DE69103957T2 - Durchdringendes Geschoss. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Projektile, wie z.B. Pfeile, die mehr oder weniger tief in ein Ziel eindringen sollen. Sie bezieht sich auch auf Waffensysteme mit einer Mehrzahl solcher Projektile, die beispielsweise in Flugkörpern wie Lenkwaffen oder Raketen untergebracht werden sollen.
• Die europäische Patentanmeldung EP-A-0 298 494 auf den Namen der Diehl GmbH & Co beschreibt ein derartiges Waffensystem, das insbesondere dazu bestimmt ist, Straßen oder Betonpisten unbrauchbar zu machen. Das Waffensystem enthält eine Gruppe von Pfeilen in einem Gehäuse, das einen Bremsschirm und einen Antrieb besitzt. Nach dem Abwurf von einer Transportrakete öffnet zuerst der Bremsschirm, während der Antrieb erst startet, wenn die vertikale Lage des Gehäuses korrekt erzielt ist. Wenn dann der Antrieb ganz ausgebrannt ist, wird eine zweite Ladung gezündet, um die Pfeile aus dem Gehäuse auszustoßen und um ihnen eine zusätzliche Geschwindigkeit bezüglich des Gehäuses zu verleihen.
• Das bei der obengenannten Erfindung angewendete Prinzip besteht also wie in anderen derzeit bekannten Systemen von eindringenden Projektilen darin, den Pfeilen in Richtung auf das Ziel eine große Geschwindigkeit zu verleihen, um ein gutes Eindringen zu erhalten, das ggf. durch radiale Vorsprünge im hinteren Teil der Pfeile begrenzt wird.
• Der Ausstoß eines Bündels von Projektilen mit großer relativer Geschwindigkeit nach Art einer Kanone führt jedoch im allgemeinen zu erheblichen, auf kurze Entfernung nicht gedämpften Schräglagen, die das Eindringen der Pfeile stark beeinträchtigen. Da außerdem diese Schräglage sehr variabel ist, denn sie hängt auch vom Wind ab, ist es praktisch unmöglich, eine genaue Eindringtiefe vorherzusagen oder eine gleichmäßige Eindringtiefe zu erhalten, da insbesondere die Richtung der Taumelbewegung der Projektile offenbar im Augenblick des Auftreffens zufällig ist. Bei der Zerstörung von relativ leicht gebauten Zielen wie z.B. Fahrspuren oder Straßen durch Pfeile besteht die Gefahr, daß ein großer Teil der Pfeile zu tief eindringt und keine nach außen vorstehenden Bereiche mehr läßt.
• Andererseits besteht ein weiterer Nachteil bei dem Prinzip, eine Mehrzahl von Projektilen von einem gemeinsamen schnellen Waffenträger auszustoßen, darin, daß diese Waffenträger im allgemeine aus nur geringer Höhe abgeworfen werden. Dies führt zu einer Konzentration der Auftreffpunkte der Pfeile eines gemeinsamen Waffenträgers (einige Dezimeter), d.h. zu einer ungleichmäßig dichten Verteilung in Büscheln. Dieses Merkmal führt zu einem erheblichen Verlust an Wirksamkeit, insbesondere wenn andere Ziele als Landebahnen oder Verkehrswege angepeilt werden.
• Ziel der vorliegenden Erfindung ist es also, eine neue Art von eindringenden Projektilen vorzuschlagen, die diese Nachteile vermeiden, den Anwendungsbereich erweitern und die Wirksamkeit erhöhen.
• Hierzu ist Gegenstand der Erfindung ein eindringendes Projektil mit einem den aktiven, eindringenden Teil bildenden vorderen Element, das mit einem Rohr fest verbunden ist, welches hinter dem den vorderen Element verschlossen ist und eine Treibladung für dieses Rohr enthält, und mit einem Zünder zum Zünden der Ladung aufgrund des Auftreffens des vorderen Elements auf einem Ziel, wobei das Projektil außerdem einen am hinteren Ende des Rohrs befestigten Bremsschirm besitzt, der die Geschwindigkeit des Projektils verringern und seine Längsachse der Vertikalen annähern soll, dadurch gekennzeichnet, daß der Zünder ein Verzögerungsmittel enthält, derart, daß die Treibladung gezündet wird, wenn die Geschwindigkeit des Projektils im wesentlichen Null wird.
• Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Erläuterungen und der beiliegenden Zeichnungen besser verstanden.
• Figur 1 zeigt im axialen Schnitt ein erfindungsgemäßes Projektil.
• Figur 2 zeigt schematisch den Betrieb des Projektils aus Figur 1 in mehreren aufeinanderfolgenden Zeitpunkten.
• Figur 3 zeigt im Axialschnitt ein anderes erfindungsgemäßes Projektil, das mit mehreren gleichartigen Projektilen in einem Waffenträger untergebracht ist.
• Figur 4 zeigt diesen Waffenträger im Axialschnitt.
• Figur 5 ist ein Querschnitt entlang der Linie V-V in Figur 4.
• In all diesen Figuren werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Elemente verwendet.
• Die erfindungsgemäßen Projektile enthalten ein vorderes Element 1, das den aktiven Teil bildet und teilweise in einem hinteren Teil oder Rohr 2 steckt. Mindestens ein Zwischenbereich 10 des Elements 1 ist zylindrisch und hat denselben Durchmesser wie die Mündung des Rohrs 2. Letzteres besitzt hinter diesem zylindrischen Bereich 10 eine Halteschulter 20. Vor dem Bereich 10 nimmt der Querschnitt des Elements 1 so ab, daß sich ein vorderer Bereich 11 in Form einer Spitze ergibt, die deutlich über das Ende des Rohrs 2 hervorragt.
• Im Inneren des Rohrs 2 liegen zwischen der Schulter 20 und dem geschlossenen hinteren Ende nacheinander eine Kammer 21 mit der Treibladung 30 und eine Kammer 22, die mit der Kammer 21 in Verbindung steht und einen Zünder 31 für die Ladung 30 aufnimmt. Der Zünder 31 soll die Ladung 30 mit Verzögerung zünden, nachdem das vordere Element 1 ein Ziel getroffen hat. In der Praxis handelt es sich vorzugsweise um einen Trägheitsstoßzünder, der ein Verzögerungsmittel besitzt, um die Zündung der Ladung 30 bezüglich des Auftreffzeitpunkts geringfügig (z.B. einige Millisekunden) zu verzögern. Diese Verzögerung ist vorgesehen, um vor dem Zünden der Ladung die Geschwindigkeit des Projektils auf Null oder nahe Null zu bringen. Dadurch wird das Projektil von den Eindringkräften aufgrund der nicht vernachlässigbaren tangentiellen Komponente der Geschwindigkeit bezüglich des Ziels befreit. Diese Schräglage, die durch den Winkel des Geschwindigkeitsvektors des Projektils mit der Stoßachse gekennzeichnet ist, im vorliegenden Fall der Vertikalen, bildet einen der Hauptgründe dafür, daß das Projektil nicht in das Ziel eindringt.
• Das Element 1 besitzt einige Formbesonderheiten, die je nach der Anwendung variieren, für die das Projektil bestimmt ist. In den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen ist das Element 1 ein Pfeil, der Landebahnen oder Verkehrswege unbrauchbar machen soll. Es soll nur teilweise eindringen, damit ein spitzer oder scharfkantiger Bereich 12 aus dem Boden hervorragt. Um die Eindringtiefe zu begrenzen, ist das Kaliber des Bereichs 10 des Elements 1 deutlich größer als das des vorderen Bereichs 11. So ergibt sich eine Bremswirkung durch den Bereich 10 und schließlich ein teilweises Eindringen, aus dem ein weiterer Vorteil folgt, nämlich die Tatsache, daß im Bereich 10 der Pfeil 1 schwieriger zerschnitten werden kann. Außerdem ist vorzugsweise eine Zackung 110 des vorderen Bereichs 11 nach Art eines Eispickels vorgesehen, um das Herausziehen des Pfeils aus dem Boden zu verhindern oder zumindest zu erschweren.
• Soll das Element 1 ganz in das Ziel eindringen, wenn es sich beispielsweise um eine Mine handelt, dann sind der angespitzte Endbereich 12 und die Zackung 110 im vorderen Teil überflüssig. Dagegen bleibt der Abmessungsunterschied zwischen den Bereichen 10 und 11, wenn auch verringert, erhalten, damit die Eindringtiefe nicht zu groß wird.
• Figur 2 zeigt das allgemeine Betriebsprinzip der erfindungsgemäßen Projektile anhand der besonderen Ausführungsform aus Figur 1. Zum Zeitpunkt T1 kommt das Projektil P in der Nähe des Ziels mit einer gewissen Schräglage und geeigneten Orientierung aufgrund eines Leitwerks oder, wie hier, eines Bremsschirms an. Seine Geschwindigkeit ist gering, aber aufgrund eines richtigen Verhältnisses von Masse zu Querschnitt für ein leichtes Eindringen beim Auftreffen des Elements 1 auf dem Ziel dringt seine Spitze 11 dort geringfügig in das Ziel ein und kommt praktisch zum Halt zum Zeitpunkt T2. Einige Millisekunden nach dem Zeitpunkt T2 wird zum Zeitpunkt T3 (aufgrund der Verzögerung des Stoßzünders 31) die Ladung 30 gezündet und erzeugt einen Schub, der das Element 1 tiefer eindringen läßt und als Reaktion das Rohr 2 vom Element 1 abstößt. Dieses Verfahren erlaubt es, die Probleme der Schräglage beim Auftreffen zu umgehen und damit das Eindringen des Elements deutlich besser zu beherrschen. Weiter sei bemerkt, daß für Projektile, die ganz in das Ziel eindringen sollen, wie z.B. Minen mit seismischem Detonator, die für ein derartiges Waffensystem notwendige Geheimhaltung nicht durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Prinzips in Frage gestellt wird, da das Rohr 12 zwar sichtbar bleibt, aber vom eigentlichen Projektil beim Eindringen weit entfernt liegt.
• Ein zusätzlicher Vorteil des Systems liegt in der branderzeugenden Kraft, die diese Projektile besitzen, wenn sie in Behälter für brennbare Stoffe eindringen (geparkte Flugzeuge, Tankbehälter, Raketen, Munitionsträger usw.). Wird nämlich das hintere Rohr 2 ausgestoßen, dann werden heiße und unter Druck stehende Gase mit großer Geschwindigkeit frei, die das Projektil bei seinem Eindringen begleiten. Dieser Effekt kann noch verstärkt werden durch geeignete flammenbildende Zusätze in der Treibladung 30.
• Das erfindungsgemäße Projektil P gemäß Figur 1 kann einzeln oder in Bündeln ausgehend von einem Transportflugkörper ausgestoßen werden. Es ist also nach dem Ausstoßen autonom und besitzt somit ein Mittel, um seine richtige Orientierung hinsichtlich des Ziels zu gewährleisten. Dieses Mittel besteht aus einem Bremsschirm 4, der in einem am hinteren Ende des Rohrs 2 befestigten entfernbaren Gehäuse 5 untergebracht ist.
• Das Projektil P' in Figur 3 soll mit anderen gleichen Projektilen den aktiven Bereich des Waffensystems M gemäß Figur 4 und Figur 5 bilden. Es unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß Figur 2 dadurch, daß anstelle eines Bremsschirms ein sich entfaltendes Leitwerk aus mehreren Flügeln 6 am hinteren Ende vorgesehen ist.
• Das Waffensystem M enthält im wesentlichen einen Behälter 7, in dem nebeneinander mehrere zum Ausgang hin angespitzte Projektile P' untergebracht sind. Weiter sind ein Bremsschirm 8, der über einen Anker 9 mit dem dem Ausgang gegenüberliegenden Boden des Behälters 7 verbunden ist, und eine zeitgesteuerte Folgeschaltung vorgesehen, um die Freigabe der Projektile eine vorgegebene Zeit nach dem Abwurf auszulösen, wobei diese Zeit so berechnet ist, daß sie ausreicht, um das Waffensystem M eine nahezu vertikale Lage und eine bestimmte Geschwindigkeit (in der Größenordnung von 40 m/s erreichen zu lassen. Die Projektile verlassen den Behälter 7 aufgrund der Schwerkraft, d.h. ohne große Relativgeschwindigkeit, durch Öffnen des Behälters 7 oder Entfernung eines mechanischen Rückhalteteils. Nach dem Verlassen des Behälters 7 entfaltet sich das Leitwerk der Projektile P', beispielsweise mit Hilfe einer Feder 60, die im Inneren des Behälters 7 gespannt gehalten wurde.
• Für eine Streuung der Projektile besitzt der Behälter 7 nicht dargestellte Mittel, um ihn um seine Achse in Drehung zu versetzen, beispielsweise aerodynamische Mittel wie entfaltbare Leitschaufeln. Ist die Drehgeschwindigkeit im Zeitpunkt des Öffnens des Behälters 7 etwa 10 Umdrehungen pro Sekunde, dann ergibt sich eine tangentiale Geschwindigkeit der Projektile bei etwa 1,5 m/s, wenn man ihren Schwerpunkt etwa 24 mm von der Achse entfernt annimmt. Für eine Höhe von 40 m und eine axiale Geschwindigkeit, die wie erwähnt bei etwa 40 m/s liegt, kann man eine Streuung am Boden in einem Umkreis eines Durchmessers von 2×(1,5/40)×40 = 3 m erwarten.
• Mit den derzeit verfügbaren Waffensystemen, bei denen die Ausstoßgeschwindigkeit deutlich größer ist, d.h. mindestens 200 m/s, führen die erwähnte Drehgeschwindigkeit von 10 Umdrehungen je Sekunde und die Höhe von 40 m zu einem Streudurchmesser, der nur 0,6 m beträgt. Man weiß aber, daß mit diesen bekannten Waffensystemen die Schräglage bereits ein Problem darstellt und daß es nicht empfehlenswert wäre, diese Schräglage noch zu vergrößern, indem die Drehgeschwindigkeit erhöht wird. Daher bietet bezüglich der bekannten Systeme das erfindungsgemäße Waffensystem eine deutlich verbesserte Streuung der Projektile P'.
• In der Praxis sind Waffensysteme wie das System M in den Figuren 4 und 5 ausgezeichnet für große Lastflugzeuge geeignet, die ausgeklügelte Abwurfvorrichtungen besitzen, mit denen eine an das Ziel angepaßte kontrollierte Streuung erreicht wird, während die Version des individuellen Projektils gemäß Figur 1 besser für kleine Lastflugzeuge geeignet ist, die zum Angriff auf kleinere Oberflächen bestimmt sind.
• Natürlich ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt. Sie kann beispielsweise auch zur Verbesserung der bekannten Waffensysteme verwendet werden. In einem dieser Systeme enthält ein Trägerprojektil vom Raketentyp Unterprojektile in Form von Pfeilen, die mit einer gemeinsamen Orientierung angeordnet sind (mit dem Kopf nach vorne und dem Leitwerk nach hinten in der Rakete). Antriebsmittel bewirken den Ausstoß der Unterprojektile gemäß dem Bahnverlauf der Rakete, nachdem die Spitze ihrerseits ausgestoßen worden ist. Ein erheblicher Nachteil dieser Waffensysteme besteht darin, daß ihre praktische Reichweite durch die kinetische Endenergie begrenzt ist, die für das korrekte Eindringen der Unterprojektile erforderlich ist. So liegen die Auftreffgeschwindigkeiten bei Entfernungen von etwa 2000 m in der Größenordnung von 700 m/s, während sie jenseits von 4000 m unter 300 m/s absinken. Die kinetische Energie variiert um einen Faktor von etwa 5 und noch deutlich mehr, wenn man eine größere Reichweite sucht. Der Rückgriff auf Unterprojektile mit Leitwerken gemäß der Erfindung zur Bestückung dieser Raketen bildet eine Lösung zur Vergrößerung der Reichweite oder aber zur Vergrößerung der Eindringtiefe.

Claims (9)

1. Eindringendes Projektil mit einem den aktiven, eindringenden Teil bildenden vorderen Element (1), das mit einem Rohr (2) fest verbunden ist, welches hinter dem vorderen Element (1) verschlossen ist und eine Treibladung (30) für dieses Rohr enthält, und mit einem Zünder (31) zum Zünden der Ladung (30) aufgrund des Auftreffens des vorderen Elements (1) auf einem Ziel, wobei das Projektil außerdem einen am hinteren Ende des Rohrs (2) befestigten Bremsschirm besitzt, der die Geschwindigkeit des Projektils verringern und seine Längsachse der Vertikalen annähern soll, dadurch gekennzeichnet, daß der Zünder (31) ein Verzögerungsmittel enthält, derart, daß die Treibladung (30) gezündet wird, wenn die Geschwindigkeit des Projektils im wesentlichen Null wird.

2. Projektil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Element (1) einen vorderen Bereich (11) in Form einer Spitze und einen nicht verformbaren Bereich (10) größeren Querschnitts besitzt, um die Eindringtiefe zu begrenzen und die Zerstörung des vorderen Elements (1) zu verhindern.

3. Projektil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladung (30) entflammbare Zusätze enthält.

4. Projektil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Element (1) eine Mine ist.

5. Projektil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Element (1) ein Pfeil ist.

6. Projektil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Bereich des vorderen Elements (1) angespitzt oder scharfkantig ist.

7. Projektil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der vordere Bereich (11) des Elements (1) eine sich dem Herausziehen widersetzende Zackung besitzt.

8. Projektil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (2) ein Leitwerk (6) besitzt, so daß es als Unterwaffensystem verwendbar ist.

9. Waffensystem, das von einem Transportflugzeug abgeworfen werden soll, und Projektile (P') gemäß Anspruch 8 als Unterwaffensystem enthält, die Seite an Seite in einem mit einem Bremsschirm (8) versehenen Gehäuse (7) untergebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Freigabe der Projektile (P') mittels Schwerkraft, d.h. ohne Anfangsgeschwindigkeit vorgesehen sind, wenn vorbestimmte Bedingungen hinsichtlich der vertikalen Lage und der Geschwindigkeit des Gehäuses (7) vorliegen, und daß das Gehäuse (7) weiter Mittel aufweist, um es um seine Achse in Drehung zu versetzen und um die Unterwaffensysteme (P') zu streuen.