DE102005010810A1

DE102005010810A1 - Hollow charge used in military and civil applications for penetrating targets made of concrete, steel or rock formations comprises a focusing nozzle fixed to a housing containing an explosive material in the region of an outlet opening

Info

Publication number: DE102005010810A1
Application number: DE102005010810A
Authority: DE
Inventors: Liam Mcnelis; Malte Dr. Veehmayer
Original assignee: DynaEnergetics GmbH and Co KG
Current assignee: DynaEnergetics GmbH and Co KG
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2005-03-07
Publication date: 2005-10-13

Abstract

Hollow charge comprises a container-shaped housing (1) with an outlet opening (13). The housing contains an explosive material (2) with a conical recess that is covered by a covering (3). An ignition point (5) provided on the housing holds a fuse for igniting the explosive material. A focusing nozzle (11) is fixed to the housing in the region of the outlet opening. An independent claim is also included for a process for penetrating materials such as concrete, steel or rock formations.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hohlladung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Verfahren zur Penetrierung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6 und eine Verwendung der Hohlladung und des Verfahrens.The The invention relates to a shaped charge according to the preamble of the claim 1, a method of penetration according to the preamble of the claim 6 and a use of the shaped charge and the method.

Hohlladungen werden sowohl im militärischen als auch im zivilen Bereich zur Penetrierung von Zielen wie Beton, Stahl oder Gesteinsformationen eingesetzt. Die Energie des Explosivstoffs wird bei dieser Art von Ladung punktuell gebündelt. Eine konische Vertiefung im Explosivstoff mit einer Auskleidung, auch Liner oder Abdeckung genannt, meist aus Metall, sorgt für diesen Effekt. Bei der Detonation der Ladung vom hinten liegenden Zündpunkt aus wird das Material des Liners zur Symmetrieachse beschleunigt und bildet dort einen Hohlladungsstrahl, der aus einem sehr schnellen vorderen Teil (Strahlgeschwindigkeiten > 5000 m/s) und einem langsameren Stößel (Geschwindigkeit ca. 500–700 m/s) besteht. Das Gehäuse zerlegt sich dabei und die entstehenden Partikel fliegen in die zielabgewandte Richtung. Die kinetische Energie des Hochgeschwindigkeitsstachels führt zur endballistischen Zielpenetrierung.shaped charges be both in the military as well as in the civilian field to penetrate targets such as concrete, Steel or rock formations used. The energy of the explosive is bundled at this kind of charge punctually. A conical depression in the explosive with a lining, also liner or cover called, usually made of metal, provides for this effect. In the detonation of Charge from the rear ignition point from the material of the liner is accelerated to the axis of symmetry and forms there a shaped charge jet, which consists of a very fast front part (jet speeds> 5000 m / s) and a slower pestle (speed about 500-700 m / s). The housing decomposes and the resulting particles fly into the goal-directed direction. The kinetic energy of the high speed barb leads to end-ballistic target penetration.

Die Detonationswelle im Explosivstoff ist die Ursache für die Beschleunigung des Linermaterials. Bei der Umsetzung des Explosivstoffs entsteht zudem eine große Menge Gas bzw. Gasschwaden, die sich bei Hohlladungen nach dem Stand der Technik diffus im Raum verteilen.The Detonation wave in the explosive is the cause of the acceleration of the liner material. In the implementation of the explosive arises also a big one Amount of gas or gas swells, which in shaped charges by the state diffuse the technique diffusely in the room.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die entstehenden Gasschwaden zur weiteren Beschleunigung des Hohlladungsstrahls, insbesondere des langsameren hinteren Strahlteils zu benutzen.Of the Invention is based on the object, the resulting gas swaths for further acceleration of the shaped charge jet, in particular the slower rear beam part to use.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bezüglich der Hohlladung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention this Task regarding the hollow charge solved by the features of claim 1.

Dadurch, dass am Gehäuse im Bereich der Austrittsöffnung eine Fokusierdüse befestigt ist, werden die entstehenden Gasschwaden in eine bevorzugte Richtung gelenkt und können sich nicht mehr diffus im Raum verteilen. Der so gerichtete Gasdruck erhöht die Partikelgeschwindigkeit des Strahls und führt somit zu einer Erhöhung der Eindringleistung im Ziel.Thereby, that on the case in the area of the outlet opening a focusing nozzle is fixed, the resulting gas swirl in a preferred Directed direction and can no longer diffuse around the room. The gas pressure thus directed increases the particle velocity of the beam and leads thus to an increase the penetration power in the target.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist die Fokusierdüse eine zur Symmetrieachse der Hohlladung symmetrische Öffnung an ihrem zum Explosivstoff abgewandten Ende auf und diese Öffnung hat einen kleineren Durchmesser als die Austrittsöffnung des Gehäuses der Hohlladung.In preferred embodiment of the invention, the Fokusierdüse a to the symmetry axis of the shaped charge symmetrical opening at its explosive turned away end and has this opening a smaller diameter than the outlet opening of the housing Shaped charge.

Hierbei ist vorteilhaft die Fokusierdüse im Schnitt trichter-, hauben- oder halbkreisförmig ausgebildet.in this connection is advantageous the Fokusierdüse on average funnel, hood or semicircular design.

Die Befestigung bzw. Verbindung der Fokusierdüse mit dem Endbereich des Gehäuses der Hohlladung erfolgt zweckmäßig durch Schweißen oder Bördeln.The Attachment or connection of the focusing nozzle with the end portion of the housing of the shaped charge takes place appropriately Welding or Beading.

Bevorzugt fluchtet der Endbereich des Gehäuses und die daran befestigte Fokusierdüse im Übergangsbereich.Prefers Aligns the end of the housing and the focusing nozzle attached thereto in the transition area.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Penetrierung von Materialien wie Beton, Stahl oder Gesteinsformationen mit einem Gehäuse mit einer Austrittsöffnung, in dem Gehäuse ein Explosivstoff mit einer konischen Vertiefung eingebracht ist, die Vertiefung mit einer Abdeckung abgedeckt ist und der Explosivstoff über eine in einen Zündpunkt am Gehäuse einsetzbare Sprengschnur zündbar ist, wobei sich nach Zündung des Explosivstoffs ein Hohlladungsstrahl und zusätzliche Gasschwaden ausbilden, zeichnet sich dadurch aus, dass die Gasschwaden durch eine düsenförmige Ausgestaltung der Austrittsöffnung in Richtung des Hohlladungsstrahls fokussiert werden.One inventive method for penetrating materials such as concrete, steel or rock formations with a housing with an outlet opening, in the case an explosive having a conical depression is introduced, the depression is covered with a cover and the explosive is covered by a into an ignition point can be used on the housing Detonating cord ignited is, taking care of ignition form a shaped charge jet and additional gas swaths of the explosive draws characterized by the fact that the gas bubbles through a nozzle-shaped configuration the outlet opening be focused in the direction of the shaped charge jet.

Durch dieses Verfahren werden die entstehenden Gasschwaden zur Beschleunigung des Hohlladungsstrahls benutzt.By This process will accelerate the resulting gas swells used the shaped charge jet.

Vorteilhaft wird die erfindungsgemäße Hohlladung und/oder das eben beschriebene Verfahren als bzw. in Hohlladungsperforatoren in Kanonen für Tiefbohrlochsprengungen verwendet.Advantageous is the shaped charge of the invention and / or the method just described as or in shaped charge perforators in cannons for deep hole blasting used.

Die Gasfokusierung führt zu einem Abfließen des Gases aus der Kanone durch das Durchschussloch in das umliegende Bohrloch. Der Kanoneninnendruck nach dem Schuss wird auf diese Weise reduziert. Es besteht somit die Möglichkeit, Kanonen mit höheren Schussdichten (mehr Perforatoren pro Längeneinheit der Kanone) oder geringeren Wandstärken zu bauen. Da das Gas gerichtet abgeführt wird, verringert sich auch die Beeinflussung benachbarter Ladungen („Charge Interference"), die vor allem bei Kanonen mit hohen Schussdichten zur Verringerung der Eindringleistung einzelner Perforatoren führen kann.The Gasfokusierung leads to a drain of the Gas from the cannon through the bullet hole in the surrounding Borehole. The gun internal pressure after the shot becomes this way reduced. There is thus the possibility of cannons with higher shot densities (more perforators per unit length the cannon) or lower wall thicknesses. As the gas is directed is discharged, the influence of adjacent charges ("charge Interference "), especially for cannons with high shot densities to reduce the penetration of individual perforators can lead.

Nachfolgend wird der Stand der Technik mit den 1a und 1b und die erfindungsgemäße Ausbildung mit den 2a und 2b erläutert.Hereinafter, the prior art with the 1a and 1b and the inventive training with the 2a and 2 B explained.

1a zeigt einen Querschnitt durch eine Hohlladung nach dem Stand der Technik vor einem Schuss. 1a shows a cross section through a hollow charge according to the prior art before a shot.

Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein Gehäuse bezeichnet, welches im Querschnitt becherförmig ausgebildet ist und im Inneren einen Explosivstoff 2 mit einer kegelförmigen Vertiefung aufweist, der durch eine kegelförmige Abdeckung bzw. Liner 3 abgedeckt ist. Auf der Außenseite des Gehäuses 1 auf der Symmetrieachse 4 ist ein Zündpunkt 5 angeordnet, d.h. ein Aufnahmeplatz für eine Sprengschnur (nicht gezeigt). Diese Sprengschnur wird zur Zündung des Explosivstoffs 2 verwendet.With the reference number 1 is a housing referred to, which is cup-shaped in cross-section and inside an explosive material 2 having a conical depression formed by a conical cover or liner 3 is covered. On the outside of the case 1 on the axis of symmetry 4 is an ignition point 5 arranged, ie a receiving place for a detonating cord (not shown). This detonating cord will ignite the explosive 2 used.

Die Innenseite des Gehäuses 1 erstreckt sich ausgehend vom Zündpunkt 5 konisch nach außen. Diese konischen Bereiche sind mit den Bezugszeichen 7 und 15 gekennzeichnet. Anschließend an den konischen Bereich 7 folgt ein Endbereich 8, der sich im Wesentlichen parallel zur Symmetrieachse 4 erstreckt. Wie die Innenseite mit ihren konischen Bereichen 7 und 15 und ihrem Endbereich 8, ist auch die Außenseite des Gehäuses 1 ausgebildet. Mit dem Bezugszeichen 13 ist die Austrittsöffnung bezeichnet.The inside of the case 1 extends from the ignition point 5 conical to the outside. These conical areas are denoted by the reference numerals 7 and 15 characterized. Then at the conical area 7 follows an end area 8th which is substantially parallel to the axis of symmetry 4 extends. Like the inside with its conical areas 7 and 15 and its end area 8th , is also the outside of the case 1 educated. With the reference number 13 is the exit opening.

1b zeigt die Hohlladung nach 1a nach der Zündung. Es hat sich ein Hohlladungsstrahl 9 ausgebildet mit einem schnellen vorderen Teil und einem langsameren hinteren Teil. Gasschwaden 10 verlassen diffus d. h. ungerichtet die Hohlladung. Das Gehäuse 1 ist in einzelne Metallpartikel 12 zerfallen. 1b shows the hollow charge after 1a after the ignition. It has a shaped charge jet 9 formed with a fast front part and a slower rear part. gas fumes 10 leave diffuse ie undirected the shaped charge. The housing 1 is in individual metal particles 12 disintegrated.

2a zeigt eine erfindungsgemäße Hohlladung vor der Zündung, d.h. vor dem Schuss und 2b nach der Zündung. Auf das Gehäuse 1 bzw. auf dessen Endbereich 8 ist eine Fokusierdüse 11 aufgesetzt, welche die Gasschwaden 10 in Richtung des entstehenden Hohlladungsstrahls 9 fokussiert (siehe 2b). Die Metallpartikel 12 der Fokusierdüse 11 erstrecken sich in Richtung des Hohlladungsstrahls 9. Die Fokusierdüse 11 ist bevorzugt im Querschnitt trichter-, haubenförmig oder halbkreisförmig ausgebildet mit einer zentralen Öffnung 14 um die Symmetrieachse 4 an dem zum Explosivstoff abgewandten Ende. 2a shows a hollow charge according to the invention before ignition, ie before the shot and 2 B after the ignition. On the case 1 or on its end 8th is a focusing nozzle 11 put on, which the gas clouds 10 in the direction of the resulting shaped charge jet 9 focused (see 2 B ). The metal particles 12 the focusing nozzle 11 extend in the direction of the shaped charge jet 9 , The focusing nozzle 11 is preferably funnel-shaped, dome-shaped or semicircular in cross section with a central opening 14 around the axis of symmetry 4 at the end facing away from the explosive.

Die Fokusierdüse 11 kann durch verschiedenste Verfahren auf dem Endbereich 8 des Gehäuses 1 montiert werden, bevorzugt z. B. durch Schweißen oder Bördeln. Die Innen- und Außenseiten des Gehäuses 1 sind mit denen des in 1a gezeigten Gehäuses identisch.The focusing nozzle 11 can be done by a variety of methods on the end 8th of the housing 1 be mounted, preferably z. B. by welding or flanging. The inside and outside of the case 1 are with those of in 1a shown housing identical.

Claims

Hollow charge with a cup-shaped housing ( 1 ) with an outlet opening ( 13 ), wherein in the housing ( 1 ) an explosive ( 2 ) is introduced with a conical recess and the explosive ( 2 ) with a cover ( 3 ) and on the housing ( 1 ) an ignition point ( 5 ) for holding a detonating cord for igniting the explosive ( 2 ), characterized in that on the housing ( 1 ) in the region of the outlet opening ( 13 ) a focusing nozzle ( 11 ) is attached.

Hollow charge according to claim 1, characterized in that the focusing nozzle ( 11 ) one to the axis of symmetry ( 4 ) of the shaped charge symmetrical opening ( 14 ) on her to the explosive ( 2 ) facing away from the end and this opening ( 14 ) has a smaller diameter than the outlet opening ( 13 ).

Hollow charge according to claim 1 or 2, characterized in that the focusing nozzle ( 11 ) is funnel-shaped, hood-shaped or semi-circular in section.

Hollow charge according to one of claims 1 to 3, characterized in that the Fokusierdüse ( 11 ) by welding or crimping with the end region ( 8th ) of the housing ( 1 ) connected is.

Hollow charge according to one of claims 1 to 4, characterized in that the end region ( 8th ) of the housing ( 1 ) and the focusing nozzle attached thereto ( 11 ) are aligned in the transition area.

Method for penetrating materials such as concrete, steel or rock formations with a housing ( 1 ) with an outlet opening ( 13 ), in the housing ( 1 ) an explosive ( 2 ) is introduced with a conical recess, the recess with a cover ( 3 ) and the explosive ( 2 ) about one in one ignition point ( 5 ) on the housing ( 1 ) deployable explosive cord is ignited, wherein after ignition of the explosive ( 2 ) a shaped charge jet ( 9 ) and additional gas streams ( 10 ), characterized in that the gas bubbles ( 10 ) by a nozzle-shaped configuration of the outlet opening ( 13 ) in the direction of the shaped charge jet ( 9 ).

Hollow charge according to one of claims 1 to 5 and / or method according to claim 6 for use as or in shaped charge perforators in cannons for Blasting well drill holes.