler som används idag. Ändamålet uppnås genom att tillhandahålla en projektil som övergår till en orientering med sin längdaxel vinkelrät mot bantangenten definierad i krav 1.

Föreliggande projektil innefattar ett nosparti, ett mantelparti och ett fenparti. Vidare innefattar projektilen en verkansladdning, en första initieringsanordning, en sensor, minst en dysa, en styrdator, minst en impulsmotor och en andra initieringsanordning.

Den första initieringsanordningen initierar nämnda minst en impulsmotor. Den andra initieringsanordningen initierar en verkansladdning .

I ytterligare en utföringsform innefattar projektilen en sensor i form av en avståndssensor. Avståndssensorn används för mätning av avståndet mellan projektilen och målet. Avståndssensorn kan exempelvis vara en höjdsensor.

Den sidverkande impulsmotorn snedställer projektilen från ett läge till ett annat läge. Exempelvis snedställs projektilen i huvudsak från ett vertikalt läge där projektilens frontyta är riktad mot målet till ett i huvudsak horisontellt läge där projektilens mantelyta är riktad mot målet.

I en utföringsform är den första initieringsanordningen initieringsbar via avståndssensorn.

I ytterligare en utföringsform är projektilens minst en sidverkande impulsmotor anordnad på projektilens sida i anslutning till projektilens front.

I en annan utföringsform drivs nämnda minst en sidverkande impulsmotor exempelvis av en krutladdning.

I ytterligare en utföringsform av projektilen är impulsmotorn pyroteknisk .

I en utföringsform innefattar projektilen även minst ett gyro.

I ytterligare en utföringsform innefattar projektilen ett enaxligt gyro. Det enaxliga gyrot används för bestämning av projektilens vridningsvinkel.

I en annan utföringsform är nämnda gyro fleraxligt.

I en utföringsform är verkansladdningen förfragmenterad med kulor. I en annan utföringsform är verkansladdningen förfragmenterad med kuber, hexagoner eller diskar.

Verkansladdningens fragment kan vara anordnade på en sida av projektilens mantelyta. Företrädesvis på samma sida som den åtminstone en dysan.

I ytterligare en utföringsform är den andra initieringsanordningen initieringsbar exempelvis via det enaxliga gyrot. I en annan utföringsform är den andra initieringsanordningen initierad av ett fleraxligt gyro.

I en annan utföringsform av projektilen initieras verkansdelen av den andra initieringsanordningen när gyrot signalerar en andra vinkel relativt den första vinkeln på omkring 90°. I en annan utföringsform av projektilen initieras verkansdelen när gyrot signalerar en andra vinkel relativt den första vinkeln i ett intervall på 60-120°.

Verkansladdningen kan i en annan utföringsform vara utformad som en projektilbildande riktad sprängverkan.

Projektilens verkansladdning kan i en annan utföringsform vara förfragmenterad med kulor, kuber, hexagoner eller diskar av tungmetall eller stål.

I en annan utföringsform innefattar projektilen en GPS-enhet.

I ytterligare en utföringsform är den första initieringsanordningen initieringsbar via GPS-enheten.

Hos fenstabiliserade projektiler kan ett fleraxligt gyro i kombination med flera impulsmotorer användas för att orientera projektilen relativt lodlinjen/horisontalplanet så att projektilen erhåller en ur verkanssynpunkt fördelaktig position i brisadögonblicket. Om projektilens nedslagsvinkel är flack aktiveras impulsmotorerna på ena sidan av projektilen så att projektilen ställer sig mera lodrätt. En utföringsform av fenstabiliserade projektiler innefattar därför flera impulsmotorer .

Ett annat exempel är fenstabiliserade projektiler av mellankaliber eller grövre kaliber för direktriktad eld. En eller flera impulsmotorer kan då utnyttjas för att vrida projektilen till en valfri vinkel innan brisad.

I ytterligare en utföringsform innefattar projektilen två valbara verkansladdningar för verkan enligt två verkansmoder, via en mindre verkansladdning anordnad bakom granatens frontyta och/eller via en större verkansladdning anordnad bakom granatens mantelyta.

Ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett förfarande för att snedställa eller välja anfallsvinkeln hos en projektil såsom beskrivet ovan i anslutning till ett mål.

Förfarande för att välja anfallsvinkel hos en projektil, som är definierad ovan, över ett mål innefattar exempelvis att: mäta avståndet till målet med en höjdsensor, starta vald impulsmotor varvid projektilen vrider sig i förhållande till sin bana, och initiera verkansdelen.

Andra sensorer eller medel kan användas för att initiera den första impulsmotorn.

I en annan utföringsform innefattar förfarande att: - sätta ett gyros (5) första vinkelsignal till 0° vid ett förbestämt avstånd till målet och en andra vinkelsignal till önskad vinkelförändring över ett mål, mäta avståndet till målet med en höjdsensor (4), starta vald impulsmotor (3) och projektilen vrider sig i förhållande till sin bana, och initiera verkansdelen (1) när gyrot signalerar den andra förbestämda vinkeln.

Den andra förbestämda vinkeln beror på projektiltyp.

I ytterligare en utföringsform för att välja anfallsvinkel hos en projektil över ett önskat mål innefattar att: sätta ett gyros första vinkelsignal till 0° vid ett förbestämt avstånd till målet och en andra vinkelsignal till önskad vinkelförändring över ett mål, mäta avståndet till målet med en höjdsensor, - starta impulsmotorn varvid en första kraftriktning medför att projektilen vrids i förhållande till sin flygbana, initiera verkansdelen när gyrot signalerar den andra förbestämda vinkeln, då projektilens mantelyta exponeras mot målet.

Verkansdelen initieras till exempel när gyrot signalerar en andra vinkel relativt den första vinkeln på omkring 90°.

Den andra förbestämda vinkeln relativt den första vinkeln är fritt valbar i andra utföringsformer.

Den andra förbestämda vinkeln varierar relativt den första vinkeln i ett intervall på 1-120°.

Den andra förbestämda vinkeln varierar relativt den första vinkeln i ett intervall på 1-60°.

Den andra förbestämda vinkeln varierar relativt den första vinkeln i ett intervall på 60-120°.

För att en grk-projektil i kaliber 120 mm skall kunna vrida sig tillräckligt mycket och exponera mantelytan mot ett mål enligt ovan krävs en impuls i intervallet 20-150 Ns.

För mindre vridningar i sidled krävs det en mindre impuls.

I andra utföringsformer exponeras projektilens nos mot målet.

Ytterligare fördelar och effekter med uppfinningen kommer att framgå av den detaljerade beskrivningen av uppfinningen.

Kort beskrivning av ritningar Uppfinningen kommer nu att beskrivas, såsom med exempel, med hänvisning till bifogade ritningar, där: Fig. 1 visar schematiskt ett längdsnitt av en projektil.

Fig. 2 visar en schematisk sekvens av en projektils snedställning under projektilens slutfas.

Fig. 3a-c visar olika exempel på hur projektilen (B) förhåller sig till olika målsituationer jämfört med känd teknik (A).

DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFORINGSFORMER Innan uppfinningen avslöjas och beskrivs i detalj, skall det förstås att denna uppfinning inte är begränsad till särskilda material eller konfigurationer beskrivna häri, då konfigurationer och material kan variera. Det skall också vara förstått att terminologin tillämpad häri används endast för att beskriva särskilda utföringsformer och inte är avsedd att vara begränsande då omfattningen av föreliggande uppfinning begränsas endast av de bifogade kraven.

I föreliggande beskrivning avser termen projektil ett föremål som skjuts ut från ett vapen eller kastas med ett vapen. En granat är en projektil som innehåller en sprängladdning eller annan typ av verkansdel.

I föreliggande beskrivning används termen projektil för att illustrera en projektil med ändamålet att träffa ett mål ovanifrån. Vinkeln kan vara snedställd.

Målen beskrivs vara halvhårda mål (semi-hard targets), men förfarandet är applicerbart även på andra mål.

Målen för mellankalibrig ammunition beskrivs vara alla typer av pansrade mål utom stridsvagnsfronter, d.v.s. mål med pansarskydd motsvarande från ca 10 till 200 mm pansarstål. Dessa projektiler är underkalibriga och fenstabiliserade, med en penetrator av tungmetall eller utarmat uran som skjuts med hastigheter mellan 1 200 och 1600 m/s. Beteckningen för denna typ av projektil är APFSDS ("Armour Piercing, Fin Stabilised, Discarding Sabot"). Grovkalibriga projektiler är huvudsakligen avsedda för bekämpning av stridsvagnsfront.

Fig. 1 visar ett schematiskt längdsnitt av en projektil.

Projektilen 100 innefattar en verkansladdning 1 med en tillhörande initieringsanordning 2, och minst en impulsmotor 3 med tillhörande initieringsanordning 6. Projektilens nämnda minst en impulsmotor 3 är anordnad på projektilens sida i anslutning till projektilens front.

Den nämnda minst en sidverkande impulsmotorn 3 kan exempelvis drivas av en krutladdning.

Projektilen innefattar även en höjdsensor 4 samt minst en gyroanordning 5.

Projektilen innefattar en första initieringsanordning 6 för aktivering av nämnda minst en impulsmotor 3.

Impulsmotorn 3 och den första initieringsanordningen 6 är initieringsbara via höjdsensorn 4.

Impulsmotorn 3 är i en utföringsform initieringsbar via en GPS-enhet.

Impulsmotorn 3 kan vara pyroteknisk.

Den första initieringsanordningen 6 är i en utföringsform fjärrstyrd via en GPS-enhet.

Den andra initieringsanordningen 6 är i en utföringsform fjärrstyrd via en GPS-enhet.

Verkansladdningen 1 kan vara utformad med ett icke-cirkulärt tvärsnitt i avsikt att åstadkomma för ändamålet optimala splitterutkastningsvinklar då projektilen vridits 90 grader i förhållande till bantangenten. Verkansladdningen 1 kan vara utformad som en projektilbildande riktad sprängverkan.

Verkansladdningen 1 kan även innefatta två mindre motriktade verkansladdningar anordnade bakom mantelytan.

Verkansladdningen 1 kan även vara förfragmenterad med kulor, kuber, hexagoner eller diskar av tungmetall eller stål.

Förfarande för att snedställa projektilen 100 över ett önskat mål, exempelvis marken, illustreras i Fig. 2. Förfarande innefattar att ett gyros 5 första vinkelsignal sätts till 0° vid ett förbestämt avstånd till målet och en andra vinkelsignal sätts till önskad vinkelförändring över målet. Avståndet till målet mäts exempelvis med en höjdsensor 4, och vid en bestämd höjd startas impulsmotorn 3 och granaten vrids i förhållande till sin bana.Verkansdelen 1 initieras när gyrot 5 signalerar den andra förbestämda vinkeln, varvid projektilens mantelyta exponeras mot målet.

I en första verkansmode snedställs projektilen exempelvis till ca 90° relativt dess flygbana, företrädesvis, med hjälp av en eller flera sidverkande impulsmotor(er) anordnade på projektilens sida i anslutning till projektilens nos. Den enklaste utföringsformen av gällande projektil har inte utrustning till att identifiera/analysera mål då det innebär en ökad kostnad. I en annan utföringsform kan sensorer användas under slutfasen för identifiering av målobjektet och/eller för avståndsmätning. Företrädesvis används en höjdsensor för avståndsmätningen mellan granaten och målet. På lämpligt avstånd från målet initieras en eller flera sidverkande impulsmotor(er). En impulsmotor, företrädesvist en krutmotor som ger tillräcklig kraft för vridning av projektilen ca 90 grader relativt flygbanan, väljs. För 120 mm grk-granater bör impulsen ligga i intervallet 20-150 Ns.

Exempel på krut är nitrocellulosabaserade (en, två, trippel eller multibaserade) eller kompositkrut. Efter utförd snedställning initieras en verkansladdning i projektilen via en aktiveringsanordning och en initieringsanordning.

Initieringsanordningen är, företrädesvis, pyroteknisk och av känd typ och beskrivs inte närmare i den fortsatta texten.

För att kompensera för osäkerheter i vridningsvinkeln av projektilen/granaten, t.ex. pga. kall eller varm impulsmotor, används, företrädesvis, en eller flera gyroanordningar. Gyrots uppgift är att mäta vinkeländringen hos granaten efter att impulsmotorn startats. Innan impulsmotorn startas sätts gyrots vinkelsignal till 0 grader. Impulsmotorn startas och när gyrot rapporterar 90 grader sker initieringen av verkansladdningen. Vinkeln varierar dock och rimligtvis uppnås en vinkel mellan 60-120 grader. En vinkel mellan 70-110 eller 80-100 grader är mer fördelaktigt och en vinkel på omkring 90 grader är det idealiska fallet. Då granatens kulor och splitter har en viss spridning uteblir inte verkan om vinkeln avviker en del från 90 grader.

Genom att det är känt runt vilken axel, kroppsfast, som projektilens vridning sker bör det räcka med ett enaxligt gyro för ovanstående projektil. I projektilens grundutförande är det dock okänt åt vilket håll impulsmotorns dysa pekar vid snedställningen, men om en 90 graders manöver görs spelar detta ingen roll.

Projektilen uppvisar samma sida mot målet som dysan till impulsmotorn sitter på. Det innebär att det räcker med att placera kulor på den ena sidan av manteln, d.v.s. på samma sida som dysan sitter på. En nackdel med detta kan vara att om man i en andra verkansmod avser att bekämpa en trupp vill man kanske inte alls snedställa granaten utan i stället aktivera projektilens runtomslående verkan.

I en utföringsform kan ett krökt kulskal på ena (exponerade) sidan utnyttjas för att optimera kulutspridningen.

Vidare så kan det vara så, vid bekämpning av trupp, att man kanske klarar sig med naturlig fragmentering, dvs. det gör inte så mycket att det är kulor bara på ena sidan av granaten.

I ytterligare ett verkansutförande (dual purpose) är det anordnat små kulor på ena sidan och stora kulor på andra sidan.

Sammanfattningsvis medför gällande uppfinning en ökad verkan mot ett mål samt ett minskat riskområde då inga kulor kastas uppåt.

Den föreslagna principen med snedställning av en projektil eller granat är även applicerbar på en flygbomb eller på en fenstabil granat för användning mot luftmål eller mot ytmål till lands och till sjöss. Till dessa behövs det vanligtvis flera impulsmotorer för att kunna initiera en impuls på rätt sida av projektilen för att ställa in den i rätt riktning i förhållande till målet. Det fleraxliga gyrot håller reda på projektilens läge så att en impuls initieras på rätt sida av projektilen för att ställa in den valbara vinkeln.

Ett exempel är styrda, fenstabiliserade artillerigranater. De har roder och fenor och styrs med GPS-teknik vilket gör dem väldigt träffsäkra. Granaten avlossas vanligen med en haubits och flyger mycket högt, maximalt till ungefär 15 000 meter, och på denna höjd fälls sedan vingarna ut och granaten börjar glidflyga mot målet. Den sista biten faller granaten nästan lodrätt, vilket i det här fallet optimerar verkan mot vissa måltyper som är sårbara för runtomslående splitterverkan till skillnad från utförandet beskrivet för grk-granater där granaten istället vrids för att optimera verkan mot mål som är sårbara för nedåtriktade splitter.

I de fall där en styrd artillerigranats manöverförmåga inte räcker till för att åstadkomma vertikal brisadposition i slutet av banan, kan verkan förbättras om granaten har förmåga att räta upp sig eller ställas i en valfri vinkel i förhållande till målet. Vinkeljusteringen skulle då vara mindre än för grkgranater då det behövs en mindre vinkeljustering för att ställa granaten vertikalt.

Granater med hög precision men dålig manöverförmåga skulle få en betydligt bättre verkan med gällande uppfinning genom att med impulsmotorer åstadkomma önskad brisadposition.

Fig. 3 a-c illustrerar olika möjliga förfaranden om hur uppfinningen B löser problemet med otillräcklig splitterverkan för dagens projektiler A vid bekämpning av ett mål med sidoskydd genom att granaten snedställs under dess slutfas så att splitter riktas nedåt mot målet (se pilarnas riktning utifrån granaten B).

Fig. 3a illustrerar en situation då en trupp är skyddad av t.ex. sidoväggar. Fig. 3b visar en liknande situation men då målet befinner sig i en nedsänkning t.ex. ett ståvärn. Fig. 3c visar hur den snedställda granaten B effektivt riktar verkan mot ett fordon ovanifrån. Taket 121 består ofta av tunnare material än sidorna av fordonet och är därför att lämpligt mål. I alla figurerna visas hur splitterbilden skiljer sig mellan granat A och B i de olika situationerna, där B har verkan mot målet i vertikalled medan A har sin verkan mot målet i horisontalled. Splitterbilden illustreras av pilarna utifrån respektive granat.

Förfarandet att snedställa projektilen ovanför målet för att öka splitterverkan mot känsliga mål såsom fordonstak och posteringar skyddade i sida av t.ex. sandsäckar, väggar, ståvärn (se Fig. 3a-c) kan även appliceras på andra projektiler, flygbomber eller fenstabila granater som används mot andra mål.

Claims (11)

PATENTKRAV

1. En projektil (100) innefattande ett främre nosparti (N), ett mantelparti (M) innefattande en verkansdel (1) anordnad mellan nospartiet (N) och ett bakre parti innefattande ett fenparti (9), vidare innefattar nospartiet (N): en sensor (4), en första initieringsanordning (6) och tillhörande minst en impulsmotor (3), vilka initieras av sensorn (4) för att snedställa projektilen (100), en dysa (7), en styrdator (8), samt en andra initieringsanordning (2) i anslutning till och för att initiera verkansdelen (1) anordnad i manteln (M)kännetecknad av att projektilen (100) även innefattar minst ett gyro (5) för initiering av den andra initieringsanordningen (2) och verkansdelen (1) över ett mål.

2. Projektil (100) enligt krav 1, i vilken nämnda minst en impulsmotor (3) drivs av en krutladdning.

3. Projektil enligt något av kraven 1 till 2, i vilken sensorn (4) är en höjdsensor.

4. Projektil enligt något av kraven 1 till 3, i vilken impulsmotorn (3) är pyroteknisk.

5. Projektil enligt något av kraven 1 till 4 i vilken verkansladdningen (1) innefattar kulor.

6. Projektil enligt något av kraven 1 till 5 i vilken verkansladdningen (1) är anordnad på ena sidan av projektilens mantelparti (M) företrädesvis på samma sida av projektilen som den åtminstone en dysan (7) är anordnad i nospartiet (N).

7. Projektil (100) enligt något av kraven 1 till 6, i vilken verkansladdningen (1) är utformad som en projektilbildande riktad sprängverkan.

8. Projektil (100) enligt något av kraven 1 till 7, i vilken verkansladdningen (1) är förfragmenterad med kulor, kuber, hexagoner eller diskar av tungmetall eller stål.

9. Förfarande för att välja anfallsvinkel hos en projektil (100) definierad enligt något av kraven 1 till 8 över ett mål, nämnda förfarande innefattar att: - sätta ett gyros (5) första vinkelsignal till 0° vid ett förbestämt avstånd till målet och en andra vinkelsignal till önskad vinkelförändring över målet, - mäta avståndet till målet med en höjdsensor (4), - starta vald impulsmotor (3) vid en bestämd höjd varvid projektilen (100) vrider sig horisontellt i förhållande till sin bana, och - initiera verkansdelen (1) när gyrot (5) signalerar den andra förbestämda vinkeln.

10. Förfarande enligt krav 9, varvid den andra vinkeln relativt den första vinkeln är valbar.

11. Förfarande enligt krav 10, varvid verkansdelen (1) initieras när gyrot (5) signalerar en andra vinkel relativt den första vinkeln på omkring 90°.