[0001] Die Erfindung betrifft ein System für eine Verbringung eines Gefechtskopfes in ein
Zielgebiet nach dem im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
[0002] In mit militärischen Mitteln geführten Konflikten stellen Minen für alle Beteiligten
eine besondere Bedrohung dar. Diese resultiert aus der Fehlzahl unterschiedlicher
Wirkungs- und Ablösemechanismen, Bauausführungen und Verlegearten sowohl der smart
mines oder auch als dump mines. Diese Eigenschaften sind auch die Ursache dafür, dass
Manipulationen an verlegten Minen eine unakzeptable Gefährdung des Personals bedeuten.
Bei den bekannten Verfahren zur Neutralisierung von Minen muss immer damit gerechnet
werden, dass die Mine auslöst. Damit muss die Neutralisierung durch technische Maßnahmen
so erfolgen, dass das Personal nicht gefährdet wird. Besonders problematisch ist die
Neutralisierung von Minen unter der Erdoberfläche, deren Typ und Zustand in der Regel
nicht bekannt sind.
[0003] Erkannte einzelne Minen werden bislang überwiegend pyrotechnisch geräumt. Liegt eine
Mine offen, wird eine Hohlladung so neben der Mine positioniert, dass der Hohlladungsstrahl
in den Sprengstoff wirkt. Eine einfachere Methode besteht im Auflegen einer Schlagladung,
die die Mine durch Zündübertragung und / oder mechanisch zerstört. Beide Methoden
haben den Nachteil, dass die Mine bei Auslösung erhebliche Schäden verursachen kann,
insbesondere wenn sie in urbanem Gebiet liegt.
[0004] Methoden, die Mine so handhabungssicher zu machen, dass sie aufgenommen und an einem
sicheren Ort gesprengt werden kann, bestehen in dem Aufbringen eines schnellhärtenden
Schaums zur Sicherstellung des Zünders oder durch Kühlung mit flüssigem Helium, um
den Auslösemechanismus zu blockieren.
[0005] Um Minen aus größerer Distanz zu neutralisieren, werden in der Regel Bordwaffen,
beispielsweise Maschinengewehre eingesetzt. Diese zerstören die Mine mechanisch oder
lösen sie über die Zündeinrichtung aus.
[0006] Alle Maßnahmen zur Minenneutralisierung, die von einem Minenräumer in direkter Nähe
zur Mine durchgeführt werden müssen, stellen ein inakzeptables Gefährdungspotenzial
dar.
[0007] Hierzu kommt, dass die meisten Methoden mit ausreichender Zuverlässigkeit nur bei
offenliegenden Minen anwendbar sind. Bei verdeckt liegenden Minen kann weder der Typ,
der Zustand, noch die Einbaulage und genaue Position sicher bestimmt werden. Ansprengungen
mit Schlag- oder Hohlladungen sind dann wirkungslos, wenn die vermutete Position der
Mine nicht mit der wirklichen Lage übereinstimmt.
[0008] Eine Neutralisierung einer Mine aus sicherer Distanz mit Beschuss kann zu Beschädigungen
der Mine führen, die dann eine Annäherung eines Minenräumers gar nicht mehr zulässt.
Der Beschuss verdeckt verlegter Minen kommt im Grunde nicht in Frage. Selbst, wenn
die Minenposition optisch markiert ist, ist der Beschusswinkel von einem Fahrzeug
derart ungünstig, dass in vielen Fällen die Penetrationslänge im Erdbereich zu groß
ist.
[0009] Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, ein System für eine Verbringung eines
Gefechtskopfes in ein Zielgebiet mit einer Richtvorrichtung bereitzustellen, das folgende
Anforderungen erfüllen soll:
Das System soll Soldaten mit gepanzerten Fahrzeugen ermöglichen, erkannte Minen, die
offen oder verdeckt verlegt sind, zu räumen;
Das System muss die sichere Neutralisierung von Minen aus einer Distanz von 10 - 50
m vom Fahrzeug aus ermöglichen;
Es soll erreicht werden, dass die Besatzung während des gesamten Neutralisierungsvorganges
im Fahrzeug verbleibt;
Die Neutralisierung muss mit hoher Zuverlässigkeit (größer 95%) erfolgen. Es ist anzustreben,
dass die Mine durch den Neutralisierungsvorgang nicht auslöst;
Es sind alle Arten von Minen (smart mines, dump mines, AT-mines, AP-mines, offroute-mines
adw, offen oder unter der Erdoberfläche verlegt) zu neutralisieren;
Das System ist als Rüstkit für Fahrzeuge auszuführen und darf die Signatur des Fahrzeuges
nicht beeinträchtigen. Das Fahrzeug muss sich nach Abbau des Rüstkits wieder im originalen
Zustand befinden;
Das System muss einen hohen Automatisierungsgrad aufweisen, um die Besatzung von der
Bedienung weitgehend zu entlasten;
Das System muss auf visuell durch die Besatzung erkannte Minen oder Markierungen als
auch auf Positionen wirken können, die lediglich durch ihre Koordinaten bekannt sind;
Das System soll zusätzlich in der Lage sein, Stellungen des Gegners im Nahbereich
präzise so zu bekämpfen, dass Sekundärwirkungen weitgehend vermieden werden;
Das System soll unter allen Wetter- und klimatischen Bedingungen einsetzbar sein.
[0010] Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale.
[0011] Vorteilhafte Weiterbildungen des Systems gehen aus den Merkmalen der Unteransprüche
hervor.
[0012] Die Grundidee des erfindungsgemäßen Wurfsystems besteht darin, einen Splittergefechtskopf
präzise über der sichtbaren Mine oder - falls die Mine unter der Erdoberfläche nicht
sichtbar verlegt ist - über ihrer Position zu zünden, die entweder optisch markiert
und / oder als Koordinate bekannt ist. Die Auslösung des Splittergefechtskopfes bewirkt,
dass jede Mine auf und bis zu 30 cm unter der Erdoberfläche durch Einwirkung von Splittern
zerstört wird.
[0013] Die Einwirkung der Splitter führt bei Minen mit mechanischen Zündern in der Regel
zur Auslösung. Bei Minen mit elektrischen Zündern, Richtminen o. ä. findet eine Auslösung
aufgrund des Zündprinzips nicht statt. Diese Minen werden aber so zerstört, dass eine
spätere, unkontrollierte Zündung ausgeschlossen ist. Der Sprengstoff allein stellt
keine unmittelbare Gefährdung dar.
[0014] Um dieses im Grundsatz einfache Wirkprinzip zu realisieren, müssen bei dem Splittergefechtskopf
technisch mehrere Voraussetzungen erfüllt sein:
- Die Splitterdichte muss so hoch sein, dass der Zünder mit Sicherheit getroffen und
zerstört wird.
- Die Durchschlagsleistung der Splitter muss so hoch sein, dass auch nach Durchdringen
von 25 - 30 cm Erdboden noch ausreichende kinetische Energie zur Zerstörung der Zünderbaugruppe
vorhanden ist.
[0015] Um diese Leistungen zu erfüllen, enthält die Splitterladung eine Splitterdichte von
ca. 0,2 Splitter / cm
2. Bei der für die Penetration notwendigen Splittermasse erreicht der Splittergefechtskopf
diese Splitterdichte in einer kreisförmigen Fläche von ca. einem Meter Durchmesser.
Um die beabsichtigte Wirkung zu erzielen, muss sich die zu zerstörende Mine also innerhalb
dieses Kreises befinden.
[0016] Um einen Wirkkörper über eine Distanz von ca. 20 bis 70 m so zu verbringen, dass
er auf einen vorbestimmten Punkt am Boden in einem Winkel von > 70 Grad auftrifft,
bietet sich das Mörserprinzip an. Die zulässige Abweichung von der Sollflugbahn darf
- wenn beispielsweise eine 38 cm Mine vollständig getroffen werden soll - nicht mehr
als 31 cm betragen. Diese Genauigkeit kann mit einem Mörser mit pyrotechnischem Antrieb
nicht erreicht werden.
[0017] Um die notwendige Genauigkeit zu erzielen, sind zwei Maßnahmen vorgesehen:
- Statt eines pyrotechnischen Mörsers zur Verbringung des Splittergefechtskopfes wird
ein Wurfsystem mit kontrollierter Federspannungsenergie eingesetzt, das mit vergleichbaren
geometrischen Abmessungen eine gegenüber einem Mörser höhere Qualität der Reproduzierbarkeit
der Abgangsgeschwindigkeit, geringere Abgangsfehler durch präzise Rollenlagerführung
während der Beschleunigungsphase und weitgehende Temperaturunabhängigkeit durch Messung
der Energie der Feder während des elektromotorischen Spannvorganges aufweist.
- Der Gefechtskopf wird mit zwei Mikroreaktionstriebwerken so bestückt, dass einige
Meter vor Erreichen des Detonationspunktes die Flugbahn korrigiert werden kann. Diese
Korrektur wird durch einen Sensor gesteuert, der die Flugbahnabweichung erfasst.
[0018] Der Mechanismus der Neutralisierung beruht darauf, Minen durch Einwirkung von Splittern
mechanisch so zu zerstören, dass sie keine Gefahr mehr darstellen. Der Vorteil dieses
Verfahrens besteht darin, dass unabhängig von der Größe, der Bauform, des Zündmechanismus
und der Verlegeart (auf oder unter der Erdoberfläche) der Mine eine hohe Neutralisierungswahrscheinlichkeit
(auch gegen smart mines) gegeben ist.
[0019] Die Kombination eines hochpräzisen mechanischen Wurfsystems und einer Vorrichtung
zur Flugbahnkorrektur stellt sicher, dass der Splittergefechtskopf präzise über der
Minenposition zur Wirkung kommt und damit eine hohe Splitterdichte erzielt werden
kann.
[0020] Die Flugbahnkorrektur durch Mikroreaktionstriebwerke basiert auf einer erprobten
Technik, die ausgesprochen einfache Realisierungen ermöglicht. Mit nur drei Mikroreaktionstriebwerken
am Umfang des Geschosses kann einmalig eine Flugbahnkorrektur erzielt werden, die
die entscheidende Verbesserung in der Treffgenauigkeit bewirkt.
[0021] Der Einsatz eines Lasers zur Übermittlung von Steuerinformationen an den Gefechtskopf
ermöglicht eine einfache Realisierung des Zündmechanismus für die Splitterladung.
[0022] Die Bedienung des Systems durch die Besatzung ist sehr einfach. Der Soldat muss lediglich
den Laserbeleuchter auf die Minenposition steuern und dann die Neutralisierung starten.
Der gesamte weitere Funktionsablauf erfolgt dann automatisch.
[0023] Der Zeitablauf für eine Neutralisierung ist minimal. Nach Erkennen der Minenposition
ist die Neutralisierung nach ca. 10 Sekunden erfolgt.
[0024] Das Wurfsystem ist hervorragend für eine gerätetechnische Realisierung als Rüstkit
geeignet. Die zu adaptierenden Baugruppen verändern die Signatur des Fahrzeuges nur
unwesentlich.
[0025] Die Erfindung wird anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es zeigen:
- Figur 1
- eine schematische Darstellung des Wurfsystems
- Figur 2
- eine dreidimensionale Ansicht des Wurfsystems mit einer Richtvorrichtung
- Figur 3
- eine schematische Darstellung der Funktion eines Laserbeleuchters
- Figur 4
- eine Seitenansicht des Splittergefechtskopfes teilweise in einem Längschnitt
- Figur 5
- in einer schematischen Darstellung den Funktionsablauf des Wurfsystems
- Figur 6
- einen Querschnitt des Gefechtskopfes mit einer Anordnung der Mikroreaktionstriebwerke
- Figur 7
- eine schematische Darstellung der möglichen Auslenkungen des Gefechtskopfes beim Korrekturvorgang
[0026] Das erfindungsgemäße Wurfsystem ermöglicht die Realisierung eines Rüstkit das aus
den Teilbereichen Wurfsystem 20 mit Richteinrichtung 21, Laserbeleuchter 7 und Splittergefechtskopf
3 besteht.
[0027] Die Figuren 1 und 2 verdeutlichen das Wurfsystem 20 mit Richtvorrichtung 21 zur präzisen
Verbringung des Splittergefechtskopfes 3. Die Richtvorrichtung 21 ermöglicht eine
Ausrichtung des Wurfsystems 20 in Azimuthrichtung 22 in einem Bereich von ca. 0 bis
180 Grad und in Elevationsrichtung 23 in einem Bereich von ca. 60 bis 80 Grad. Eine
Transportstellung mit 0 Grad ist vorgesehen.
[0028] Da die typische Einsatzreichweite ca. 20 bis 100 m beträgt, kann das Wurfsystem 20
vorzugsweise als Federwurfsystem ausgeführt werden, das gegenüber pyrotechnischen
Verbringungsmechanismen deutlich geringere Streuungen der Sollflugbahn ermöglicht.
[0029] Das Prinzip besteht darin, Federn 1 mittels Elektromotoren 2 so weit zu spannen,
dass bei Freigabe der Federn 1 der Splittergefechtskopf 3 eine genau vorwählbare Anfangsgeschwindigkeit
erhält. Der Kraft- / Wegverlauf der Federn 1, der dieser Energie entspricht, kann
für die Regelung des Spannvorganges durch Elektromotoren 2 präzise über Kraftelemente
oder Stromsensoren 4 in der Stromversorgung der E-Motoren 2 gemessen werden. Damit
können auch Einflüsse durch Temperatur und Materialermüdung in den Federn 2 weitgehend
ausgeglichen werden. Da eine gasdichte Führung des Splittergefechtskopfes 3 entfällt,
kann der Splittergefechtskopf 3 z. B. in einem Becher 5, der durch die Federn 1 über
eine spielfreie Rollenführung 6 beschleunigt wird, mit geringer Abgangsstreuung ausgeworfen
werden.
[0030] Der in der Figur 3 dargestellte Laserbeleuchter 7 kann zwei Laserstrahlen 8, 9 voneinander
unabhängig frei positionierbar in Azimuth und Elevation aussenden, wobei der Laserbeleuchter
7 auf einem Fahrzeug 19 positioniert ist.
[0031] Der erste Laserstrahl 8 dient zur Beleuchtung einer Mine 10 oder einer Oberflächenposition,
unter der sich die Mine 10 befindet. Der Laserstrahl 8 kann durch die Fahrzeugbesatzung
über manuelles Richten einer Zielmarke auf die erkannte Mine 10 geführt werden oder
automatisch über eine nicht näher dargestellte Steuereinheit gerichtet werden. Für
diese automatische Steuerung sind dann die genaue Position der Mine und die genaue
Position sowie Richtung des Fahrzeuges 19 erforderlich.
[0032] Der zweite Laserstrahl 9 hat die Form eines Fächers. Elevations- und Azimuthwinkel
werden mit Bezug auf die Raumlage des Beleuchtungslaserstrahls 8 automatisch ermittelt.
Der Azimuthwinkel der Mittellinie des Fächers entspricht dem Azimuthwinkel des Beleuchtungslasers
8, der Elevationswinkel ist um einen solchen Wert größer als der Elevationswinkel
des Beleuchtungslasers 8, so dass der Strahlfächer 9 in einem vorwählbaren Abstand
28, der beispielsweise 2- 4 m beträgt, über der Beleuchtungsposition 29 der Mine 10
verläuft. Dieser Laserstrahl 9 ist codiert.
[0033] Nach den Figuren 4 - 7 besteht der Splittergefechtskopf 3 aus folgenden Baugruppen:
Einem Gefechtskopfkörper 11, einer Splitterladung 12, einem an der Stirnseite des
Splittergefechtskopfes 3 angeordneten Laserpositionsdetektor 13, der die Position
des Laserleuchtflecks 29 des Beleuchtungslasers 8 bestimmt, einem Laserdetektor 14
mit Decodiereinrichtung zur Detektion des codierten Laserfächers 9, drei Mikroreaktionstriebwerke
15 mit Zündeinrichtung, die am Umfana des Gefechtskopfes um ie 120 Grad versetzt angebracht
sind. und einer Steuer- und Auswerteeinheit 16, welche die Steuerung des Laserpositionsdetektors
13, des Laserdetektors 14, der Mikroreaktionstriebwerke 15, sowie die Zündung des
Gefechtskopfes bewirkt.
[0034] Das Wurfsystem funktioniert wie folgt:
[0035] Die Elektronik- und Zündeinrichtung des Gefechtskopfes 3 wird durch den Wurfvorgang
aktiviert. Ca. 3m über dem Boden 24 taucht der Gefechtskopf 3 durch den Laserfächer
9. Dieses Ereignis wird durch den Laserdetektor 14 mit Decodiereinrichtung detektiert.
Dadurch wird der Laserpositionsdetektor 13 an der Stirnseite des Gefechtskopfes 3
eingeschaltet, der die Richtung des Aufschlagpunktes 25 zum Beleuchtungspunkt 29 der
Mine 10 misst. Die Richtung wird lediglich als Sektor bestimmt. Die Anzahl der Sektoren
bestimmt sich durch die Anzahl der Mikroreaktionstriebwerke 15. Bei drei am Umfang
17 gleich verteilten Mikroreaktionstriebwerken 15 können durch Zündung von einem oder
zwei Triebwerken 15 insgesamt sechs um jeweils 60 Grad versetzte Auslenkungen 18 erzielt
werden. Damit ist eine Auflösung des Suchbereichs in sechs Richtungssegmente mit je
60 Grad erforderlich, wenn abhängig vom Segment ein oder zwei Mikroreaktionstriebwerke
15 gezündet werden.
[0036] Der Laserpositionsdetektor 13 ermittelt, ob die Flugbahn 27 im Fleck 29 des Beleuchtungslasers
8 mündet oder die Flugbahn 27 eine Ablage 26 aufweist. Ist eine Ablage 26 gegeben,
wird der Winkel gemessen und die dazugehörigen ein oder zwei Triebwerke 15 gezündet.
Dadurch wird eine Korrektur der Flugbahn 27 in Richtung des Beleuchtungsflecks 10
bewirkt. Da die Höhe des Laserfächers 9 über der Erdoberfläche, sowie die Geschwindigkeit
des Gefechtskopfes bekannt ist, kann nach einer bestimmten Zeit, in der die Korrektur
der Flugbahn abgeschlossen ist, die Auslösung des Splittergefechtskopfes 3 ca. 1 m
über dem Boden erfolgen. Die nicht dargestellten Splitter werden dadurch in einer
angenäherten Gleichverteilung mit einer Geschwindigkeit von ca. 800 m / s nach unten
ausgestoßen. Die Auslösehöhe, die Ausstoßcharakteristik und die Zahl der Splitter
sind so gewählt, dass in einem Kreis von ca. einem Meter Durchmesser eine Splitterdichte
von 0,2 Splitter / cm
2 erzielt wird. Die kinetische Energie der Splitter ist ausreichend, nach einer Durchdringung
von 30 cm Erdboden die Minen noch sicher zu zerstören.
Bezugszeichenliste
[0037]
- 1
- Feder
- 2
- Elektromotor
- 3
- Splittergefechtskopf
- 4
- Kraftelement / Stromsensor
- 5
- Becher / Aufnahme
- 6
- Rollenführung
- 7
- Laserbeleuchter
- 8
- Laserstrahl
- 9
- Laserstrahl / Laserfächer
- 10
- Mine
- 11
- Gefechtskopfkörper
- 12
- Splitterladung
- 13
- Laserpositionsdetektor
- 14
- Laserdetektor
- 15
- Mikroreaktionstriebwerk
- 16
- Steuer- und Antriebseinheit
- 17
- Umfang
- 18
- Auslenkung
- 19
- Fahrzeug
- 20
- Wurfsystem
- 21
- Richtvorrichtung
- 22
- Azimuthrichtung
- 23
- Elevationsrichtung
- 24
- Boden
- 25
- Aufschlagpunkt
- 26
- Ablage
- 27
- Flugbahn
- 28
- Abstand
- 29
- Leuchtfleck / Beleuchtungspunkt
1. System für eine Verbringung eines Gefechtskopfes in ein Zielgebiet mit einer Richtvorrichtung,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
a) ein Wurfsystem (20) enthält für eine präzise Verbringung eines Splittergefechtskopfes
(3) zu einem Detonationspunkt Mittel (1) für einen kontrollierten Energieverlauf zur
Erzielung einer genau vorwählbaren Anfangsgeschwindigkeit;
b) der Splittergefechtskopf (3) enthält Mittel (13, 14, 15, 16), mit denen die Flugbahn
(27) unmittelbar vor Erreichen des Detonationspunktes korrigierbar ist;
c) für die Korrektur der Abweichung des Gefechtskopfes (3) in Richtung des Detonationspunktes
werden Laserstrahlen (8, 9) aus einem im Bereich des Wurfsystems (20) stationierten
Laserbeleuchters (7) benutzt.
2. Wurfsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Federwurfsystem, dessen Federn (1) mittels Elektromotoren (2) derart spannbar
sind, dass bei Freigabe der Federn (1) der Splittergefechtskopf (3) die genau vorwählbare
Anfangsgeschwindigkeit erhält.
3. Wurfsystem nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kraft- / Wegverlauf der Federn (1) für die Regelung des Spannvorganges durch
die Elektromotoren (2) präzise durch Kraftelemente oder Stromsensoren (4) in der Stromversorgung
der Elektromotoren (2) mess- und einstellbar ist.
4. Wurfsystem nach einem der Ansprüche 1 - 3,
gekennzeichnet durch eine becherförmige Aufnahme (5) für den Splittergefechtskopf (3), die innerhalb des
Wurfsystems (20) in einer Rollenführung (6) gelagert ist und durch die Federn (1) auswerfbar ist.
5. Wurfsystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein erster vom Laserbeleuchter (7) ausgesandter Laserstrahl (8) der Beleuchtung einer
Mine (10) oder der Oberflächenposition, unter der sich die Mine (10) befindet, dient,
wobei der Laserstrahl (8) manuell oder automatisch auf die erkannte Mine ausrichtbar
ist.
6. Wurfsystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein zweiter vom Laserbeleuchter (7) ausgesandter und codierter Laserstrahl (9) die
Form eines Fächers aufweist, wobei der Azimuthwinkel der Mittellinie des Fächers dem
Azimuthwinkel des Beleuchtungslasers und der Elevationswinkel um einen solchen Wert
größer als der Elevationswinkel des Beleuchtungslasers entspricht, so dass der Strahlenfächer
in einem annähernd konstanten vorwählbaren Abstand (28) über der Beleuchtungsposition
(29) der Mine (10) verläuft.
7. Wurfsystem nach einem der Ansprüche 1 - 6,
gekennzeichnet durch einen an der Stirnseite des Splittergefechtskopfes (3) angeordneten Laserpositionsdetektor
(13) und einen heckseitig am Splittergefechtskopf (3) angeordneten Laserdetektor (14)
mit einer Decodiereinrichtung zur Detektion des codierten Laserfächers (9).
8. Wurfsystem nach einem der Ansprüche 1 - 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Splittergefechtskopf (3) vorzugsweise auf dem Umfang (17) gleichmäßig verteilt
angeordnete Mikroreaktionstriebwerke (15) mit einer Zündvorrichtung enthält.
9. Wurfsystem nach einem der Ansprüche 1 - 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Splittergefechtskopf (3) eine Steuer- und Antriebseinheit (16) angeordnet
ist, durch die der Laserpositionsdetektor (13), der Laserdetektor (14), die Mikroreaktionstriebwerke
(15) und die Zündung des Gefechtskopfes steuerbar ist.
10. Wurfsystem nach einem der Ansprüche 1 - 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei drei am Umfang (17) gleich verteilten Mikroreaktionstriebwerken (15) durch Zündung
von einem oder zwei Triebwerken insgesamt sechs um jeweils 60° versetzte Auslenkungen
(18) erzielbar sind, die eine Korrektur der Flugbahn (27) in Richtung des Beleuchtungsflecks
(29) der Mine (10) bewirken.