[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tandem-Ladung für einen Flugkörper.
[0002] Sogenannte Tandem-Ladungen enthalten eine Vorladung und eine Hauptladung, was der
Bekämpfung von harten Zielstrukturen, wie Bunker oder dergleichen dient. Die Vorladung,
welche meist als Vorhohlladung vorgesehen ist, erzeugt zunächst einen tiefen Krater
im Zielmaterial, in welchen die Hauptladung vordringt. Durch diese "Vorbohrung" mittels
der Vorhohlladung wird einerseits die Wirkleistung der Hauptladung deutlich erhöht
und andererseits das Risiko einer Abgleitung vom Ziel bei schiefen Auftreffwinkeln
("Ricochet"-Effekt) reduziert. Entsprechend groß wird dafür eine derartige Vorhohlladung
ausgelegt.
[0003] Die
DE 36 03 620 C1 beschreibt eine Tandem-Hohlladung. Zwischen einer Vorhohlladung und einer Haupthohlladung
wird hier eine feste Schutzhaube aus Stahl vorgeschlagen, welche die Haupthohladung
komplett umgibt und so einerseits einen freien Raum zur Stachelbildung und andererseits
einen Schutz vor Schwaden und Fragmenten sowie der Stoßwelle bei Detonation der Vorhohlladung
bereitstellt.
[0004] Die
DE 36 01 051 C1 beschreibt eine Tandem-Ladung mit einer Vorhohlladung und einer Haupthohlladung,
wobei ein Schwadenschild zwischen der Vorhohlladung und der Haupthohlladung vorgesehen
ist. An dem Schwadenschild ist eine gegenüber der Haupthohlladung verschiebbare Hülse
angeordnet, wobei die Zündeinrichtung der Haupthohlladung durch Auftreffen der Hülse
auslösbar ist. Die
EP 2 327 952 A1 und die
DE 41 26 793 C1 beschreiben weitere Tandem Ladungen.
[0005] Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine
Tandem-Ladung mit verbesserten Schockeigenschaften bereitzustellen.
[0006] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Tandem-Ladung für einen Flugkörper
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder 8 gelöst.
[0007] Demgemäß ist eine Tandem-Ladung für einen Flugkörper vorgesehen. Die Tandem-Ladung
umfasst eine Vorladung, insbesondere Vorhohlladung, sowie eine Hauptladung, welche
eine Hülle mit einer zu der Vorladung ausgerichteten Spitze aufweist. Darüber hinaus
ist eine auf die Spitze aufgesetzte Kappe vorgesehen, welche zur Abweisung von bei
Detonation der Vorladung entstehenden Schockwellen ausgebildet ist.
[0008] Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, die Spitze einer
Hülle einer Hauptladung mit einer zusätzlichen schockabweisenden Kappe zu versehen.
Auf diese Weise können die Eigenschaften der Spitze frei modifiziert werden, ohne
dass dabei Rücksicht auf für die Ausgestaltung der Spitze geltende Randbedingungen
genommen werden braucht. Insbesondere ist somit eine Formgebung bzw. Geometrie und
eine Materialauswahl der Kappe für die Schockabweisung optimiert wählbar. Auf diese
Weise wird eine Einkopplung der Schockwelle in die Hülle wirksam vermindert. Somit
wird eine Belastung auf innerhalb der Hülle angeordnete Bauelemente der Hauptladung,
insbesondere eine meist an einer Rückseite angeordneten Sicherungseinrichtung und/oder
ein Zündsystem sowie mechanische Komponenten wie Gewinde und dergleichen, stark reduziert.
[0009] Die Hauptladung kann dabei unterschiedlichste Ausgestaltungen aufweisen. Insbesondere
ist die vorliegende Erfindung sowohl für Haupthohladungen mit Schutzhaube bzw. -hülle
als auch für Penetrator-Hauptladungen mit einer Penetratorhülle anwendbar. Die Kappe
ist dabei speziell zur Aufnahme der jeweiligen Spitze einer Hülle ausgebildet, insbesondere
mit einer Vertiefung, welche der Negativform der Spitze entspricht.
[0010] Die erfindungsgemäße Lösung einer auf die Spitze der Hülle der Hauptladung aufgebrachten
Kappe benötigt vorteilhaft nur einen geringen Raum und erfordert keinerlei Änderung
der Hauptladung an sich. Vorteilhaft wird die Hauptladung somit auf der Leistungsseite
und hinsichtlich der Funktionalität keinerlei Einschränkungen unterworfen.
[0011] Zudem ist erfindungsgemäß auch eine Nachrüstbarkeit der erfindungsgemäßen Kappe an
bestehenden Tandem-Ladungen ermöglicht. Diese braucht bei einem bestehenden System
lediglich auf die Spitze der Hülle der Hauptladung aufgesetzt werden, was durch den
geringen Bauraum und ohne Notwendigkeit von sonstigen Änderungen auf einfache Weise
ermöglicht ist. Selbstverständlich kann dabei eine geeignete Befestigung der Kappe
bedarfsgerecht vorgesehen werden.
[0012] Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen
sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.
[0013] Gemäß einer Weiterbildung ist die Hauptladung als Penetratorladung ausgebildet und
die Hülle als Penetratorhülle mit einer entsprechend als Penetratorspitze geformten
Spitze vorgesehen. Da eine Penetrationsleistung eines Penetrators wesentlich von der
Form der Penetratorspitze abhängt, kann diese in der Regel keinen geometrischen Änderungen
zur Schockabweisung unterworfen werden. Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann dem
entgegengewirkt werden, indem die Penetratorspitze unverändert bleibt und dennoch
durch die Kappe eine optimierte Schockabweisung bei Detonation der Vorladung ermöglicht
ist. Somit wird erreicht, dass die Schockwelle nur in stark reduziertem Maße in die
Hülle gelangen kann.
[0014] Gemäß einer Ausführungsform ist die Spitze bi-konisch ausgebildet, wobei die Kappe
zumindest einen vorderen Konus der Spitze abdeckt. Insbesondere ist die Kappe zweiteilig
mit einer inneren und einer äußeren Kappe ausgebildet, wobei der vordere Konus mit
der inneren Kappe und der hintere Konus samt der inneren Kappe mit der äußeren Kappe
abgedeckt ist. Vorteilhaft ist auf diese Weise eine speziell für bi-konische Penetratorspitzen
ausgelegte und dennoch einfach herzustellende und aufzubringende Kappe bereitgestellt.
Bei Bedarf können auch unterschiedliche Werkstoffe für die innere und die äußere Kappe
vorgesehen werden, insbesondere ein Kunststoff für die innere Kappe und Kupfer oder
ein Schwermetall, beispielsweise Wolfram Schwermetall, für die äußere Kappe, um zusätzliche
Reflektion der Schockwelle an dem Materialübergang zu erreichen.
[0015] Gemäß einer Ausführungsform weist die Kappe ein spitzes Ende mit einer im Vergleich
zu einem Winkel der Spitze in einem spitzeren Winkel zulaufenden Form auf. Auf diese
Weise wird aus einer einfallenden Schockwelle ein deutlich kleinerer Teil, insbesondere
entsprechend dem Produkt der einfallen Schockwelle mit dem Sinus des Auftreffwinkels,
in die Hülle transmittiert als bei einem stumpferen Winkel, dessen Sinus deutlich
größer wäre. Der nicht in die Hülle transmittierte Rest der Schockwelle gleitet sodann
entlang der Kappe bzw. der Hülle ohne Transmission ab.
[0016] Erfindungsgemäß weist die Kappe ein zu der Hülle unterschiedliches Material auf.
Unterschiedliche Materialien weisen in der Regel eine unterschiedliche Schockwellenimpedanz
auf. Dies gilt insbesondere für Materialien mit unterschiedlicher Dichte, da die Schockwellenimpedanz
unter anderem wesentlich von der Dichte eines Materials abhängt. An Materialübergängen,
Nahtstellen oder dergleichen, an welchen sich im Falle unterschiedlicher Materialien
ein Dichtesprung ergibt, ergeben sich somit auch Impedanzsprünge. Derartige Impedanzsprünge
führen zu teilweiser Transmission und teilweiser Reflexion der Schockwelle. Eine entsprechend
geschickte Materialauswahl der Kappe mit einem möglichst großen Impedanzunterschied
der Kappe im Vergleich zu der Hülle, insbesondere mit einer höheren Dichte und Schockwellenimpedanz
als die Spitze, kann daher die Schockwellenübertragung in die Hülle zusätzlich reduzieren.
[0017] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform enthält die Kappe ein Schwermetall. Insbesondere
kann es sich um ein Wolframschwermetall handeln. Auf diese Weise wird eine hohe Dichte
und somit eine im Vergleich zur in der Regel metallischen Hülle hohe Schockwellenimpedanz
bereitgestellt, welche vorteilhaft einen Impedanzsprung am Materialübergang schafft
und so zur Reduktion der Übertragung einer Schockwelle in die Hülle beiträgt.
[0018] Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung weist die Kappe einen Mehrschichtaufbau aus
Materialien unterschiedlicher Schockwellenimpedanz auf. Auf diese Weise kann der Effekt
der lediglich teilweisen Transmission und teilweisen Reflexion an Materialübergängen
bereits innerhalb der Kappe mehrfach genutzt werden, sodass eine zusätzliche Reduktion
der Übertragung einer Schockwelle in die Hülle ermöglicht ist.
[0019] Gemäß einer Weiterbildung enthält der Mehrschichtaufbau zumindest eine Kunststoffschicht
und zumindest eine Metallschicht, insbesondere Kupfer- oder Schwermetallschicht. Aufgrund
der stark unterschiedlichen Dichten liegt ein hoher Impedanzunterschied zwischen der
Kunststoffschicht und der Metallschicht vor. Kupfer hat bereits eine im Vergleich
zu Kunststoff relativ hohe Impedanz (Dichte von 8,9 g/cm
3). Im Falle eines Schwermetalls kann jedoch dieser Unterschied noch deutlich gesteigert
werden, zum Beispiel durch den Einsatz von Wolfram Schwermetall (Dichte von bis zu
ca. 18 g/cm
3). Somit wird der Impedanzunterschied und dadurch der Reflektionsgrad erhöht.
[0020] Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist die Kappe derart ausgelegt, dass sie
bei Abweisung einer bei Detonation der Vorladung entstehenden Schockwelle zerbricht,
sodass die Spitze der Hülle freigelegt wird. Dies kann beispielsweise durch Verwendung
eines spröden Materials und/oder eine oder mehrere Sollbruchstellen des Materials
realisiert werden. Somit wird nach Abweisung der Schockwelle die Spitze der Hülle
freigegeben. Insbesondere im Falle einer Penetratorhülle ist dies besonders vorteilhaft,
da die mittels der Vorladung an sich stark erhöhte Penetrationsleistung somit nicht
durch die Kappe beeinträchtigt wird.
[0021] Gemäß einer Weiterbildung enthält die Kappe ein Sintermaterial, insbesondere gesintertes
Schwermetall. Dies kann sowohl bei einer massiven Kappe als auch bei einem Mehrschichtaufbau
der Kappe vorgesehen werden. Bevorzugt handelt es sich dabei um Wolframschwermetall,
welches derart spröde ausgelegt ist, dass es bei einer bei Abweisung der Schockwelle
auftretenden Belastung zerlegt wird. Diesbezüglich lassen sich die Materialeigenschaften
im Sinterprozess einstellen. Beispielsweise kann bei Wolframschwermetall durch Einstellung
der Sintermatrix-Anteile und Sinterdauern das Material gezielt spröde ausgestaltet
werden. Dazu können beispielsweise die Anteile des Materials von Wolfram bei mehr
als 90 %, insbesondere in einem Bereich von 90 % bis 98 %, liegen und lediglich der
Rest als Matrix, beispielsweise enthaltend Nickel und/oder Eisen, vorgesehen sein.
Beispielsweise können geeignete Sinterdauern in einem Bereich von 4 bis 8 Stunden
liegen. Selbstverständlich sind dabei je nach eingesetzter weiterer Bedingungen, wie
unter anderem Druck und Temperatur, Abweichungen möglich.
[0022] Gemäß einer Ausführungsform der schockabweisenden Kappe ist die Vertiefung entsprechend
einer Form der Spitze konisch zulaufend ausgebildet, wobei das spitz zulaufende Ende
der zweiten Seite mit einem im Vergleich zu der Vertiefung spitzeren Winkel zuläuft.
Somit wird mittels der Kappe eine im Vergleich zu der Spitze der Hülle spitzer zulaufende
Geometrie bereitgestellt, sodass bereits rein durch die geometrische Ausgestaltung
der Kappe ein in die Hülle transmittierter Anteil der Schockwelle verringert wird.
[0023] Gemäß einer Ausführungsform enthält die Kappe ein Schwermetall. Insbesondere kann
es sich um ein Wolframschwermetall handeln. Somit ist vorteilhaft eine hohe Schockwellenimpedanz
der Kappe bereitgestellt, welche sich von dem Material der Spitze unterscheidet.
[0024] Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung weist die Kappe einen Mehrschichtaufbau aus
Materialien unterschiedlicher Schockwellenimpedanz auf. Als Material niedriger Schockwellenimpedanz
kommen beispielsweise Kunststoffe und als Material hoher Schockwellenimpedanz beispielsweise
Kupfer oder Schwermetalle, insbesondere Wolframschwermetall, in Frage. Auf diese Weise
wird innerhalb der Kappe eine Vielzahl von Impedanzsprüngen bereitgestellt, wobei
sich der reflektierte Anteil der Schockwelle erhöht und sich der in die Hüllte transmittierte
Anteil vorteilhaft weiter verringert.
[0025] Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ist die Kappe derart ausgelegt ist, dass sie
bei Abweisung einer bei Detonation einer Vorladung entstehenden Schockwelle zerbricht.
Vorteilhaft kann somit die Spitze einer Hülle, insbesondere im Falle einer Penetratorhülle,
nach der Abweisung freigegeben werden. Somit bleibt vorteilhaft eine optimale Penetratorleistung
gewährleistet.
[0026] Gemäß einer Weiterbildung enthält die Kappe ein Sintermaterial welches derart spröde
ausgelegt ist, dass es bei einer bei Abweisung der Schockwelle auftretenden Belastung
zerlegt wird. Vorteilhaft können bei Sinterwerkstoffen die Materialeigenschaften im
Sinterprozess eingestellt werden. Insbesondere kann es sich um ein gesintertes Schwermetall,
bevorzugt Wolframschwermetall, handeln. Vorteilhaft kann damit durch Einstellung der
Sintermatrix-Anteile und Sinterdauern das Material gezielt spröde ausgestaltet werden.
Ferner ist somit eine hohe Dichte und somit eine hohe Schockwellenimpedanz bereitgestellt.
[0027] Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig
miteinander kombinieren. Insbesondere sind sämtliche die Kappe betreffenden Merkmale
einer erfindungsgemäßen Tandem-Ladung auf eine schockabweisende Kappe übertragbar,
und umgekehrt. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen
der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im
Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung.
Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen
zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
[0028] Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren
angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Tandemladung;
- Fig. 2
- eine schematische Einzeldarstellung einer schockabweisenden Kappe;
- Fig. 3
- eine beispielhafte Penetrator-Tandem-Ladung ohne Kappe;
- Fig. 4
- eine schematische Darstellung der Transmission von Schockwellen in die Hülle bei Detonation
der Vorhohlladung.
- Fig. 5
- eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer Hauptladung gemäß einer Ausführungsform;
- Fig. 6
- eine Detaildarstellung von durch die Kappe erzielten geometrischen Maßnahmen zur Schockabweisung;
- Fig. 7
- eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer Hauptladung gemäß einer weiteren
Ausführungsform;
- Fig. 8
- ein Diagramm des Schockwellendruckverlaufs über der Partikelgeschwindigkeit für unterschiedliche
Werkstoffe;
- Fig. 9
- eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 5; und
- Fig. 10
- eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer Hauptladung gemäß einer noch
weiteren Ausführungsform.
[0029] Die beiliegenden Figuren sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der
Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang
mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere
Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die
Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu
zueinander gezeigt.
[0030] In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente,
Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausgeführt ist - jeweils mit denselben
Bezugszeichen versehen.
[0031] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Tandemladung 1.
[0032] Es handelt sich um eine Tandem-Ladung 1 für einen Flugkörper. Ein Flugkörper 10 ist
hier lediglich abschnittsweise symbolisiert dargestellt und auf vielfältige Weise
ausführbar. Beispielsweise kann es sich um einen Lenkflugkörper unterschiedlichsten
Typs handeln.
[0033] Die Tandem-Ladung 1 weist eine Vorladung 2 und eine Hauptladung 3 auf. Bei der lediglich
schematisch dargestellten Vorladung 2 handelt es sich insbesondere um eine Vorhohlladung,
wobei aber auch andere Arten einer Vorladung denkbar sind. Bei der lediglich abschnittsweise
und schematisch dargestellten Hauptladung 3 kann es sich beispielsweise um eine Haupthohlladung
oder um eine Penetrator-Hauptladung handeln, wobei aber auch andere Arten einer Hauptladung
denkbar sind.
[0034] Die Hauptladung 3 weist eine Hülle 4 mit einer zu der Vorladung 2 ausgerichteten
Spitze 5 auf. Auf die Spitze 5 ist eine Kappe 6 aufgesetzt, welche zur Abweisung von
bei Detonation der Vorladung 2 entstehenden Schockwellen ausgebildet ist.
[0035] Fig. 2 zeigt eine schematische Einzeldarstellung einer schockabweisenden Kappe 6.
[0036] Es handelt sich um eine schockabweisende Kappe 6 für eine Hauptladung 3 einer Tandem-Ladung
1 gemäß Fig. 1. Die Kappe 6 weist eine erste Seite auf, welche mit einer Vertiefung
8 zur Aufnahme einer Spitze 5 einer Hülle 4 einer Hauptladung 3 ausgebildet ist. An
einer zweiten Seite weist die Kappe 6 ein spitz zulaufendes Ende 7 zur Abweisung von
Schockwellen auf.
[0037] Die Kappe 6 dient der Verminderung der Transmission von bei einer Detonation der
Vorladung 2 entstehenden Schockwellen in die Hülle 4 der Hauptladung 3. Auf diese
Weise werden die Schockwellen zu einem deutlich geringeren Anteil in die Hülle 4 transmittiert.
Somit wird eine Belastung auf innerhalb der Hülle 4 angeordnete Bauelemente, insbesondere
eine Sicherungseinrichtung und/oder ein Zündsystem sowie mechanische Komponenten wie
Gewinde oder dergleichen der Hauptladung 3, stark reduziert.
[0038] Zur Schockwellenabweisung können unterschiedliche Ausgestaltungen der Kappe 6 vorgesehen
sein, insbesondere unterschiedliche geometrische Ausgestaltungen und unterschiedliche
Werkstoff-Konfigurationen, worauf in Bezug auf die Figuren 5 bis 10 noch näher eingegangen
wird.
[0039] Fig. 3 zeigt eine beispielhafte Penetrator-Tandem-Ladung 100.
[0040] Rein beispielhaft wird anhand dieser Tandem-Penetrator-Ladung 100 der Wirkmechanismus
von Schockwellen bei Detonation einer Vorladung 2 erläutert. Die hier dargestellte
Penetrator-Tandem-Ladung 100 ist ohne die erfindungsgemäße Kappe 4 ausgebildet. Eine
Penetratorspitze 105 ist vergleichsweise stumpf ausgebildet, da dies für eine optimale
Penetrationsleistung erforderlich ist. Eine Penetratorhülle 104 erstreckt sich von
der Spitze bis zu einem hinteren Verschlussgewinde 106, in welchem ein Verschluss
109 mit einer Sicherungseinrichtung SE und ein Zündsystem ZS installiert sind. Zwischen
dem Verschluss 109 und dem Sprengstoff der Penetratorladung 103 ist zudem ein Kompressionselement
101 zur Kompression des Sprengstoffes vorgesehen.
[0041] Die Vorhohlladung 102 bei diesem Beispiel ist in konventioneller Weise mit einem
Hohlladungskegel 110 und dahinter angeordnetem Sprengstoff und Zündsystem 108 ausgebildet,
wie sie dem Fachmann an sich bekannt ist und keiner näheren Erläuterung bedarf.
[0042] Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung der Transmission von Schockwellen 107
in die Hülle bei Detonation der Vorhohlladung 102.
[0043] Durch die Detonation der Vorhohlladung 102 werden als Nebeneffekt Schockwellen 107
über die Luft in die Penetratorhülle 104 eingekoppelt. Diese Schockwellen 107 laufen
in der Penetratorhülle 104 weiter nach hinten, werden dort reflektiert und treffen
dabei mehrfach auf das Gewinde 106 und den Verschluss 109 bzw. die Sicherungseinrichtung
SE und das Zündsystem ZS.
[0044] Die Nasenform der Hülle 4, welche die Spitze 5 beinhaltet, beeinflusst stark die
Schockwellentransmission in das Hüllenmaterial. Je spitzer die Nasenform ausgebildet
ist, d. h. je spitzer der Winkel der Spitze 5 zuläuft, desto geringere Schockwellenamplituden
gelangen in das Hüllenmaterial. Allerdings beeinflusst die Nasenform auch signifikant
das Penetrationsvermögen einer Penetrator-Hauptladung 103, sodass die Form der Spitze
5 zumindest für Penetrator-Hauptladungen kaum veränderbar ist.
[0045] Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer Hauptladung 3 gemäß
einer Ausführungsform.
[0046] Mit der erfindungsgemäßen Kappe 6 lässt sich der Zielkonflikt der Nasenform der Hauptladung
3 auflösen. Die Kappe 6 ermöglicht in neuartiger Weise Maßnahmen zur Schockwellen-Dämpfung
welche sowohl geometrische Maßnahmen als auch Maßnahmen bei der Materialkombination
umfassen können.
[0047] Bei der dargestellten Ausführungsform ist daher eine auf die Spitze 5 der Hülle 4
der Hauptladung 3 aufgebrachte Kappe 6 vorgesehen, welche die Schockwellen von der
Hülle 4 zu einem großen Teil abweist. Diese erfindungsgemäße Lösung einer Tandem-Ladung
bzw. einer schockabweisenden Kappe 6 ist dabei nicht auf Penetrator-Hauptladungen
beschränkt, sondern für vielfältige Arten von Hauptladungen 3 anwendbar, beispielsweise
auch für Haupthohlladungen mit einer Schutzhülle.
[0048] Fig. 6 zeigt eine Detaildarstellung von durch die Kappe 6 erzielten geometrischen
Maßnahmen zur Schockabweisung.
[0049] Die Kappe 6 weist ein spitzes Ende 7 mit einer im Vergleich zu einem Winkel α der
Spitze 5 der Hülle 4 in einem spitzeren Winkel β zulaufenden Form auf. Aufgrund der
auf die Spitze 5 schräg auftreffenden Schockwellen SO wird nur ein der Teil der einfallenden
Schockwelle in die Hülle 4 transmittiert. Der transmittierte Anteil entspricht dabei
dem Sinus des Auftreffwinkels. Während bei der ursprünglichen stumpfen Spitze 5 ein
vergleichsweise hoher Anteil Sα = S0*sinα die Hülle 4 transmittiert wird, wird dieser
Anteil aufgrund des spitzeren Winkels β (und kleinerem sinβ) mit der Kappe 6 deutlich
reduziert auf Sβ = S0*sinβ. Der Rest SR (SR = SO - Sβ), welcher den Hauptanteil der
ursprünglichen Stoßwelle so ausmacht, gleitet nun an der spitzeren Geometrie ab. Der
kleinere/spitzere äußerer Kappenwinkel β ist also förderlich für das Abweisen von
Schockwellen.
[0050] An der anderen Seite der Kappe 6 weist diese, wie bereits in Bezug auf Fig. 2 erläutert
und in Fig. 5 eingezeichnet, eine Vertiefung 8 auf, welche entsprechend der Form der
Spitze 5 konisch zulaufend ausgebildet ist. Das spitz zulaufende Ende 7 der Kappe
6 läuft dabei mit einem im Vergleich zu der Vertiefung 8 spitzeren Winkel β zu.
[0051] Beispielhaft ist in Fig. 5 und 6 eine bi-konische Spitze 5 der Hülle 4 skizziert,
wobei die Kappe 6 nur den ersten vorderen Kegel 9A abdeckt und der zweite hintere
Kegel 9B frei bleibt. Bei weiteren Ausführungsformen sind aber auch andere Formen
der Spitze 5 sowie der Kappe 6 denkbar, wobei mittels der Kappe 6 stets einen spitzerer
Winkel hergestellt wird.
[0052] Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer Hauptladung 3 gemäß
einer weiteren Ausführungsform.
[0053] Bei dieser Ausführungsform ist die Spitze 5 ebenfalls bi-konisch ausgebildet. Die
Kappe 6 ist hier jedoch zweiteilig ausgebildet und weist eine innere Kappe 6 A und
einer äußere Kappe 6B auf. Der vordere Konus 9A der Spitze 5 ist hier gleich wie gemäß
Fig. 6 mit der inneren Kappe 6A abgedeckt. Zusätzlich ist hier jedoch auch der hinteren
Konus 9B samt der innere Kappe 6A mit der äußeren Kappe 6B abgedeckt. Auf diese Weise
wird insgesamt ein noch spitzerer Winkel γ bereitgestellt und somit ein noch geringerer
Anteil der Stoßwelle in die Hülle 4 transmittiert. Darüber hinaus sind weitere Ausprägungen
der Spitze 5 sowie weitere Ausprägungen der Kappe 6, insbesondere angepasst an andersartige
Spitzen eines Penetrators oder einer andersartigen Hauptladung 3, denkbar.
[0054] Optional oder zusätzlich zu der Form der Kappe 6 kann eine Schockwellenabweisung
auch durch eine geschickte Materialauswahl der Kappe 6 erreicht werden. Jedes Material
hat eine intrinsische Schockwellen-Impedanz, welche wie folgt abgeleitet wird:
p = Materialdichte, Us = Schockwellengeschwindigkeit, c = Schallgeschwindigkeit,
up = Partikelgeschwindigkeit
[0055] Damit ergibt sich ein Schockwellendruck p zu:
![](https://data.epo.org/publication-server/image?imagePath=2021/47/DOC/EPNWB1/EP19178924NWB1/imgb0003)
[0056] An Materialübergängen bzw.-Nahtstellen unterschiedlicher Materialien ergeben sich
Dichtesprünge und somit auch Impedanzsprünge, was zu teilweisen Schockwellen-Transmissionen
und -Reflexionen führt. Durch eine Materialauswahl mit hohen Impedanzsprüngen kann
die Schockwellenübertragung in die Hülle 4 somit optional oder zusätzlich zu geometrischen
Maßnahmen weiter reduziert werden.
[0057] Vorzugsweise weist die Kappe 6 daher ein zu der Hülle 4 unterschiedliches Material
auf. Insbesondere kann die Kappe ein Material mit einer höheren Dichte und einer höheren
Schockwellenimpedanz aufweisen. Beispielsweise kann die Kappe 6 dazu Kupfer oder ein
Schwermetall enthalten.
[0058] Kupfer hat schon eine relative hohe Impedanz (Dichte, Schockwellen-Impedanz I = pUs)
und wurde deshalb hier beispielhaft angeführt. Noch vorteilhafter aber erweist sich
aber beispielsweise Wolframschwermetall (WSM). Zum einen haben Wolframschwermetalle
gegenüber Kupfer (Dichte von 8.9 g/cm
3) weitaus höhere Dichten von bis zu ca. 18 g/cm
3. Zum anderen weisen sie einen weiteren Vorteil auf der darin besteht, dass Wolframschwermetall
durch Sinterung hergestellt wird. Durch den Sinterprozess lassen sich Materialeigenschaften
einstellen, die sich an geforderte Gegebenheiten in hohem Umfange anpassen lassen.
[0059] Vorteilhaft kann die Kappe 6 daher derart ausgelegt werden, dass sie bei Abweisung
einer bei Detonation der Vorladung 2 entstehenden Schockwelle zerbricht, sodass die
Spitze 5 der Hülle 4 freigelegt wird. Auf diese Weise wird eine Beeinträchtigung der
Penetrationsleistung einer Penetrator-Ladung vermieden. Dies lässt sich beispielsweise
einstellen, wenn die Kappe 6 ein Sintermaterial, insbesondere gesintertes Schwermetall,
bevorzugt Wolframschwermetall, enthält, welches derart spröde ausgelegt ist, dass
es bei einer bei Abweisung der Schockwelle auftretenden Belastung zerlegt wird. Bei
Wolframschwermetall kann beispielsweise durch Einstellung der Sintermatrix-Anteile,
insbesondere von 90 - 98 % Wolfram in einer Matrix enthaltend Nickel, Eisen, etc.
und der Sinterdauern, insbesondere von 4 - 8 Stunden, das Material gezielt spröde
ausgestaltet werden. Somit wird einerseits nach Detonation der Vorladung 2 ein Großteil
der dadurch verursachten Schockwelle an der spitzen Kappe 6 abgewiesen und reflektiert
und anschließend die Kappe 6 in kleine Partikel zerlegt. Insbesondere im Falle einer
Penetrator-Hauptladung 103 wird somit die Penetration in ein Ziel nicht beeinflusst.
[0060] Darüber hinaus sind auch zusammengesetzte oder alternierende Materialzusammenstellungen
möglich.
[0061] Fig. 8 zeigt ein Diagramm des Schockwellendruckverlaufs p über der Partikelgeschwindigkeit
up für unterschiedliche Werkstoffzusammenstellungen.
[0062] Die Hülle 4 wird dabei als Metall M angenommen, wozu eine auf der Impedanz von Metall
basierende Metallkurve M eingezeichnet ist. Die Kappe 6 wird als Schwermetall SM angenommen,
wozu ebenfalls eine auf der Impedanz basierende Schwermetallkurve SM eingezeichnet
ist. Ferner ist eine Materialkurve für Kunststoff K für den Fall etwaiger Materialkombinationen
eingezeichnet.
[0063] Eine auf das Material treffende Luftschockwelle weist im Auftreffpunkt stets den
gleichen Schockwellendruck und die gleiche Partikelgeschwindigkeit wie das Material
auf, sodass mit jeder Materialkurve ein hypothetischer oder tatsächlicher Schnittpunkt
mit der reflektierten Luftschockwelle L' existiert.
[0064] Zunächst ist ein Referenz-Schockwellendruck p-Referenz in die Metallkurve M eingezeichnet,
welcher eine direkte Einkopplung der Luftschockwelle in die Hülle 4 bzw. deren Spitze
5 repräsentiert, wie dies beispielsweise bei Fig. 4 ohne Kappe 6 der Fall wäre.
[0065] Bei Materialkombinationen sind zusätzlich die Übergänge zu beachten, welche jeweils
durch eine mit einem Apostroph (') gekennzeichnete Spiegelung derjenigen Materialkurve,
in welche die Schockwelle einkoppelt, abgetragen werden und zwar bis zu einem Schnittpunkt
mit der Materialkurve der des an einem Übergang folgenden Materials.
[0066] Beispielhaft sind in der Abbildung zwei Materialkombinationen aufgetragen:
- 1) Eine Kappe aus Schwermetall SM auf einer Spitze aus Metall M
- 2) Eine Kappe aus Schwermetall (SM) auf einer Spitze aus Metall (M) mit dazwischen
angeordneter Kunststoffschicht (K)
[0067] Das Beispiel 1) lässt sich über die Impedanz-Sprünge mit den Schnittpunkten a ->
b (SM' -> M) nachverfolgen. Es ergibt sich daraus an Punkt b ein niederer in das Metall
M eingekoppelter Druck p(1) verglichen mit dem Referenzdruck p-Referenz.
[0068] Das zweite Beispiel 2) mit der zusätzlichen Kunststoffschicht K ergibt sich analog
zu A -> B -> C (SM' -> K' -> M) mit einem an dem Metall anliegenden Druck p(2), der
im Vergleich mit p(1) noch geringer ausfällt. Ausgenutzt wurden dabei die größeren
Impedanz-Sprünge bei den Material-Übergängen, hier insbesondere die Übergänge A ->
B zwischen Schwermetall SM und Kunststoff K.
[0069] Fig. 9 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 5.
[0070] Hier ist lediglich beispielhaft eine mögliche Konfiguration für das Beispiel 2) dargestellt,
indem die innere Kappe 6A aus Kunststoff und die äußere Kappe 6B aus Schwermetall
gefertigt ist.
[0071] Fig. 10 zeigt eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer Hauptladung gemäß
einer noch weiteren Ausführungsform.
[0072] Die Kappe 6 weist hier einen Mehrschichtaufbau aus Materialien A, B unterschiedlicher
Schockwellenimpedanz auf. Beispielsweise enthält der Mehrschichtaufbau in dem Material
A ebenfalls zumindest eine Kunststoffschicht K und in dem Material B zumindest eine
Metallschicht, insbesondere eine Kupfer- oder Schwermetallschicht SM.
[0073] Bei der dargestellten Ausführungsform sind die einzelnen Schichten ausgehend von
der vorderen Konusform 9A der Spitze 5 jeweils konusartig aufgetragen. Insgesamt ergibt
sich somit eine im Vergleich zu Fig. 5 und 6 gleiche äußere Geometrie der Kappe 6.
Dies ist jedoch rein beispielhaft zu verstehen. Selbstverständlich könnte auch eine
andere Geometrie der Kappe 6 mit einem Mehrschichtaufbau realisiert werden. Insbesondere
könnten auch die innere und/oder die äußere Kappe 6A, 6B gemäß Fig. 9 mit einem solchen
Mehrschichtaufbau ausgebildet sein.
[0074] Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend
vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige
Art und Weise modifizierbar.
[0075] Insbesondere ist die Form der Spitze 5 der Hülle 4 und dementsprechend auch die Form
der Vertiefung 8 der Kappe 6 nicht auf die dargestellten Ausführungsformen festgelegt.
Beispielsweise kann die Erfindung anstatt einer Konusform oder Bi-Konusform der Spitze
5 auch eine gerundet zulaufende Spitze 4 und entsprechend geformte Vertiefung 8 vorsehen.
Bezugszeichenliste
[0076]
- 1
- Tandem-Ladung
- 2
- Vorladung
- 3
- Hauptladung
- 4
- Hülle
- 5
- Spitze
- 6
- Kappe
- 7
- spitzes Ende
- 8
- Vertiefung
- 9A, 9B
- Konus
- 10
- Flugkörper
- 100
- Penetrator-Tandem-Ladung
- 101
- Kompressionselement
- 102
- Vorhohlladung
- 103
- Sprengladung
- 104
- Penetratorhülle
- 105
- Penetratorspitze
- 106
- Verschlussgewinde
- 107
- Schockwellen
- 108
- Zündsystem
- 109
- Verschluss
- 110
- Hohlladungskegel
- α, β, γ
- Winkel
- A, B
- Materialien
- K
- Kunststoffkurve
- L'
- Reflektierte Luftschockwelle
- M
- Metallkurve
- p
- Schockwellendruck
- SM
- Schwermetallkurve
- u, up
- Partikelgeschwindigkeit
1. Tandem-Ladung (1) für einen Flugkörper, mit:
einer Vorladung (2), insbesondere Vorhohlladung;
einer Hauptladung (3), welche eine Hülle (4) mit einer zu der Vorladung (2) ausgerichteten
Spitze (5) aufweist; und
einer auf die Spitze (5) aufgesetzten Kappe (6), welche zur Abweisung von bei Detonation
der Vorladung (2) entstehenden Schockwellen ausgebildet ist, wobei die Kappe (6) ein
zu der Hülle (4) unterschiedliches Material aufweist, und wobei die Kappe (6) einen
Mehrschichtaufbau aus Materialien (A, B) unterschiedlicher Schockwellenimpedanz aufweist.
2. Tandem-Ladung nach Anspruch 1, wobei die Hauptladung (3) als Penetratorladung (103)
ausgebildet und die Hülle (4) als Penetratorhülle (104) mit einer entsprechend als
Penetratorspitze (105) geformten Spitze (5) vorgesehen ist.
3. Tandem-Ladung nach Anspruch 2, wobei die Spitze (5) bi-konisch ausgebildet ist und
die Kappe (6) zumindest einen vorderen Konus (9A) der Spitze (5) abdeckt, insbesondere
zweiteilig mit einer inneren und einer äußeren Kappe (6A, 6B) ausgebildet ist und
den vorderen Konus (9A) mit der inneren Kappe (6A) und den hinteren Konus (9B) samt
der innere Kappe (6A) mit der äußeren Kappe (6B) abdeckt.
4. Tandem-Ladung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kappe (6) ein spitzes Ende
(7) mit einer im Vergleich zu einem Winkel (α) der Spitze (5) in einem spitzeren Winkel
(β) zulaufenden Form aufweist.
5. Tandem-Ladung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kappe (6) ein zu der
Hülle(4) unterschiedliches Material mit einer höheren Dichte und einer höheren Schockwellenimpedanz
aufweist.
6. Tandem-Ladung nach Anspruch 5, wobei die Kappe (6) ein Schwermetall enthält.
7. Tandem-Ladung nach Anspruch 1, wobei der Mehrschichtaufbau zumindest eine Kunststoffschicht
(K) und zumindest eine Metallschicht (SM), insbesondere Kupfer- oder Schwermetallschicht,
enthält.
8. Tandem-Ladung (1) für einen Flugkörper, mit:
einer Vorladung (2), insbesondere Vorhohlladung;
einer Hauptladung (3), welche eine Hülle (4) mit einer zu der Vorladung (2) ausgerichteten
Spitze (5) aufweist; und
einer auf die Spitze (5) aufgesetzten Kappe (6), welche zur Abweisung von bei Detonation
der Vorladung (2) entstehenden Schockwellen ausgebildet ist, wobei die Kappe (6) ein
zu der Hülle(4) unterschiedliches Material aufweist und, wobei die Kappe (6) derart
ausgelegt ist, dass sie bei Abweisung einer bei Detonation der Vorladung (2) entstehenden
Schockwelle zerbricht, sodass die Spitze (5) der Hülle (4) freigelegt wird.
9. Tandem-Ladung nach Anspruch 8, wobei die Kappe (6) ein zu der Hülle(4) unterschiedliches
Material mit einer höheren Dichte und einer höheren Schockwellenimpedanz aufweist.
10. Tandem-Ladung nach Anspruch 8, wobei die Kappe (6) ein Sintermaterial, insbesondere
gesintertes Schwermetall, bevorzugt Wolframschwermetall, enthält, welches derart spröde
ausgelegt ist, dass es bei einer bei Abweisung der Schockwelle auftretenden Belastung
zerlegt wird.
1. Tandem charge (1) for a missile, comprising:
a pre-charge (2), in particular a hollow pre-charge;
a primary charge (3), which has a shell (4) comprising a tip (5) orientated towards
the pre-charge (2); and
a cap (6) , which is placed on the tip (5) and formed to deflect shock waves which
occur upon detonation of the pre-charge (2), the cap (6) being of a different material
from the shell (4), and the cap (6) having a multilayer construction of materials
(A, B) of different shockwave impedance.
2. Tandem charge according to claim 1, wherein the primary charge (3) is formed as a
penetrator charge (103) and the shell (4) is provided as a penetrator shell (104)
having a tip (5) accordingly formed as a penetrator tip (105).
3. Tandem charge according to claim 2, wherein the tip (5) is formed biconically and
the cap (6) covers at least a front cone (9A) of the tip (5), in particular being
formed in two parts with an inner and an outer cap (6A, 6B), and covers the front
cone (9A) with the inner cap (6A) and the rear cone (9B) and inner cap (6A) with the
outer cap (6B).
4. Tandem charge according to any of claims 1 to 3, wherein the cap (6) has a sharp end
(7) having a shape tapering at an angle (β) more acute than an angle (α) of the tip
(5).
5. Tandem charge according to any of the preceding claims, wherein the cap (6) has a
different material, having a higher density and a higher shockwave impedance, from
the shell (4).
6. Tandem charge according to claim 5, wherein the cap (6) contains a heavy metal.
7. Tandem charge according to claim 1, wherein the multilayer construction contains at
least one plastics material layer (K) and at least one metal layer (SM), in particular
a copper or heavy metal layer.
8. Tandem charge (1) for a missile, comprising:
a pre-charge (2), in particular a hollow pre-charge;
a primary charge (3), which has a shell (4) comprising a tip (5) orientated towards
the pre-charge (2); and
a cap (6) , which is placed on the tip (5) and formed to deflect shock waves which
occur upon detonation of the pre-charge (2), the cap (6) being of a different material
from the shell (4), and the cap (6) being configured in such a way that it breaks
apart upon deflection of a shockwave which occurs upon detonation of the pre-charge
(2), in such a way that the tip (5) of the shell (4) is exposed.
9. Tandem charge according to claim 8, wherein the cap (6) has a different material,
having a higher density and a higher shockwave impedance, from the shell (4).
10. Tandem charge according to claim 8, wherein the cap (6) contains a sintered material,
in particular sintered heavy metal, preferably tungsten heavy metal, which is configured
brittle in such a way that it is broken apart upon a load which occurs upon deflection
of the shockwave.
1. Charge tandem (1) pour un missile, comprenant :
une pré-charge (2), en particulier une pré-charge creuse ;
une charge principale (3) qui présente une enveloppe (4) comportant une pointe (5)
dirigée vers la pré-charge (2) ; et
un capuchon (6) placé sur la pointe (5) qui est conçu pour repousser des ondes de
choc produites lors de la détonation de la pré-charge (2), dans laquelle le capuchon
(6) présente un matériau différent de l'enveloppe (4), et dans laquelle le capuchon
(6) présente une structure multi-couches de matériaux (A, B) de différente impédance
d'onde de choc.
2. Charge tandem selon la revendication 1, dans laquelle la charge principale (3) est
conçue en tant que charge de pénétration (103) et l'enveloppe (4) est prévue en tant
qu'enveloppe de pénétration (104) avec une pointe (5) formée de manière correspondante
en tant que pointe de pénétration (105) .
3. Charge tandem selon la revendication 2, dans laquelle la pointe (5) est conçue bi-conique
et le capuchon (6) recouvre au moins un cône avant (9A) de la pointe (5), est conçu
en particulier en deux parties avec des capuchons intérieur et extérieur (6A, 6B)
et recouvre le cône avant (9A) avec le capuchon intérieur (6A) et le capuchon arrière
(9B) y compris le capuchon intérieur (6A) avec le capuchon extérieur (6B).
4. Charge tandem selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle le capuchon (6)
présente une extrémité pointue (7) avec une forme s'effilant en un angle plus pointu
(β) en comparaison avec un angle (α) de la pointe (5).
5. Charge tandem selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le capuchon
(6) présente un matériau différent de l'enveloppe (4) ayant une densité plus élevée
et une impédance d'onde de choc plus élevée.
6. Charge tandem selon la revendication 5, dans laquelle le capuchon (6) contient un
métal lourd.
7. Charge tandem selon la revendication 1, dans laquelle la structure multi-couches contient
au moins une couche en matière plastique (K) et au moins une couche en matière métallique
(SM), en particulier une couche de cuivre ou de métal lourd.
8. Charge tandem (1) pour un missile, comportant :
une pré-charge (2), en particulier une pré-charge creuse ;
une charge principale (3) qui présente une enveloppe (4) comportant une pointe (5)
dirigée vers la pré-charge (2) ; et
un capuchon (6) placé sur la pointe (5) qui est conçu pour repousser des ondes de
choc produites lors de la détonation de la pré-charge (2), dans laquelle le capuchon
(6) présente un matériau différent de l'enveloppe (4), et dans laquelle le capuchon
(6) est conçu de telle sorte qu'il se brise lorsqu'une onde de choc produite lors
de la détonation de la pré-charge (2) est repoussée, de sorte que la pointe (5) de
l'enveloppe (4) est libérée.
9. Charge tandem selon la revendication 8, dans laquelle le capuchon (6) présente un
matériau différent de l'enveloppe (4) ayant une densité plus élevée et une impédance
d'onde de choc plus élevée.
10. Charge tandem selon la revendication 8, dans laquelle le capuchon (6) contient un
matériau fritté, en particulier un métal lourd fritté, de préférence un métal lourd
de tungstène, lequel est conçu tellement friable ce qu'il est fractionné lorsqu'une
charge se produit lorsque l'onde de choc est repoussée.