DE102012021671A1 - Wirksysteme gegen SICBM- und RAM-Bedrohungen - Google Patents

Abstract

Gefechtskopf zur Bekämpfung eines Waffen tragenden Flugkörpers in einer Begegnungssituation umfassend wenigstens eine am Umfang des Gefechtskopfes angeordnete ringförmige Anordnung zumindest radial wirkender Hohlladungen, die mittels einer zentralen Zündeinrichtung initiierbar sind, von denen jede wenigstens einen Stimulus zur Initiierung eines nuklearen Sprengkopfs aufweist.

Description

• 0. Abkürzungen/Definitionen
• Bemerkung: viele in der TBM-/RAM-Abwehr benutzen Akronyme und Abkürzungen kommen aus dem Englisch-sprachigen Raum und werden üblicherweise unübersetzt ins Deutsche übernommen.

B

Biologisch

C

Chemisch

EFI

Exploding Foil Initiators (schneller, präziser Detonator)

FK

Flugkörper

GK

Gefechtskopf

HL

Hohlladung

HEMP

High Altitude Electromagnetic Pulse

KV

Kill Vehicle (Abfangflugkörper)

KE

Kinetic Energy (Kinetische Ernergie)

LE

Lethality Enhancer (Wirkungsverstärker des GK)

M

Missile (Flugkörper)

MVW

Massenvernichtungswaffen

N

Nuclear (Nuklear)

RAM

Rockets/Artillery Munition/Mortars (Raketen, Artilleriemunition, Mörser)

RV

Reentry Vehicle (GK/Ladung des SICBM/TBM)

SAU

Safe and Arming Unit (Sicherungseinrichtung)

SICBM

Strategic Intercontinental Ballistic Missile (Strategischer interkontinentaler ballistischer FK)

SM

Schwermetall

TBM

Tactical Ballistic Missile (Taktischer ballistischer FK)

W/H

Warhead (GK)

• 1. Stand der Technik
• Derzeit ist die Abwehr von:
• • SICBM
• • RAM
unzureichend. Begründung:
• SICBM-Abwehr
• SICBMs haben eine lange Reichweite (einige 1000 km) und erreichen auf ihrer Flugbahn sehr große Höhen von einige 100 km („Upper Tier”, Exo-Atmosphärisch; Atmosphärengrenze bei ca. 80 km Höhe: Mesopause). Diese FKs tragen in der Regel Nuklear-Gefechtsköpfe (Atombomben) als Ladung mit sich, die dann im Zielbereich in geringer Höhe (einigen 100 m) zur Detonation gebracht werden.
• Statt Nuklear-Gefechtsköpfen (strategische Waffen) können auch Ladungs-Alternativen transportiert werden (taktische Waffen), die aber eher für kurze Reichweiten und geringe Flughöhen (TBMs) eingesetzt werden. Solche taktischen Gefechtsköpfe sind konventionelle MVW mit B/C-Agenzien (C-Agenzien in Submunitionen; B-Agenzien in Bomblets).
• Zur Abwehr gegnerischer SICBMs, die ihre Antriebsstufen bereits abgetrennt haben und nur noch aus dem sogenannten Reentry Vehicle (RV) mit ihrer Wirkladung bestehen, wird versucht, diese RVs in großen Höhen – in der mittleren Phase ihres Fluges – mit einem Abfang-Flugkörper, einem sogenannten Kill Vehicle (KV), direkt zu treffen (Direkttreffer) und dabei weitestgehend zu zerstören.
• Einen Direkttreffer zu erzielen ist jedoch eine schwierige Aufgabe, da die relative Begegnungsgeschwindigkeit (sh. z. B. ) zwischen KV und RV typischerweise zwischen 5 bis 10 km/s beträgt. Trotz verbesserter Suchkopftechnologie und Manövrierfähigkeit gelingt es daher nicht immer, das gegnerische RV überhaupt zu treffen bzw. eher selten es optimal (im „Sweet Spot”: Ausdehnung nur einige 10 cm) zu treffen – man spricht dann von „Miss/Near Miss” (mit „Miss Distances”) – also von Trefffehlern und Ablagen. Um diesen Misstand abzuhelfen, wurden „Wirkungsverstärker”, sogenannte „Lethality Enhancer (LE)” entwickelt. Für die TBM-Abwehr im unteren Flughöhenbereich (innerhalb der Atmosphäre), wo die Begegnungssituationen nicht ganz so extrem sind, hat sich beispielsweise ein KE-Stab Gefechtskopf (KE-Rod W/H) als geeignete Antwort auf diese Bedrohung durchgesetzt. Bei einem Near Miss werden diese Stäbe in Richtung TBM ausgeworfen und somit die Lücke zwischen Abfang-FK und TBM geschlossen. Die Stäbe erhalten ihre KE aus der Begegnungsgeschwindigkeit und zerstören beim Auftreffen und Perforieren die B/C-Ladungen (Submunition bzw. Bomblets).
• Derartige KE-Rod W/H Lethality Enhancer sind für den atmosphärischen unteren Abwehrbereich („Lower Tier”) ausgelegt und nicht für SICBM-Bedrohung („Upper Tier”) aus der Exo-Atmosphäre optimiert.
• RAM-Abwehr
• Die RAM-Bedrohung stellt sich total unterschiedlich zur SICBM-Bedrohung dar – die erfindungsgemäßen Lösungen für die weiter unten beschriebenen Probleme, in Form eines Abwehr-Wirksystems sind aber sehr ähnlich und sollen deshalb in dieser Erfindung mit betrachtet werden.
• Feldlagerschutz in „Out-of-Area”-Einsätzen der Bundeswehr ist ein wichtiges Thema. Solche Feldlager werden durch RAM-Geschosse von außen bedroht, indem diese Geschosse in Richtung Feldlager abgefeuert werden. RAM-Geschosse sind viel kleiner als SICBM-RVs. Sie bestehen in der Regel aus einer relativ dicken Metallhülle (z. B. Stahl der Dicke 15–20 mm und mehr), die mit konventioneller Sprengladung (meist TNT oder TNT-gebundene Ladungen) ausgefüllt ist.
• Die derzeitige Abwehr basiert auf Splitter-GKs oder vorgeformten Splittern, die als solche der RAM-Munition entgegengeschossen werden. Die maximale Geschwindigiet der Splitter ist mit knapp 2000 m/s relativ gering. Eine geringfügige Erhöhung können sie durch die relative Begegnungsgeschwindigkeit von maximal einigen 100 m/s erfahren.
• Das Ziel der Abwehr ist es, solche RAM-Geschosse weitgehend zu zerstören, am optimalsten die Sprengladung zur Detonation zu bringen. Da der notwendige „Stimulus” für eine solche initiierte Detonation proportional zu v²d ist (v = Splitter-/Projektil-Geschwindigkeit, d = Splitter-/Projektil-Durchmesser), die Geschwindigkeit v aber relativ niedrig ist, gelingt das nur in seltenen Fällen, beispielsweise da, wo die Hüllendicke der RAM-Munition nur einige Millimeter beträgt und aus Aluminium besteht. Da die Splitter/Projektile immer unter einem mehr oder weniger großen Winkel (auf die Metallhülle auftreffen, ist zudem die zu durchdringende Wegstrecke (häufig „Line of Sight” LOS genannt) proportional zu 1/cos α und damit wesentlich höher als die Hüllenwandstärke selbst. Beispielsweise ist sie bei α = 60° doppelt so hoch, sprich aus z. B. 20 mm Hüllenwandstärke werden dann 40 mm LOS.
• Derart dicke Hüllen/Wegstrecken sind viel zu groß für Splitter um sie perforieren zu können. Das Ergebnis ist, dass keine Detonation ausgelöst wird und das RAM-Geschoss somit im Feldlager aufschlägt, wo es als ein Geschoss in undefiniertem Zustand eine große Gefährdung darstellt.
• 2. Problemstellung
• Wie der Stand der Technik zeigte, ist derzeit die Abwehr von:
• • SICBM
• • RAM
unzureichend.
• Die vorgestellte Erfindung soll diesem Umstand Rechnung tragen und Wirkmittel bereitstellen, die beide Bedrohungen zufrieden stellend abwehren können.
• 3. Lösung
• Für beide Problemkreise werden Lösungen vorgeschlagen, die zu einer wesentlichen Verbesserung der Bedrohungsabwehr führen. Kernstück der Abwehr-Wirkmittel ist eine Hohlladung (HL) bzw. Derivate einer solchen Ladung. In beiden Fällen soll eine Sprengladung initiiert werden, für die – wie oben angegeben – ein Stimulus v²d von Nöten ist (v = Stachel-Geschwindigkeit, d = Stachel-Durchmesser).
• HL-Stachel zeichnen sich (im Gegensatz zu Splittern) durch eine extrem hohe Stachelspitzen-Geschwindigkeit von typischerweise 8–10 km/sec aus. Im Stimulus wird diese Geschwindigkeit überdies noch quadriert (v²d) und somit weiter erhöht.
• Typischerweise wird für Hohlladungseinlagen Kupfer (Cu) benutzt, da es neben der hohen Dichte (>= 8.93 g/cm³) auch eine hohe Duktilität besitzt, welche gut ist für die Ausbildung eines langen geraden HL-Stachels ist, welchen man zur Bekämpfung von Pz-Stahl (harte Ziele wie Panzer) braucht. Da es aber in dieser Anwendung nicht überwiegend um das Perforationsvermögen gegenüber dicken Pz-Stahlhüllen geht, sollen auch andere Materialien eingesetzt werden. Bei Variation der Dichte der HL-Einlage ist im Stimulus auch diese Dichte mit v²d zu berücksichtigen – dies haben Versuche gezeigt. Damit ist klar, dass Schwermetalle SM (z. B. Molybdän Mo, Wolfram W, Tantal Ta) die Initiierfähigkeit weiter erhöhen können. Wenn also im Folgenden vorwiegend und beispielhaft von Kupferstacheln gesprochen wird, wird Cu nur stellvertretend genannt und es sind immer auch Schwermetalle als Einlagenmaterial mit eingeschlossen.
• Kumulierte HL-Stachel sind sehr lang (typisch 1–2 m) und haben aufgrund ihrer hohen Stachelgeschwindigkeit ein sehr gutes Perforationsvermögen, womit dicke und harte Metall-Hüllen und Zielmaterialien trotzdem leicht durchdrungen werden können.
• All diese Merkmale sollen im Folgenden in vorteilhafter Weise ausgenutzt werden.
• 3.1 SICBM-Abwehr
• zeigt den Querschnitt eines typischen Reentry-Vehicles (RV) ausgestattet mit einem Nuklear-Gefechtskopf. Strategische RVs tragen praktisch ausnahmslos Nuklear-Gefechtsköpfe, die nach dem sogenannten Implosionsprinzip aufgebaut sind (Prinzipskizze in ). Wie die (links) prinzipiell zeigt, bestehen derartige Nuklear-Gefechtsköpfe aus einer dicken äußeren Sprengstoffschicht und einer inneren zentrischen Hohlkugel aus nuklearem Spaltstoff (typisch Plutonium Pu). Auf weitere Details wie Reflektoren, Tamper etc. soll hier nicht eingegangen werden, da sie für das Wirkprinzip des zu beschreibenden Abwehr-GKs keine Rolle spielen. Der Nuklear-Gefechtskopf kann in der Regel nicht durch zusätzliche harte Schutzschichten (z. B. Metallhüllen) geschützt werden, da die Reduzierung der Gesamtmasse ein extrem wichtiges Designkriterium von SICBM ist.
• Die Zündung eines Nuklear-Gefechtskopfes erfolgt, indem die äußere Sprengladung sehr präzise und vor allen Dingen äußerst symmetrisch zur Detonation gebracht wird und die zentrische Spaltstoff-Hohlkugel kollabieren lässt und dabei den Spaltstoff hoch verdichtet ( rechts). Durch diese Verdichtung überschreitet der Spaltstoff seine kritische Masse, wodurch eine nukleare Kettenreaktion in Gang gesetzt wird: die Atombombe ist gezündet. Von extremer Wichtigkeit ist also die Kugelsymmetrie der Detonation der äußeren Sprengladung. Diese wird neben zusätzlich integrierten sogenannten Sprengstofflinsen, hauptsächlich durch den Einsatz einer sehr hohen Anzahl von Zündstellen erreicht (typisch: früher ~ 30 Zündstellen, heute eher ~ 90 Zündstellen), ausgestattet mit extrem schnellen EFI-Detonatoren, die sehr geringe Zündverzugszeiten haben. Ist die Verdichtung des Spaltstoffes nicht symmetrisch genug, kommt es zu keiner Zündung der nuklearen Kettenreaktion.
• Die nicht-symmetrische Initiierung der äußeren Sprengladung ist der Ausgangspunkt der vorliegenden Erfindungsmeldung für das Wirksystem eines LE. Wie oben ausgeführt, kann die Initiierung der Sprengladung leicht durch HL-Stachel ausgelöst werden. Gleichzeitig wird das Problem des „Near Misses”, also der Ablage (typisch maximal < 1 Meter) bei der KV/LV – Begegnung gelöst. Ein HL-Stachel kann derartige Abstände leicht überbrücken. Zahlreiche Studien zur HL-Stachelinitiierung von konventionellen TNT- aber auch kunststoffgebundenen Sprengladungen zeigten, welcher Stimulus notwendig ist, um solche Sprengladungen sicher zu initiieren. Die dabei erzielten Ergebnisse können benutzt werden, um die HL entsprechend auszulegen. Im Folgenden soll also nicht detailliert auf die Auslegung der HL eingegangen werden, sondern vielmehr auf deren Anordnung, so dass mindestens ein HL-Stacheltreffer im RV-Ziel gewährleistet ist. Ein solcher HL-Stacheltreffer löst eine Ein-Punkt-Initiierung in der Sprengladung aus und erzeugt somit eine extrem (maximal) asymmetrische Detonation – dies ist somit eine optimale Abwehr des SICBM–Nuklear-Gefechtskopfes. Die asymmetrische Initiierung bietet somit folgende Vorteile:
• • eine Kettenreaktion des Spaltstoffes bleibt aus
• • der Spaltstoff wird durch die Detonation fein zerlegt und beim Eintritt in die Atmosphäre weiter stark verteilt, so dass am Boden keine Kontamination stattfindet
• • es kommt nicht zu einem elektromagnetischen Puls, ausgelöst durch eine Zündung der Atombombe: „High Altitude Electromagnetic Pulse” (HEMP)
• • die Sprengladung ist unschädlich gemacht
• Auch alternative (aber sehr unwahrscheinliche, weil massereich bzw. technologisch schwierig) Kernspaltungsanordnungen wie das Kanonenprinzip (zwei unterkritische Spaltstoffmassen werden aufeinender geschossen und somit kritisch) bzw. die thermonukleare Anordnung (eine Implosionsbombe zündet eine thermonukleare Reaktionen) enthalten immer auch konventionellen Sprengstoff, der durch HL-Stachel zur Detonation gebracht werden kann und somit wiederum den ganzen Nukleargefechtskopf unschädlich macht.
• Strategische Nuklear-Gefechtskopfe
• Bei einem Direkttreffer des RVs wird neben der kompletten Struktur auch der Nuklear-Gefechtskopf zerstört und somit unschädlich gemacht. Die Herausforderung ist also, bei Nichttreffern mit Ablagen diese zu überbrücken und bei alle möglichen Begegnungssituationen mindestens einen Treffer eines HL-Stachels im Nuklear-Gefechtskopf anzubringen.
• Konventionell taktische B/C-Gefechtskopfe
• Weiter oben wurde erwähnt, dass es zwar eher unwahrscheinlich aber dennoch möglich ist, dass auch B/C-MVW (Submunitionen oder Bomblets) im RV mitgeführt werden können. Auch in diesem Fall werden die gleich zu beschreibenden Hohlladungen gezündet. Bei Begegnungen mit Ablagen folgt folgendes: die Stacheln haben eine hohe Geschwindigkeit in radialer Richtung von bis zu 10 km/sec. Vektoriell hinzuaddiert wird eine mehr oder weniger axiale Relativgeschwindigkeitskomponente von 5–10 km/sec. Dies führt dazu, dass die Stacheln Längsschnitte in der Außenhülle der RVs verursachen. Verstärkt kann dieser Effekt noch durch asymmetrische HL-Initiierungen werden, mit daraus folgenden peitschen- oder fächerförmigen Stacheln (sh. weiter unten). Beim Wiedereintritt in die Atmosphäre führt das dazu, dass die Hülle völlig aufgerissen wird und die Submunitionen/Bomblets herausgeschleudert werden. Durch die thermische Aufheizung (Luftwiderstand) werden diese dabei zerstört.
• Neben der primären Aufgabe der Zündung von Sprengladungen bei strategischen Nuklear-Gefechtsköpfen, haben die im Folgenden vorgestellten Wirksysteme also auch noch die sekundäre Aufgabe des Aufschneidens von Hüllen bei konventionellen taktischen B/C-Gefechtsköpfen.
• skizziert exemplarisch eine Begegnungssituation zwischen einem Kill Vehicle (KV) und einem gegnerischen Reentry Vehicle (RV), im exo-atmosphärischem Raum. Es wird kein Direkttreffer erzielt, sondern beide FK weisen eine Ablage („Miss Distance”) zueinander auf. Der Hohlladungs-Stachel einer ins KV integrierten Hohlladung überbrückt diese Ablage zum gegnerischen RV und bringt so dessen konventionelle Sprengladung eines Nuklear-Gefechtskopfes zur Detonation.
• Im Folgenden werden nun mögliche Anordnungen von Hohlladungen vorgestellt, die die gestellte Aufgabe der Initiierung einer Sprengladung eines Nuklear-Gefechtskopfes erfüllen. Dabei soll jeweils auf beide Zielkategorien: Nuklear- und B/C-Gefechstkopf eingegangen werden. Dem Erfindungsgeist eines Konstrukteurs sind weitere vorteilhafte und hier nicht dargestellte Ausgestaltungen überlassen.
• HL-Ringanordnung
• zeigt exemplarisch eine ringförmige Anordnung von einzelnen Hohlladungen, die von einer Sicherungseinrichtung („Safe and Arming Unit” = SAU) angesteuert werden. Dies kann beispielsweise durch Detonationsschnüre, oder aber durch elektrische Leitungen mit anschließenden Zündketten realisiert werden. Die Auslegung der einzelnen HLs erfolgt dergestalt, dass jeder Stachel einen Stimulus v²d (s. o.) aufweist, der ausreicht, um die konventionelle Sprengladung des Nuklear-Gefechtskopfes zu initiieren. Durch die Anzahl n ergibt sich die räumliche Abdeckung bzgl. des Umfanges zu 360°/n ( ) durch die einzelnen HL-Stachel – in unserem Beispiel mit 12 HLs ergibt sich ein Abdeckwinkel von 360°/12 = 30°. Je nach zu erwarten der Ablage („Miss Distance”) und räumlicher Größe des RV, lässt sich somit abschätzen, ob das RV von mindestens einem Stachel getroffen und initiiert wird. Durch das Zusammenspiel dieser einzelnen Forderungen ergibt sich eine mehr oder weniger große notwendige Anzahl von HLs in der Ringanordnung. Bei Bedarf können auch weitere (zwei oder mehrere) solcher HL-Ringe in der KV-Achse parallel und im Azimut (Umfangswinkel) gegeneinander verdreht angeordnet werden, so dass eine optimale und lückenlose Winkelabdeckung erzielt werden kann.
• HL-Ringanordnung mit asymmetrischer HL-Initiierung
• Um den räumlichen Abdeckungsgrad am Umfang noch zu erhöhen, können die HLs der Ringanordnung auch gezielt – durch entsprechende HL-Initiierungssysteme – statt symmetrisch nun asymmetrisch (einfach/doppelt) initiiert werden ( ). Aus der HL-Technologie sind derartige Stachelformen, wie sie zeigt, durchaus geläufig und bekannt. Durch eine axial-versetzte Einfach-Initiierung lässt sich beispielsweise ein peitschenförmiger HL-Stachel erzeugen. Bei einer gleichzeitigen axialversetzten Doppel-Initiierung fächern die zwei Peitschenstachel auf und bilden einen Fächerstachel.
• Die Hohlladungen sollten dazu etwas größer ausgelegt und mit entsprechenden Initiiersystemen ausgestattet werden. Auf diese Weise wächst nicht nur die Winkelabdeckung in Umfangsrichtung und damit die Wahrscheinlichkeit eines Stachel-Treffers der gegnerischen Sprengladung (primäre Aufgabe), sondern die Hülle des gegnerischen RVs wird überdies noch stärker aufgeschlitzt (sekundäre Aufgabe für konventionelle B/C-Ladungen).
• Zusätzliche Mechansiche Vorrichtugen
• Bei Betrachtung der exemplarischen Begegnungssituation in wird deutlich, dass eine Ausrichtung der HL-Stachelachse auf das Ziel hin hilfreich sein kann. Das heißt, die Hohlladungen in den und , oder zumindest einige davon, könnten in beiden HL-Achsen (waagrecht, senkrecht) schwenkbar integriert werden (beispielsweise durch bekannte Techniken wie Gimbal-Technik/kardanische Aufhängung und dergleichen mehr – in den Abbildungen sind diese nicht skizziert), um so die Flexibilität bezüglich Zielausrichtung und Treffergenauigkeit weiter zu erhöhen. Darüber hinaus sind aus der HL-Technologie Ausstoßtechniken bekannt, wo ganze Hohlladungen axial in Richtung Ziel beschleunigt werden.
• All diese teilweise gut bekannten mechanischen Vorkehrungen und Maßnahmen können hier zusätzlich eingesetzt werden, um die die Erfüllung der Aufgabe: Ziel-Sprengladungs-Initiierung und/oder Ziel-Hüllenzerlegung sicher gewährleisten zu können.
• HL-Schneidschnurkonzept
• In wurden die einzelnen Hohlladungen von durch eine kontinuierliche Schneidschnur-Ladung ersetzt. Schneidschnüre sind ebenfalls aus der HL-Technologie bekannt und werden zum linearen Scheiden von beispielsweise Behältern oder Strukturen eingesetzt. Hier wurde eine entsprechend ausgelegte lineare Scheidschnur zu einem Ring ausgebildet. Statt eines HL-Stachels ergibt sich hier ein zweidimensionales Projektil, das sich der Schneidschnur entlang ausbildet. Auf diese Weise erzielt man – zumindest im Nahabstand mit geringen RV-Zielablagen – eine nahezu lückenlose Abdeckung des Umfangwinkels. Es sind beliebige Ausgestaltungen eines solchen Schneidschnursystems denkbar. Im Beispiel von ist die Dicke der Sprengladungsscheibe zur Mitte hin verjüngt, um Sprengstoff zu sparen. Mittig sitzt wieder eine SAU die die Sprengstoffscheibe initiiert – wie im Querschnittsbild angedeutet. Es können auch hier wieder mehrere, parallel liegende Schneidschnurringe zu einem ganzen Schneidschnursystem ausgebaut werden.
• Alternativ kann man diesen Schneidschnurring auch aus einzelnen linearen Schneidschnur-Segmenten zusammensetzen, wie in an einem Beispiel angedeutet. Hier ist die Ausbildung des entsprechenden HL-Jetsegments skizziert.
• Hexagon-Kalottenkonzept
• Eine weitere Möglichkeit, eine besonders hohe Dichte an HL-Stacheln zu erzielen, besteht darin, eine dünne Metallhülle (einige Millimeter, vorzugsweise aus Kupfer Cu) mit hexagonförmigen Kalotten auszubilden ( links). Diese Hexagon-Kalotten könnten beispielsweise mittels Prägetechnologie hergestellt werden. rechts präsentiert einen CAD-Entwurf einer solch geprägten Hülle. Die Hülle ist mit Sprengstoff gefüllt. Bei dessen Detonation erzeugt jede einzelne Hexagon-Kalotte einen HL-Stachel. Durch die Hexagonform ist es möglich, die gesamte Hülle dichtest mit Hexagons zu packen, um damit eine maximale HL-Stacheldichte zu erzielen. Je nach Größe des KV und dessen räumlicher Gegebenheit, kann diese Prägehülle vom gleichen/ähnlichen Durchmesser sein wie das KV selbst. In der Regel wird das KV aber so groß sein, dass man eher einen Ring ausbilden wird, der im Mittenbereich von der Sprengladung ausgespart bleibt und nur die Peripherie des KV einnimmt.
• Man könnte sich auch den Frontbereich eines KV mit einem halbschalenförmigen Gebilde ausgefüllt vorstellen, wie es in angedeutet ist. Hier ist die Metallhülle (vorzugsweise Cu) wiederum mit geprägten Hexagon-Kalotten ausgeführt. In diesem Fall bilden sich die HL-Stacheln in einen kompletten Halbraum des vorderen KV-Bereichs aus. Diese Ausführungsform ist sicherlich für frontale Begegnungssituationen besonders gut geeignet.
• Frontale Hohlladung
• Für den speziellen Fall eher frontaler Begegnungssituationen, bei denen man sich ziemlich sicher ist einen Direkttreffer zu erzielen, bietet es sich an, eine größere Hohlladung im vorderen Frontbereich des KV zu positionieren, wie in angedeutet. Ein Direkttreffer löst in der Regel keine Detonation der konventionellen Sprengladung aus, sondern zerstört diese lediglich strukturell, mit dem Nachteil möglicher nuklearer Kontaminationen am Boden, da sicherlich größere Trümmer des Spaltstoffes übrig bleiben. Mit dem frontalen HL-Stachel kann man sich hingegen sicher sein, die Sprengladung zu initiieren.
• Sind nicht komplett zentrale Direkttreffer zu erwarten, sondern eher solche mit leichter Ablage („Streifschuss”), so kann man die Hohlladung zusätzlich mit asymmetrischen Initiiersystemen ausstatten (siehe oben), die dann „flächigere” Stachel ausbilden (Beispiele sind nochmals in skizziert) und somit die Sprengladung des gegnerischen RV auf alle Fälle mit Stachelpartikeln beaufschlagen und sie so zur Detonation bringen.
• Bei RVs mit konventionellen B/C-Ladungen können derartige Peitschen-, Fächer- etc. Stachel die RV-Hüllenstruktur deutlich besser schädigen/aufschneiden, so dass diese Strukturen und die Submunitionen/Bomblets den Wiedereintritt in die Atmosphäre nicht überstehen werden.
• Frontale Hohlladung bei Notzündung (Salvage Fuzing)
• Ein weiterer wichtiger Aspekt sei für derartig frontale Begegnungssituationen angemerkt:
  Gegnerische RV mit Nuklear-Gefechtsköpfen können mit Detektions-/Zünder-Systemen ausgerüstet sein, die eine Notzündung („Salvage Fuzing”) zulassen. Das RV erkennt in diesem Fall, dass es auf Kollisionskurs mit einem KV ist und löst vorzeitig (bevor es vom KV getroffen wird), z. B. über einen Abstandssensor die Detonation der Sprengladung des Nuklear-Gefechtskopfes aus. Wenn auch die Druckwirkung am Boden gering bis minimal ist, so führt das doch zumindest zu einem gefährlichen „High Altitude Electromagnetic Pulse” (HEMP), den es zu vermeiden gilt.
• Hier kann ebenfalls eine frontale Hohlladung helfen. Bei Kollisionskurs ist der Vektor der Relativgeschwindigkeit zwischen KV und RV nahezu parallel zum Vektor der KV-Geschwindigkeit und damit zur HL-Achse. Die Relativgeschwindigkeit in der Exo-Atmosphäre erreicht Größenordnungen von 5–10 km/sec (siehe oben). Die Stachelspitzen-Geschwindigkeit liegt bei ~ 10 km/sec und darüber (die HL kann auf Spitzengeschwindigkeit hin ausgelegt werden). Bei Kollisionskurs kann man beide Geschwindigkeiten addieren ( ) und erhält somit Gesamt-Stachelgeschwindigkeiten von bis zu 15–20 km/sec.
• Dringt der HL-Stachel in die gegnerische konventionelle Sprengladung ein, so propagiert er in der Sprengladung mit der Kratergrundgeschwindigkeit u:

  
• Setzt man typische Werte für die Zieldichte (Sprengladung) und die Projektildichte (Kupfer) ein, so werden aus den Stachelspitzengeschwindigkeiten von v = 15–20 km/sec Kratergrundgeschwindigkeiten von immerhin noch u = 10–14 km/sec – das ist wesentlich höher als die Detonationsgeschwindigkeiten von typischen Sprengladungen von D ~ 8 km/sec. D. h. selbst wenn das RV eine Notzündung und damit eine symmetrische Detonation eingeleitet hat, kann ein schneller Stachel die Detonationsfront dennoch überholen und aus der symmetrischen eine asymmetrische Detonation machen. Somit wird der symmetrische Kollaps des Spaltmaterials verhindert, wodurch auch der Start einer Kettenreaktion verhindert wird. Zumindest ist davon auszugehen, dass dadurch die Leistungsfähigkeit der Nuklearbombe stark eingeschränkt wird.
• 3.2 RAM-Abwehr
• Die wesentlichen Unterschiede zwischen SICBM-Abwehr und RAM-Abwehr (nur das Wirkkonzept betreffend) sind die dickeren Stahlhüllen bei RAM-Munitionen (sh. oben), die weitaus kleineren Dimensionen von sowohl Abwehr-Flugkörper, als auch Ziel-Flugkörper und deren viel geringeren Begegnungsgeschwindigkeiten. Letztere führen ja gerade dazu, dass die relativ niedrigen Relativgeschwindigkeiten (maximal einige 100 m/sec) nicht dazu ausgenutzt werden können, abgehende Splitter weiter zu beschleunigen um dickeren Stahlhüllen der RAM-Munition durchschlagen zu können. Der geringere Bauraum schließlich schränkt die Anwendung der unter der SICBM-Abwehr entwickelten HL-Wirkkonzepte weitgehend ein.
• Es bieten sich daher vorteilhafterweise die beiden Konzepte:
• • Hexagon-Kalottenkonzept
• • HL-Schneidschnurkonzept
an.
• Hexagon-Kalottenkonzept
• Das Hexogen-Kalottenkonzept wie es oben unter SICBM-Abwehr geschildert und in den und skizziert ist, kann nahtlos auch für die RAM-Abwehr übernommen werden. Die Hüllendurchmesser und Kalottengrößen müssen natürlich von den SICBM-Größenordnungen auf die RAM-Bedrohung hin angepasst werden. Die hohe Stacheldichte (radial oder in den vorderen Halbraum) hilft, das RAM-Ziel mit mindestens einem Stachel zu treffen. Da nun die Stachelspitzengeschwindigkeit (~ 8 km/s) einerseits und die Relativgeschwindigkeit zwischen RAM-Munition und Abwehr-FK (einige 0.1 km/sec) andererseits sehr unterschiedlich sind, treffen die Stachel beim nahen („parallelen”) Vorbeiflug (Direkttreffer sind bei RAM eher unwahrscheinlich) mehr oder weniger senkrecht auf die RAM-Hülle auf, durchdringen diese ohne jede Schwierigkeit und initiieren die dahinter liegende Sprengladung – die gestellte Aufgabe ist erfüllt.
• HL-Schneidschnurkonzept
• Im Gegensatz zur geschilderten Vorgehensweise bei der SICBM-Abwehr ( und ) bietet sich hier an, Schneidschnüre über die ganze Hüllenwandlänge des Abwehr-FKs entlang anzuordnen.
• Analog zur Prägetechnologie bei den Hexagon-Kalotten, kann man auch hier die Zylindersektion der Wirkteil-Metallhülle mit rotationssymmetrischen kerbförmigen Metalleinlagen (vorzugsweise aus Kupfer) versehen (Querschnittsskizze in ), die bei der Detonation der Sprengladung, initiiert durch mittige Booster, wie Scheidschnüre wirken und schnelle Metall-Jets erzeugen (analog dem in , und angedeutet im Schnittbild von ). Diese Metall-Jets weisen eine hohe Dichte auf, so dass mindestens einer die RAM-Munition trifft und sie sicher initiiert.

Claims (3)

1. Gefechtskopf zur Bekämpfung eines Waffen tragenden Flugkörpers in einer Begegnungssituation umfassend wenigstens eine am Umfang des Gefechtskopfes angeordnete ringförmige Anordnung zumindest radial wirkender Hohlladungen, die mittels einer zentralen Zündeinrichtung initiierbar sind, von denen jede wenigstens einen Stimulus zur Initiierung eines nuklearen Sprengkopfs aufweist.
2. Gefechtskopf zur Bekämpfung eines Waffen tragenden Flugkörpers in einer Begegnungssituation umfassend wenigstens eine am Umfang des Gefechtskopfes angeordnete ringförmige Anordnung einer zumindest radial wirkenden linearen Schneidschnur, die mittels einer zentralen Zündeinrichtung initiierbar ist.
3. Gefechtskopf zur Bekämpfung eines Waffen tragenden Flugkörpers in einer Begegnungssituation umfassend wenigstens eine am Umfang des Gefechtskopfes angeordnete Vielzahl aneinander anliegender und zumindest radial wirkender hexagonaler und aus Metall bestehender Kalotten und zumindest eine im Innenraum des Gefechtskopfes angeordnete Sprengladung.

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