Wurfsystem für einen Gefechtskopf mit einer Richtvorrichtung zur Neutralisierung von Minen |
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| 申请号 | EP02017902.4 | 申请日 | 2002-08-09 | 公开(公告)号 | EP1298409B1 | 公开(公告)日 | 2006-03-08 |
| 申请人 | Rheinmetall Landsysteme GmbH; | 发明人 | Grosch, Hermann, Dr.; Kaspari, Axel; | ||||
| 摘要 | |||||||
| 权利要求 | |||||||
| 说明书全文 | Die Erfindung betrifft ein System für eine Verbringung eines Gefechtskopfes in ein Zielgebiet nach dem im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen. 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. 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. 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. Um Minen aus größerer Distanz zu neutralisieren, werden in der Regel Bordwaffen, beispielsweise Maschinengewehré eingesetzt. Diese zerstören die Mine mechanisch oder lösen sie über die Zündeinrichtung aus. Eine andere Variante, Minen mittets eines Banzin-Luft Gemisches zu neutratisieren, is aus dem Dokument US-A- 4 273 048 bekannt. Alle Maßnahmen zur Minenneutralisierung, die von einem Minenräumer in direkter Nähe zur Mine durchgeführt werden müssen, stellen ein inakzeptables Gefährdungspotenzial dar. 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. 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. 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. Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen des Systems gehen aus den Merkmalen der Unteransprüche hervor. Die Grundidee des erfindungsgemäßen Verfahrens 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. 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. Um dieses im Grundsatz einfache Wirkprinzip zu realisieren, müssen bei dem Splittergefechtskopf technisch mehrere Voraussetzungen erfüllt sein:
Um diese Leistungen zu erfüllen, enthält die Splitterladung eine Splitterdichte von ca. 0,2 Splitter / cm2 . 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. 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. Um die notwendige Genauigkeit zu erzielen, sind zwei Maßnahmen vorgesehen:
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. 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. 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. Der Einsatz eines Lasers zur Übermittlung von Steuerinformationen an den Gefechtskopf ermöglicht eine einfache Realisierung des Zündmechanismus für die Splitterladung. 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. Der Zeitablauf für eine Neutralisierung ist minimal. Nach Erkennen der Minenposition ist die Neutralisierung nach ca. 10 Sekunden erfolgt. Das Wurfsystem ist hervorragend für eine gerätetechnische Realisierung als Rüstkit geeignet. Die zu adaptierenden Baugruppen verändern die Signatur des Fahrzeuges nur unwesentlich. Die Erfindung wird anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Das erfindungsgemäße Wurfsystem ermöglicht die Realisierung eines Rüstkit das aus den Teilbereichen Wurfsystem 20 mit Richteinrichtung 21, Laserbeleuchter 7 und Splittergefechtskopf 3 besteht. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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 Umfang des Gefechtskopfes um je 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. Das Wurfsystem funktioniert wie folgt: 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. 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 / cm2 erzielt wird. Die kinetische Energie der Splitter ist ausreichend, nach einer Durchdringung von 30 cm Erdboden die Minen noch sicher zu zerstören.
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