DE2460302C1 - Schutzeinrichtung gegen Geschosse insbesondere Hohlladungsgeschosse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzeinrichtung gegen Geschosse, insbesondere Hohlladungsgeschosse, die aus mehreren im freien Abstand hintereinanderliegenden, schräg zur Hauptschußrichtung angeordneten einzelnen Schichten und Schichtkombinationen mit Trag- und Stör­ schichten besteht, wobei insbesondere die Tragschichten aus Sprengstoffschichten bestehen, welche die Störschichten beschleunigen, die dann in die Geschoß- bzw. Stachel­ bahn störend eingreifen.

Eine derartige Schutzeinrichtung wurde bereits in der älteren VS-Patentanmeldung P 2 358 227.6-15 vorgeschla­ gen, bei der solche geschotteten Wandanordnungen mit eingebrachten derartigen Schichtkombinationen vorge­ sehen sind. Dort werden allerdings Sprengstoffschichten verwendet. Diese sind jedoch zur Beschleunigung von Störschichten in dem älteren VS-Patent 2 008 156 vorge­ schlagen.

Hohlladungsgeschosse erzeugen durch die Detonation ihrer Sprengladung mit Hilfe der im Ladungstrichter angeord­ neten Auskleidung einen äußerst energiereichen Stachel. Dieser ist imstande, eine dem 4 bis 10fachen Wert des Geschoßkalibers entsprechende Dicke von Stahlplatten hoher Festigkeit zu durchschlagen. Zurückzuführen ist diese extrem hohe Durchschlagsleistung des Stachels auf seine langgezogene ununterbrochene Form im nahen Abstand oder seine Partikelfolge im größeren Abstand zwischen Ladung und Ziel mit dortiger längerer Wirkdauer sowie seine äußerst hohen Spitzengeschwindigkeiten von bis zu 12000 m/sec. Daraus resultieren nämlich so hohe und langandauernde Staudrücke im Zielmaterial, daß letzteres praktisch ohne Rücksicht auf seine Festigkeitseigen­ schaften in der Stachelachse unter Erzeugung eines schlan­ ken Lochkanals vordrängt wird.

Zum Schutz gegen die eine hochwirksame Waffe darstellen­ den Hohlladungen wurden bereits vielerlei Maßnahmen ent­ wickelt und ergriffen. Die am nächsten liegende Möglich­ keit der. Verstärkung der Panzerung findet schnell ihre Grenze dort, wo das erheblich zunehmende Baugewicht un­ tragbar wird. Aber auch bei Seefahrzeugen, bei denen das Gewicht keine solche Rolle spielt wie bei Land- und insbe­ sondere Luftfahrzeugen, läßt sich die Panzerung nicht in dem Maße stärken wie Durchschlagsleistungen großkali­ briger Hohlladungen zunehmen.

Man verläßt daher mehr und mehr den Weg zu immer stärkere Panzerung und ergreift Maßnahmen, die Gewicht und Dicke der Panzerung bei gleichzeitiger Erhöhung des Durchschlags­ widerstandes reduzieren sollen. Bekannte Schutzeinrich­ tungen bestehen aus mehrschichtigen Wänden, wobei die einzelnen Schichten aus verschiedenen Materialien ge­ fertigt sind. Aufgabe und Zweck dieser besonderen Wand­ ausführungen ist es, dem Hohlladungsstachel im Schutz­ material durch Zerstreuung seine bohrende Wirkung zu nehmen und ihn im Material zu stoppen.

Zur Bekämpfung solcher Sonderschutzeinrichtungen komplexer Bauweise greift man heute auf schlanke Wucht­ geschosse hoher Materialdichte und großer Härte zurück, die infolge sehr großer Fluggeschwindigkeiten mit ihrer kinetischen Energie diese Schutzstrukturen einfach durch­ schlagen.

Zum Schutz gegen Wuchtgeschosse dieser Art geht heute eine Entwicklung von Panzerungen dahin, bei vielschich­ tigen Schutzeinrichtungen mit zum Teil mehreren, in einem freien Abstand voneinander angeordneten Wänden und Schichten bzw. Schichtkombinationen Störwände mit Reaktionsschichten, wie Sprengstoffschichten, zum Erzeu­ gen eines Abplatzeffektes einzubauen, die durch das auf­ treffende Geschoß mittelbar oder unmittelbar initiiert werden und bei ihrer dann erfolgenden Reaktion bzw. Deto­ nation benachbarte inerte Störschichten in die Bahn des ein- bzw. durchdringenden Geschosses schleudern.

Die Zerstörung eines Hohlladungsstachels erfolgt bei solchen Schutzeinrichtungen auf die Weise, daß der Sta­ chel über weite Teile seiner Länge zerhackt wird und die einzelnen Stachelpartikel zusätzlich abgelenkt werden. Dadurch verliert der sonst in einer homogenen Stahlwand so durchschlagkräftige Stachel seine bohrende Wirkung und bleibt in einer solchen Störwänden nachfolgenden Panzerwand in einem divergierendem Krater stecken. Auch in der Abwehr der erwähnten Wuchtgeschosse sind solche Störwände insbesondere mit Sprengstoffschichten sehr wirksam, und zwar deswegen, weil die Wuchtgeschosse durch die mit großer kinetischer Energie durch die de­ tonierende Sprengstoffschicht weggeschleuderten inerten Wandteile in ihrer Bahn abgelenkt werden. Dadurch ge­ raten die Wuchtgeschosse mit ihrem Schwerpunkt kippend aus ihrer Bahnlinie und schlagen zum Teil quer auf eine nachfolgende Panzerwand, so daß ein großer Teil der ihnen innewohnenden kinetischen Energie in Durchschlags­ richtung verlorengeht.

Die Kriegsgeschichte liefert viele Beispiele für den immerwährenden Wettstreit zwischen Angriffswaffen und entsprechenden Verteidigungsmaßnahmen. Obwohl die bereits erwähnten Schutzeinrichtungen komplexer Bauart mit mehre­ ren Schichten und dazwischenliegenden Abständen eine weit­ gehende Immunität gegen adäquate Hohlladungswaffen lie­ fern, bieten die bis jetzt vorgeschlagenen defensiven Ein­ richtungen doch keinen vollen Schutz gegen Hohlladungen extremer spezifischer Leistung. Solche Hohlladungen mit Sprengladungen größter Leistungsdichte und Leistungsqua­ lität durch Homogenität und Rissefreiheit der Sprengla­ dung und mit präzisen Trichterbelegungen sowie mit opti­ maler Definition des Zündungsabstandes gegenüber dem Zielobjekt erzeugen nämlich einen sehr langgestreckten Hohlladungsstachel mit großem Geschwindigkeitsgradienten, wobei die Stachelspitze eine Spitzengeschwindigkeit bis zu 12 km/sec, während das Stachelende nur etwa 500 m/sec Nachlaufgeschwindigkeit aufweist. Um einen solchen Stachel wirksam zu stören, müßte zwischen den Störschichten, die durch die Detonation der von der Stachelspitze initiierten Sprengstoffschicht weggeschleudert werden, und den nächst­ liegenden Schutzwänden ein so großer Abstand sein, daß die Flugzeit der Störschichten der Durchgangszeit des Gesamtstachels durch die Abstandsräume der erwähnten Schichten entspräche. Durch den langgestreckten Hohlla­ dungsstachel mit seiner relativ hohen Durchlaufzeit infolge der relativ niedrigen Reststachelgeschwindig­ keit gegenüber der hohen Stachelspitzengeschwindigkeit und der erforderlichen immerhin noch relativ hohen Mindestfluggeschwindigkeit der Störschichten zur Erzie­ lung eines noch wirkungsvollen Störeingriffs kämen dabei insbesondere für mobile Schutzobjekte konstruktiv nicht mehr vertretbare Wanddicken bzw. -abstände zustande. Wenn es auch gelingt, durch Schutzeinrichtungen mit vielen hintereinanderlie­ genden Störkammern unter Inkaufnahme einer ungewöhnlichen Tiefe der Gesamtwand die verschiedenen Geschwindigkeits­ bereiche (die natürlich fließend ineinander übergehen) eines langen Hohlladungsstachels störend zu beherrschen, so sind selbst solche Sonderschutzeinrichtungen nicht mehr voll wirksam bei kombinierten Hohlladungen mit definierten, d. h. auf die Struktur der Schutzeinrichtung eingestellten Zündabständen zwischen einer Vorlauf-Hohl­ ladung zum Initiieren der Detonationsschichten, die zum Beschleunigen der Störschichten dienen, und eine nach­ folgenden Durchschlagsladung. Letztere wird nämlich gegen die Schutzeinrichtung zeitlich erst dann wirksam, wenn die Störschichten vor der vorderen Schutzwand bereits weg oder innerhalb derselben wieder in Ruhe sind.

Es ist Aufgabe der Erfindung, auch gegen Hohlladungsge­ schosse mit großer spezifischer Durchschlagsleistung eine hochwirksame Schutzeinrichtung zu schaffen, die dem Phänomen eines langgestreckten Stachels mit großem Ge­ schwindigkeitsgradienten bzw. eines vorauslaufenden Stör­ stachels und eines zeitlich definiert nachlaufenden Durch­ schlagsstachels oder auch eines anderen Nachlaufgeschos­ ses, wie Wuchtgeschosses, defensiv optimal Rechnung trägt.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch Ab­ bremsen der abgeschleuderten Störschicht oder Störschich­ ten nach einer bestimmten Flugzeit.

In Ausführung hierzu erfolgt diese Abbremsung der Stör­ schicht oder Störschichten gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung durch eine oder mehrere in Geschoßrichtung nach beiden Seiten mit freiem Abstand angeordnete Verzöge­ rungsschichten.

Der Begriff "bestimmte Flugzeit" ist zeitlich derart zu definieren, daß in dieser Zeit der vordere Stachelbereich bekämpft wird. Der militärische Effekt der Erfindung liegt ganz allgemein in der wirkungsvollen Störung und Zerstörung auch höchstenergiereicher langgezogener Hohlladungsstacheln mit hohem Geschwindigkeitsgradienten durch Eingriff beweg­ ter Schicht- bzw. Wandteile in die gesamte Stachellänge, wobei auch die mitbewegten Verzögerungsschichten die Funk­ tion von zusätzlichen Störschichten übernehmen. Ein äquiva­ lenter Effekt wie gegen Hohlladungsstacheln wird auch gegen andere Geschosse, wie Wuchtgeschosse, insbesondere Stab­ wuchtgeschosse erreicht.

Die Erfindung zeichnet sich ferner dadurch aus, daß der vordere schnelle Stachelbereich noch von den Störschichten und der übrige Stachelbereich von diesen und den Verzöge­ rungsschichten gemeinsam in bewegtem Zustand erreicht wird.

Weiter ist die Erfindung gekennzeichnet durch eine nachgie­ bige Frontschicht bzw. Frontwand, die zusammen mit einer Störschicht und Verzögerungsschicht in bewegtem Zustand noch in den Reststachelbereich eingreift.

In Ausgestaltung der Erfindung können die Verzögerungs­ schichten aus elastischem Material, wie z. B. Feder­ stahl, bestehen. Hierdurch ist es möglich, einen mehr elastischen Stoß zwischen Stör- und Verzögerungsschicht zu erhalten, wodurch eine Stachelstörung durch eine in der ursprünglichen Richtung der Störschicht weiterlau­ fende Verzögerungsschicht und durch die in entgegenge­ setzter Richtung zurücklaufende Störschicht erreicht wird.

Eine andere Möglichkeit, Störschichten auf ihrem Weg bzw. in ihrer Bewegung zur nächsten beweglichen oder festen Wand abzubremsen (anstelle der Verzögerungs­ schichten), insbesondere um ihnen einen progressiven Geschwindigkeitsverlauf aufzuzwingen, besteht darin, in Bewegungsrichtung vor diesen Schichten komprimier­ bare bzw. elastische Schichten oder Körper, z. B. aus Gummi, vorzusehen. Diese Maßnahme kann auch Anwendung finden vor den Verzögerungsschichten, d. h. auch in Zusammenhang mit letzteren.

Die Erfindung schafft die Möglichkeit, Hohlladungs­ stacheln extremer spezifischer Leistung mit konstruk­ tiven Mitteln bei noch vertretbaren Dimensionen der Schutzeinrichtung wirkungsvoll zu bekämpfen. Durch die Erfindung erfolgt nämlich eine "kinetisch-konstruktive Anpassung" der Schutzeinrichtung an die Geschwindigkeitsverhältnisse des gesamten Hohlladungsstachels bzw. an dessen Durch­ gangszeiten durch die einzelnen Wandbereiche, d. h., die vorgeschlagene Maßnahme gibt die Möglichkeit der Steue­ rung der Fluggeschwindigkeiten bzw. der Eingriffsdauer der Störschichten und der Verzögerungsplatten und damit des qualifizierten iterativen Eingriffs überhaupt in die Stachelflugbahn.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer im erfindungsgemäßen Sinn aufgebauten Schutzeinrichtung und deren Funktion in einem Weg-Zeitdiagramm dargestellt, das in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert wird.

Die gezeigte Schutzeinrichtung besteht aus einer vorderen, konstruktiv in Grenzen beweglichen oder in sich nachgiebi­ gen Frontwand 1, einer im freien Abstand a = 80 mm nach­ folgenden vorderen Verzögerungsschicht 2, einer im freien Abstand b = 80 mm nachfolgenden Schichtkombination mit einer vorderen Störschicht 3, einer hinteren Störschicht 4 und einer zwischen beiden vorgesehenen Tragschicht 5 aus Sprengstoff, aus einer dieser Schichtkombination 3, 4, 5 mit freiem Abstand c = 100 mm nachfolgenden hinteren Ver­ zögerungsschicht 6 und schließlich aus einer im freien Abstand d = 150 mm nachfolgenden unbeweglichen Innenwand 7. Alle Schutzwände bzw. Schutzschichten 1 bis 7 sind unter einem Winkel von 60° gegenüber der Senkrechten zur Schuß­ richtung bzw. Flugbahn des Hohlladungsstachels geneigt angeordnet.

Im Weg-Zeitdiagramm ist auf der Abszisse A der Weg durch die Schutzeinrichtung in Millimeter im Maßstab 1 : 5 aufge­ tragen. Dabei sind die freien Wand- bzw. Schichtabstände a bis d sowie die Schichtdurchgangsstrecken 1d, 2d, 3d, 4d, 5d, 6d und 7d, welche bei dem angegebenen Neigungs­ winkel die doppelte Wand- bzw. Schichtstärke haben, auf die Abszisse A übertragen. Die Durchgangsstrecken 1d bis 7d sind dabei senkrecht nach oben in das Zeit-Weg­ feld hinein fortgeführt. Die Ordinate 0 bildet die Zeitachse. Auf ihr ist die Zeit in µsec aufgetragen.

Vor der Schutzeinrichtung ist eine Hohlladung 8 darge­ stellt, mit einer Sprengladung 9, einer Auskleidung 10 für den Hohlladungstrichter und einer kegelförmigen Ge­ schoßhaube 11, an deren Spitze ein Aufschlagzünder 12 vorgesehen ist, der gerade auf die Frontwand 1 auf­ schlägt und die Zündung der Hohlladung 8 am hinteren Ende der Sprengladung 9 in üblicher Weise auslöst. Die Erzeugung des äußerst energiereichen Hohlladungsstachels durch detonative Umsetzung der Sprengladung und Einwirkung der Detonationsleistung auf die Auskleidunung, was zum Kollapsphänomen führt, ist bekannt. Im Weg-Zeitfeld des aufgeführten Diagramms ist der durch den Kollapsvorgang im status nascendi befindliche Stachel als "Kollapslinie" SK dargestellt. Sie wird nach der Zeichnung z. B. einge­ teilt in zwölf Teile, welche Quellpunkte von Stachel­ teilen S12 bis S1 sind, wobei der Stachelteil S12 die höchste Fluggeschwindigkeit mit etwa 12 mm/µsec und der langsamste Stachelteil S1 etwa 1 mm/µsec aufweist.

Die Stachelspitze bzw. der Stachelteils S12 durchschlägt unter Verlust von Energie bzw. Geschwindigkeit und Masse die Frontwand 1, die Verzögerungsschicht 2 und die Schichtkombination 3, 4 und 5, wobei die Sprengstoff­ schicht 5 schon vorher mittelbar oder unmittelbar durch den Stachelteil 12 gezündet wird. Es kann angenommen werden, daß sich die Stachelspitze bzw. der Stachelteil 12 spätestens in der Verzögerungsschicht 6 oder in der Innenwand 7 verbraucht hat. Durch die Detonation der Sprengstoffschicht 5 werden die vordere Störschicht in Pfeilrichtung Xv und die hintere Störschicht 4 in Pfeilrichtung Xh derart beschleunigt, daß die vordere Störschicht 3 aufgrund ihrer Masse eine senkrechte Flug­ geschwindigkeit von etwa 2 km/sec oder eine Verschnei­ dungsgeschwindigkeit von 4 mm/µsec in Geschoßachse erreicht, während die hintere Störschicht 4 durch ihre größere Masse eine senkrechte Fluggeschwindigkeit von 1,0 km/sec oder eine Verschneidungsgeschwindigkeit von 2 mm/µsec in Geschoß- bzw. Stachelachse einnimmt. Bei einem freien Abstand b von 80 mm in Geschoßachse zwischen der vorderen Störschicht 3 und der vorderen Verzögerungs­ schicht 2 bedeutet dies eine Flugzeit für die vordere Störschicht 3 von 20 µsec. Desgleichen bedeutet bei einem freien Abstand c = 100 mm zwischen der hinteren Stör­ schicht 4 und der hinteren Verzögerungsschicht 6 in Ge­ schoßachse eine Flugzeit für die hintere Störschicht 6 von 50 µsec. Im Weg-Zeitfeld des Diagramms sind die Ein­ griffsstrecken mit Xvd und Xhd bezeichnet. Es wird davon ausgegangen, daß die Zündung der Sprengstoffschicht 5 zu einem solchen Zeitpunkt erfolgt, daß die Störschichten 3 und 4 sich 50 µsec nach dem Start des Stachelteiles S12 in Bewegung setzen. Aus den Eingriffsstrecken Xvd und Xhd ist ersichtlich, welche Stachelbereiche bzw. Stachelteile iterativ während der Flugzeit der Störschichten 3 und durch diese bekämpft werden. Es sind dies die Stachel­ teile S12 bis S10, die durch die vordere Störschicht 3, und es sind dies die Stachelteile S12 bis S9, die durch die hintere Störschicht 4 erfaßt werden. Wären die Verzöge­ rungsschichten 2 und 6 nicht vorhanden, so würde die vordere Störschicht 3 mit etwa gleichbleibender Verschnei­ dungsgeschwindigkeit von 4 mm/µsec in Geschoßachse bis zur Frontwand 1 und die hintere Störschicht 4 mit etwa gleichbleibender Verschneidungsgeschwindigkeit von 2 mm/µsec sec in Geschoßachse bis zur Innenwand 7 weiter­ fliegen. Diese Bewegung ist im Weg-Zeitdiagramm ab den Verzögerungsschichten 2 und 6 mit gestrichelten, also angenommenen Weg-Zeiteingriffsstrecken Xvdg und Xhdg dargestellt, d. h. die vordere Störschicht 3 würde dabei nur noch die Stachelteile S8 und S7 und die hin­ tere Störschicht 4 würde dabei nur noch die Stachel­ teile S8 bis S6 zerhacken. Durch das Abbremsen der Ge­ schwindigkeiten der Störschichten 3 und 4 infolge Mit­ nahme der Verzögerungsschichten 2 und 6 ist es möglich, in weitere Stachelteile iterativ einzugreifen. Dabei werden durch das vordere Schichtpaar 2 und 3 noch zu­ sätzlich die Stachelteile S6 bis S3 (insgesamt S9 bis S3) und durch das hintere Schichtpaar 4 und 6 noch zu­ sätzlich die Stachelteile S5 bis S3 (insgesamt S8 bis S3) erfaßt, wie die Eingriffsstrecken Yvd und Yhd erken­ nen lassen.

Durch die bewegliche Anordnung der Frontwand 1 wird auch in den Restteil des Hohlladungsstachels bzw. in den Stachelteil S2 und S1 noch dadurch iterativ eingegriffen, daß die Frontwand 1 durch das auf sie auftreffende Schichtpaar 2, 3 mit nach vorn gestoßen wird. Die Ein­ griffsstrecke ist hierbei mit Zvd bezeichnet.

Wie das vorliegende Ausführungsbeispiel demonstriert, ist es mit Hilfe der Erfindung möglich, den Hohlladungssta­ chel in seiner ganzen Länge trotz seines großen Geschwin­ digkeitsgradienten durch in Bewegung befindliche Wände und Schichten zu bekämpfen, so daß durch laufende ver­ schneidende (schräge) Materialeinbringung in die Bahn des Stachels dieser voll gestört und schließlich zer­ stört bzw. diesem seine bohrende Wirkung genommen wird. Äquivalentes gilt für massive Geschosse verschiedener Art, die in ihrer Flugbahn gestört werden, wie eingangs bereits erwähnt.

Es wird noch darauf verwiesen, daß der Eingriff in die Höchstgeschwindigkeiten aufweisenden und damit hochener­ getischen vorderen Stachelteile durch die Störschichten und 4, die aufgrund der Erfindung in diesem Bereich sich mit hoher Geschwindigkeit bewegen können, mit großer Materialeinbringung in die Geschoßbahn erfolgen kann, d. h., es wird eine relativ lange Eingriffsdauer erreicht, ohne daß nachher die Intensität der Bekämpfung der nach­ folgenden Stachelteile verringert werden müßte.

Claims (8)

1. Schutzeinrichtung gegen Geschosse, insbesondere Hohlladungsgeschosse, die aus mehreren im freien Abstand hintereinander liegenden, schräg zur Hauptschußrichtung angeordneten einzelnen Schichten und Schichtkombinationen mit Trag- und Störschichten besteht, wobei insbesondere die Tragschichten aus Sprengstoff­ schichten bestehen, welche die Störschichten beschleu­ nigen, die dann in die Geschoß- bzw. Stachelbahn störend eingreifen, gekennzeichnet durch Abbremsen der abgeschleuderten Störschicht(en) (3, 4) nach einer bestimmten Flugzeit.

2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Abbremsen durch eine oder mehrere, in Geschoßrichtung nach beiden Seiten mit freiem Abstand angeordnete Verzögerungsschichten (2, 6) erfolgt.

3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der vordere schnellere Stachelbereich noch von den Störschichten (3, 4) und der übrige Stachelbereich von diesen und den Ver­ zögerungsschichten (2, 6) in bewegtem Zustand erreicht wird.

4. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine nach­ giebige Frontwand (1), die zusammen mit einer der Störschichten (3) und Verzögerungsschich­ ten (2) in bewegtem Zustand noch in den Rest­ stachelbereich eingreift.

5. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschichten (2, 6) aus elasti­ schem Material, wie z. B. Federstahl, bestehen.

6. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzö­ gerungsschichten (2, 6) aus unelastischem bzw. plastischem Material, wie z. B. Blei oder Kupfer, bestehen.

7. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschichten (2, 6) auf ihrer den Störschichten (3, 4) zugewandten Seite aus elastischem bzw. plastischem Material und auf ihrer anderen Seite aus hartem Material, wie Panzerstahl, bestehen.

8. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in Bewegungsrichtung vor den Störschichten (3, 4) und/oder Verzögerungsschichten (2, 6) komprimierbare bzw. elastische Schichten oder Körper, z. B. aus Gummi, zum Abbremsen der Stör­ schichten (3, 4) und/oder Verzögerungs­ schichten (2, 6), insbesondere zur Erzwingung eines progressiv verzögerten Geschwindigkeits­ verlaufes für diese Schichten, vorgesehen sind.