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DE19916952B4 - Nichtletaler elektromagnetischer Wirkkörper - Google Patents

Nichtletaler elektromagnetischer Wirkkörper Download PDF

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DE19916952B4
DE19916952B4 DE19916952A DE19916952A DE19916952B4 DE 19916952 B4 DE19916952 B4 DE 19916952B4 DE 19916952 A DE19916952 A DE 19916952A DE 19916952 A DE19916952 A DE 19916952A DE 19916952 B4 DE19916952 B4 DE 19916952B4
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DE
Germany
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generator
pulse
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truncated cone
detonation
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DE19916952A
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Jürgen Bohl
Tilo Dr. Ehlen
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Diehl Stiftung and Co KG
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Diehl Stiftung and Co KG
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Priority to US09/552,527 priority patent/US6679179B1/en
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Abstract

Nichtletaler, insbesondere als Submunition verbringbarer, elektromagnetischer Wirkkörper (9) mit einem detonationsbetriebenen elektrischen Impuls-Generator (11), wobei der Impulsgenerator ein Piezo-Generator (11) ist, dem ein detonationsbetriebener induktiver Stromverstärker (31) und ein kapazitiver Impulsformer (51) nachgeschaltet sind,
wobei der Stromverstärker (31) eine während der Speisung aus dem Piezogenerator (11) sich verringernde Induktivität (21) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Stromverstärker (31) innerhalb einer Spule (32) einen Hohlkegelstumpf (36) aufweist, der mit Detonationsmaterial (43) gefüllt und im Bereich seiner kleineren Querschnittsfläche anzündbar ist,
wobei der Piezogenerator (11) im Bereich des größten Querschnitts des Hohlkegelstumpfes (36) gehaltert ist und mit einem Anzünd-Kanal (29) ausgestattet ist, der zum Inneren des Hohlkegelstumpfes (36) geöffnet ist, und wobei die aneinander radial gegenüberstehenden Bereiche der Spule (32) und des Hohlkegelstumpfes (36) als parasitäre Funkenstrecken ausgelegt sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Wirkkörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Ein solcher Wirkkörper ist aus „Carlo Kopp, The Electromagnetic Bomb – a Weapon of Electrical Mass Destruction; URL:
    http://www.globalsecurity.org/military/library/report/1996/apjemp.htm” bekannt.
  • Ferner sind Wirkkörper in Form von Mikrowellen-Störern zur Beeinträchtigung der Funktion etwa von Nachrichtenverbindungen oder Steuerungs- und Regelungseinrichtungen bekannt. Der Wirkkörper kann gemäß EP 0 757 224 A1 als Submunition verbracht, gemäß DE 195 28 112 C1 als Lauermine installiert oder gemäß US 5192827 A als Granate verschossen werden. Bei der Granate nach US 5192827 A wird vor dem Abschuss im Rohr aus einer externen Stromquelle ein interner elektrischer Energiespeicher aufgeladen, der dann bei Erreichen des zu störenden Objektes über eine Funkenstrecke entladen wird und dadurch hochfrequente Störungen generiert. Die hierfür verfügbare Leistung ist aber je nach dem Verhalten der Stromquelle und des Speichers sehr eingeschränkt, und der Verlustwiderstand des kapazitiven Ladungsspeichers bedingt bezüglich des anzustrebenden Entladezeitverhaltens über die Funkenstrecke eine zu große kapazitive Zeitkonstante.
  • In den beiden erstgenannten Fällen dient ein an Bord des Wirkkörpers befindliches detonationsbetriebenes magneto-hydrodynamisches System als elektrischer Impulsgenerator, wobei im Rahmen vorliegender Erfindungsbeschreibung für den Detonationsbetrieb sowohl Treibsatzmaterialien wie auch Explosivstoffmaterialien in Betracht zu ziehen sind. Zur Stromverstärkung und Schwingungsanregung ist jenem Impulsgenerator ein ebenfalls detonationsbetriebener, radial auf die Mittelachse zu wirkender Magnetfeldkompressor nachgeschaltet, der die Querschnittsfläche einer gerade vom Impulsstrom aus dem Generator durchflossenen zylindrischen Spule irreversibel verringert.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wirkkörper gattungsgemäßer Art für einen Einsatz als projektilartig verbringbare, autonome explosivstoffgetriebene Mikrowellenquelle verkleinerter Bauform unter Steigerung des Wirkungsgrades in Richtung auf auswählbare Störspektren weiterzuentwickeln und in Zusammenhang damit konstruktive und schaltungstechnische Abwandlungsmöglichkeiten und Weiterbildungen in Hinblick auf unterschiedliche Einsatzszenarien zu eröffnen.
  • Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Lehre gelöst, wobei die Kombination des Impulsgenerators mit unterschiedlichen Impulsformern für unterschiedliche Strahlungsspektren und die gerätetechnische Auslegung solcher Kombinationen jeweils Gegenstand von Unteransprüchen ist.
  • Nach der Erfindung wird, gegenüber dem Einsatz eines magneto-hydrodynamischen Generators nach dem Stande der Technik, ein kleiner bauender, unter der Einwirkung einer Detonationsdruckwelle angeregter Impulsgenerator mit vergleichsweise großvolumigem Piezokristall zur Abgabe eines hohen Stromimpulses eingesetzt, dem ein ebenfalls detonationsbetriebener induktiver Stromverstärker vor einem kapazitiven Impulsformer nachgeschaltet ist. Im Impulsgenerator kann eine axiale Druckbeaufschlagung von wenigstens einem massiven (kubischen oder zylindrischen) Piezokristall oder eine radiale Druckbeaufschlagung von wenigstens einem ringförmigen Piezokristall realisiert sein. Wenn mehrere Piezokristalle zusammengeschaltet sind, um eine höhere Impulsleistung zu erbringen, dann sind zwischen den parallel oder in Serie geschalteten Piezokristallen zweckmäßigerweise Schockabsorber eingebracht, um den detonativ ausgelösten mechanischen Druckaufbau bei der Übertragung auf die jeweils aufeinanderfolgenden Kristallkörper abzufedern.
  • Der Impulsgenerator und der Stromverstärker sind vorzugsweise platzsparend koaxial hintereinander – aber einander teilweise überlappend, also axial ineinandergreifend – aufgebaut, um sogleich mit dem Anzünden des einen Funktionselementes auf das andere durchzünden zu können und einen kompakten, dadurch leichter verbringbaren Wirkkörper zu erzielen. Die Koaxialkabel bzw. Hohlleiter zur Impulsformung können um den Impulsgenerator, dessen Durchmesser typisch kleiner als derjenige eines Stromverstärkers und auch kleiner als derjenige der Antenne ist, herum gewunden sein, damit die Antenne selbst – im Interesse eines axial kurzen Aufbaus dieses Wirkkörpers bei günstigem elektrischem Wirkungsgrad seiner Funktionskomponenten – axial möglichst dicht an den Impulsgenerator heranrükken kann.
  • Die Wirkung eines hier bevorzugten, ebenfalls detonativ arbeitenden induktiven Stromverstärkers beruht vorzugsweise auf einem axial fortschreitenden gegenseitigen Kurzschluß nebeneinander liegender Windungen einer vom Generator-Stromimpuls gerade durchflossenen Zylinderspule. Ein mit dem Impulsgenerator und der Spule in Serie liegender kapazitiver Impulsformer bildet zusammen mit der Spule, deren Induktivität sich rasch verringert, ein elektrisches Schwingungssystem mit rasch ansteigender Resonanzfrequenz, die als Trägerfrequenzband über die als Antenne wirkenden restlichen Spulenwindungen abgestrahlt wird. Diesem amplitudenmodulierten Hochfrequenz-Träger überlagert sind höchstfrequente Störanteile, die auf Hochspannungsüberschlägen beruhen, welche beim fortschreitenden Spulenkurzschluß im Mikrowellenfrequenzband entstehen.
  • Für ein möglichst schmalbandig definiertes Spektrum der energiereichen Mikrowellenabstrahlung arbeitet der Piezogenerator anstelle auf die Serienresonanzkapazitäten zweckmäßiger auf einen Impulsformer in Form eines nach Blümlein ausgelegten Koaxialleiters zum Speisen eines Vircators, dem über einen Wellenleiter eine auf dieses vergleichsweise enge generierte Frequenzband angepaßte Hornantenne nachgeschaltet ist. Wird statt dessen einem breiteren Abstrahlspektrum der Vorzug gegeben, dann wird eine spiral- oder schneckenförmige Antennenstruktur über einen Impulsformer nach Art einer koaxialen Pulskompressionsleitung gespeist, ggf. unter Umwandlung generierter unipolarer in kürzere bipolare Impulse.
  • Um die abstrahlbare Mikrowellenleistung nicht zu sehr durch Kurschlußerscheinungen zwischen den Dipolen einer kleinbauenden Antenne zu begrenzen, arbeitet die Antennenstruktur zweckmäßigerweise in einem Isoliergasraum, der vorzugsweise gegen Ende der Verbringungsphase des Wirkkörpers durch Ausstellen und Füllen eines Ballons gebildet wird, wenn die detonative Umsetzung zum Aktivieren des Impulsgenerators und des Stromimpuls-Verstärkers einsetzt. Für die vorstehend und nachfolgend beschriebenen Komponenten von explosionsgetriebenen Mikrowellengeneratoren wird nicht nur in der Beispielsdarstellung ihrer gegenseitigen Kombination Schutz begehrt, sondern auch der apparative Aufbau der jeweiligen Schaltungskomponenten selbst wird als schutzwürdig angesehen.
  • Jedenfalls ist erfindungsgemäß ein im direkten Schuß oder als Submunition verbringbarer, nichtletaler elektromagnetischer Wirkkörper im Interesse gedrängter Bauweise bei hoher Sromkapazität mit einem detonationsbetriebenen Piezo-Impulsgenerator ausgestattet, der vorzugsweise auf einen Impulswandler in Form eines ebenfalls detonationsbetriebenen induktiven Stromverstärkers mit in axialer Richtung fortschreitendem Windungskurzschluß einer Spule arbeitet. Die ist mit wenigstens einer Schwing-Kapazität zusammengeschaltet, wenn nicht für ein definiertes Mikrowellen-Strahlungsspektrum aus dem Impulsgenerator, gegebenenfalls über den Stromverstärker, etwa ein Hornstrahler über einen Blümlein-Pulsformer und einen Vircator betrieben wird. Für das Speisen einer breitbandiger abstrahlenden Antenne kann zur Pulskompression statt dessen ein Koaxialkabel vorgesehen sein, vorzugsweise mit Stichkabel zur Bipolar-Pulsumsetzung, dessen über eine Längsfunkenstrecke abgerufenen Ausgangsimpulse mittels einer Querfunkenstrekke verkürzt werden. Um höhere Mikrowellenleistung abstrahlen zu können, wird die Antenne zweckmäßigerweise unter einem ballonähnlich aufspannbaren Radom in einem Isolationsgasvolumen betrieben.
  • Weitere Merkmale und Vorteile sowie zusätzliche Abwandlungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und aus nachstehender Beschreibung von in der Zeichnung unter Beschränkung auf das wesentliche nicht maßstabsgerecht skizzierten bevorzugten Realisierungsbeispielen zur erfindungsgemäßen Lösung. In der Zeichnung zeigt:
  • 1 einen detonationsbetriebenen elektrischen Impulsgenerator, hier mit axial beaufschlagtem großvolumigen Piezokristall als Ladungsquelle;
  • 2 einen ebenfalls detontationsbetriebenen induktiven Stromverstärker mit stirnseitig angebautem Piezogenerator nach 1, an den ein auf Serienresonanz basierender kapazitiver Impulsformer angeschlossen ist;
  • 3 einen Piezogenerator etwa nach 1 als Stromquelle für einen Impulsformer mit abgestimmter Mikrowellenantenne und
  • 4 einen Piezogenerator etwa nach 1 als Stromquelle für einen Impulsformer mit breitbandig abstrahlender Mikrowellenantenne.
  • Bein in 1 im Axial-Längsschnitt skizzierten nichtletalen elektromagnetischen Wirkkörper 9 wird ein stromverstärkender Impulswandler 10 von einem detonationsbetriebenen Piezo-Impulsgenerator 11 gespeist. Dieser weist im Falle der dargestellten axialen Anregung in einem Hüllrohr 12 einen quaderförmigen oder kurzzylindrischen Piezokristall 13 zwischen einer Stützmasse 14 und einer Aktivierungsmasse 15 auf. Zwischen dem Piezokristall 13 und den beiderseitig abstützenden Massen 14/15 sind bei dieser axialen Auslegung scheibenförmige Schockabsorber 16, vorzugsweise aus einem Material wie etwa Acrylglas, angeordnet, um eine mechanische Zerstörung des Piezokristalles 13 schon beim Aufbau der steilen mechanischen Spannungsspitze zu Beginn der Kompression des Piezokristalles 13 zu verhindern. Mittels seitlich an dem Piezokristall 13 anliegender Elektroden 17 wird die quer zur axial durchlaufenden Schockwelle auftretende Ladungsverschiebung als Generatorspannung abgegriffen, zum Ableiten dieser impulsförmigen Ladungsverschiebung über die belasteten Generator-Ausgangsklemmen 18. An diese sind als der Impulswandler 10 zeitvariable Induktivitäten 21 als Stromverstärker 31 und Kapazitäten 20 als Impulsformer 51 angeschlossen, wie im Beispielsfalle der 1 als Blockschaltbild eines Serienresonanz-Enladekreises 19 vereinfacht zum Ausdruck gebracht.
  • Zur kräftigen Druckbeaufschlagung des Piezokristalles 13 unter über der Zeit steiler Druckanstiegsflanke ist zwischen einen Boden 22 am Hüllrohr 12 und der Aktivierungsmasse 15 ein pyrotechnischer Detonator 23 angeordnet, vorzugsweise unter seitlicher Verdammung mittels der umlaufenden Wandung 24 einer zum Rohr-Boden 22 hin offenen, topfförmig konfigurierten Aktivierungsmasse 15. Dem Topf-Boden 25 und damit auch der Stützmasse 14 gegenüber ist hinter dem Detonator 23 im Rohr-Boden 22 eine stempel- oder pilzförmig gestaltete Gegenmasse 26 gehaltert, deren Stiel 27 koaxial durch eine zentrale Öffnung 28 im Rohr-Boden 22 hindurchragt und seinerseits in einem zentral durchgehenden Kanal 29 mit Explosivstoff 30 gefüllt ist, der zur Anzündung des Detonators 23 mit diesem körperlich in Verbindung steht.
  • Wenn der Detonator 23 durch den Explosivstoff-Kanal 29 hindurch gezündet wird, erfährt die der Gegenmasse 26 gegenüber axial beweglich gehalterte Aktivierungsmasse 15 eine Axialdruckbeaufschlagung in Richtung auf den Kristall 13, die sie als durchlaufende Detonationsdruckwelle auf den Piezokristall 13 überträgt, wodurch dieser noch vor seiner mechanischen Zerstörung über die Ausgangsklemmen 18 einen Spannungsimpuls von einigen zehn Kilovolt hervorruft, der einen entsprechend kräftigen Stromimpuls durch den Entladekreis 19 bewirkt, so daß dessen L-C-Beschaltung hochfrequent amplitudenmoduliert mit wieder abklingender Hüllkurve zu schwingen einsetzt.
  • Gemäß 2 ist der Generator 11 mit einem Stromverstärker 31 baulich vereinigt, welcher auf dem Wirkprinzip einer unter Stromfluß quasi kontinuierlich aber sehr rasch und progressiv verringerten Induktivität 21 basiert. Als Induktivität 21 ist hier eine Spule 32 vorgesehen, deren achsial von einander distanziert verlaufenden Windungen isoliert auf der Innenmantelfläche 33 eines hohlzylindrischen Gehäuses 34 angeordnet sind.
  • Koaxial im Innern des Gehäuses 34 ist ein Hohlkegelstumpf 36 gehaltert, wofür seine kleine Grundfläche in einen kurzen Hohlzylinder 37 übergeht, welcher formschlüssig auf dem Sockelteil 38 eines Gehäusebodens 39 sitzt. Gegenüberliegend endet der Hohlkegelstumpf 36 mit seiner größten Querschnittsfläche im Bereich der Innenmantelfläche 33 vor einem massiven Gehäusedeckel 40. Zu koaxialer Aufnahme des Piezo-Generators 11 ist der Gehäusedeckel 40 mit einer zentralen Einsenkung 41 ausgestattet, wobei der Anzünd-Kanal 29 für die Aktivierung des Generators 11 ein Loch 42 im Deckel 40 durchragt und im mit Sprengstoff 43 gefüllten Innern des Hohlkegelstumpfes 36 offen endet. Dem Anzündkanal 29 gegenüber ist in den ebenfalls als massive Gegenmasse ausgelegten Bodensockel 38 des Gehäuses 34 ein Detonator 44 eingelassen, der mit einer Zündpille 45 im Innern eines hohlen Gewindestutzens 46 in pyrotechnischer Wirkverbindung steht. Eine den Gehäusedeckel 40 in Verlängerung der Gehäusewand 47 umgebende Manschette 48 wirkt als radiale Einfassung für eine Anzahl von mit der Spule 32 in Serie geschalteten Kapazitäten 20, deren konstruktive Anordnung den zentral gelegenen Generator 11 ringförmig umgibt. Der Generator-Entladekreis 19 verläuft nun zwischen den Ausgangsklemmen 18 über die Kapazitäten 20 und die radial außerhalb des Hohlkegelstumpfes 36 gelegene Spule 32 verringerbarer Induktivität 21.
  • Das Anzünden des Sprengstoffes 43 über den Detonator 44 führt praktisch zeitgleich zum Überzünden in den Kanal 29 hinein und somit zur Impulsaktivierung des Piezo-Generators 11. Der dadurch ausgelöste Spannungsimpuls bewirkt einen impulsförmigen aber amplitudenmoduliert hochfrequent oszillierenden Stromfluß durch den Entladekreis 19, also über die Serienschaltung aus Kapazitäten 20 und Induktivität 21. Diese impulsartig einsetzende Oszillationsamplitude wird durch den Stromverstärker 31 sehr stark vergrößert, indem die Induktivität 21 durch einen axial orientierten, progressiv fortschreitenden Kurzschluß der Spule 32 rasch verringert wird. Dieser Kurzschluß erfolgt durch den aus duktilem Metall wie Kupfer oder Aluminium bestehenden Mantel 49 des Hohlkegelstumpfes 36, der durch die radiale Komponente der von der kleinen zur großen Basis fortschreitenden Detonationsdruckwelle des angezündeten Sprengstoffes 43 längs der Kegelerzeugenden aufgerissen und lappenförmig radial nach außen gebogen wird, bis es zum elektrischen Windungskurzschluß an der Spule 32 infolge Anlage des Mantels 49 gegen die Gehäuse-Innenmantelfläche 33 kommt. Dieser Vorgang schreitet also sehr rasch vom Anzündbereich beim kleinen Kegelquerschnitt in axialer Richtung zum großen Querschnitt hin fort, so daß zunehmend mehr einander benachbarte Spulenwindungen unter mechanischer Verletzung ihrer Isolation untereinander kurzgeschlossen werden. Die dadurch eintretende Verringerung der Induktivität 21 ist progressiv sowohl nach Maßgabe der Konizität des Kegelstumpfes 36 und des detonativen Umsetzverhaltens des Sprengstoffes 43 mit anwachsendem Querschnittsvolumen wie auch gemäß zunehmend verringerten axialen Abstandes zwischen den nebeneinandergelegenen Windungen der Spule 32.
  • Das dadurch erzwungene steile Ansteigen der Amplitude des oszillierenden Stromimpulses geht wegen der raschen Verringerung der Induktivität 21 einher mit einem steilen Frequenzanstieg der Stromoszillation, was über die als Antenne wirkenden restlichen Windungen der Spule 42 zu einer intensiven, also energiereichen Hochfrequenzabstrahlung mit einem relativ breiten amplitudenmodulierten Frequenzgemisch im Megahertzbereich führt. Diesem Frequenzgemisch überlagern sich hinsichtlich ihres Wirkmechanismus noch interessantere Höchstfrequenzschwingungen im Mikrowellenspektrum (Gigahertzbereich), die verschiedene Ursachen haben. So erfahren die Stickstoffmoleküle in der Sprengstoffüllung 43 des Hohlkegelstumpfes 36 infolge der Druck- und Temperatureinwirkungen des detonativ umgesetzten Sprengstoffes 43 eine Anhebung auf ein erhöhtes Energieniveau, aus dem sie vom Magnetfeld der Spule 32 zurückgezwungen werden und dabei höchstfrequente Energie abstrahlen. Ferner werden durch Überschläge im radialen Hochspannungsfeld zwischen der Spule 32 und dem Hohlkegelstumpf 36 unmittelbar vor deren gegenseitiger Berührung Funken erzeugt. Deren Mikrowellenabstrahlung wird noch verstärkt durch eine Förderung fortschreitender steiler Funkenüberschläge infolge einer z. B. den Windungen der Spule 32 gegenüber aufgerauhten Oberfläche 50 des Kegelstumpfmantels 40. Wenn der ringförmige Hohlraum zwischen Zylinderinnenmantelfläche 33 und Kegelstumpfmantel 49 mit einem elektrisch anregbaren Gas wie Argon gefüllt ist, führt das zu Überschlag-Lawineneffekten und dadurch zu weiterer Effizienzsteigerung der Mikrowellenabstrahlung.
  • So stellt die in 2 in Längsschnitt skizzierte Kombination eines detonationsbetriebenen Piezo-Impulsgenerators 11 mit einem ebenfalls detonationsbetriebenen induktiven Stromverstärker 31 einen kompakten und schockresistenten, also verschußsicheren Aufbau für einen nach Art von Rohrwaffenmunition verbringbaren Wirkkörper 9 als effizienten lokalen, autonomen Mikrowellenstörsender dar, der seinen Primärstrom aus der großen Energiedichte eines explosionsbeaufschlagten Piezokristalles 13 gewinnt. Wenn dieser elektrisch aktive Wirkkörper 9 am Fallschirm gebremst ins Zielgebiet absteigt, kann die Wirkung der Mikrowellenstrahlung im Zielgebiet durch Bündelung noch verstärkt werden, indem etwa der Fallschirm selbst als Reflektor nach unten ausgelegt ist.
  • Zur Leistungssteigerung bzgl. der abgestrahlten Mikrowellenenergie kann anstatt der bloßen Abstrahlung über die restlichen Windungen einer Stromverstärker-Spule 32 nach 2 der Piezogenerator 11 nach 1 auch gemäß 3 oder gemäß 4 über Impulsformer 51 auf angepaßte Antennen 52 geschaltet werden.
  • Eine wesentlich höhere Frequenz der Mikrowellenabstrahlung wird erzielt, wenn dafür dem detonationsaktivierten Piezo-Generator 11 nicht gemäß 2 ein einfacher zeitvarianter Serienresonanzkreis nachgeschaltet wird, sondern wenn der Generator 11 – ggf. wieder über einen ebenfalls explosivstoffbetriebenen Stromverstärker 31, etwa nach 2 (dann aber ohne Schwingungskapazitäten) oder nach anderen Bau- und Wirkprinzipien – auf einen Impulsformer 51 vor einer darauf optimierten Antenne 52 mit gerichteter Abstrahlung arbeitet. Die Einspeisung eines unipolaren Mikrosekundenimpulses in den Impulsformer 51 erfolgt nach 3 über einen Hochspannungsschalter 54 in Form einer Funkenstrecke aus einem Speicherkondensator 55, sobald der seinerseits aus dem Piezo-Generator 11 (ggf. über einen Stromverstärker 31) auf eine hinreichend hohe Spannung aufgeladen wurde. Ein sogenannter Blümlein-Pulsformer 61, eine Koax-Entladeleitung mit Spannungserhöhung bei kurzem Hochspannungsimpuls in der Größenordnung von 100 kV am Eingang, verkürzt unter Steigerung der Flankensteilheit den Eingangsimpuls auf etwa 10% seiner ursprünglichen Länge, um damit einen Vircator 62, also eine magnetfeldfrei arbeitende Mikrowellendiode für den Gigahertzbereich, als weiteren Impulskompressor anzuregen, welcher ein kurzes Impulspaket mit höhstfrequenter bipolarer Trägerschwingung über einen Wellenleiter 63 auf die Antenne 52 ausgibt. Diese ist im Interesse guten Wirkungsgrades vorzugsweise als Hornstrahler ausgelegt und auf die mittlere Trägerfrequenz jenes Impulspaketes abgestimmt.
  • Wenn jedoch weniger eine möglichst hohe Abstrahlleistung als vielmehr insbesondere eine impulsförmig-breitbandigere Mikrowellenabstrahlung interessiert, weil dann nicht mehr als Härtungsmaßnahme die schwerpunktmäßig wirksame, diskrete Störfrequenz der monofrequenten gerichteten Abstrahlung über den Hornstrahler 52 gemäß 3 ausgeblendet werden kann, dann arbeitet der detonative Piezo-Impulsgenerator 11, ggf. wieder über einen ebenfalls explosivstoffbetriebenen Strom verstärker, zweckmäßigerweise auf einen Impulsformer 51 mit nachgeschalteter breitbandiger Antenne 52 gemäß 4. Der Impulsformer 51 besteht hier im wesentlichen aus einem vergleichsweise langen Koaxialkabel 53, das entgegen der vereinfachten Prinzipdarstellung der 4 für die apparative Realisierung eines verschußfesten Wirkkörpers 9 nicht linear aufgespannt, sondern um den Generator 11 herum gewunden ist. Die Einspeisung mit einem gegenüber dem Piezo-Stromimpuls vom Generator 11 verkürzten Impuls in das Koaxialkabel 53 erfolgt wieder über einen Hochspannungsschalter 54 in Form einer Funkenstrecke aus einem Speicherkondensator 55, sobald dieser aus dem Generator 11 auf die Durchschlagspannung aufgeladen ist. Ein Laufzeit-Stichkabel 56 bewirkt aufgrund des phasendrehenden Kurzschlusses an seinem Ende die Umsetzung des unipolaren Entladeimpulses aus dem Speicher 55 in zwei zueinander distanzierte noch kürzere Impulse gegensinniger Polarität und somit eine Unterdrückung des ursprünglich enthaltenen, nicht abstrahlbaren Gleichenergieanteiles. Zwischen dem Ende des Koaxialkabels 53 und der Einspeisung in die Antenne 52 ist zweckmäßigerweise noch eine Schalterkombination 57 aus einer Längs-Funkenstrecke zum Ansprechen und einer Quer-Funkenstrecke zum Kurzschließen jedes einlaufenden Impulses für weitere Impulskomprimierung durch Herausschneiden jeweils eines kürzeren und steilflankigeren Teiles vorgesehen. So wird die Antenne 52 des explosivstoffgetriebenen Mikrowellenimpulsstrahlers infolge dieser Impulskompression nicht mehr mit dem unipolaren Mikrosekundenimpuls aus der Entladung des Speicherkondensators 55, sondern mit einem bipolaren Paar von extrem steilflankigen Nanosekundenimpulsen und deshalb entsprechend breitbandiger im Gigahertzbereich angesteuert.
  • Insbesondere die geometrische Struktur der breitbandigen Höchstfrequenz-Antenne 52 bedingt minimale Abstände zwischen den Antennen-Dipolen und dadurch eine erhöhte Überschlagsgefahr, und infolge der so eintretenden Begrenzung der Ansteuerspannung eine Begrenzung der abstrahlbaren Höchstfrequenzleistung. Um die Antenne 52 überschlagsfester zu machen, liegt ihre aktive Strahlfläche (erforderlichenfalls aber auch der Strahldipol in einer Hornantenne 52 nach 3) hinter einen Radom 58 in einem Isoliergasvolumen 59, wie es etwa als „SF6”- Hochspannungs-Hochfrequenz-Isoliergas handelsüblich ist, das freie Elektronen bindet, um einen Lawineneffekt zu verhindern. Für ein verbringbares Mikrowellenstörsystem ist vorgesehen, den Radom 58 am Wirkkörper 9 als flexiblen Ballon auszuführen, der während der Lade- und Verbringungsphasen in Stauräume 60 hinter der Antenne 52 eingefaltet ist. Parallel zur pyrotechnischen Aktivierung des Generators 11 und ggf. des zusätzlich vorgesehenen Stromverstärkers 31 kann eine pyrotechnisch initiiertes Ausblasen der Hülle des Radom 58 unter Auffüllen des Innenraumes mit Isoliergas aus einem Druck-Vorratsbehälter initiiert werden.

Claims (9)

  1. Nichtletaler, insbesondere als Submunition verbringbarer, elektromagnetischer Wirkkörper (9) mit einem detonationsbetriebenen elektrischen Impuls-Generator (11), wobei der Impulsgenerator ein Piezo-Generator (11) ist, dem ein detonationsbetriebener induktiver Stromverstärker (31) und ein kapazitiver Impulsformer (51) nachgeschaltet sind, wobei der Stromverstärker (31) eine während der Speisung aus dem Piezogenerator (11) sich verringernde Induktivität (21) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromverstärker (31) innerhalb einer Spule (32) einen Hohlkegelstumpf (36) aufweist, der mit Detonationsmaterial (43) gefüllt und im Bereich seiner kleineren Querschnittsfläche anzündbar ist, wobei der Piezogenerator (11) im Bereich des größten Querschnitts des Hohlkegelstumpfes (36) gehaltert ist und mit einem Anzünd-Kanal (29) ausgestattet ist, der zum Inneren des Hohlkegelstumpfes (36) geöffnet ist, und wobei die aneinander radial gegenüberstehenden Bereiche der Spule (32) und des Hohlkegelstumpfes (36) als parasitäre Funkenstrecken ausgelegt sind.
  2. Wirkkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Piezogenerator (11) in einem Hüllrohr (12) zwischen einer Stützmasse (14) und einem Detonator (23) sowie zwischen Schockabsorbern (16) wenigstens einen Piezokristall (13) aufweist.
  3. Wirkkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Detonator (23) in einer zum Piezokristall (13) hin verschlossenen topfförmige Aktivierungsmasse (15) vor dem Boden (22) des Hüllrohres (12) angeordnet und über den den Boden (22) durchdringenden Anzünd-Kanal (29) initiierbar ist.
  4. Wirkkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere mit der Spule (32) variabler Induktivität (21) zusammengeschaltete Kapazitäten (20) peripher um den Piezogenerator (11) herum angeordnet sind.
  5. Wirkkörper insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Piezogenerator (11) auf einen Impulsformer (51) geschaltet ist, der ein Koaxialkabel (53) aufweist, welches über ein Paar von längs- und quergeschalteten Hochspannungsschaltern (54) eine breitbandig abstrahlende Antenne (52) speist.
  6. Wirkkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Koaxialkabel (53) mit einem Stichkabel (56) für das Umsetzen eines unipolaren Impulses in ein verkürztes bipolares Impulspaar ausgestattet ist.
  7. Wirkkörper nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Koaxialkabel (53) aus einem Speicherkondensator (55) über einen Hochspannungsschalter (54) impulsbeaufschlagbar ist.
  8. Wirkkörper nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne (52) mit ihrer elektrisch beaufschlagten Struktur in einem Isoliergasvolumen (59) angeordnet ist.
  9. Wirkkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Isoliergasvolumen (59) innerhalb eines Radom (58) besteht, welcher als aus einem Stauraum (60) bei der Antenne (52) extrahierbarer Ballon ausgebildet ist.
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