DE4135392C2

DE4135392C2 - Gefechtskopf

Info

Publication number: DE4135392C2
Application number: DE4135392A
Authority: DE
Inventors: Hans Spengler; Alois Freko
Original assignee: Deutsche Aerospace AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1991-10-26
Filing date: 1991-10-26
Publication date: 1995-05-18
Anticipated expiration: 2011-10-27
Also published as: DE4135392A1; ITMI922402A0; ITMI922402A1; IT1255896B; FR2683034A1; FR2683034B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gefechtskopf mit einer Vorhohlladung, einer Haupthohlladung und einem sich nach vorne verjüngenden, axial verschiebbaren Schwadenschild zwischen Vorhohlladung und Haupthohlladung.

Derartige Gefechtsköpfe sind bekannt und werden auch als Tandem-Gefechtsköpfe bezeichnet (vgl. EP 01 54 580 B1, DE 36 01 051 C1). Sie werden insbesondere gegen solche gepanzerte Ziele eingesetzt, deren Panzerungen aktive Komponenten gegen Hohlladungsstachel aufweisen. Dabei wird bei Zieldetektion zunächst die Vorhohlladung gezündet, deren Stachel die aktiv wirkenden Komponenten der aktiven Panzerung unwirksam macht, so daß dem Stachel der zeitlich verzögert gezündeten Haupthohlladung auf seiner Bahn ins Zielinnere leistungsmindernde Wechselwirkungen mit den aktiv wirkenden Komponenten der Panzerung erspart bleiben.

Das Schwadenschild hat den Zweck vor der Haupthohlladung einen Stachelbildungsraum zu schaffen, d. h. einen Freiraum, in dem sich der Stachel der Haupthohlladung ausbilden kann, ohne von Schwaden oder Fragmenten beeinträchtigt zu werden, die sich bei Detonation der Vorhohlladung bilden.

Bei den bekannten Tandem-Gefechtsköpfen wird die Blast-Wirkung der Vorhohlladung, also die bei Detonation der Vorhohlladung nach hinten freigesetzte Schwadenexpansionsenergie, durch Beschleunigung des Schwadenschildes in Richtung der Haupthohlladung, d. h. in kinetische Energie, umgesetzt. Damit das Schwadenschild beim Zurücklaufen nicht auf die Haupthohlladung aufprallen und diese beschädigen kann, muß die Haupthohlladung jedoch vorher gezündet werden. Demgemäß wird die Zeitverzögerung zwischen der Detonation der Vorhohlladung und der Detonation der Haupthohlladung bei den bekannten Tandem-Gefechtsköpfen durch den Quotienten aus dem Abstand zwischen dem Schwadenschild und der Haupthohlladung einerseits und der Rücklaufgeschwindigkeit des Schwadenschildes nach Detonation der Vorhohlladung andererseits begrenzt. Für eine optimale Wirkung des Hohlladungsstachels auf seiner Bahn ins Zielinnere ist es jedoch erforderlich, daß die Haupthohlladung erst in optimalem Wirkabstand vom Ziel zur Detonation gebracht wird, d. h. es muß eine bestimmte Zeitspanne eingehalten werden, nach der die Haupthohlladung verzögert gezündet wird. Damit diese Zeitspanne erreicht wird, ist man bei den bekannten Tandem-Gefechtsköpfen gezwungen, das Schwadenschild mit sehr großer Masse auszubilden oder den Abstand zwischen der Vorhohlladung und der Haupthohlladung und damit die Baulänge des Gefechtskopfes zu vergrößern.

Um die Schwadenexpansionsenergie weiter abzubauen, wird bei den bekannten Tandem-Gefechtsköpfen die Gefechtskopfhülle im Bereich des Schwadenschildes aufgerissen. Um einerseits dem hohen Schwadenexpansionsdruck standzuhalten und andererseits bei Hüllen mit ausreichender Strukturfestigkeit ein Aufreißen zum Druckabbau sicherzustellen, ist das Schwadenschild nach vorne verjüngt ausgebildet, also z. B. trichterförmig, kalottenförmig oder im Querschnitt ogivenförmig, so daß die Schwaden zur Basis des Schwadenschildes gelenkt werden.

Um einen Abbau der Schwadenexpansionsenergie bei Detonation der Vorhohlladung zu erreichen, werden nach der EP 01 54 580 B1 in der Gefechtskopfhülle zwischen Vorhohlladung und Schwadenschild Ausblasöffnungen vorgesehen. Dadurch wird jedoch die Strukturfestigkeit der Gefechtskopfhülle herabgesetzt. Darüber hinaus müssen diese Löcher gegenüber der Umgebung abgedichtet werden. So ist beispielsweise für Kabel, die an den Ausblasöffnungen an der Innenseite der Gefechtskopfhülle verlaufen, eine zusätzliche elektromagnetische Abschirmung erforderlich.

Nach FR 25 40 238 ist einem Schwadenschutzschild als energieverzehrende Einrichtung eine filigrane Stützstruktur nachgeordnet. Das Schwadenschutzschild, das eine gleichmäßige Dicke besitzt, muß dabei so ausgelegt sein, daß es die extrem hohe Druckbelastung aufnimmt, die von der Vorhohlladung ausgeht. Dies bedingt eine große Wandstärke und damit ein erhebliches Gewicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Tandem-Gefechtskopf hoher Leistung und Zuverlässigkeit bereitzustellen, mit dem trotz Verringerung der Baulänge und/oder der Masse eine ausreichend lange Zeitverzögerung zwischen der Detonation der Vorhohlladung und der Detonation der Haupthohlladung möglich ist.

Dies wird erfindungsgemäß mit dem im Anspruch 1 gekennzeichneten Gefechtskopf erreicht. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wiedergegeben.

D. h., bei dem erfindungsgemäßen Gefechtskopf ist das Schwadenschild quer zur Längsachse des Gefechtskopfes geteilt, wobei zwischen den beiden Teilen ein ringförmiges Dämpfungselement angeordnet ist.

Dieses Dämpfungselement wird durch die Schockbelastung bei Detonation der Vorhohlladung verformt. Damit wird ein Teil der Schwadenexplosionsenergie durch Verformungsarbeit des Dämpfungselementes entsprechend folgender Formel aufgezehrt:

E_ges = E_kin + E_form

worin E_ges die Schwadenexplosionsenergie, E_kin die kinetische Energie des nach rückwärts beschleunigten Schwadenschildes und E_form die Verformungsarbeit bedeuten.

Erfindungsgemäß wird also durch das Dämpfungselement der Anteil E_form auf Kosten von E_kin erhöht, woraus eine niedrigere Rücklaufgeschwindigkeit des Schwadenschildes resultiert.

Demgemäß kann erfindungsgemäß ohne Änderung der Baulänge des Gefechtskopfes eine erheblich größere Verzögerungszeit der Detonation der Haupthohlladung erreicht werden. Damit können auch solche aktive Panzerungen wirksam bekämpft werden, die eine längere zeitlich verzögerte Detonation der Haupthohlladung erfordern, beispielsweise dadurch, daß von der aktiven Panzerung eine relativ dicke Platte mit entsprechend geringer Geschwindigkeit in Richtung des Gefechtskopfes abgefeuert wird.

Zugleich kann die Masse des Schwadenschildes des erfindungsgemäßen Gefechtskopfes verringert werden, insbesondere zur Erhöhung der Leistung der Haupthohlladung oder der Vorhohlladung, aber auch zur Vergrößerung der Reichweite des Gefechtskopfes. Durch die Erfindung wird also eine größere Flexibilität bei der Auslegung eines Tandem-Gefechtskopfes erreicht.

Um eine hohe Verformungsarbeit zu erzielen, besteht das Dämpfungselement vorzugsweise aus einem plastisch verformbaren, also weichen Material, beispielsweise einem weichen Metall, wie Blei oder Kupfer, oder Kunststoff. Kunststoffe haben dabei gegenüber Metall meist den Vorteil des geringeren Gewichts. Wenn ein Metall für das Dämpfungselement eingesetzt wird, sollte es im Hinblick auf eine möglichst hohe plastische Verformungsarbeit einen Elastizitätsmodul aufweisen, der nicht über dem von Kupfer liegt, also unter 1,5×10⁵ MPa (150×10⁹ N/mm²). Bei Verwendung von Kunststoffen für das Dämpfungselement werden im allgemeinen Kunststoffe mit einem Elastizitätsmodul von unter 10 000 MPa bevorzugt. Beispielsweise kann das Dämpfungselement aus Polytetrafluorethylen oder Polyvinylchlorid bestehen.

Durch die erfindungsgemäße Teilung des Schwadenschildes in einen vorderen und einen hinteren Teil ist es ferner möglich, die beiden Teile entsprechend ihrer Auslegung bei Detonation der Vorhohlladung unterschiedlich zu verformen, in Abhängigkeit der Kegelwinkel der beiden Teile des Schwadenschildes.

Da die bei Detonation der Vorhohlladung freigesetzten Schwaden in erster Linie auf die Spitze des Schwadenschildes gerichtet sind, ist das vordere Teil einer besonders hohen Belastung ausgesetzt. Demgegenüber kommt dem hinteren Teil mehr die Funktion einer Stützstruktur des vorderen Teils sowie einer Lenkung der Schwaden zu. D. h., es ist erforderlich, daß das hintere Teil so ausgebildet ist, daß es die Schwaden und Fragmente bei Detonation der Vorhohlladung nach außen zur Gefechtskopfhülle hin ablenkt, und zwar unter relativ geringer Impulsübertragung auf das hintere Teil des Schwadenschildes, aber mit entsprechend großer Impulsübertragung auf die Gefechtskopfhülle. Die Gefechtskopfhülle reißt dadurch relativ leicht auf, so daß die Schwaden und Fragmente aus dem Gefechtskopf austreten können und damit die Beschleunigung des Schwadenschildes nach rückwärts gestoppt wird.

Um diese Ablenkung der Schwaden und Fragmente zur Gefechtskopfhülle hin zu erzielen, ist das sich nach vorne verjüngende Schwadenschild beispielsweise trichter- oder kalottenförmig oder im Querschnitt ogiven- oder glockenförmig ausgebildet.

Da das vordere Teil des Schwadenschildes einer besonders hohen Belastung ausgesetzt ist, weist es eine hohe Druckfestigkeit auf. Dies kann durch entsprechende Materialauswahl und/oder eine größere Dicke des vorderen Teils gegenüber dem hinteren Teil des Schwadenschildes erfolgen.

Im allgemeinen weist das vordere Teil eine Druckfestigkeit auf, die mindestens doppelt so groß ist wie die Druckfestigkeit des hinteren Teils. Bei gleichen Materialien kann das hintere Teil eine entsprechend geringere Dicke besitzen, wodurch eine weitere Gewichtsreduzierung erzielt wird.

Die Druckfestigkeit des vorderen Teils sollte wenigstens 100 N/mm² (10 kp/mm²) betragen, vorzugsweise jedoch mehr als 500 N/mm² (50 kp/mm²), insbesondere mehr als 1000 N/mm² (100 kp/mm²). Beispielsweise kann das vordere Teil und/oder das hintere Teil aus hochfestem Stahl oder einem anderen Metall mit der angegebenen Druckfestigkeit bestehen.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen schematisch dargestellten Gefechtskopf;

Fig. 2 ein Diagramm, das die Druckbelastung des Schwadenschildes bei Detonation der Vorhohlladung wiedergibt; und

Fig. 3 eine schematische Darstellung der Versuchsanordnung, mit der das Diagramm nach Fig. 2 erhalten worden ist.

Gemäß Fig. 1 ist in einer zylindrischen, dünnwandigen Gefechtskopfhülle 1 eine mit einer trichterförmigen Auskleidung 2 versehene Vorhohlladung 3 vorgesehen, die an der Gefechtskopfhülle 1 mittels einer Stützstruktur 4 befestigt ist. Mit 5 ist die Zündeinrichtung am hinteren Ende der Vorhohlladung 3 zur Zündung derselben bezeichnet.

Hinter der Vorhohlladung 3 ist ein Schwadenschild 6 angeordnet, das mit nach vorne weisender Spitze im wesentlichen konisch ausgebildet ist. Hinter dem Schwadenschild 6 ist die Haupthohlladung 7 mit der trichterförmigen Auskleidung 8 am vorderen und der Zündeinrichtung 9 am hinteren Ende angeordnet.

Das Schwadenschild 6 ist gemäß der in der oberen Hälfte der Zeichnung dargestellten Ausführungsform in radialer Richtung, also quer zur Längsachse 10 des Gefechtskopfes geteilt, so daß es aus dem vorderen konischen Teil 11 und dem kegelstumpfförmigen hinteren Teil 12 besteht. Zwischen der Basis des vorderen Teils 11 und dem vorderen Ende des hinteren Teils 12 ist ein ringförmiges Dämpfungselement 13, beispielsweise aus Teflon, PVC, Blei oder Kupfer angeordnet. Durch von der Seite der Haupthohlladung 7 eingeführte Bolzen 14 werden die beiden Teile 11 und 12 fest miteinander verbunden und das dazwischen eingeklemmte Dämpfungselement 13 fixiert. Die Verbindung zwischen den beiden Teilen 11 und 12 sollte möglichst spielfrei sein. Ein Eindringen der durch die Pfeile 15 bei Detonation der Vorhohlladung 3 freigesetzten Schwaden in den Stachelbildungsraum zwischen dem Schwadenschild 6 und der Haupthohlladung 7 ist damit verhindert. Die Befestigung des Schwadenschildes 6 an der Gefechtskopfhülle 1 erfolgt an der Basis des hinteren Teils 12.

Die in der unteren Hälfte der Fig. 1 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in der oberen Hälfte dargestellten Ausführungsform im wesentlichen nur dadurch, daß das vordere Teil 11 mit seiner Basis den vorderen Rand des hinteren Teils 12 überlappt und das ringförmige Dichtungselement 13′ in dem Überlappungsbereich zwischen dem vorderen Teil 11 und dem hinteren Teil 12 angeordnet ist. Das vordere Teil 11 und das hintere Teil 12 kann z. B. mit dem ringförmigen Dichtungselement 13′ verklebt sein, um eine spielfreie Verbindung der beiden Teile 11 und 12 des Schwadenschildes 6 zu erhalten.

Aus Fig. 2 geht in Zusammenhang mit Fig. 3 hervor, an welcher Stelle die Teilungsebene zwischen den beiden Teilen 11 und 12 des Schwadenschildes 6 verlaufen soll.

Fig. 3 stellt dabei schematisch einen Schnitt durch die eine Hälfte eines Versuchsgefechtskopfes mit einer Vorhohlladung 3 mit einem herkömmlichen Schwadenschild 6′ in einer Gefechtskopfhülle 1 dar. Die Punkte a, b, c und d auf dem Schwadenschild 6′ in Fig. 3 stellen Meßsensoren dar, mit denen der Druck an diesen Stellen bei Detonation der Vorhohlladung 3 gemessen wird.

Bei einem Innenradius der Hülle 1 von 70 mm ist der Drucksensor a an der Spitze des Schwadenschildes 6′, also in der Längsachse des Gefechtskopfes angeordnet, der Drucksensor b mit einem Abstand von 25 mm von der Gefechtskopflängsachse, der Sensor c mit einem Abstand von 50 mm und der Drucksensor d mit einem Abstand von 70 mm.

In Fig. 2 ist der Druckverlauf bei Detonation der Vorhohlladung 3 an den Stellen a bis d des Schwadenschildes 6′ dargestellt.

Wie daraus ersichtlich, ist gegenüber der Spitze a an der Stelle b, an der der Außendurchmesser des Schwadenschildes 6′ mit 25 mm etwa ein Drittel des Außendurchmessers des Schwadenschildes 6′ an der Basis (70 mm) beträgt, der Spitzendruck bereits um mehr als das Fünffache geringer, und an der Stelle c (50 mm) praktisch genauso groß wie an der Stelle d, also an der Basis (70 mm).

Demgemäß beträgt der Außendurchmesser der Basis des vorderen Teils 11 des Schwadenschildes 6 des erfindungsgemäßen Gefechtskopfes vorzugsweise weniger als die Hälfte des Außendurchmessers der Basis des hinteren Teils 12, insbesondere weniger als ein Drittel.

Claims

1. Gefechtskopf mit einer Vorhohlladung, einer Haupthohlladung und einem dazwischen angeordneten, axial verschiebbaren, sich nach vorne verjüngenden Schwadenschild, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwadenschutzschild (6) quer zur Längsachse (10) geteilt wird und einen die Explosionsspitzenbelastung aufnehmenden vorderen Teil (11) und einen, diesen vorderen Teil stützenden kegelstumpfförmigen hinteren Teil (12) aufweist, wobei zwischen beiden Teilen (11, 12) ein ringförmiges, plastisch verformbares Dämpfungselement (13, 13′) angeordnet ist.

2. Gefechtskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Basis des vorderen Teils (11) weniger als die Hälfte des Außendurchmessers der Basis des hinteren Teils (12) beträgt.

3. Gefechtskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Basis des vorderen Teils (11) weniger als ein Drittel des Außendurchmessers der Basis des hinteren Teils (12) beträgt.

4. Gefechtskopf nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Teil eine Druckfestigkeit von wenigstens 100 N/mm² aufweist.

5. Gefechtskopf nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfestigkeit des vorderen Teils (11) wenigstens das Zweifache der Druckfestigkeit des hinteren Teils (12) beträgt.

6. Gefechtskopf nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (13, 13′) aus einem Metall mit einem Elastizitätsmodul von weniger als 15×10⁴ MPa oder aus einem Kunststoff mit einem Elastizitätsmodul von weniger als 10⁴ MPa besteht.