DE69509332T2

DE69509332T2 - Geschoss für die Zerstörung von harten Zielen, die tief vergraben sind

Info

Publication number: DE69509332T2
Application number: DE69509332T
Authority: DE
Inventors: Glenn E. Dahl; Stephen G. Wurst
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1994-09-06
Filing date: 1995-09-05
Publication date: 1999-12-02
Anticipated expiration: 2015-09-06
Also published as: DE69509332D1; US5526752A; AU3046295A; EP0706026A1; IL114604A0; IL114604A; EP0706026B1

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Projektile zur Zerstörung eines tief vergrabenen und gehärteten Ziels, und insbesondere bezieht sie sich auf eine Vielzahl von hintereinander angeordneten Sprengköpfen, die sequentiell bzw. aufeinanderfolgend detoniert werden, und zwar bei Erreichen des Zieles, um die Wahrscheinlichkeit der Zielzerstörung zu erhöhen.

2. Beschreibung des Stands der Technik

Waffen dienen verschiedenen Funktionen während der Verteidigung oder des Angriffs eines Territoriums. Eines solcher Ziele ist die Zerstörung von Befehls- und Kontrollzentren. Eine steigende Zahl von solchen potentiellen Zielen werden tief im Untergrund vergraben und mit verstärkten Betonüberschichten gehärtet. Bis vor kurzem war die einzige Möglichkeit gegen solche tief vergrabene und gehärtete Ziele der Einsatz von Nuklearsprengköpfe. Nun wurde erkannt, daß solche Waffen eine inakzeptable Lösung für regionale Konflikte sind, und daher wurden Anstrengungen unternommen, die Entwicklung von eindringenden Waffen mit konventionellen Sprengköpfen zu verfolgen.
Solche Anstrengungen führten zu einem neuen Verständnis der Physik des Eindringens einschließlich der terradynamischen bzw. erddynamischen Stabilität, werden ferner neue strukturelle Konstruktionen zum Erhalt der Integrität bzw. Einheitlichkeit der Sprengköpfe und des Zündmechanismus entwickelt. Das U.S.-Patent Nr. 4,878,432 an Mikhail offenbart ein neues Projektil mit kinetischer Energie für eindringende Waffen. Das Projektil nach Mikhail umfaßt mehrere, in Längsrichtung angeordnete bzw. gestapelte Eindringungsstufen, die sich voneinander trennen und unabhängig voneinander während des Fluges in einer nach rückwärts und nach vorwärts gerichteten Sequenz fliegen. Das U.S.-Patent Nr. 4,090,446 an Tomasetti offenbart eine gesteuerte Vergrabungstiefeneindringvorrichtung bzw. einen Eindringkörper mit einem Vor derabschnitt, welcher nach einer dem Auftreffen folgenden vorbestimmten Zeit sich vom Hinterabschnitt trennt und in eine Richtung von ungefähr 45º zur Richtung der Bewegung des Hinterabschnitts davon läuft bzw. rennt.
Derzeitige Arbeiten, die eindringende Waffen betreffen, die in der Lage sind, vergrabene, gehärtete Ziele zu zerstören, konzentrieren sich auf eine anwachsende Eindringtiefe (siehe US Statutory Invention Registration Nr. H867) und auf die Entwicklung neuer Zündsysteme, um Ungenauigkeiten zu eliminieren (siehe U.S.-Patent Nr. 4,606,272 an Kerdraon und U.S.-Patent Nr. 4,878,432 an Mikhail).
Zündprobleme stammen von Ungenauigkeiten bezüglich der Natur der Zielüberschichten. Bei zeitverzögerten Zündungen können Unsicherheiten der Bodenzusammensetzung und der Dicke der Betonüberschichten zu Detonationen in Abständen vom Ziel führen, die den Sprengkopf unwirksam machen. Technisch ausgereiftere Zündungen wurden entwickelt zur Messung von Beschleunigungen und anderen Phänomenen, um diese Unsicherheiten zu korrigieren.
Jedoch ergeben sich diese Zielunsicherheiten auch aufgrund eines Mangels an Wissen über die Anzahl der Schichten der Struktur, in die eingedrungen werden soll, oder über das Material, aus dem das Ziel aufgebaut ist, oder die Bodenzusammensetzung, oder über die Anzahl und Frequenz von Hohlrräumen. Unter diesen Umständen können Detonationen, die sogar durch hochentwickelte Zündungen initiiert werden, in großen Distanzen vom Ziel auftreten, wodurch der Sprengkopf unwirksam wird.
Zusätzlich können Gegenmaßnahmen, wie beispielsweise Trümmer, in der Überschicht verwendet werden, welche eine Zufälligkeit des Eindringverhaltens einführen, was die Fähigkeit einer hochentwickelten Zündung zur Detonation im Ziel weiter kompliziert.
Ferner wird die Aufmerksamkeit auf GB-A-1 500 681 ('681) gelenkt, welches einen Sprengkopf zur Verwendung gegen bewährte Ziele zeigt. Der Sprengkopf weist eine sogenannte Hohlladung auf, welche ihre Kraft in eine Richtung konzentriert (zum Blasen eines Lochs durch die Wehrplatte), und zwar über eine Düse. Die Düse erstreckt sich durch eine zweite Explosivladung, welche koaxial um die Düse angeordnet ist und welche in einer Vorwärtsrichtung im Sprengkopf bezüglich der Hohlladung angeordnet ist. Während des Einsatzes des Sprengkopfs wird zuerst die Hohlladung auf das Auftreffen des Sprengkopfs auf ein Ziel detoniert, und die Energie der Detonation wird durch die zweite Explosivladung geleitet bzw. konzentriert und dadurch wird die zweite Explosivladung detoniert.
DE-C-00 73 926 ('926) zeigt ein Projektil mit einer Vorwärts- und einer Rückwärtskammer, die Explosivladungen enthalten, sowie Detonatoren, die mit den Explosivladungen assoziiert sind. Während des Einsatzes des Projektils wird der mit der in der rückwärtigen Kammer enthaltenen Explosivladung assoziierte Detonator auf eine feste Zeitverzögerung eingestellt, um die assoziierte Ladung zu detonieren. Diese Detonation aktiviert dann den mit in der vorwärtsgerichteten Kammer enthaltenen zweiten Ladung assoziierten Detonator, um die zweite Ladung nach einer bestimmten Zeitverzögerung zu detonieren.
CH-A-269 828 zeigt ein Projektil, welches als Grundlage für den Entwurf des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruches 1 verwendet wurde.

Ziele und Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher ein grundlegendes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine neue projektilartige Waffe mit Mehrfachsprengköpfen innerhalb eines einzelnen Gehäuses vorzusehen, und zwar mit einer Zündanordnung, welche die Detonation von Sprengköpfen von hinten sequentiell nach vorne erlaubt, und zwar wenn die Waffe das Ziel erreicht.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Projektil mit Mehrfachsprengköpfen vorzusehen, welche sequentiell detoniert werden, und zwar beginnend mit dem hintersten Sprengkopf und sich nach vorne bewegend zum eindringenden Teil des Projektils.
Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Waffe mit Mehrfachsprengköpfen vorzusehen, in welcher der hinterste Sprengkopf anfänglich gezündet wird, und die verbleibenden Sprengköpfe sequentiell nach vorne detoniert werden, und zwar mittels einer Zündanordnung, welche einen Detonator aufweist, der im Nasenteil der Waffe angeordnet ist.
Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Projektilgehäuse vorzusehen, in welchem getrennte Sprengköpfe in einer beabstandeten Beziehung entlang der Längsachse der Waffe angeordnet sind, und wobei die Sprengköpfe sequentiell mittels einem vorne angeordneten Zündmechanismus detoniert werden.
Dies und andere Ziel werden durch das Projektil der vorliegenden Erfindung gemäß Anspruch 1 erreicht. Das Projektil weist mehrere Sprengköpfe auf, die voneinander innerhalb des Waffengehäuses getrennt bzw. gesondert sind, wobei jeder Sprengkopf mit einem eigenen unabhängigen Detonator versehen ist. Die Sprengköpfe sind in einer beabstandeten Beziehung entlang der Längsachse des Waffengehäuses angeordnet, und die Detonatoren sind miteinander an einem Zündmechanismus verbunden, der im Vorwärtsbereich des Waffengehäuses angeordnet ist. Wenn die Waffe das Ziel erreicht, wird anfänglich der hinterste Sprengkopf detoniert und die verbleibenden Sprengköpfe werden dann sequentiell in eine Vorwärtsrichtung durch den Zündmechanismus detoniert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 stellt im Querschnitt eine Seitenansicht der Mehrfachsprengkopfwaffe gemäß der vorliegenden Erfindung dar;
Fig. 2 zeigt die Eindringtrajektorie einer Waffe der vorliegenden Erfindung durch ein gattungsgemäßes tief eingegrabenes und gehärtetes Ziel; und
Fig. 3 zeigt im Querschnitt eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der Mehrfachsprengkopfwaffe des Projektiltyps gemäß der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 der Zeichnung ist ersichtlich, daß ein Ausführungsbeispiel der Waffe oder des Projektils 100 der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse 102 mit einem Vorwärtsende 104, einem Rückwärtsende 106 und einer dazwischen definierten Längsachse LL' umfaßt. Mehrere Sprengköpfe 110, 112, 114 und 116 sind so gezeigt, daß sie im Gehäuse 102 enthalten sind, wobei die Sprengköpfe durch Trennwände oder Unterteilungen 120, 122 und 124 getrennt sind, die an das Innere der Seitenwände des Gehäuses zwischen einem jeden Paar von benachbarten Sprengköpfen gesichert sind. Detonatoren 132, 134 und 136 sind in der Nähe zu den Sprengköpfen 112, 114 bzw. 116 angeordnet. Ein Nasenkegel 140 ist am Vorwärtsende 104 des Waffengehäuses gesichert und ein Zündmechanismus 150 ist zwischen dem Rückwärtsende des Nasenkegels und dem Vorwärtsende des. Sprengkopfs 110 vorgesehen.
Die Trennwände 120, 122, 124 der Waffe 100 sind zwischen den Sprengköpfen angeordnet und an den Gehäuseinnenwänden angebracht, und sie sind am Gehäuse auf eine solche Weise gesichert, so daß sie besser einer Explosion bzw. einer Druckwelle widerstehen als die Wände des Gehäuses benachbart zum Sprengkopf, so daß, wenn der Sprengkopf gezündet bzw. detoniert ist, die Gehäusewand um den detonierten Sprengkopf versagt und nicht die nächstvordere Trennwand.
Ein abnehmbarer Nasenkegel 140, der am Vorwärtsende des Gehäuses angeordnet ist, erlaubt einen Zugriff zum Zündmechanismus 150, welcher me chanisch oder elektrisch sein kann. Der Zündmechanismus ist bevorzugter Weise mit jedem der Detonatoren 132, 134, 136 verbunden, beispielsweise durch eine gemeinsame Stange, Draht oder einen Verdrahtungsbus. Die Anordnung des Zündmechanismus in Vorwärtsrichtung vor den Sprengköpfen ist ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung, da sie ein Phänomen verhindert, daß als "slapdown" (Abwärtsschlag) bekannt ist. Ein slapdown tritt auf, wenn das Hinterende und die Nase eines Projektils Trajektorien folgen, die nicht gleich sind. Ein slapdown involviert große Verformungen und Zugkräfte, die auftreten, wenn das Hinterende des Projektils sich selbst mit der Nase ausrichtet.
Fig. 1 zeigt ebenso eine alternative Anordnung der Zündung 150. Hier wird die Zündung mit dem Bezugszeichen 150A identifiziert und ist untergebracht in der Seitenwand des Projektilgehäuses gezeigt. Diese Anbringung würde einen Zugriff auf die Zündung im Falle erlauben, daß ein vorne angebrachter Führungssensor im Projektil installiert werden soll. Solch eine Anbringung würde insbesondere wünschenswert sein, wenn die Analyse zeigte, daß das Anbringen der Zündung in der Seitenwand strukturell bevorzugter ist.
Der Betrieb des Zündmechanismus involviert das Senden eines Detonationssignals an den hintersten Detonator zuerst, dann an den nächtsvorderen Detonator, dann an den nächstvorderen Detonator, in Serie, bis der vorderste Detonator erreicht ist. Somit wird im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ein Detonationssignal zuerst an den Detonator 136 gesendet, dann ein Detonationssignal an den Detonator 134, dann ein Detonationssignal an den Detonator 132, und zuletzt ein Detonationssignal an den Detonator 150.
Es sei bemerkt, daß die Sprengköpfe 110, 112, 114, 116 tandemmäßig bzw. hintereinander bezüglich zueinander angebracht sind, und zwar innerhalb des Außengehäuses 106 der Waffe während des gesamten Fluges der Waffe, bis sie die Zieldestination erreicht. Zu diesem Zeitpunkt werden die Sprengköpfe detoniert, und zwar sequentiell jeweils einer zu jedem Zeitpunkt, und zwar vom hintersten Sprengkopf nach vorne zum vordersten Sprengkopf.
Bezugnehmend auf die Fig. 2 ist die Eindringtrajektorie 200 der Waffe 100 gezeigt, und zwar nach dem Eintritt in die Erde und sich bewegend in Richtung eines tief vergrabenen und gehärteten Zieles 202, das metallische oder betonierte Überstrukturen bzw. Überlagen 210 aufweist, die einen mehrschichtigen Bunker mit horizontalen Böden abdeckt. Die Figur zeigt vier Explosionen 222, 224, 226, 228, welche an vier verschiedenen vertikalen Orten stattgefunden haben, und zwar entsprechend den Zeitverzögerungen, die in das Muster der Sprengkopfexplosionen eingebaut wurden. Die Explosion 222 entspricht dem Sprengkopf 116 der Fig. 1, die Explosion 224 dem Sprengkopf 114, die Explosion 226 dem Sprengkopf 116 und die Explosion 228 entspricht dem Sprengkopf 110.
Das vertikale Explosionsmuster, das in Fig. 2 gezeigt ist, ist dahingehend signifikant bzw. bezeichnend, daß es die Eindringwaffe 100 mit einer größeren Wahrscheinlichkeit der Zielzerstörung versieht, als eine Eindringwaffe, welche eine einzelne Explosion mit höherer Ausbeute vorsieht.
Zusätzlich ist das Rückwärts-nach-vorne-Detonationsmuster der Sprengköpfe in soweit wesentlich, daß es eine größere Eindringtiefe der Waffe ermöglicht, als es bei jeglicher bekannten Waffe möglich ist, die ein Vorne-nach-hinten (d. h. nach rückwärts gerichtetes)-Detonationsmuster vorsieht. Dieser Vorteil beruht auf der Tatsache, daß wenn jeder rückwärtige Sprengkopf explodiert, er als Hammer- oder Pfahlantrieb wirkt, und zwar momentübertragend auf die Trennwand nach vorne bezüglich des detonierten Sprengkopfs, um den verbleibenden Teil der Waffe nach vorne in eine Richtung der Trajektorie voranzutreiben.
Fig. 3 stellt ein zweites Ausführungsbeispiel 300 der Waffe der vorliegenden Erfindung dar. Ein Nasenkegel 302 ist über eine Schraubverbindung oder - bindung an einen Waffenkörper 304 angebracht, welcher das Gehäuse der Waffe bildet. Eine Vielzahl von Sprengköpfen 310 sind an beabstandeten Orten entlang der Längsachse des Gehäuses angeordnet und werden an sol chen Orten durch Sprengkopfgehäuse 312, 314, 316 gehalten, welche aufgeschraubt oder gebunden an die Innenwände des Waffengehäuses sind, um so bezüglich ihrer Position während des Fluges der Waffe fixiert zu bleiben.
An der Oberseite oder dem Rückwärtsteil eines jeden Sprengkopfgehäuses ist eine kombinierte Detonator- und Zündmechanismusvorrichtung DF (detonator and fuzing = DF) angeordnet, welche in einer Trennwand oder Unterteilung eingebaut ist, die benachbarte Sprengköpfe voneinander trennen. Der kombinierte Detonator- und Zündmechanismus wirkt ebenso effektiv als ein Stöpsel oder eine Kappe, um das explosive Material des Sprengkopfes zu halten, welches innerhalb des Gehäuses enthalten ist, an welches er gesichert ist. Es sei bemerkt, daß das erste Sprengkopfgehäuse innerhalb des vordersten Bereichs des Gehäuses gesichert ist, und dann jedes folgende nach hinten positionierte Sprengkopfgehäuse huckepackmäßig auf dem gerade vorhergehenden Gehäuse getragen ist.
Offensichtlich sind viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung im Lichte der zuvor genannten Lehre möglich. Es sei daher verstanden, daß im Umfang der Erfindung, wie sie in den angefügten Ansprüchen definiert ist, die Erfindung anders als speziell beschrieben ausgeführt werden kann.

Claims

1. Projektil (100) zur Zerstörung eines tief vergrabenen gehärteten Ziels, wobei folgendes vorgesehen ist:

ein Gehäuse (102) mit einem vorderen Ende (104) und einem hinteren Ende (106) und zwar eine Längsachse definierend;

eine Vielzahl von Sprengköpfen (110, 112, 114, 116) angeordnet in dem Gehäuse entlang der Längsachse;

Mittel (132, 134, 136, 150) zum sequentiellen Detonieren der Sprengköpfe, wenn das Projektil das Ziel erreicht, wobei die sequentielle Detonation der Sprengköpfe die Wahrscheinlichkeit der Zerstörung des Ziels erhöht; wobei die Mittel eine Sicherung (150) am vorderen Ende des Gehäuses (102) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß

die Mittel (132, 134, 136, 150) zum sequentiellen Detonieren der Sprengköpfe (110, 112, 114, 116) eine Detonation vom hintersten Sprengkopf nach vorne vorsehen, und wobei die Mittel zum sequentiellen Detonieren einen Detoniermechanismus aufweisen, der betriebsmäßig zwischen dem Sprengkopf und der Sicherung (150) gekoppelt ist;

wobei das Gehäuse (102) massive oder solide Unterteilungen (120, 122, 124) angeordnet zwischen benachbarten Sprengköpfen aufweist, und zwar befestigt an den Innenwandzonen des Gehäuses (102) derart, daß jede sequentielle Sprengkopfdetonation innerhalb einer Kammer eingeschlossen ist, die mit dem detonierten Sprengkopf assoziiert ist, und zwar isoliert von dem nächsten vorderen, nicht-detonierten Sprengkopf in der nächsten vorderen Kammer; und

wobei die Unterteilungsmittel (120, 122, 124) derart geformt sind, daß sie den Ausfall der Kammerseitenwände erzwingen vor dem Ausfall der nächsten vorderen Unterteilungsmittel bei der Detonation jedes Sprengkopfes.

2. Projektil (100) nach Anspruch 1, wobei der Detoniermechanismus Mehrfach-Detoniervorrichtungen aufweist.

3. Projektil (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Unterteilungsmittel aus einem Material hergestellt sind, welches strukturelle Eigenschaften besitzt, die den Ausfall der Kammerseitenwände erzwingen, bevor die nächsten nach vorne gelegenen Unterteilungsmittel bei Detonation jedes Sprengkopfes ausfallen.

4. Projektil (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Innenwände des Gehäuses nahe den Unterteilungsmitteln derart verstärkt sind, daß bei Detonation jedes Sprengkopfes die Gehäuseinnenwand ausfällt, bevor die nächsten nach vorne gelegenen Unterteilungsmittel ausfallen.

5. Projektil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei dann, wenn ein Sprengkopf detoniert, die Explosion einen Kraftimpuls auf die Unterteilungsmittel in Laufrichtung des Projektils ausübt, wodurch das Projektil auf eine weitere Eindringtiefe am Ziel angetrieben wird.