DE10125226A1 - Sprengladung für einen Gefechtskopf - Google Patents

Abstract

Ein Gefechtskopf enthält innerhalb seiner Sprengladung Zwischenschichten, die aus dünnen Trennschichten und einem dazwischen gelagerten weiteren detonativ umsetzbaren Sprengstoff bestehen. Im Fall einer gewünschten Leistungsreduzierung des Gefechtskopfes wird der weitere Sprengstoff einer ausgewählten Zwischenschicht entweder durch thermische Einwirkung zur Deflagration angeregt oder im Fall eines flüssigen oder verflüssigbaren weiteren Sprengstoffes aus dem Innenraum der Zwischenschicht entfernt. Damit kann die Leistung der Sprengladung zielabhängig auf Werte unter der Maximalleistung eingestellt werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Gefechtskopf zur Bekämpfung technischer Ziele mit einer innerhalb eines Gehäusemantels gelagerten Sprengladung.

Das Einsatzfeld heutiger Gefechtsköpfe verändert sich zunehmend. Es werden immer öfter Ziele in urbaner Umgebung ausgewählt, um die gegnerische Infra­ struktur zu schwächen. Diese Ziele zeichnen sich durch extreme Nähe zu zivi­ len und anderen Einrichtungen aus, die nicht oder nur wenig beschädigt wer­ den sollen. Da die bevorzugte Wirkrichtung bauartbedingt vorgegeben ist, bleibt als Möglichkeit zur Reduzierung der Schäden in der Zielumgebung nur die Beeinflussung der Leistung des Gefechtskopfes.

Es ist aus nicht vorveröffentlichten Anmeldung 100 15 070.5 bekannt, die Leistung eines Gefechtskopfes dadurch kontrolliert zu vermindern, dass der detonativen Initiierung eine deflagrative Initiierung entgegengesetzt wird. Hierzu sind innerhalb der Sprengladung in regelmäßigen Abständen Barrieren vorgesehen. Diese Barrieren bestehen aus deflagrativ umsetzbarem Spreng­ stoff oder aus inertem Material. Deshalb kann selbst bei detonativer Initiierung des Gefechtskopfes nicht die Leistung erreicht werden, die der im Innenraum des Gefechtskopfes maximal verfügbaren Sprengstoffmenge entsprechen würde. Die Leistung des Gefechtskopfes lässt sich jedoch in der gewünschten Weise auf Werte zwischen 0 und 100% der umsetzbaren Sprengstoffmenge einstellen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die maximal verfügbare Leistung des Gefechts­ kopfes unter weitgehender Vermeidung leistungsmindernder Bauteile inner­ halb des Sprengstoffes anzuheben, ohne auf die Einstellbarkeit der Gefechts­ kopfleistung verzichten zu müssen.

Die Aufgabe wird in einfacher Weise durch die in Anspruch 1 wiedergegebe­ nen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den nachgeordneten Ansprüchen beschrieben.

Als besonders vorteilhaft erweist sich die Tatsache, dass zur Verminderung der Leistung des Gefechtskopfes Zwischenschichten innerhalb des Sprengstoffes benutzt werden, die selbst aus einem weiteren detonativ umsetzbaren Spreng­ stoff bestehen. Dieser weitere Sprengstoff trägt mit seinem Leistungsanteil zur Erhöhung der Gesamtleistung des Gefechtskopfes bei, indem der Anteil des detonativ umsetzbaren Sprengstoffes innerhalb des Gefechtskopfvolumens erhöht wird. Andererseits wird für diesen weiteren Sprengstoff ein Typ ge­ wählt, der entweder bereits flüssig ist oder der nach seiner Verflüssigung aus einer ausgewählten Zwischenschicht entfernt werden kann bzw. der leicht durch thermische Anregung chemisch eingesetzt werden kann, ohne zu deto­ nieren bzw. in eine Reaktion höherer Ordnung überzugehen. Damit wirkt die­ se Zwischenschicht als Barriere für eine sich ausbreitende Detonation und die erwünschte Einstellbarkeit der Leistung des Gefechtskopfes ist gegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch ver­ einfacht dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Gefechtskopf, in dessen Sprengla­ dung Zwischenschichten enthalten sind,

Fig. 2 eine Ausführung der Zwischenschichten mit Heizelementen,

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform mit flüssigem Sprengstoff in den Zwi­ schenschichten.

Die Fig. 1 zeigt stark vereinfacht das erfindungsgemäße Prinzip anhand eines Längsschnittes durch einen Gefechtskopf mit einem Gehäusemantel 7. Die Sprengladung (1a, 1b) besteht hierbei homogen aus einem brisanten Spreng­ stoff und wird über eine konventionelle Zündkette Z, die im Ausführungsbei­ spiel zweistufig ausgeführt ist, detonativ initiiert. Der Sprengstoff ist in Sektionen unterteilt, von denen in der Zeichnung die beiden linken Sektionen mit den Bezugszeichen 1a und 1b versehen sind. Die Unterteilung des Spreng­ stoffes in eine größere Anzahl von Sektionen ist nach Maßgabe verschiedener Parameter wie beispielsweise Art der verwendeten Sprengstoffe und Dimensi­ onierung der zwischen den Sektionen angeordneten Zwischenschichten 2 zu wählen. Die Zwischenschichten bestehen selbst aus drei Lagen. Der Innen­ raum der Zwischenschichten ist mit einem weiteren Sprengstoff 4 gefüllt und die Abtrennung des weiteren Sprengstoffes 4 von den Sektionen 1a und 1b des Sprengstoffes findet mittels Trennschichten 3 statt. Die Trennschichten 3 bestehen je nach Anwendungsfall aus dünnen thermisch isolierenden Schich­ ten oder aus schockabsorbierenden Schichten. Eine Kombination aus beiden Eigenschaften ist auch denkbar.

Im Fall der Initiierung der Sprengladung 1a, 1b durch die Zündkette Z wird die gesamte Ladung detonativ umgesetzt und alle Elemente des Mantels 7 als Splitter wirksam. Die Zwischenschicht 2 wirkt dabei ebenso detonativ wie die eigentliche Sprengladung 1a, 1b. Die gesamte Sprengladung detoniert nach der Initiierung, wobei die dünnen Trennschichten 3 das Durchdetonieren nicht behindern.

Das Prinzip der Erfindung liegt nun darin, dass nur ein definierter Teil der Sprengladung detonativ umgesetzt wird. Hierzu wird eine der Zwischen­ schichten 2 aktiviert. Dies bedeutet, dass der in dieser Zwischenschicht ent­ haltene weitere Sprengstoff 4 entweder deflagrativ umgesetzt wird oder dass er auf geeignete Weise entfernt wird. Nach der Aktivierung wirkt die Zwi­ schenschicht wie eine nicht überwindbare Barriere für die initiierte Detonation. Angenommen es würde im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 die mittlere Zwi­ schenschicht aktiviert werden, so würden nur die Sektionen 1a und 1b des Sprengstoffes detonativ umgesetzt werden. Die restlichen nicht detonierten Sprengladungs-Sektionen werden durch die Blastwelle der detonierenden zwei Sprengladungs-Sektionen lediglich ab- oder ausgestoßen beziehungswei­ se in kleine Teile zerlegt. Sie können höchstens durch die heißen Schwaden­ gase in Brand gesetzt werden, tragen aber nichts zur Splitter- oder Blastleistung des Gefechtskopfes bei.

In der Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die spe­ zielle Ausführung bezieht sich auf die Gestaltung der Zwischenschicht 2. Jede der Zwischenschichten 2 weist zwei Trennschichten 3 auf, die mit ihrer äuße­ ren Fläche an die benachbarten Sprengstoffsektionen 1a, 1b grenzen. Der In­ nenraum zwischen den Trennschichten 3 ist mit einem weiteren Sprengstoff 4 gefüllt. Dieser ist in der Regel unempfindlicher als der in den Sektionen gela­ gerte Sprengstoff 1a, 1b. Damit ist es leichter möglich, den weiteren Spreng­ stoff 4 thermisch zu deflagrieren ohne eine Detonation anzuregen. Die Haupt­ ladung ist hingegen auf möglichst hohe Blast- und Splitterleistung optimiert.

Innerhalb der Lagen des weiteren Sprengstoffes 4 sind zur Umsetzung der Deflagration Heizelemente 5 vorgesehen, die im Ausführungsbeispiel in je­ weils drei Schichten angeordnet sind. Durch Anlegen einer elektrischen Stromversorgung 6 an die Heizelemente einer ausgewählten Zwischenschicht wird deren weiterer Sprengstoff 4 mittels Zuführung ausreichender thermi­ scher Energie zur Deflagration angeregt. Die Auslösung der Heizelemente er­ folgt in der Regel mittels einer zielerfassenden Sensorik, die in Verbindung mit der Zünd- und Sicherungseinrichtung des Gefechtskopfes steht. Die hierfür vorhandenen Batterien bzw. stromerzeugenden Mittel können auch für die Versorgung der Heizelemente genutzt werden. Der Zeitpunkt der Aktivierung der Heizelemente liegt in der Regel in der Zeitspanne kurz vor dem Zielkon­ takt.

Die Zwischenschicht wirkt nun bei der Auslösung der Sprengladung 1a, 1b mit Hilfe der Zündkette Z als Barriere und verhindert damit die Durchdetonation der in der Zeichnung rechts der ausgewählten Zwischenschicht liegenden Sprengladungssektionen. Vorteilhafterweise sind die Zwischenschichten 2 beidseitig von thermisch wirksamen Trennschichten 3 abgeschlossen. Die Trennschichten können darüber hinaus auch noch stoßwellendämpfende Ei­ genschaften aufweisen. Derartige Trennschichten können aus porösen, nicht wärmeleitenden Materialien aufgebaut sein. Eine solche Trennschicht verhin­ dert, dass benachbarte Sprengladungsanteile zu stark erhitzt werden und e­ benfalls deflagrativ zu reagieren beginnen. Die durch die geringen Reaktionen verursachten Druckwellen werden beim Durchgang durch die Trennschicht so weit reduziert, dass eine mögliche Druckinitiierung der benachbarten Spreng­ ladungssektion auf alle Fälle verhindert wird. Für die eigentliche Detonations­ welle stellen die Trennschichten allein kein Hindernis dar, so dass der Spreng­ stoff ungehindert durchdetoniert.

Die Fig. 3 zeigt weitere Möglichkeiten zur Realisierung der Erfindung. In den Zwischenschichten ist in diesem Fall eine spezielle weitere Sprengladung 4 vorgesehen, die entweder eine flüssige Konsistenz aufweist oder die bei einer definierten Temperatur von der festen in die flüssige Phase übergeht. Für letztere eignen sich beispielsweise TNT-gebundene Sprengladungen. Für die Phasenumwandlung sind ebenso wie bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2 Heizelemente oder Heizschichten S innerhalb der Sprengladung angeordnet. Bei flüssigen weiteren Sprengstoffen sind die Heizelemente nicht notwendig. Die Intensität der Aufheizung liegt deutlich niedriger als bei dem Ausfüh­ rungsbeispiel nach Fig. 2, da die Initiierung einer chemischen Reaktion nicht notwendig ist.

Um den flüssigen oder den verflüssigten weiteren Sprengstoff 4 zu entfernen und damit eine für die nachfolgende Detonation der Sprengladung 1a, 1b un­ überwindliche Barriere zu schaffen, werden beispielhaft zwei Möglichkeiten vorgestellt. Im Bereich der ausgewählten Zwischenschicht ist im Gehäuse­ mantel 7 eine Ablassöffnung 8 vorgesehen, aus der der flüssige weitere Sprengstoff 4 austreten kann. Falls jedoch Öffnungen im Gehäusemantel 7 bei­ spielsweise bei einem Penetrator nicht erwünscht sind, kann ein Hohlraum 9 innerhalb des Gehäusemantels 7 vorgesehen sein, dessen Volumen so bemes­ sen ist, dass er den gesamten weiteren Sprengstoff 4 einer ausgewählten Zwi­ schenschicht aufzunehmen vermag. Dieser Hohlraum wird vorteilhafterweise im Bereich der Spitze des Gehäusemantels 7 angeordnet.

Der flüssige oder verflüssigbare weiter Sprengstoff 4 ist ebenso wie im vorher­ gehenden Ausführungsbeispiel innerhalb von Trennschichten 4 eingebettet. In diesem Fall ist es jedoch vorteilhaft, die Trennschichten schockabsorbierend zu gestalten. Zumindest müssen die von der Detonation der davorliegenden Sprengstoffsektionen 1a, 1b herrührenden heißen Schwaden daran gehindert werden, durch den nun leeren Innenraum zwischen den Trennschichten 3 auf die benachbarte Sektion der Sprengladung aufzutreffen.

Um das Austreten der flüssigen oder verflüssigten weiteren Sprengladung 4 zu erleichtern oder zu ermöglichen, können innerhalb des Gehäusemantels 7 ver­ schiedenartige Mittel zur örtlichen Verlagerung des flüssigen weiteren Spreng­ stoffes 4 vorgesehen sein. Beispielsweise kann über eine in der Figur nicht dargestellte Leitung Druck in den Innenraum der ausgewählten Zwischen­ schicht geleitet werden. Hierfür bietet sich der von einem Triebwerk des den Penetrator beinhaltenden Flugkörpers abgeleiteter Druck (typisch 100-200 bar) an. Dieser Triebwerksdruck wir mitunter auch zur Entsicherung der Siche­ rungsvorrichtung verwendet, so dass mit Hilfe der bekannten Technologie auch andere Aufgaben beherrschbar sind. Es können ebenso gut auch andere Mittel dafür verwendet werden, die flüssige weitere Sprengladung 4 aus dem Zwischenraum zwischen den Trennschichten zu pressen. Als Beispiel seien schaumerzeugende Mittel genannt, die vor der Aktivierung nur ein geringes Volumen einnehmen. Nach der Aktivierung vervielfachen sie ihr Volumen und treiben damit den weiteren Sprengstoff 4 aus dem Zwischenraum aus. Vor­ teilhafterweise wirken derartige Schäume schockdämpfend, so dass sich diese Wirkung mit derjenigen der Trennschichten 3 auf ideale Weise ergänzt.

Claims (12)

1. Gefechtskopf zur Bekämpfung technischer Ziele mit einer innerhalb eines Gehäusemantels gelagerten Sprengladung, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Sprengladung (1a, 1b) wenigstens eine den Querschnitt der Sprengladung vollständig abdeckende Zwischenschicht (2) angeordnet ist, und dass jede Zwischenschicht (2) aus zwei Trennschichten (3) und einem den Zwischenraum zwischen den Trennschichten (3) ausfüllenden weiteren Sprengstoff (4) besteht.

2. Gefechtskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in­ nerhalb des weiteren Sprengstoffes (4) wenigstens ein Heizelement (5) ange­ ordnet ist.

3. Gefechtskopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils mehrere Heizelemente (S) als Schichten ausgeführt sind, die in der weiteren Sprengladung (4) angeordnet sind.

4. Gefechtskopf nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände zwischen den Heizelementen (5) so dimensioniert sind, dass ein Übergang von der gewünschten nichtdetonativen zu einer höher­ wertigen Reaktion des weiteren Sprengstoffes (4) vermieden wird.

5. Gefechtskopf nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe der in jedes Heizelement (S) eingebrachten Energiezufuhr und deren Zeitdauer nach Maßgabe der gewünschten nicht­ detonativen Reaktion der weiteren Sprengladung (4) einstellbar ist.

6. Gefechtskopf nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente (5) elektrisch ansteuerbar sind.

7. Gefechtskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Sprengstoff (4) in fließfähiger Form den Zwischenraum zwischen den Trennschichten (3) ausfüllt.

8. Gefechtskopf nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Sprengstoff (4) mittels Erwärmung reaktionsfrei von einem festen in einen flüssigen Zustand überführbar ist.

9. Gefechtskopf nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäusemantel (7) pro Zwischenschicht (2) wenigstens eine Ablass­ öffnung (8) vorgesehen ist.

10. Gefechtskopf nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäusemantels (7) ein Hohlraum (9) zur Aufnahme des flüssigen weiteren Sprengstoffes (4) vorhanden ist.

11. Gefechtskopf nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäusemantels (7) Mittel zur örtlichen Verlagerung des flüssigen weiteren Sprengstoffes (4) angeordnet sind.

12. Gefechtskopf nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, dass die Trennschichten (3) als thermische und/oder schockabsorbierende Isolationsschichten ausgeführt sind.