DE102019004456B3 - Active charge, in particular penetrator, method for producing an active charge and method for providing an active charge - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung schafft eine Wirkladung, insbesondere einen Penetrator, mit einer Wirkladungshülle und einer in der Wirkladungshülle aufgenommenen Sprengladung, wobei die Sprengladung innerhalb der Wirkladungshülle schwimmend gelagert ist. Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Wirkladung und ein Verfahren zum Einsatzbereitstellen einer derartigen Wirkladung.The present invention creates an explosive charge, in particular a penetrator, with an explosive charge casing and an explosive charge accommodated in the active charge casing, the explosive charge being stored in a floating manner within the active charge casing. The present invention also provides a method for producing such an effective charge and a method for providing such an effective charge for use.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wirkladung, insbesondere einen Penetrator, ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Wirkladung und ein Verfahren zum Einsatzbereitstellen einer derartigen Wirkladung.The present invention relates to an effective charge, in particular a penetrator, a method for producing such an effective charge and a method for providing such an effective charge.
Bisweilen wird eine Sprengladung innerhalb einer Wirkladungshülle zumeist einseitig mittels eines Kompressionssystems vorgespannt, beispielsweise in Form von kompressiblen Kunststoffscheiben oder anderen mechanischen Federsystemen.Occasionally, an explosive charge is usually prestressed on one side within an active charge envelope by means of a compression system, for example in the form of compressible plastic disks or other mechanical spring systems.
Die
Die US 2019 / 0 086 185 A1 beschreibt eine modulare Patrone für Kleinwaffen.US 2019/0 086 185 A1 describes a modular cartridge for small arms.
Die
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Wirkladung, insbesondere Penetrator, mit einem verbesserten Konzept zur Lagerung der Sprengladung in einer Wirkladungshülle zu schaffen. Against this background, the present invention is based on the object of creating an improved active charge, in particular a penetrator, with an improved concept for storing the explosive charge in an active charge casing.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Wirkladung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch ein Verfahren zur Herstellung einer Wirkladung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 und/oder ein Verfahren zur Einsatzbereitstellung einer Wirkladung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13.According to the invention, this object is achieved by a charge with the features of
Demgemäß ist eine Wirkladung, insbesondere ein Penetrator, vorgesehen. Die Wirkladung umfasst eine Wirkladungshülle und eine in der Wirkladungshülle aufgenommenen Sprengladung, wobei die Sprengladung innerhalb der Wirkladungshülle schwimmend gelagert ist.Accordingly, an active charge, in particular a penetrator, is provided. The active charge comprises an active charge casing and an explosive charge accommodated in the active charge casing, the explosive charge being stored in a floating manner within the active charge casing.
Darüber hinaus ist ein Verfahren zum Herstellen einer Wirkladung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Wirkladung, vorgesehen. Das Verfahren umfasst die Schritte: Einbringen einer Sprengladung in eine Wirkladungshülle; und vollständiges Auffüllen der Wirkladungshülle mit einem, insbesondere inkompressiblen, Fluid zur schwimmenden Lagerung der Sprengladung innerhalb der Wirkladungshülle.In addition, a method for producing an effective charge, in particular an effective charge according to the invention, is provided. The method comprises the steps of: introducing an explosive charge into an active charge casing; and complete filling of the explosive charge envelope with an, in particular incompressible, fluid for the floating storage of the explosive charge within the active charge envelope.
Ferner ist ein Verfahren zum Einsatzbereitstellen einer Wirkladung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Wirkladung und/oder hergestellt mit einem erfindungsgemäßen Verfahren, vorgesehen, wobei ein eine Sprengladung in einer Wirkladungshülle schwimmend lagerndes, insbesondere inkompressibles, Fluid druckbeaufschlagt wird.Furthermore, a method for providing an active charge, in particular an active charge according to the invention and / or produced with a method according to the invention, is provided, wherein a particularly incompressible fluid that floats an explosive charge in an active charge envelope is pressurized.
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, eine Sprengladung innerhalb einer Wirkladungshülle schwimmend zu lagern. Auf diese Weise kann eine Volumenänderung der Sprengladung, sei es beispielsweise aufgrund einer etwaigen Kompression beim Aufprall, durch Explosion einer etwaigen Vorladung, durch etwaiges Sprengladungssetzen, durch unterschiedliche Temperaturdehnungen von Sprengstoff und Hülle über den Einsatztemperaturbereich oder aus anderem Grunde, auf einfache Weise durch ein die Sprengladung lagerndes Fluid ausgeglichen werden. Herkömmliche Kompressionssysteme sind somit erfindungsgemäß nicht mehr notwendig. Vorteilhaft können somit keine Alterungserscheinungen in der Lagerung auftreten.The idea on which the present invention is based is to store an explosive charge in a floating manner within an active charge casing. In this way, a change in the volume of the explosive charge, for example due to any compression on impact, due to the explosion of a possible pre-charge, due to the setting of an explosive charge, due to different thermal expansions of the explosive and shell over the operating temperature range or for other reasons, can be easily achieved by a Explosive charge stored fluid are balanced. Conventional compression systems are therefore no longer necessary according to the invention. Advantageously, no signs of aging can therefore occur in storage.
Insgesamt wird auf diese Weise eine unerwünschte Bildung eines Luftspalts, insbesondere im vorderen Bereich nahe der Spitze, aber auch im hinteren Bereich nahe des Zündsystems, in jeder Einsatzsituation vermieden. Erfindungsgemäß ist daher im Einsatz stets eine optimale Transmission von Schockwellen zwischen Sprengladung und Wirkladungshülle gewährleistet. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Hülle und/oder Sprengladung wird somit das sogenannte „Shock Wave Trapping“ vermieden. Dies führt zu einer Steigerung der Schockwellen-Suszeptibilität der Sprengladung.Overall, in this way an undesired formation of an air gap, in particular in the front area near the tip, but also in the rear area near the ignition system, is avoided in every operational situation. According to the invention, optimal transmission of shock waves between the explosive charge and the active charge envelope is therefore always guaranteed during use. The so-called “shock wave trapping” is thus avoided by the design of the casing and / or explosive charge according to the invention. This leads to an increase in the shock wave susceptibility of the explosive charge.
Die erfindungsgemäße Lösung ist beispielsweise sowohl für sogenannte Tandem-Penetrator-Systeme, die zumeist eine Vorladung, beispielsweise eine Vorhohlladung, und eine Penetrator-Hauptladung aufweisen, als auch beispielsweise für sogenannte Mono-Penetratoren (ohne Vorladung) anwendbar. Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung auch für andere Wirksysteme, die beispielsweise keiner Penetrationsanforderung unterworfen sind, anwendbar, insbesondere sofern Kompressionsanforderungen für die enthaltene Sprengladung bestehen. Beispielsweise existieren auch andersartige Wirkladungen mit Kompressionssystemen zur Stabilisierung der Lagerung der Sprengladung, welche mit der erfindungsgemäßen schwimmenden Lagerung ersetzt werden können.The solution according to the invention can be used, for example, both for so-called tandem penetrator systems, which mostly have a pre-charge, for example a pre-hollow charge, and a main penetrator charge, and, for example, for so-called mono-penetrators (without pre-charge). In addition, the present invention can also be used for other active systems which, for example, are not subject to any penetration requirement, in particular if there are compression requirements for the explosive charge contained. For example, there are also other types of active charges with compression systems for stabilizing the storage of the explosive charge, which can be replaced with the floating storage according to the invention.
Vorzugsweise ist das Fluid als inkompressibles Fluid vorgesehen. Insbesondere handelt es sich um eine Flüssigkeit. Je nach der zu erwartenden Volumenveränderung kann die schwimmende Lagerung mit einem Ausgleichsbehälter versehen sein.The fluid is preferably provided as an incompressible fluid. In particular, it is a liquid. Depending on the expected change in volume, the floating bearing can be provided with an expansion tank.
Unter vollständigem Auffüllen der Wirkladungshülle mit einem inkompressiblen Fluid ist insbesondere zu verstehen, dass sich nach einem Verschließen der Wirkladungshülle keine Luft in dem durch einen Verschluss abgeschlossenen Innenraum der Wirkladungshülle befindet. Je nach Ausbildung des Verschluss kann dieser daher bei dem Verschließen in das Fluid eintauchen und/oder etwaige Luft entweichen lassen.Complete filling of the active charge envelope with an incompressible fluid is to be understood in particular to mean that after the active charge envelope has been closed there is no air in the interior of the active charge envelope which is closed by a closure. Depending on the design of the closure, it can therefore dip into the fluid during the closure and / or allow any air to escape.
Vorzugsweise steht das die Sprengladung schwimmend lagernde, insbesondere inkompressible, Fluid unter einem vorbestimmten Druck. Dieser kann beispielsweise bereits bei der Herstellung der Wirkladung aufgebracht werden, sodass die Wirkladung bis zu einem Einsatz im druckbeaufschlagten Zustand gelagert wird. Es sind somit keinerlei Nachjustagen, Entlüftungen oder dergleichen zur Einsatzbereitstellung notwendig.The fluid which is floating, in particular incompressible, is preferably under a predetermined pressure. This can, for example, already be applied during the production of the active charge, so that the active charge is stored in the pressurized state until it is used. No readjustments, venting or the like are therefore necessary for deployment.
Alternativ oder zusätzlich kann das Fluid erst bei der Einsatzbereitstellung der Wirkladung, auch als „Arming“ bezeichnet, druckbeaufschlagt werden. Auf diese Weise können einerseits Herstellungsschritte der Druckbeaufschlagung eingespart und andererseits die Anforderungen an die Dichtheit zur Lagerung reduziert werden. Insgesamt kann ein Dichtungssystem daher einfacher ausgebildet und insbesondere zielgerichteter auf den Einsatzzeitraum ausgelegt werden.Alternatively or additionally, the fluid can only be pressurized when the active charge is ready for use, also referred to as “arming”. In this way, on the one hand, production steps for the application of pressure can be saved and, on the other hand, the requirements for tightness for storage can be reduced. Overall, a sealing system can therefore be designed more simply and, in particular, more specifically designed for the period of use.
Zur Druckbeaufschlagung des Fluids sind verschiedenste Drucksysteme denkbar. Beispielsweise kann es sich bei einer Ausführungsform um ein Niederdrucksystem handeln. Dieses kann beispielsweise einen durch eine Membran von einem Ausgleichsbehälter getrennten Druckspeicher aufweisen. Derartige Niederdrucksysteme sind insbesondere bei Wirksystemen mit vergleichsweise langsamen beziehungsweise weniger dynamischen Vorgängen, zum Beispiel im Falle von Munition, einsetzbar.A wide variety of pressure systems are conceivable for pressurizing the fluid. For example, one embodiment can be a low pressure system. This can, for example, have a pressure accumulator separated from an expansion tank by a membrane. Such low-pressure systems can be used in particular in active systems with comparatively slow or less dynamic processes, for example in the case of ammunition.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann es sich um ein Hochdrucksystem handeln. Hierbei sind einerseits Ausführungen mit einer ähnlichen Membran denkbar, wobei aber ein Fluidstrom insbesondere nur in einer von der Membran abgewandten Vorzugsrichtung vorgesehen ist. Derartige Systeme eignen sich beispielsweise für hochdynamische bzw. sehr schnelle Vorgänge. Selbstverständlich können damit aber auch weniger dynamische Vorgänge realisiert werden.Another embodiment can be a high pressure system. Here, on the one hand, designs with a similar membrane are conceivable, but a fluid flow in particular is only provided in a preferred direction facing away from the membrane. Such systems are suitable, for example, for highly dynamic or very fast processes. Of course, less dynamic processes can also be implemented with it.
Alternativ sind gemäß einer noch weiteren Ausführungsform auch Hochdrucksysteme ohne Membran denkbar. In diesem Fall kann von einer Vorzugsrichtung abgesehen werden, wobei sich derartige Systeme beispielsweise für mittelschnelle Vorgänge eignen. Selbstverständlich können damit aber auch damit weniger dynamische Vorgänge realisiert werden.Alternatively, according to yet another embodiment, high pressure systems without a membrane are also conceivable. In this case, a preferred direction can be dispensed with, such systems being suitable, for example, for medium-speed processes. Of course, it can also be used to implement less dynamic processes.
Sämtliche Drucksysteme eignen sich sowohl für große als auch für kleinere Wirksysteme bzw. Wirkladungen.All printing systems are suitable for both large and small active systems or active charges.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren.Advantageous refinements and developments emerge from the further subclaims and from the description with reference to the figures.
Erfindungsgemäß ist die Wirkladungshülle als Druckbehälter ausgebildet und die Sprengladung in einem unter Druck stehenden Fluid aufgenommen. Insbesondere handelt es sich um ein inkompressibles Fluid, beispielsweise eine Hydraulikflüssigkeit. Vorteilhaft kann auf diese Weise ein herkömmliches Kompressionssystem vollständig ersetzt werden. Insbesondere ist die Sprengladung vollumfänglich von dem Fluid umgeben. Auf diese Weise lassen sich Volumenänderungen an allen Seiten ausgleichen.According to the invention, the active charge envelope is designed as a pressure vessel and the explosive charge is received in a pressurized fluid. In particular, it is an incompressible fluid, for example a hydraulic fluid. A conventional compression system can advantageously be completely replaced in this way. In particular, the explosive charge is completely surrounded by the fluid. In this way, changes in volume can be compensated for on all sides.
Gemäß einer Weiterbildung enthält das Fluid eine Hydraulikflüssigkeit. Insbesondere handelt es sich um ein Hydrauliköl, vorzugsweise Silikonöl. Hydraulikflüssigkeiten weisen eine hohe Alterungsbeständigkeit und ein hohes Benetzungs- und Haftvermögen auf. Zu den weiteren Eigenschaften gehören ein hoher Flammpunkt, ein niedriger Pourpoint, gute Verträglichkeit mit Dichtungen sowie Harz- und Säurefreiheit. Darüber hinaus weisen Hydraulikflüssigkeiten nur geringen Temperatureinfluss auf die Viskosität (sowohl dynamische als auch kinematische Viskosität), eine (zumindest quasi) Inkompressibilität sowie eine geringe Scherstabilität und geringe Schaumbildung auf. Auf diese Weise ist die dauerhafte Funktionsfähigkeit der Wirkladung, gegebenenfalls auch nach langer Lagerzeit, insbesondere auch für hochdynamische Vorgänge, gewährleistet.According to one development, the fluid contains a hydraulic fluid. In particular, it is a hydraulic oil, preferably silicone oil. Hydraulic fluids have a high resistance to aging and a high level of wetting and adhesive properties. Further properties include a high flash point, a low pour point, good compatibility with seals and freedom from resins and acids. In addition, hydraulic fluids have only a small temperature influence on the viscosity (both dynamic and kinematic viscosity), an (at least quasi) incompressibility and low shear stability and low foaming. In this way, the permanent functionality of the active charge is guaranteed, possibly even after a long storage period, in particular also for highly dynamic processes.
Gemäß einer Ausführungsform steht das Fluid in der Wirkladungshülle unter Hochdruck. Als Hochdruck wird insbesondere ein Druck von >100 bar bezeichnet. Insbesondere kann der Hochdruck über den gesamten Temperaturbereich vorgesehen sein. Der Hochdruck kann beispielsweise zumindest zwischen 100 bar und 200 bar betragen. Ein Hochdruck liegt alternativ oder zusätzlich über einen Einsatztemperaturbereich von bis zu 100°C als obere Grenze an. Bei einer bevorzugten Ausführungsform reicht der Einsatztemperaturbereich bis zu 85°C, besonders bevorzugt bis zu 71°C. Eine untere Grenze des Einsatztemperaturbereichs kann beispielsweise minus 60 °C, vorzugsweise minus 54°, betragen. An der unteren Grenze ist der Druck insbesondere noch hoch genug vorgesehen, um auch bei hoher Dynamik eine Kavitation des Fluids auszuschließen. Vorzugsweise handelt es sich auch an der unteren Grenze um Hochdruck. Alternativ oder zusätzlich können sich im Einsatztemperaturbereich, insbesondere bei den höchsten Temperaturen des Einsatzbereichs, maximale stationäre Drücke von bis zu 1000 bar in der Wirkladungshülle ergeben, worauf diese ausgelegt ist. Bevorzugt ergeben sich maximale stationäre Drücke von bis zu 600 bar. Lokal und transient können, insbesondere bei dynamischen Vorgängen, wie bei Detonation einer Vorladung bzw. Vorhohlladung oder bei Penetration einer harten Zielstruktur, Druckspitzen von bis zu 1,5 kbar auftreten. Bevorzugt ergeben sich maximale Druckspitzen von bis zu 1kbar. Dynamische Grenzlasten der Wirkladungshülle können beispielsweise im Bereich von 1,5 bis 2,0 kbar liegen.According to one embodiment, the fluid in the charge envelope is under high pressure. In particular, a pressure of> 100 bar is referred to as high pressure. In particular, the high pressure can be provided over the entire temperature range. The high pressure can for example be at least between 100 bar and 200 bar. Alternatively or additionally, high pressure is applied over an operating temperature range of up to 100 ° C as the upper limit. In a preferred embodiment, the application temperature range extends up to 85 ° C, particularly preferably up to 71 ° C. A lower limit of the operating temperature range can be, for example, minus 60 ° C., preferably minus 54 °. At the lower limit, the pressure is in particular still high enough to rule out cavitation of the fluid even with high dynamics. Preferably, the lower limit is also high pressure. Alternatively or additionally you can In the operating temperature range, especially at the highest temperatures in the operating range, maximum steady-state pressures of up to 1000 bar in the active charge envelope result in what this is designed for. Maximum steady-state pressures of up to 600 bar are preferred. Pressure peaks of up to 1.5 kbar can occur locally and transiently, especially during dynamic processes such as detonation of a pre-charge or pre-hollow charge or penetration of a hard target structure. Maximum pressure peaks of up to 1 kbar are preferred. Dynamic limit loads of the active charge envelope can for example be in the range from 1.5 to 2.0 kbar.
Erfindungsgemäß ist ein Drucksystem zur Regulierung eines vorbestimmten innerhalb der Wirkladungshülle anliegenden Drucks vorgesehen. Vorteilhaft wird auf diese Weise ein vorbestimmter Druck, insbesondere dauerhaft oder ab Befüllung und/oder Entlüftung des Drucksystems, aufrecht erhalten.According to the invention, a pressure system is provided for regulating a predetermined pressure that is present within the active charge envelope. In this way, a predetermined pressure is advantageously maintained, in particular permanently or from the filling and / or venting of the pressure system.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Drucksystem ein unter Druck stehendes Fluidreservoir auf, welches mit der Wirkladungshülle fluidisch verbunden ist. Insbesondere ist ein vorbestimmter Kanal von dem Flüssigkeitsreservoir in einen Innenraum der Wirkladungshülle vorgesehen. Vorteilhaft können auf diese Weise auch vergleichsweise große Volumenausgleiche vorgenommen werden.According to one embodiment, the pressure system has a pressurized fluid reservoir which is fluidically connected to the active charge envelope. In particular, a predetermined channel is provided from the liquid reservoir into an interior of the active charge casing. In this way, comparatively large volume compensations can also advantageously be carried out.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Drucksystem einen Druckspeicher auf, der mit dem Fluidreservoir wirkverbunden ist. Auf diese Weise wird die Wirkladungshülle zur Volumenkompensation vorteilhaft stets mit unter Druck stehenden Fluid versorgt. Insbesondere ist der Druckspeicher über eine zur Wirkverbindung vorgesehene Druckmembran mit dem Fluidreservoir wirkverbunden. Auf diese Weise lassen sich vorteilhaft vergleichsweise hohe Drücke dauerhaft erhalten und auf das Fluid aufbringen.According to one embodiment, the pressure system has a pressure accumulator which is operatively connected to the fluid reservoir. In this way, the active charge envelope is advantageously always supplied with pressurized fluid for volume compensation. In particular, the pressure accumulator is operatively connected to the fluid reservoir via a pressure membrane provided for operative connection. In this way, comparatively high pressures can advantageously be maintained permanently and applied to the fluid.
Der Druckspeicher kann insbesondere unabhängig von dem Fluidreservoir befüllbar sein, beispielsweise mit einem eigenen Druckventil. Vorteilhaft sind somit auch Nachjustagen des Drucks im Druckspeicher und damit auch des Fluiddrucks ermöglicht.The pressure accumulator can in particular be filled independently of the fluid reservoir, for example with its own pressure valve. Readjustments of the pressure in the pressure accumulator and thus also of the fluid pressure are thus advantageously made possible.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Wirkladungshülle als Penetratorhülle ausgebildet und das Fluidreservoir zur Kompensation von schnellen Volumenkompressionen der Sprengladung bei Perforation einer Zielstruktur ausgelegt. Auf diese Weise kann besonders vorteilhaft eine Volumenveränderung bei Auftreffen der Penetratornase auf eine Zielstruktur kompensiert und somit eine Spaltbildung effektiv vermieden werden.According to one embodiment, the active charge envelope is designed as a penetrator envelope and the fluid reservoir is designed to compensate for rapid volume compressions of the explosive charge when a target structure is perforated. In this way, a change in volume when the penetrator nose strikes a target structure can be compensated for, and thus the formation of a gap can be effectively avoided.
Gemäß einer Ausführungsform weist die fluidische Verbindung eine Vorzugsrichtung von dem Flüssigkeitsreservoir zu der Wirkladungshülle auf. Insbesondere ist ein vorbestimmter Kanal von dem Flüssigkeitsreservoir in einen Innenraum der Wirkladungshülle vorgesehen, der nur in einer Richtung durchlässig ist. Vorteilhaft wird auf diese Weise eine Überbeanspruchung eines etwaigen Druckspeichers, insbesondere einer Druckmembran, vermieden. Beispielsweise kann die Vorzugsrichtung mit einem Rückschlagventil definiert sein, welches eine nach einem Aufprall zurückschlagende Druckwelle von dem Fluidreservoir fernhält.According to one embodiment, the fluidic connection has a preferred direction from the liquid reservoir to the active charge envelope. In particular, a predetermined channel is provided from the liquid reservoir into an interior space of the charge envelope which is only permeable in one direction. In this way, an overstressing of a possible pressure accumulator, in particular a pressure membrane, is advantageously avoided. For example, the preferred direction can be defined with a check valve, which keeps a pressure wave kicking back after an impact away from the fluid reservoir.
Alternativ oder zusätzlich kann die Vorzugsrichtung mit einem Teslaventil definiert sein. Dieses weist in der Vorzugsrichtung einen geringen Strömungswiderstand und in der entgegengesetzten Richtung einen stark erhöhten Strömungswiderstand auf, sodass eine etwaige Druckwelle am Rückschlagen gehindert oder zumindest stark gedämpft wird. Weiter alternativ oder zusätzlich kann eine einseitig öffnenden Klappe zur Definition der Vorzugsrichtung vorgesehen sein. Insbesondere kann diese an einer Auslassöffnung der fluidischen Verbindung des Fluidreservoirs zur Wirkladungshülle bzw. einem Innenraum der Wirkladungshülle angeordnet sein. Somit ist ein Einlass in einer der Vorzugsrichtung entgegengesetzten Richtung, insbesondere vollständig, blockiert.Alternatively or additionally, the preferred direction can be defined with a Teslav valve. This has a low flow resistance in the preferred direction and a greatly increased flow resistance in the opposite direction, so that any pressure wave is prevented from kicking back or at least strongly damped. As an alternative or in addition, a flap that opens on one side can be provided to define the preferred direction. In particular, this can be arranged at an outlet opening of the fluidic connection of the fluid reservoir to the active charge envelope or an interior of the active charge envelope. Thus, an inlet is blocked, in particular completely, in a direction opposite to the preferred direction.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Drucksystem in eine in die Wirkladungshülle eingebrachte Zünderaufnahme integriert ausgebildet. Bei der Zünderaufnahme kann es sich insbesondere um einen rückseitigen Verschluss der Wirkladungshülle handeln. Somit ist eine kompakte Bauweise ermöglicht, die nicht über herkömmliche Kompressionssysteme hinaus geht. Insbesondere kann auf diese Weise auch die Dichtheit des Systems vergleichsweise einfach gewährleistet werden, beispielsweise mittels einer, vorzugsweise doppelt vorgesehenen, O-Ring Dichtung zwischen der Wirkladungshülle und der Zünderaufnahme. Ferner können auf diese Weise sämtliche Anschlüsse, insbesondere Einlass- und/oder Druckbefüllungs- und/oder Entlüftungsventile, in die Zünderaufnahme integriert bzw. daran angebracht werden. Die Gestalt der Wirkladungshülle wird somit, insbesondere im Vergleich zu herkömmlichen Wirkladungen, durch das Drucksystem vorteilhaft nicht beeinflusst.According to one embodiment, the pressure system is designed to be integrated into a detonator receptacle introduced into the active charge casing. The detonator receptacle can in particular be a rear closure of the charge envelope. This enables a compact design that does not go beyond conventional compression systems. In particular, in this way the tightness of the system can also be ensured in a comparatively simple manner, for example by means of an O-ring seal, preferably provided twice, between the active charge casing and the detonator receptacle. Furthermore, in this way all connections, in particular inlet and / or pressure filling and / or venting valves, can be integrated into the igniter receptacle or attached to it. The shape of the active charge envelope is therefore advantageously not influenced by the printing system, in particular in comparison to conventional active charges.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Fluid eine im Vergleich zu der Sprengladung ähnliche oder nahezu gleiche Impedanz auf, sodass ausgehend von dem Zündsystem, insbesondere einer Verstärkungsladung des Zündsystems (auch als „Booster“ bezeichnet) eine Initiierung der Sprengladung lediglich über eine durch das Fluid übertragene Stoßwelle ermöglicht ist. Vorteilhaft ist somit eine Initiierung ohne zusätzliche Maßnahmen auch durch das Fluid hindurch ermöglicht.According to one embodiment, the fluid has an impedance that is similar or almost the same as that of the explosive charge, so that starting from the ignition system, in particular a booster charge of the ignition system (also referred to as a “booster”), the explosive charge is initiated only via a shock wave transmitted by the fluid is made possible. One is therefore advantageous Initiation made possible through the fluid without additional measures.
Alternativ oder zusätzlich ist zumindest ein Volumenabschnitt zwischen einem in der Zünderaufnahme vorgesehenen Zündsystem und der Sprengladung mit einem den Volumenabschnitt von dem Fluid frei haltenden Element versehen. Insbesondere kann das den Volumenabschnitt von dem Fluid frei haltende Element zwischen einer Verstärkungsladung des Zündsystems und der Sprengladung angeordnet sein. Insbesondere ist auf diese Weise auch die zuverlässige Initiierung bei hohen Impedanzunterschieden zwischen dem Fluid und der Sprengladung gewährleistet. Durch die Verdrängung der Flüssigkeit wird das Initiierungsspektrum zur Initiierung der Sprengladung daher vorteilhaft erweitert, insbesondere von der herkömmlichen Stoßwelleninitiierung auf eine nun zusätzlich mögliche Einschlag- bzw. Impact-Initiierung. Auf diese Weise ist ein direkter bzw. ungedämpfter Einschlag eines Teils des Zündsystems, insbesondere der Verstärkungsladung, vorzugsweise eines Bodens einer Boosterhülle, in der Sprengladung ermöglicht. Eine zuverlässige Initiierung ist somit unabhängig von etwaigen Impedanzunterschieden gewährleistet.Alternatively or additionally, at least one volume section between an ignition system provided in the detonator receptacle and the explosive charge is provided with an element that keeps the volume section free from the fluid. In particular, the element that keeps the volume section free from the fluid can be arranged between a booster charge of the ignition system and the explosive charge. In particular, this also ensures reliable initiation in the event of high impedance differences between the fluid and the explosive charge. By displacing the liquid, the initiation spectrum for initiating the explosive charge is therefore advantageously expanded, in particular from the conventional shock wave initiation to an impact initiation that is now additionally possible. In this way, a direct or undamped impact of part of the ignition system, in particular the booster charge, preferably a bottom of a booster shell, in the explosive charge is made possible. Reliable initiation is thus guaranteed regardless of any impedance differences.
Vorzugsweise ist das den Volumenabschnitt von der Flüssigkeit frei haltende Element derart ausgelegt, dass es etwaige Volumenänderungen des Volumenabschnitts mitmacht bzw. kompensiert. Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Element um einen gasgefüllten Ballon. Alternativ oder zusätzlich kann es sich um ein gasgefülltes Polster oder um einen gasgefüllten Balg, insbesondere Faltenbalg, handeln.The element that keeps the volume section free of the liquid is preferably designed in such a way that it takes along or compensates for any volume changes in the volume section. According to one embodiment, the element is a gas-filled balloon. Alternatively or additionally, it can be a gas-filled cushion or a gas-filled bellows, in particular bellows.
Gemäß einer Ausführungsform ist ein von der Wirkladungshülle umgebenes Volumen größer als ein Volumen der Sprengladung ausgebildet, so dass ein Fluidfilm zwischen Wirkladungshülle und Sprengladung eine Dicke im Bereich von 0,1 mm bis 10 mm aufweist. Bevorzugt liegt die Dicke des Films im Bereich von 0,5 mm bis 5 mm. Besonders bevorzugte Dicken liegen im Bereich von 1 mm bis 3 mm. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass der Fluidfilm nicht abreißt und ein Volumenausgleich ermöglicht ist. Entsprechend ist insbesondere ein Innendurchmesser der Wirkladungshülle lokal um den doppelten Betrag des Fluidfilms größer ausgebildet als der zugehörige lokale Durchmesser der Sprengladung.According to one embodiment, a volume surrounded by the active charge casing is larger than a volume of the explosive charge, so that a fluid film between the active charge casing and the explosive charge has a thickness in the range from 0.1 mm to 10 mm. Preferably the thickness of the film is in the range from 0.5 mm to 5 mm. Particularly preferred thicknesses are in the range from 1 mm to 3 mm. In this way it is ensured that the fluid film does not tear off and that volume compensation is possible. Correspondingly, in particular, an inside diameter of the active charge envelope is made locally larger by twice the amount of the fluid film than the associated local diameter of the explosive charge.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung der Wirkladung ist ferner ein Schritt der Druckbeaufschlagung des Fluids vorgesehen. Auf diese Weise kann die Wirkladung im druckbeaufschlagten Zustand gelagert werden und somit ohne weitere Maßnahmen einsatzbereit gemacht werden.According to one embodiment of the method for producing the active charge, a step of pressurizing the fluid is also provided. In this way, the active charge can be stored in the pressurized state and thus made ready for use without further measures.
Alternativ kann dieser Schritt des Druckbefüllens auch erst bei der Einsatzbereitstellung, welche an anderer Stelle und zu anderer Zeit als die Herstellung vorgesehen werden kann, vorgenommen werden. Vorteilhaft braucht auf diese Weise die Druckdichtheit, insbesondere im Falle eines Hochdrucksystems, über deutlich kürzere Zeiträume, insbesondere lediglich über maximal vorgesehene Einsatzzeiträume und nicht über maximal mögliche Lagerzeiträume, bereitgestellt werden. Insbesondere Dichtungen, Gewinde und dergleichen können entsprechend weniger fest ausgelegt werden. Beispielhaft können auf diese Weise Auslegungskriterien in Bezug auf Kriechen vorteilhaft gegenüber der Festigkeit zurücktreten.Alternatively, this step of pressure filling can also only be carried out during the preparation for use, which can be provided at a different point and at a different time than the production. In this way, the pressure tightness, in particular in the case of a high-pressure system, advantageously needs to be provided over significantly shorter periods of time, in particular only over maximum periods of use and not over maximum possible storage periods. In particular, seals, threads and the like can be designed accordingly less rigid. In this way, for example, design criteria relating to creep can advantageously take a back seat to strength.
Gemäß einer Ausführungsform ist ferner ein Schritt des Entlüftens und/oder Druckbefüllens eines Drucksystems zur Regulierung eines vorbestimmten innerhalb der Wirkladungshülle anliegenden Drucks vorgesehen. Dementsprechend wird die mit Fluid befüllte Wirkladungshülle bei der Herstellung zunächst verschlossen, beispielsweise mit einem als Zünderaufnahme ausgebildeten Verschluss. Das Drucksystem kann dann erst nachgelagert durch Entlüften und/oder Druckbefüllen in Betrieb genommen werden. Dies kann ebenfalls bereits zur Herstellung oder auch erst zur Einsatzbereitstellung der Wirkladung vorgenommen werden. According to one embodiment, a step of venting and / or pressure filling a pressure system for regulating a predetermined pressure present within the active charge envelope is also provided. Accordingly, the active charge envelope filled with fluid is initially closed during manufacture, for example with a closure designed as a detonator receptacle. The pressure system can then only be put into operation downstream by venting and / or pressure filling. This can also be done already for the production or only for the deployment of the active charge.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Insbesondere sind sämtliche Merkmale der Wirkladung auf das Verfahren zu deren Herstellung 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.The above configurations and developments can be combined with one another as desired, provided that it makes sense. In particular, all of the features of the active charge can be transferred to the process for their production, and vice versa. Further possible configurations, developments and implementations of the invention also include combinations, not explicitly mentioned, of features of the invention described above or below with regard to the exemplary embodiments. In particular, the person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the present invention.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
-
1 eine beispielhafte Penetrator-Tandem-Ladung; -
2 eine schematische Darstellung der Transmission von Schockwellen in die Penetratorhülle bei Detonation der Vorladung; -
3 eine schematische Darstellung der Perforation eines Penetrators durch ein Strukturziel; -
4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Wirkladung; -
5 eine Schnittdarstellung einer als Penetrator ausgebildeten Wirkladung; -
6 eine Detaildarstellung eines Drucksystems einer Wirkladung gemäß einer Ausführungsform; -
7 eine Detaildarstellung einer Hochdruckvariante eines Drucksystems einer Wirkladung; -
8 eine Detaildarstellung einer Hochdruckvariante eines Drucksystems einer Wirkladung mit Vorzugsrichtung; -
9 eine Detaildarstellung einer Hochdruckvariante eines Drucksystems mit Vorzugsrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform; und -
10 eine Detaildarstellung einer weiteren Variante eines Drucksystems einer Wirkladung mit einem von Fluid freien Volumenabschnitt.
-
1 an exemplary penetrator tandem charge; -
2 a schematic representation of the transmission of shock waves into the penetrator sheath upon detonation of the summons; -
3 a schematic representation of the perforation of a penetrator by a structural target; -
4th a schematic representation of an active charge according to the invention; -
5 a sectional view of an active charge designed as a penetrator; -
6th a detailed representation of a printing system of an active charge according to an embodiment; -
7th a detailed representation of a high-pressure variant of a pressure system of an active charge; -
8th a detailed representation of a high pressure variant of a pressure system of an active charge with a preferred direction; -
9 a detailed representation of a high pressure variant of a printing system with preferred direction according to a further embodiment; and -
10 a detailed representation of a further variant of a pressure system of an active charge with a volume section free of fluid.
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.The accompanying figures are intended to provide a further understanding of the embodiments of the invention. They illustrate embodiments and, in conjunction with the description, serve to explain principles and concepts of the invention. Other embodiments and many of the advantages mentioned emerge with a view to the drawings. The elements of the drawings are not necessarily shown to scale with one another.
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.In the figures of the drawing, identical, functionally identical and identically acting elements, features and components - unless otherwise stated - are each provided with the same reference symbols.
Rein beispielhaft wird anhand dieser Tandem-Penetrator-Ladung
Die Tandem-Penetrator-Ladung
Eine Penetratorspitze
Die Vorladung
Durch die Detonation der Vorladung
Ein gewisser Anteil
Jedes Material hat eine intrinsische Schockwellen-Impedanz, welche wie folgt abgeleitet wird:
up = PartikelgeschwindigkeitEvery material has an intrinsic shock wave impedance, which is derived as follows:
up = particle velocity
Damit ergibt sich ein Schockwellendruck p zu:
An Materialübergängen bzw.-Nahtstellen unterschiedlicher Materialien ergeben sich Dichtesprünge und somit auch Impedanzsprünge, was zu teilweisen Schockwellen-Transmissionen und -Reflexionen führt.At material transitions or seams of different materials there are density leaps and thus also impedance leaps, which leads to partial shock wave transmissions and reflections.
Die in die Sprengladung
Durch den Schlag beim Aufprall der Spitze
Sowohl bei Detonation einer Vorhohlladung
Erfindungsgemäß wird dazu eine Sprengladung
Bei der Wirkladung
Die Wirkladung
Vorzugsweise ist das Fluid
Zur Herstellung einer derartigen Wirkladung
Optional ist direkt bei der Herstellung ferner ein Schritt der Druckbeaufschlagung des Fluids
Die Wirkladungshülle
Der Verschluss
Darüber hinaus ist ein Drucksystem
Das Drucksystem
Das Drucksystem
Zur Aufrechterhaltung des Drucks weist das Drucksystem
Das Fluid
Bei der dargestellten Ausführungsform handelt es sich um eine Niederdruckvariante, beispielsweise mit einem vorbestimmten Druck des Fluids
Das Drucksystem
Zur Herstellung einer Wirkladung mit einem derartigen Drucksystem
Bei dem Fluid
Eine Dicke des Flüssigkeitsfilms zwischen Sprengladung und Hülle sollte im Millimeter-Bereich liegen. Dazu ist ein von der Wirkladungshülle umgebenes Volumen größer als ein Volumen der Sprengladung ausgebildet, so dass ein Fluidfilm zwischen Wirkladungshülle und Sprengladung eine Dicke im Bereich von 0,1 mm bis 10 mm aufweist. Bevorzugt sind Filmdicken im Bereich von 0,5 mm bis 5 mm, besonders bevorzugt von 1 mm bis 3 mm. Bei langsameren Vorgängen kann der Film innerhalb dieser Bereiche dünner ausfallen, bei schnelleren Vorgängen dicker.The thickness of the liquid film between the explosive charge and the shell should be in the millimeter range. For this purpose, a volume surrounded by the explosive charge casing is larger than a volume of the explosive charge, so that a fluid film between the explosive charge casing and the explosive charge has a thickness in the range from 0.1 mm to 10 mm. Film thicknesses in the range from 0.5 mm to 5 mm, particularly preferably from 1 mm to 3 mm, are preferred. In slower processes, the film can be thinner within these areas, and thicker in faster processes.
Das Flüssigkeitsreservoir
Insbesondere kann eine Vielzahl von, beispielsweise über den Umfang verteilten, Kanälen
Ein Durchmesser des Kanals
Die Hochdruckvariante unterscheidet sich von der Niederdruckvariante nach
Mit einem derartigen Hochdrucksystem können vorteilhaft sehr viel schnellere Volumenänderungen kompensiert werden, ohne dass dabei die Gefahr einer Beschädigung einer Membran bestünde. Insbesondere wird die Trägheit des Drucksystems
Der Hochdruck bleibt innerhalb des Drucksystems
Aufgrund unterschiedlicher Wärmedehnungskoeffizienten des Fluids
Bei dynamischen Belastungen, beispielsweise der Detonation einer Vorladung oder Penetration einer harten Zielstruktur, können zudem noch darüber liegende Druckspitzen auftreten, beispielweise bis zu 1,5 kbar, bevorzugt bis zu 1 kbar. Die Wirkladungshülle
Bei dieser Ausführungsform handelt es sich um eine Hochdruckvariante, welche im Unterschied zu
Bei dieser Ausführungsform ist kein separater Fluidkanal vorgesehen, um zu verhindern, dass unter hohem Druck stehende größere Fluidvolumina bei Dekompression der Sprengladung nach Detonation einer Vorladung oder nach dem Aufprall der Wirkladung, insbesondere Penetrators, zurückfließen. Beim Perforationsvorgang wird ein Penetrator stark abgebremst und dabei die Sprengladung dementsprechend komprimiert. Da diese Volumenreduktion über das Flüssigkeitsreservoir ausgeglichen wird, schwingt das Fluid bei anschließender Dekompression der Sprengladung gedämpft zurück bzw. wird dynamisch zurückgepresst. Das Teslaventil
Gleich wie in Bezug auf
Rein beispielhaft handelt es sich bei der dargestellten Ausführungsform im Wesentlichen um die Niederdruckvariante gemäß
Der von dem Fluid
Das Element
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf viel-fältige Art und Weise modifizierbar.Although the present invention has been fully described above on the basis of preferred exemplary embodiments, it is not restricted thereto, but rather can be modified in a variety of ways.
Bei sämtlichen erfindungsgemäßen Ausgestaltungen wird das fluide Volumen zur Außenwelt über den gesamten Lebenszyklus abgedichtet. Ferner wird erfindungsgemäß eine zuverlässige über Zündung und Initiierung der Sprengladung bereitgestellt.In all of the configurations according to the invention, the fluid volume is sealed off from the outside world over the entire life cycle. Furthermore, according to the invention, reliable ignition and initiation of the explosive charge is provided.
Sowohl bei Niederdruck, insbesondere aber auch bei Hochdruckvarianten kann an der Hülleninnenseite vor dem tragenden Gewinde, in welches der Verschluss eingreift, eine redundante Abdichtung vorgesehen werden. Beispielsweise können dazu zwei O-Ringe vorgesehen sein.A redundant seal can be provided on the inside of the envelope in front of the load-bearing thread in which the closure engages, both in the case of low pressure, but in particular also in the case of high pressure variants. For example, two O-rings can be provided for this purpose.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- WirkladungReal charge
- 22
- WirkladungshülleReal charge cover
- 33
- SprengladungExplosive charge
- 44th
- FluidFluid
- 55
- DrucksystemPrinting system
- 66
- FluidreservoirFluid reservoir
- 77th
- DruckspeicherPressure accumulator
- 88th
- DruckmembranPressure membrane
- 99
- ZwischenraumSpace
- 1010
- PenetratorPenetrator
- 1111
- PenetratorhüllePenetrator sheath
- 1212
- Verschluss bzw. ZünderaufnahmeClosure or fuse holder
- 1313
- Rückschlagventilcheck valve
- 1414th
- TeslaventilTeslav valve
- 1515th
- Klappeflap
- 1616
- ZündsystemIgnition system
- 1717th
- Kanalchannel
- 1818th
- DruckventilPressure valve
- 1919th
- EntlüftungsventilVent valve
- 2020th
- AußengewindeExternal thread
- 2121st
- Spitzetop
- 2222nd
- Innengewindeinner thread
- 2323
- VolumenabschnittVolume section
- 2424
- Elementelement
- 2525th
- Boosterbooster
- 100100
- Tandem-Penetrator-LadungTandem penetrator charge
- 101101
- KompressionselementCompression element
- 102102
- VorladungSubpoena
- 103103
- HauptladungMain charge
- 104104
- PenetratorhüllePenetrator sheath
- 105105
- PenetratorspitzePenetrator tip
- 106106
- VerschlussgewindeLocking thread
- 107,107'107.107 '
- SchockwellenShock waves
- 108108
- ZündsystemIgnition system
- 109109
- VerschlussClasp
- 110110
- HohlladungskegelShaped charge cone
- 111111
- Sprengladung Explosive charge
- 200200
- PenetratorPenetrator
- 201201
- PenetratorhüllePenetrator sheath
- 202202
- VerschlussClasp
- 203203
- SprengladungExplosive charge
- 204204
- StrukturzielStructural objective
- 205205
- Spitzetop
- 206206
- VolumenänderungVolume change
Claims (13)
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WO2024018178A1 (en) * | 2022-07-18 | 2024-01-25 | Bae Systems Plc | Common carrier munition |
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-
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- 2019-06-25 DE DE102019004456.8A patent/DE102019004456B3/en active Active
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Title |
---|
Norm DIN EN 13445-1 2018-12-00. Unbefeuerte Druckbehälter - Teil 1: Allgemeines; Deutsche Fassung EN 13445-1:2014. 60 S. URL: http://perinorm/Perinorm-Volltexte/Updates/CD21_Updates_und_Zusatz_ab_2017-01/2897135/2897135.pdf? [abgerufen am 2019-09-04] * |
Cited By (1)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |