DE4004776B3

DE4004776B3 - Zerlegbarer Gefechtskopf

Info

Publication number: DE4004776B3
Application number: DE4004776.8A
Authority: DE
Inventors: Günther Weihrauch; Dr. Lehr Hartmuth; Ulrich Wiese
Original assignee: Deutsch-Franzosisches Forschungsinstitut Saint-Louis
Current assignee: Deutsch-Franzosisches Forschungsinstitut Saint-Louis
Priority date: 1990-02-15
Filing date: 1990-02-15
Publication date: 2017-08-24
Anticipated expiration: 2010-02-16

Abstract

Die Erfindung betrifft einen zerlegbaren Gefechtskopf mit einer Anzahl von mittels kinetischer Energie wirkender Projektile und einer Auslöseeinrichtung zum radialen Entfernen der einzelnen Projektile von der Achse der Flugbahn des Gefechtskopfes, so daß ein möglichst großes Trefferfeld möglichst gleichmäßig mit Projektileinschlägen belegt wird. Erfindungsgemäß sind die Projektile vereinzelt ausgebildet und an einem Netz aus zugbeständigen Strängen befestigt, das von der Auslöseeinrichtung im wesentlichen senkrecht zur Flugbahn in radialer Richtung ausbreitbar ist, und an solchen Stellen des Netzes, daß die Projektile im wesentlichen gleichmäßig über die vom Netz eingenommene Fläche verteilt sind. Der erfindugnsgemäße Gefechtskopf ist bevorzugt zum Einsatz gegen Ziele außerhalb der Atmosphäre bestimmt.

Description

Die Erfindung betrifft einen zerlegbaren Gefechtskopf gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zur Bekämpfung von Flugzielen außerhalb der Erdatmosphäre, wie etwa interkontinentalen Gefechtsköpfen oder gegnerischen Satelliten, verwendet man ebenso wie bei der Bekämpfung von bodennahen Flugzielen Gefechtsköpfe der eingangs genannten Art. Solche Gefechtsköpfe wirken wie Splittergranaten und haben somit neben Steuer- und Auslöseeinrichtungen einen zerlegbaren Mantel, der bei der Detonation einer von ihm umgebenen Sprengladung längs Sollbruchstellen so auseinanderbricht, daß die einzelnen Wirkkörper, im allgemeinen Fall also die Splitter, sich von der ursprünglichen Flugbahn des Gefechtskopfes entfernen und hierbei ein Trefferfeld möglichst gleichmäßig überdecken sollen, wobei die Anzahl der Splitter in Relation zur Größe des Trefferfeldes so gewählt ist, daß der Einschlag mindestens eines Splitters in den Flugkörper wahrscheinlich ist.
Der tatsächliche, gegenseitige Abstand der einzelnen Splitter ist aber von sehr vielen, zum Teil nicht oder nur schwer beherrschbaren Parametern abhängig, wobei letztlich die tatsächliche Verteilung der Splitter mehr oder weniger statistisch erfolgt, so daß man für den alleine in Betracht kommenden Einzelfall keine letztlich sichere Aussage treffen kann, in anderen Worten, das beschossene Flugziel kann, auch wenn es im Trefferfeld liegt, durchaus ohne Treffer davonkommen, wenn man nicht von vorneherein einen im Verhältnis zur Größe des Flugzieles sehr kleinen gegenseitigen Abstand der Splitter wählt und somit bewußt die Größe des Trefferfeldes verringert.
Außerdem streben die Splitter nach der Auslösung ständig weiter auseinander; das Trefferfeld mit der beabsichtigten Deckung liegt somit nur an einem einzigen Punkt der Flugbahn vor, so daß die Auslösung bei einem möglichst exakten Abstand zum Flugziel erfolgen muß. Zwischen dem Auslöseort und dem beabsichtigten Zielpunkt ergibt sich dann nämlich eine höhere, jenseits des Zielpunktes dann jedoch kleinere Anzahl von Splittern pro Flächeneinheit.
Ein weiteres Problem tritt bei satellitengestützten Gefechtsköpfen auf: solche Satelliten sind oft dazu bestimmt, jahrzehntelang auf ihrer Umlaufbahn in Bereitschaft zu bleiben, wobei die Gefechtsköpfe sehr häufigen, extremen Temperaturwechseln ausgesetzt sein können, die zur vorzeitigen Alterung des Sprengstoffes führen können, so daß dieser, sofern er überhaupt noch funktionsfähig ist, seine wesentlichen Eigenschaften ändern kann. Dies kann aber dann dazu führen, daß der ursprünglich vorbestimmte Abstand zwischen Gefechtskopf und Flugziel, bei dem die Auslösung erfolgen muß, nun fehlerhaft ist. In diesen Fällen kann also der Sprengstoff seine ihm zugedachten Aufgaben unter Umständen nicht mehr voll erfüllen.
Viele Flugziele, auch militärische Satelliten und nukleare Gefechtsköpfe, sind durch Verkleidungen und Einbauten so geschützt, daß sie den mittels kinetischer Energie wirksamen, genannten Splittern einen erheblichen Widerstand entgegensetzen; man muß damit rechnen, daß die Schutzeinrichtungen der genannten Flugziele mindestens an deren neuralgischen Stellen eine Schutzwirkung ausüben, die jener einer 100 mm starken Stahlpanzerung entspricht.
Selbst wenn man davon ausgeht, daß die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Gefechtskopf und dem Flugziel, wenn sich diese einander auf gegenläufigen Umlaufbahnen begegnen, sehr hoch ist, ist ein Splitter der genannten Art schon aufgrund seiner Form nicht geeignet, eine solche Schutzeinrichtung so zu durchschlagen, daß der Splitter nach dem Durchschlag noch genügend kinetische Energie besitzt, um ausreichende Zerstörungen am Flugziel zu verursachen. Dies gilt umso mehr, weil Splitter oft nicht genau die für sie vorgesehene Form aufweisen, weil das Auseinanderbrechen des splitterbildenden Mantels des Gefechtskopfes stellenweise nicht exakt und nicht nur entlang der Sollbruchstellen erfolgt.
Diese Probleme sind gerade bei der Bekämpfung von militärischen Satelliten und besonders von den Gefechtsköpfen von Langstrecken- und Interkontinentalraketen gravierend, denn es steht in der Regel für ein Flugziel und angesichts der kurzen, zur Bekämpfung erforderlichen Zeit nur ein Gefechtskopf zu dessen Bekämpfung zur Verfügung, weil schon aus Kostengründen nur eine sehr begrenzte Anzahl von sog. ”Killersatelliten” (Satelliten zur Bekämpfung raumgestützter Flugziele) und hochreichenden Abwehrraketen zur Verfügung steht; es ist also nicht möglich, wie bei erdnahen Flugzielen, durch Einsatz mehrerer Gefechtsköpfe das Feuer auf das jeweilige Flugziel so zu konzentrieren, daß dieses mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit wirksam bekämpft wird.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die genannten Probleme mindestens teilweise auszuräumen und einen Gefechtskopf zu schaffen, bei dem nach der Auslösung die einzelnen Wirkkörper gleichmäßig über das Trefferfeld verteilt sind und diese Verteilung über eine längere Flugstrecke beibehalten, so daß ein Treffer eines genügend großen Flugzieles zwingend gewährleistet ist, wenn dieses vom Trefferfeld überdeckt wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, die Durchschlagleistung der einzelnen Wirkkörper des Gefechtskopfes gegenüber geschützten Flugzielen entscheidend zu verbessern.
Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, das Trefferfeld zu vergrößern.
Diese Aufgabe wird mindestens teilweise von den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst; hierbei sind die einzelnen Wirkkörper nicht, wie bei einem gattungsbildenden Gefechtskopf, als zusammenhängende Splitterhülle ausgebildet und in ihrer endgültigen Form nur mittelbar durch Sollbruchstellen vorbestimmt, sondern liegen voneinander getrennt als Projektile vor, also in endgültiger und nahezu idealer Formgebung, also ohne etwige unerwünschte, aber in Kauf zu nehmende Bruchkanten oder dergleichen. Die Projektile können in einer Abmessung vorliegen, die sie für die ihnen zugedachte Aufgabe als Penetratoren bestens geeignet erscheinen lassen, die aufgrund kinetischer Energie wirksam sind, und können auch aus einem Material gebildet sein, das etwa aufgrund seiner Eigenschaften für die Verwendung in Sprenghüllen weniger geeignet ist, so daß die Durchschlagsleistung der als solche Projektile ausgebildeten Wirkkörper bereits deshalb verbessert wird, weil die vorgegebene Form der Projektile exakt eingehalten und deren Material nur nach Gesichtspunkten der endballistischen Wirkung gewählt werden kann.
Man erhält somit einen Schwarm von Projektilen, die nach Form und Material auf beste endballistische Leistung abgestimmt sein können.
Bei der Auslösung des erfindungsgemäßen Gefechtskopfes wird von diesem in einer senkrecht zur Flugbahn ausgespannten Ebene ein Netz ausgebreitet, das aus ausreichend zugfesten, ansonsten aber nicht notwendigerweise scherfesten Strängen gebildet ist und mit seiner Erstreckung dem Trefferfeld entspricht. An diesen Strängen sind die einzelnen Projektile mit gleichem gegenseitigem Abstand so befestigt, daß sie gleichmäßig über das Trefferfeld bzw. die Fläche des Netzes verteilt sind.
Wenn die Projektile bei dem erfindungsgemäßen Gefechtskopf nach dessen Auslöung radial auseinanderstreben, dann erreichen sie die ihnen vom Netz zugewiesenen Positionen und gelangen dann in ihrer Radialbewegung zum Stillstand, da sich über die Stränge die von den auseinanderstrebenden Projektilen aufgebrachten Bewegungskräfte gegeneinander aufheben, wobei im wesentlichen die in Umfangsrichtung verlaufenden Stränge des Netzes und diese alleine auf Zug belastet werden.
Es ist ersichtlich, daß das Netz umso leichter ausgeführt werden kann, je langsamer sich die Projektile auseinanderbewegen, wobei der bisher auf den Sprengstoff fallende Gewichtsanteil des Gefechtskopfes stark verringert wird, da, wenn überhaupt, eine erheblich geringere Sprengstoffmenge als bisher erforderlich ist, um die Projektile so langsam bzw. energiearm, wie erwähnt, auseinanderzubewegen, so daß bei gleichbleibendem Gewicht des Gefechtskopfes der auf die Projektile selbst fallende Gewichtsanteil gegebenenfalls erhöht werden kann.
Der auf das Netz selbst fallende Gewichtsanteil ist gering, da infolge der reinen Zugbelastung der Stränge diese aus hochzugfesten, aber nicht scherbeständigen Fasern wie etwa Bor- oder Kohlenstofffasern gebildet sein können.
Die langsame Bewegung der Projektile bedeutet, daß der Gefechtskopf nach seinem Auslösen eine wesentlich längere Flugstrecke zurücklegt als ein Gefechtskopf der eingangs genannten Art, um mit seinen Projektilen sein Trefferfeld voll zu decken, aber da diese Deckung nach ihrem Erreichen infolge der Geometrie und Undehnbarkeit des Netzes aufrechterhalten bleibt, kann die Auslösung des Gefechtskopfes so früh erfolgen, wie dies tunlich erscheint, denn infolge der Stabilität der das Trefferfeld deckenden Lage der Projektile muß der Abstand zwischen dem Auslösepunkt des Gefechtskopfes und dem Flugziel nicht, wie bisher, möglichst exakt eingehalten werden, sondern der Abstand zwischen Gefechtskopf und Flugziel darf nur mehr einen Mindestwert nicht unterschreiten. Die Auslösung des Gefechtskopfes kann bereits dann erfolgen, wenn feststeht, daß er seine Flugrichtung nicht mehr ändert, er sich also im Endanflug auf das Flugziel befindet.
Es ist zwar bereits bekannt ( DE-OS 37 22 420 ), ein Geschoß mit einer netzähnlichen Stranganordnung zu versehen, bei der an mindestens einem Strang ein oder mehrere Körper angeordnet sind, die zum Lenken, Ausspannen bzw. Stabilisieren der Stranganordnung dienen und auch als Explosivkörper ausgebildet sind, aber in jedem Fall ist bei dem bekannten Geschoß die Stranganordnung selbst das eigentliche Mittel zum Einwirken gegen ein Flugziel: der das Flugziel für das bekannte Geschoß bildende Hubschrauber soll sich mit seinem Rotor in der Stranganordnung verfangen und soll durch diese zum Absturz gebracht werden, so daß deren Stränge besonders scherfest sein müssen, um nicht vom Rotor durchschlagen zu werden. Außerdem bilden die Körper keine durch kinetische Energie wirkenden Projektile, denn sie sollen, weil sie von der Luft weniger stark abgebremst werden als die Stranganordnung, diese über das Flugziel schleppen, nicht aber dieses treffen. Aus diesem Grund wäre es unsinnig, bei der bekannten Stranganordnung die Körper gleichmäßig über die Fläche des Netzes zu verteilen, da so das Netz nicht oder nur schlecht über das Flugziel geschleppt werden könnte.
Aus der GB 493 313 ist ein Gefechtskopf zur Bekämpfung von Flugzeugen bekannt, der aus einzelnen Strängen besteht, die mit dem einen Ende jeweils an einem Wirkkörper angebracht sind und mit den anderen Enden miteinander verbunden sind. Die gesamte Anordnung ähnelt einer vergrößerten „Bola” (südamerikanische Wurffessel) und soll wie diese mit den Strängen das Flugziel treffen, woraufhin sich diese mittels der Wirkkörper um das Flugziel herumwickeln sollen, dieses dabei behindern sollen und die bevorzugt explosiven Wirkkörper an dieses heranbringen sollen.
Auch hier muß das Ziel von mindestens einem Strang getroffen werden, nicht von einem der Wirkkörper.
Es kann gegebenenfalls von Vorteil sein, daß beim erfindungsgemäßen Gefechtskopf die einzelnen, das Netz bildenden Stränge eine gewisse Eigensteifigkeit aufweisen, so daß sie die gegenseitige Lage der Projektile rascher herstellen können und ein Hin- und Herschwingen der Projektile möglichst vermeiden.
Erfindungsgemäß wird dabei die besonders schwingungsfeste und stabile Positionierung der einzelnen Wirkkörper bzw. Projektile dadurch erreicht, daß sie in den Knotenpunkten des entsprechend ausgebildeten Netzes sitzen.
Das ausgebreitete Netz mit den daran fixierten Projektilen kann eine im wesentlichen ebene Anordnung bilden, wobei die Projektile mehr oder weniger der Kugelform nahekommen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es aber zur Erzielung einer besonders hohen Durchschlagleistung von Vorteil, die einzelnen Projektile stab- oder stiftförmig auszubilden, wobei sich die Längsachse eines jeden stiftförmigen Projektils bei ausgebreiteter Netzanordnung parallel zur Flugrichtung erstreckt.
Um diese Lage der einzelnen Projektile sicherzustellen, ist zusätzlich zu der erfindungsgemäßen Netzanordnung eine zweite, derartige Netzanordnung vorgesehen, so daß die Projektile an zwei hintereinanderliegenden Stellen ihrer Längenerstreckung durch jeweils eine Netzanordnung fixiert sind und nicht in eine Querschwingung um den Anlenkpunkt der Netzanordnung geraten können.
Die Netzanordnungen sind bevorzugt an der Vorder- und Rückseite eines jeden Projektiles angeordnet; weitere Netzanordnungen bei besonders langgestreckten Projektilen können zweckmäßig sein, wobei eine dritte Netzanordnung z. B. aus viskoelastischen Strängen bestehen kann, um durch den Auslösevorgang ausgelöste Schwingungen der Projektile zu dämpfen.
Es ist somit möglich, dünne, aber im Verhältnis zur Abmessung ihres Querschnitts sehr lange Projektile bei ausgebreiteten Netzanordnungen in eine Lage parallel zur Flugrichtung zu bringen und dort stabil zu halten, so daß die Projektile genau in dieser Ausrichtung auf das Flugziel auftreffen und infolgedessen eine äußerst hohe Durchschlagsleistung auch schon bei verhältnismäßig niedriger relativer Auftreffgeschwindigkeit erbringen, da die Durchschlagsleistung in erster Linie vom Schlankheitsgrad und nicht etwa von der Masse des Projektils abhängt.
Würden solche langgestreckten Projektile in Querlage auf das Flugziel auftreffen, dann wäre die Durchschlagsleistung schlechter als jene einer Kugel mit gleicher Masse.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist es bevorzugt bei besonders langen, die Projektile bildenden Stäben besonders günstig, wenn diese nicht mit mehreren Netzen, sondern nur mit einem Netz untereinander in Verbindung stehen, dessen Strtänge aus einem Band gebildet sind, dessen Breite sich in Flugbahnrichtung beziehungsweise in Richtung der Projektillängsachse erstreckt.
Das Band kann bevorzugt federnd und dämpfend ausgebildet sein, und kann weiter bevorzugt als ein in Flugbahnrichtung druckfestes und verwindungssteifes Bauteil ausgebildet sein.
Als ein solches Band ist ein Band aus Federstahl oder ein Rollenband bevorzugt.
Die Bänder übernehmen dann sowohl die Aufgabe der stabilden Positionierung der Projektile wie auch der Schwingungsdämpfung, und zwar insbesondere dadruch, daß ihre ihre Anbringung über die Längsachse der Projektile verteilt ist und damit ein relativ stabilder Verband der Wirkkörper geschaffen wird, der sowohl die Ausrichtung der einzelnen Projektile in Wirkrichtung beziehungsweise in Flugbahnrichtung als auch den Erhalt der durch die Projektile aufgespannten Ebene und damit eine raumstabile Anordnung garantiert.
Bei dieser Anordnung kann man weiterhin noch davon ausgehen, daß aufgrund der in Wirkrichtung sich erstreckenden räumlichen Ausdehnung der Bänder durch diese auch eine erhebliche endballistische Wirkung auf das Ziel ausgeübt wird.
Die das Netz bildenden Stränge können am einfachsten durch Querbohrungen in den einzelnen Projektilen hindurchgezogen sein und in diesen etwa durch eine Klebung festgelegt sein; falls zwei Netzanordnungen verwendet werden, ist es zweckmäßig, die einzelnen Stränge an den Endflächen der die Projektile bildenden, bevorzugt prismatischen Stäbe festzulegen, so daß Drehbewegungen der Projektile um deren Längsachse durch die sich beim Ausbreiten der Netzanordnungen einstellende Zugspannung in den Strängen abgebremst werden. Es kann aber gegebenenfalls auch vorteilhaft sein, die Netzanordnung nicht am Projektil selbst, sondern an einem Anschlußelement anzubringen, das die Drehung des Projektils um seine Längsachse zuläßt, so daß durch den sich beim Ausbreiten der Netzanordnungen möglicherweise einstellenden Eigendrall der Projektile nicht etwa Drehschwingungen in den Netzanordnungen einstellen, die, wenn sie in jeder der Netzanordnungen unterschiedlich erfolgen, zum Taumeln der Projektile führen können.
Da die Stränge dann auch nicht mehr für die Abbremsung des Projektildralls sorgen müssen, können sie besonders schwach und somit dünn und leicht ausgebildet sein.
Die Projektile sollten sich im Gefechtkopf auch dann, wenn dieser noch nicht ausgelöst ist, bereits ihre Ausrichtung parallel zur Flugrichtung aufweisen. Dies ist besonders dann erforderlich, wenn die Projektile langgestreckt sind. Da aber gerade in diesem Fall die Stränge der vorderen und hinteren Netzanordnung vor bzw. hinter den Projektilen verlaufen und mit diesen nur an deren Endflächen verbunden sind, können die Projektile eng gestapelt werden. Aus diesem Grund ist etwa ein gleichseitig-dreieckiger oder quadratischer Querschnitt für die Projektile besonders vorteilhaft.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist für die Projektile ein Querschnitt in Form eines regelmäßigen Sechseckes bevorzugt, da diese Form nicht nur enges Stauen der Projektile ermöglicht, sondern auch deren Anordnung in einer von sechs möglichen Drehwinkellagen, so daß beim Auslösen die einzelnen Projektile zum Erreichen ihrer endgültigen Lage allenfalls eine Drehbewegung um ihre Längsachse um 15° durchführen müssen, so daß das Aufbringen von Schwingungen auf die Netzanordnungen weitgehend vermieden wird.
Wie oben bereits erwähnt, ermöglicht die Erfindung weitgehende Freiheit bei der Materialwahl für die Projektile, so daß diese nach ihrer endballistischen Wirkung optimiert werden können. Bevorzugt sind die Projektile aus Stahl oder Schwermetall gebildet, können aber angesichts der sehr hohen Relativgeschwindigkeiten zwischen Projektilen und Flugziel etwa dann, wenn sich diese auf gegenläufigen Erdumlaufbahnen begegnen, auch aus einem zwar sehr harten, aber verhältnismäßig leichten Material bestehten, etwa einem Keramikmaterial, oder sogar aus einem Leichtmetall, etwa einer Titanlegierung.
Beim Start des Gefechtskopfes befinden sich die Projektile innerhalb dessen in gegenseitiger Abstützung; weitere, später abwerfbare Abstützelemente können zusätzlich verwendet werden.
Wenn der Gefechtskopf ausgelöst wird, befinden sich die Projektile im weitgehend schwerelosen Raum und sind auch nicht Luftkräften ausgesetzt. Aus diesem Grunde ist es durchaus möglich, den Projektilen eine Form zu verleihen, die bei erdnahem Verschuß nicht stabil bleiben würde.
So sind gemäß einer bevorzugen Ausgestaltung der Erfindung die Projektile als mehrteilige Penetratoren ausgebildet, die ähnlich einem Tandem- oder Mehrfachgeschoß aus mehreren, hintereinanderliegenden und weitgehend voneinander getrennten Elementen bestehen, die aufeinanderfolgend die gestaffelten Schutzeinrichtungen des Flugzieles außer Gefecht setzen können.
Um Stauraum und Gewicht zu sparen, ist es grundsätzlich möglich, auf eine äußere Umhüllung der Projektile zu verzichten, zumal diese den korrodierenden Einflüssen der Atmosphäre nur kurz ausgesetzt sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Projektile jedoch innerhalb eines Außenmantels angeordnet, der die Projektile von außen her abstützt und zusammenhält und hierbei die Auslöseeinrichtung entlastet, so daß diese nicht die beim Start und gegebenenfalls bei Richtungsänderungen auf die Projektile einwirkenden Kräfte aufnehmen müssen. Somit ist der Mantel dazu eingerichtet, erst nach dem Abschuß des Gefechtskopfes oder seines Trägers auf eine Erdumlaufbahn und somit bei Eintritt der Einsatzbereitschaft oder sogar erst kurz vor dem Aktivieren der Auslöseeinrichtung und somit dann, wenn der Gefechtskopf keine Richtungsänderung mehr durchführt und somit keiner Querbeschleunigung ausgesetzt ist, vom Gefechtskopf aubgetrennt zu werden oder sonstwie die Projektile freizugeben.
Es ist grundsätzlich möglich und gegebenenfalls sogar vorteilhaft, die Einrichtungen zum Steuern und Antreiben des Gefechtskopfes sowie zum Auslösen der Projektile und der Netzanordnung vor oder hinter den verstauten Projektilen anzuordnen.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es jedoch von Vorteil, einen mittigen Kern vorzusehen, der mindestens Teile der genannten Einrichtungen aufnimmt und von den Projektilen umgeben ist. Somit wird ein sehr kurzer Gefechtskopf geschaffen, was bei Satelliten oder sonstigen Flugkörpern, die mehrere Gefechtsköpfe mit sich führen, von Vorteil ist.
Gefechtsköpfe der genannten Art sind meistens so eingerichtet, daß sie sich verhältnismäßig langsam um ihre eigene Längsachse drehen. Diese Drehung ermöglicht es, mit einer einzigen seitlichen Raketendüse die Richtungsänderung in beliebiger Richtung vorzunehmen; das Abtasten der Umgebung mittels engwinklig aufnehmender Sensoren ist ohne zusätzliche Einrichtungen möglich.
Erfindungsgemäß ist es besonders von Vorteil, diese Eigenrotation auszunutzen, um das Netz bzw. die Netze auszubreiten und die Projektile in ihre Enlage zu bringen.
Da die Eigenrotation des Gefechtskopfes langsam erfolgen kann, ist es möglich, durch deren Nutzung die Projektile langsam in ihre Lage zu bringen, so daß die Stränge des Netzes nur gering belastet werden. Die Auslöseeinrichtung ist dann dazu eingerichtet, die Projektile zusammenzuhalten und bei der Auslösung dann freizugeben.
Der oben erwähnte Außenmantel kann einen Teil der Auslöseeinrichtung bilden und z. B. bei der Auslösung nach hinten abgesprengt werden, wobei geringste Treibladungen oder Kräfte zum Absprengen ausreichen, um die stabile Lage des Gefechtskopfes nicht zu gefährden.
Das Ausbreiten der Anordnung aus Netz bzw. Netzen und Projektilen erfolgt dann langsam und unter Fliehkraftwirkung.
Die Auslöseeinrichtung kann gemäß einer anderen Ausgestaltung auch als pyrotechnische Einrichtung ausgebildet sein, die mittels einer kleinen Treibladung die Projektile auseinandertreibt. Die Treibladung kann aus langsambrennenden Elementen gebildet sein, um zu verhindern, daß die Lagestabilität des gesamten Gefechtskopfes oder der Projektile beeinträchtigt wird.
Die Auslöseeinrichtung kann auch als magnetische oder elektromagnetische Einrichtung ausgebildet sein, wobei die Projektile bevorzugt aus ferromagnetischem Material und weiter bevorzugt aus permanentmagnetischem Material bestehen, so daß z. B. beim Auslösen ein die Projektile abstoßendes Magnetfeld erzeugt wird.
Es können auch von Fliehkraftwirkung, pyrotechnischer Wirkung und magnetischer Wirkung zwei oder mehrere zusammenwirken. So können die Projektile aus einem unmagnetisierbaren Werkstoff, der aber von einem Magneten angezogen werden kann, bestehen, und über einen sonnenbatteriegespeisten Elektromagneten zusammengehalten werden; bei Auslösung wird der Elektromagnet abgeschaltet, so daß die Fliehkraft die Projektile auseinandertreibt und die Netzanordnung ausbreitet.
Grundsätzlich kann die Netzanordnung einen nahezu beliebigen Durchmesser aufweisen, vorausgesetzt, es steht genügend Stauraum im Gefechtskopf und genügend Zeit zum Einschwingen der Projektile in ihre Lage zur Verfügung.
Besonders dort, wo dies nicht der Fall ist, ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung von Vorteil, gemäß welcher mehrere Anordnungen aus Netz bzw. Netzen und Projektilen vorgesehen sind, die gleichzeitig ausgelöst werden können, um die von Projektilen abgedeckte Trefferfläche zu vergrößern.
Es ist aber auch möglich, die Anordnungen aus Netzen und Projektilen einzeln auszulösen: hierbei kann entweder mindestens eine der Anordnungen insgesamt seitlich in Bezug auf die Flugrichtung bewegt werden, so daß die Netze der einzelnen Anordnungen, wenn sie ausgebreitet sind, gefächert angeordnet sind und einander allenfalls mit den Rändern überdecken, oder sie können unabhängig zur getrennten Bekämpfung unterschiedlicher Flugziele ausgelöst werden.
So ist es etwa möglich, eine Netzanordnung mit Projektilen quer zur Flugrichtung zu einem solchen Zeitpunkt zu beschleunigen, daß das mit Abstand auf Parallelkurs oder kreuzendem Kurs befindliche Flugziel in einer solchen Entfernung vom Gefechtskopf getroffen wird, daß der Gefechtskopf selbst nicht Schaden nimmt; allerdings ist in diesem Fall der Auslösezeitpunkt kritisch.
Ein solcher Gefechtskopf kann zum Beispiel in eine Umlaufbahn gebracht werden, die die Umlaufbahnen mehrerer gegnerischer Nachrichten- und Aufklärungssatelliten kreuzt bzw. überschneidet; durch Beschleunigen und Abbremsen kann der Gefechtskopf auf Kollisionskurs zu einem gewünschten Satelliten gebracht werden. Es ist lediglich die Bedingung zu erfüllen, daß die Projektile, soweit sie langgestreckt sind, sich in Richtung der Relativgeschwindigkeit zwischen ihnen und dem Flugziel erstrecken.
Um diesen Zweck zu erreichen, wäre es auch möglich, den erfindungsgemäßen Gefechtskopf so auszubilden, daß sich die Projektile nicht parallel zur Längsachse des Gefechtskopfes erstrecken.
Der erfindungsgemäße Gefechtskopf eignet sich besonders für den Einsatz im ganz oder weitgehend luftleeren Raum; es ist aber möglich, mit einem erfindungsgemäßen Gefechtskopf auch ein Sperrfeuer gegen schnellfliegende Flugziele in der Atmospäre und im bodennahen Bereich zu legen, soweit die Anströmung durch die Luft gegen das Netz nicht dessen gleichmäßige Ausbreitung behindert; in diesem Fall ist lediglich erforderlich, daß die langgestreckten Projektile in Flugrichtung des Flugzieles weisen.
Der Gefechtskopf der genannten Art hat nicht nur im Konfliktfall Bedeutung, sondern kann z. B. auch dann eingesetzt werden, wenn etwa aufgrund von Verträgen zum Zwecke der Entspannung bedrohende Flugkörper bleibend unbrauchbar gemacht werden sollen.
Der Gegenstand der Erfindung wird anhand der beigefügten, schematischen Zeichnung beispielsweise noch näher beschrieben.
In dieser ist:
1 der Schnitt durch eine in einem erfindungsgemäßen Gefechtskopf verstaute Projektilanordnung,
2 die Projektilanordnung der 1, in aufgefächertem Zustand, in Flugrichtung gesehen,
3 eine Ansicht ähnlich jener der 2, jedoch von einer anderen Ausführungsform einer Projektilanordnung,
4 die Einzelheit A der 2 in gegenüber dieser vergrößertem Maßstab und in Schrägansicht,
5 die schematische Schrägdarstellung eines gesamten Gefechtskopfes mit mehreren Projektilanordnungen,
6a die schematische Schrägdarstellung der Lage mehrerer Projektilanordnungen in einer anderen Ausführungsform des Gefechtskopfes, und
6b die schematische Schrägdarstellung der Lage mehrerer Projektilanordnungen in einer noch weiteren Ausführungsform des Gefechtskopfes.
In 1 ist schematisch in strichpunktierten Linien der Umriß des Querschnittes durch einen Wirkkörperbehälter gezeigt, in dem Wirkkörper bzw. Projektile 1 dicht gestapelt sind.
Die Projektile 1 sind als gerade, prismatische Stäbe mit gleichmässig sechseckigem Querschnitt ausgebildet.
Alle Projektile 1 sind an ihren vorderen bzw. hinteren Endflächen mittels Strängen 2, vorzugsweise Drähten, am einfachsten Fäden, mit ihren benachbarten Projektilen 1 verbunden (sh. 2), wobei die Drähte an den vorderen und hinteren Enden der Projektile 1 jeweils ein Netz bilden, das wie ein Spinnennetz aus radialen Drähten 2 und in Umfangsrichtung verlaufenden Drähten 2 ausgebildet ist.
An allen Knotenpunkten zwischen Radialdrähten und Umfangsdrähten sitzt jeweils ein Projektil 1; weitere Projektile sind mit gleichmäßigem gegenseitigem Abstand an den Umfangsdrähten zwischen den Knotenpunkten befestigt.
Der Abstand eines jeden der Projektile zu jedem der benachbarten hin ist in jeder Richtung möglichst gleich groß, so daß die Projektile auf der vom Netz bedeckten Fläche möglichst gleichmäßig verteilt sind.
Die in 1 gezeigte Projektilanordnung rotiert mit einer geringen Drehzahl, die bevorzugt in der Größenordnung von 1 min^–1 liegt. Nach der Auslösung, also der Freigabe der Projektile 1, etwa durch Abstreifen oder Zerlegen des Wirkkörperbehälters, bewegen sich die Projektile 1 langsam radial nach außen, bis sie die in 2 gezeigen Positionen einnehmen. In dieser Lage nehmen die Stränge 2 eine Seilkraft von etwa 0,5 N auf, wenn man von einer Projektilmasse von 30 g und einer Fliehkraft von 0.01 N am äußeren Umfangsstrang ausgeht.
Nach Abschluß des Ausbreitens des gezeigten Netzes sind die radialen Stränge praktisch kräftefrei.
Wenn man hochzugfeste Fäden für die Stränge verwendet, sind diese so leicht und dünn, daß bei der Auslegung des Gefechtskopfes der Gewichts- und Raumanteil dieser Fäden praktisch vernachlässigt werden kann.
3 zwigt in einer Darstellung ähnlich jener der 2 eine andere Netzanordnung, bei der die Projektile nur an Knotenpunkten des Netzes sitzen, wodurch die einzelnen Stränge noch weiter entlastet werden.
Wie hier deutlich wird, ist die Anordnung der Projektile 1 bei ausgebreitetem Netz ähnlich der Anordnung in verstautem Zustand vor dem Ausbreiten des Netzes, so daß jedes Projektil 1 nur eine im wesentlichen geradlinige Radialbewegung durchzuführen hat, um nach dem Auslösen in seine Einsatzposition zu gelangen.
Die Anordnung der 3 liefert eine noch gleichmäßigere Verteilung der Geschoße 1 über die Gesamtfläche des Netzes.
4 zeigt in Schrägdarstellung und vergrößert die Einzelheit A in 2, mit zwei prismatischen Stäben 1, die Projektile bilden, und Fäden 2, deren Enden jeweils in Fadenhülsen 5 gefaßt sind, die in der Boden- und Stirnfläche der Projektile angesetzt sind.
Die Herstellung solcher Projektilanordnungen und ihrer Einzelelemente (Projektile 1, Fäden 2, Fadenhülsen 5) kann automatisiert erfolgen.
Durch die Anordnung der Fäden 2 vor der Stirnfläche und hinter der Bodenfläche der Projektile 1 können diese praktisch fugenlos gestaut werden; bei ihrer Auslösung wird verhindert, daß zwischen Projektilen eingeklemmte Fäden durch Reibungskräfte die Projektile in unerwünschte Bewegung versetzen oder wegen der Einklemmung Schaden nehmen und brechen können.
In 5 ist schematisch der Aufbau eines gesamten Gefechtskopfes gezeigt, der insgesamt als länglicher, zylindrischer Körper ausgebildet ist, der der Länge nach in fünf hintereinanderliegende Abschnitte unterteilt ist. Die beiden Endabschnitte 4 nehmen Peripherieelemente auf, z. B. Sensoren, Steuerelemente, Motoren, Getriebe usw..
Zwischen den beiden Endabschnitten sind hintereinanderliegend drei Wirkkörperbehälter 3 jener Art angeordnet, wie in 1 gezeigt.
Die Längsachse eines jeden Wirkkörperbehälters 3 ist gegenüber der zu dieser parallelen Hauptlängsachse 7 des Gefechtskopfes längs eines Radialstrahles um das jeweils gleiche Maß versetzt, wobei die Radialstrahlen der drei Abschnitte 3 zueinander um den jeweils gleichen Winkel versetzt angeordnet sind.
Bei der Auslösung werden die Projektilanordnungen aller drei Abschnitte 3 freigegeben, so daß sich hintereinanderliegend drei Netze ausbreiten, die langsam divergieren, da ihre jeweilige Mitte gegenüber der Drehachse 7 versetzt ist.
Verbindungsstränge (nicht gezeigt) können zwischen den Abschnitten oder den resultierenden Netzen vorgesehen sein, um ihre divergierende Bewegung dann zu hemmen, wenn jedes der Netze seine Endlage erreicht hat.
Es ist auch möglich, bei der Auslösung zunächst die drei geschlossenen Wirkkörperbehälter 3 radial auswärts bewegen zu lassen, und zwar bevorzugt längs Führungseinrichtungen wie etwa Radialschienen, und nachfolgend können dann die einzelnen Wirkkörperbehälter ausgelöst werden, wenn sie eine hierfür geeignete Abstandslage bezüglich der Mittelachse 7 erreicht haben.
Das Ausbreiten der einzelnen Netze erfolgt dann unabhängig voneinander. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die einzelnen Abschnitte 3 dicht hintereinanderliegend angeordnet sein können, da sich die ausbreitenden Netze gegenseitig nicht stören können.
Der gezeigte Gefechtskopf ist in der Lage, ein Trefferfeld mit einem Durchmesser von ca. 100 m gleichmäßig mit Projektilen abzudecken.
Eine andere, gegebenenfalls auch vorteilhafte Möglichkeit zur Unterbringung einzelner Wirkkörperbehälter 3 in einem Gefechtskopf ist in 6a gezeigt: hier sind die Wirkkörperbehälter 3 nebeneinanderliegend in einer Radialebene angeordnet und weisen jeweils einen regelmäßig sechseckigen Querschnitt auf. Längs der gemeinsamen Berührungskante verläuft die Mittelachse des Gefechtskopfes.
Bei der Auslösung bewegen sich die einzelnen Wirkkörperbehälter radial auseinander, bevor jeder Wirkkörperbehälter für sich ausgelöst wird.
Vorteilhaft ist der Umstand, daß bei dieser Ausführungsform alle ausgebreiteten Netze in einer einzigen Radialebene liegen, so daß die Ankoppelung der einzelnen Netze durch zusätzliche Zugstränge nur Radialkräfte aufnimmt, aber keine Kippmomente in den einzelnen Netzen induzieren kann.
In 6b ist eine Modifizierung der Ausführungsform der 6a gezeigt; die bereits in 6a gezeigten Wirkkörperbehälter sind um einen zur Flugbahnachse bzw. Gefechtskopfachse koaxialen Mittelraum 6 (in der Zeichnung ausgespart) gruppiert, der die Perpherieelemente aufnimmt.
Dieser Gefechtskopf ist einerseits in der Lage, wegen der großen Anzahl von Wirkkörperbehältern 3 ein sehr großes Trefferfeld abzudecken, baut aber andererseits sehr kurz, so daß eine größere Anzahl solcher Gefechtsköpfe gemeinsam auf eine Umlaufbahn gebracht werden kann, wonach durch Ansteuern der Einzelantriebe die einzelnen Gefechtsköpfe auf getrennte, mit Abstand nebeneinanderliegende Parallelbahnen gebracht werden können, so daß dann ein sehr großes Trefferfeld abgedeckt werden kann.
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Dimensionierungsbeispiel vorgelegt:
Es wird hier von einem Flugziel ausgegangen, das eine Schutzeinrichtung aufweist, die einer 100 mm starken Panzerung aus Panzerstahl entspricht, sowie von einer Auftreffgeschindigkeit von mindestens 2500 ms^–1.
Der Durchmesser des Gefechtskopfes, wie in 1 gezeigt, soll ca. 1, 2 m betragen.
Der Durchmesser des einzelnen Projektils ist grundsätzlich von untergeordneter Bedeutung; angesichts der Restleistung, die das Projektil nach Durchschlagen der Schutzeinrichtung des Flugzieles noch aufbringen muß, wird hier ein Durchmesser von 6 mm als besonders geeignet angesehen. Der Projektilquerschnitt ist regelmäßig sechseckig. Die Projektillänge beträgt ca. 100 mm. Die Projektilmasse beträgt etwa 30 g.
Im Bereich der Gefechtskopfachse wird ein Raum von ca. 200 mm Durchmesser für Periperieelemente, Auslöseeinrichtung usw. benötigt. In dem Gefechtskopf können daher in einer Radiallage an die 30000 Projektile gestapelt werden. Bei einem gegenseitigen Abstand von etwa 0,25 m zwischen den Projektilen überdeckt das ausgebreitete Netz eine Fläche von ca. 2000 m² bzw. mit ca. 50 m Durchmesser.
Hier handelt es sich um eine vor der Auslösung scheibenförmige Anordnung von ca. 1, 2 m Durchmesser. Fügt man einen Gefechtskopf aus einhundert solchen Scheiben zusammen, dann kann eine Fläche von 230000 m² bzw. mit ca. 550 m Durchmesser belegt werden. Durch eine gegenseitige Koppelung der aus jeder der Scheiben resultierenden Netze kann diese Anordnung stabil beibehalten werden.

Claims

Zerlegbarer Gefechtskopf bevorzugt zum Einsatz gegen Ziele außerhalb der Atmosphäre, mit einer Anzahl mittels kinetischer Energie wirkender Wirkkörper und einer Auslöseeinrichtung zum radialen Entfernen der einzelnen Wirkkörper von der Achse der Flugbahn des Gefechtskopfes, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkkörper als voneinander getrennte Projektile (1) ausgebildet und jeweils an einem Knotenpunkt eines gleichmäßigen Netzes aus zugbeständigen Strängen (2) befestigt sind.
Gefechtskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektile (1) jeweils die Form eines zur Flugrichtung parallelen Stiftes aufweisen und bevorzugt alle im wesentlichen gleich geformt sind.
Gefechtskopf nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Stränge (2) als dünne Schnüre aus hochfestem Material, bevorzugt aus Kohlenstoff- oder Borfasern, gebildet ist.
Gefechtskopf nach den Ansprüchen 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Netz vorgesehen ist, wobei die Projektile (1) mit ihrem vorderen Bereich am einen und mit ihrem rückwärtigen Bereich am anderen Netz befestigt sind.
Gefechtskopf nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 2, durch gekennzeichnet, daß die Stränge (2) als Bänder ausgebildet sind, deren Breite sich in Flugbahnrichtung erstreckt.
Gefechtskopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder federnd und dämpfend sowie bevorzugt aus Federstahl ausgebildet sind.
Gefechtskopf nach Anspruch 2 sowie Anspruch 5 oder 6 dadurch gekennzeichnet, daß die stiftförmigen Projektile (2) bevorzugt im mittigen Bereich ihrer Längenersteckung an einem einzigen Netz aus Bändern angebracht sind.
Gefechtskopf nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektile (1) einen ein möglichst dichtes Stauen im Gefechtskopf ermöglichenden, bevorzugt sechseckigen Querschitt aufweisen.
Gefechtskopf nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektile (1) aus Stahl oder Schwermetall gebildet sind.
Gefechtskopf nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektile (1) als mehrteilige Penetratoren ausgebildet sind.
Gefechtskopf nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die außenseitigen Projektile (1) mit Ihrer Außenseite die Außenfläche des Gefechtskopfes bilden.
Gefechtskopf nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die außenseitigen Projektile (3) von einem Außenmantel (3) umgeben sind, der vor der Herstellung der Einsatzbereitschaft oder unmittelbar vor oder infolge der Aktivierung der Auslöseeinrichtung von den Projektilen (1) entfernbar ist.
Gefechtskopf nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektile (1) einen mittigen Kern (6) umgeben, der mindestens Teile der Auslöseeinrichtung und/oder einer Einrichtung zum Antrieb und/oder zur Steuerung des Gefechtskopfes aufnimmt.
Gefechtskopf nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseeinrichtung dazu eingerichtet ist, bei um die Flugbahn rotierendem Gefechtkopf die Projektile (1) zusammenzuhalten und bei Aktivierung freizugeben.
Gefechtskopf nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslöseeinrichtung als pyrotechnische Einrichtung ausgebildet ist, die die verstauten Projektile (1) bei der Aktivierung auseinandertreibt.
Gefechtskopf nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß bevorzugt bei Projektilen (1) aus ferromagnetischem Material die Auslöseeinrichtung als elektromagnetische Einrichtung ausgebildet ist.
Gefechtskopf nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine weitere Anordnung aus mindestens einem Netz und einer Gruppe von Projektilen (1) vorgesehen ist.
Gefechtskopf nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnungen in Flugrichtung hintereinanderliegend angeordnet sind und bevorzugt mit ihrer jeweiligen Mittelachse gegeneinander versetzt sind.
Gefechtskopf nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnungen in einer Ebene radial zur Flugrichtung nebeneinanderliegend angeordnet sind und rund um die bevorzugt einen ausgesparten Innenraum (6) durchsetzende Mittelachse (7) des Gefechtskopfes gruppiert sind.