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Die Erfindung betrifft eine Unterwasserladung
mit einer inneren Sprengladung mit einer ersten Detonationsgeschwindigkeit
D1 und einer äußeren Sprengladung
mit einer weiteren Detonationsgeschwindigkeit D2, wobei D2 größer als
D1 ist und wobei die äußere Sprengladung
die innere Sprengladung anliegend umgibt.
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An Unterwassersprengladungen werden
in der Regel andere Anforderungen gestellt als an Ladungen, die
im Überwasserbereich
umgesetzt werden sollen. Im Überwasserbereich
werden mittels der Ladung einerseits Splitter beschleunigt und andererseits
Luftdruckwellen erzeugt. Im ersten Fall zeichnet sich die Sprengladung
durch maximale Detonationsgeschwindigkeit und Detonationsdrücke aus.
Im zweiten Fall sind diese etwas geringer, weisen aber Nachreaktionen
auf, die den Druck hinter der Detonationsfront über einen gewissen Zeitraum
relativ hoch halten. Typische Werte für die Detonationsgeschwindigkeit
liegen bei 7000 bis 9000 m/sec und für Detonationsdrücke bei
200 bis 400 kbar.
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Im Unterwasserbereich sind die Anforderungen
an die Sprengladungen dergestalt, dass durch die Ladung die Unterwasser-Stoßwellenenergie
beziehungsweise die Unterwasser-Blastenergie
maximiert werden müssen.
Dies bedeutet, dass hier die Detonationsgeschwindigkeit und der
Detonationsdruck niedriger sein müssen. Typische Werte für die Detonationsgeschwindigkeit
liegen in der Größenordnung
von 5000 bis 6000 m/sec und für
den Detonationsdruck bei etwa 100 kbar. Die chemische Zusammensetzung
geeigneter Ladungen ist bekannt. Derartige Ladungen weisen aber
auch eine große Unempfindlichkeit
gegenüber
eingeleiteten Stoßwellen
auf, weshalb sie nur schwer zu initiieren sind. Hierfür wendet
man geeignete Zündverstärker und/oder
Zündübertrager
mit hohen Detonationsdrücken
an.
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Aus der
US 3 742 859 ist eine Unterwasserladung
mit unterschiedlichen Sprengstoffschichten in konzentrischer Anordnung
bekannt geworden. Die Sprengstoffschichten weisen unterschiedliche
Detonationsgeschwindigkeiten auf, wobei die der inneren Ladung deutlich
geringer ist als die Geschwindigkeit der Umsetzung in der äußeren Schicht.
Weiterhin umgibt die äußere Sprengstoffschicht
die innere auch in der Zielrichtung, woraus sich eine andere Wirkungscharakteristik
ergibt als diejenige, die dieser Erfindung zugrunde liegt. Die Folge
ist, dass die äußere Schicht
zunächst
ein Loch in die Zielwandung schlägt,
durch das anschließend
die innere Sprengladung in das Ziel gelangt, um dort zu reagieren
und somit das Ziel stärker
zu beschädigen
(sogenannter „follow-through
damage"). Eine Leistungsfokussierung
auf das Ziel kann hiermit jedoch nicht erreicht werden und eine
optimale Nutzung der gesamten verfügbaren Sprengstoffmasse ist
nicht gegeben.
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Weiterhin sind Möglichkeiten zur Leistungsfokussierung
aus dem Überwasser-Bereich
bekannt geworden. Die
US 3 796
159 verwendet hierzu eine Schichtung von unterschiedlichen
Sprengladungen. Der Nachteil dabei ist, dass die unterschiedlichen Sprengladungsschichten
in ihrer Detonationsgeschwindigkeit und in ihrem Detonationsdruck
variieren müssen,
wodurch zwangsläufig
die Gesamtleistung des verfügbaren
Sprengstoffes vermindert wird. Damit wird der Vorteil der Leistungsfokussierung durch
die Reduktion der Gesamtleistung wieder zunichte gemacht.
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Es ist Aufgabe der Erfindung eine
aus mehreren Sprengladungen gebildete Unterwasserladung bereitzustellen,
deren Wirkrichtung ausschließlich auf
das Ziel fokussiert ist, wobei die Gesamtleistung der Sprengladungen
möglichst
wenig reduziert wird.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
die äußere Sprengladung
nur einen vom Ziel abgewandten Teilbereich der Außenkontur
der inneren Sprengladung umgibt, und dass die Detonationsgeschwindigkeit
(D1) der inneren Sprengladung etwa im Bereich von 5000 bis 6000
m/sec und die Detonationsgeschwindigkeit (D2) der äußeren Sprengladung
etwa im Bereich von 8000 bis 9000 m/sec liegt. Weitere günstige Ausgestaltungsformen ergeben
sich aus den nachgeordneten Ansprüchen.
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Als besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Unterwasserladung
hat es sich herausgestellt, dass auf der einen Seite eine sichere
Initiierung der Unterwasserladung erreicht wird und auf der anderen Seite
eine axiale Leistungsfokussierung auf das Ziel mit gleichzeitig
optimaler Ausnutzung der verfügbaren
Sprengstoffleistung bewirkt wird. Im Querschnitt betrachtet, sind
verschiedene Formen der inneren Sprengladung vorteilhaft nutzbar.
Eine einfache und wirksame Form ist die spitzwinklige Form mit einem Öffnungswinkel ω. Aus diesem
Winkel lässt
sich unmittelbar das Verhältnis
der Detonationsgeschwindigkeiten der inneren und der äußeren Sprengladung ableiten.
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Als besonders vorteilhaft und wirkungsvoll hat
sich auch im Unterwasserbereich der D-förmige Querschnitt
erwiesen. Mittels dieser und den anderen genannten Querschnittsformen
lassen sich Ladungs-Module herstellen, die auch aneinander gereiht
angeordnet werden können,
um einen Wirkungsbereich zu erzeugen, der in Richtung der Reihung
eine größere Ausdehnung
aufweist.
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Der Einbau von Vorrichtungen zur
Detonationswellenlenkung unterstützt
die Fokussierung der Leistungsabgabe in Richtung auf das Ziel in
vorteilhafter Weise. Die Initiierung der äußeren Sprengladung kann außenseitig
oder bedarfsweise auch seitlich erfolgen. Alternativ kann die innere
Sprengladung im isotropen Modus auch von der Seite her gezündet werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben.
Es zeigen:
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1:
einen Schnitt durch eine Unterwasserladung mit rechteckigem Querschnitt,
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2:
einen Schnitt durch eine Unterwasserladung mit parabelförmigem Querschnitt,
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3:
eine Unterwasserladung mit kreisförmigem Querschnitt und radialer
Initiierung,
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4:
eine Unterwasserladung gemäß 3 mit einer Vorrichtung zur
Detonationswellenlenkung,
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5:
eine Unterwasserladung mit kreisförmigem Querschnitt und seitlicher
Initiierung,
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6:
eine Unterwasserladung mit halbkreisförmigem Querschnitt und radialer
Initiierung,
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7:
eine Unterwasserladung mit kreisförmigem Querschnitt mit seitlicher
Initiierung der inneren Ladung zur isotropen Umsetzung.
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In den 1 und 2 ist das Prinzip der erfindungsgemäßen Unterwasserladung
anhand zweier Beispiele dargestellt. Das Prinzip lässt sich
natürlich auch
auf andere Gestaltungsformen übertragen
soweit die gleichen Voraussetzungen gelten. In einem nicht näher zu erläuternden
Gehäuse 3,
das für
Unterwasserladungen geeignet ist, ist eine innere Sprengladung 1 mit
einer ersten Detonationsgeschwindigkeit D1 angeordnet, die auf der
zum (nicht dargestellten) Ziel zugewandten Seite abgeflacht ist. Die
Abflachung ist vorteilhaft, aber nicht erfindungsbedingt notwendig.
In den Innenraum des Gehäuses 3 hinein
verläuft
die Kontur der inneren Sprengladung 1 gemäß 1 spitzwinklig mit einem Öffnungswinkel ω. In 2 verläuft die besagte Kontur etwa
parabelförmig,
andere Konturformen sind ebenso gut möglich. Der verbleibende Raum
zwischen der inneren Sprengladung 1 und der Innenwand des
Gehäuses 3 ist
mit der äußeren Sprengladung 2 gefüllt. Diese
weist eine weitere Detonationsgeschwindigkeit D2 auf, die erfindungsgemäß größer als
D1 sein muss. Im Fall der spitzwinkligen inneren Sprengladung gilt, dass
D2 größer oder
gleich D1 cos(ω/2)
sein soll. Die Initiierung erfolgt in beiden Beispielen auf der
Dem Ziel gegenüber
liegenden Seite der Unterwassersprengladung. Im Fall der Initiierung
wird zunächst der
Sprengstoff der äußeren Sprengladung 2 umgesetzt,
der dann seinerseits entsprechend dem weiteren Verlauf der Detonationsfront
(gestrichelt dargestellt) auch die innere Sprengladung initiiert.
Aus dem Verhältnis
der Detonationsgeschwindigkeiten D1 und D2 ergibt sich erfindungsgemäß ein annähernd ebener
Verlauf der Detonationsfront in der inneren Sprengladung 1 und
damit auch eine optimale Leistungsfokussierung in Richtung (durch
Pfeile angedeutet) auf das Ziel.
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Die Beispiele in 1 und 2 stellen
das Prinzip der Ladungskombination dar. Die Dimensionierung ist
dementsprechend nicht optimiert. Durch geschickte Wahl des Winkels ω, der auch
variieren kann, der Detonationsgeschwindigkeiten D1 und D2 und der
geometrischen Verhältnisse
lässt sich
die Leistungsfokussierung weiter steigern. Ein besonderes Augenmerk
wird hierbei auf die Reduzierung der Menge der äußeren Sprengladung gerichtet,
was in 2 bereits angedeutet
ist.
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Das Ausführungsbeispiel in 3 weist einen etwa kreisförmigen Querschnitt
auf und eine Längenausdehnung,
die größer als
der Durchmesser des Querschnitts. Hierbei umgreift die äußere Sprengladung 2 etwa
zur Hälfte
die innere Sprengladung 1. Nach Zündung der radial angeordneten Zündeinrichtungen
B ergibt sich ein Bereich Z, in dem die Leistung der Unterwasserladung
bezogen auf das Ziel konzentriert ist.
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Als zusätzliches Hilfsmittel zur Fokussierung kann,
wie in 4 gezeigt, an
geeigneter Stelle in der inneren Ladung 1 ein inertes Element
DWL als Detonationswellenlenker eingesetzt werden. Damit wird eine
stärkere
Fokussierung der Detonationsfront F auf die Mitte des Bereichs Z
erreicht.
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Anstelle der radialen Initiierung
gemäß der 3 und 4 kann entsprechend 5 auch eine seitliche Initiierung B der äußeren Sprengladung 2 treten.
Es kann hiermit in einfacher Weise – wie auch bei einer radialen
Initiierung – die
Zündung
mehrerer aneinander gereihter gleichartiger Unterwassersprengladungen
erfolgen, die ihrerseits keine eigene Zündeinrichtung benötigen. Allerdings
wird hierbei die Leistung reduziert, dass die zeitliche Umsetzung der
Ladung entsprechend geringfügig
verlängert wird.
Außerdem
lässt sich
durch radiale Mehrfachinitiierung (beispielsweise auch mit zeitlichem
Abstand zwischen den einzelnen Zündstellen)
die Fokussierung in Achsrichtung der Ladung etwas steuern.
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Die 6 zeigt
eine Anordnung, die auch von den Überwasserladungen als wirkungsvoll
bekannt ist. Da die Anordnung im Querschnitt etwa halbkreisförmig ist,
spricht man auch von der sogenannten D-Form. Hiermit kann eine weitere
Steigerung der Fokussierung erreicht werden. Damit kann mit weniger
Aufwand an Sprengstoffmaterial nahezu die gleiche Wirkleistung in
Zielrichtung entfaltet werden, wie bei den vorangegangenen Beispielen.
Auch bei dieser Bauform bietet sich die Modulbauweise an, um letztlich
eine linienförmige
Wirkungseinleitung auf das Ziel zu erreichen.
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Anhand der 7 soll verdeutlicht werden, dass es trotz
der Optimierungsmaßnahmen
zur Fokussierung der Gesamtleistung in Richtung auf das Ziel auch
weiterhin möglich
ist, die Unterwassersprengladung auch im isotropen Wirkmodus zu
betreiben. Hierzu wird bei der erfindungsgemäßen Unterwassersprengladung
zusätzlich
zur oben beschriebenen Zündeinrichtung
B noch eine weitere Zündeinrichtung
BI an der inneren Sprengladung 1 angeordnet. Bei deren
Auslösung
ergibt sich ein Wirkungsbereich ZI, der isotrop um die Sprengladung herum
verläuft.