DE10254667B4

DE10254667B4 - Performance-enhanced underwater charge

Info

Publication number: DE10254667B4
Application number: DE2002154667
Authority: DE
Inventors: Werner Dr. Arnold
Original assignee: TDW Gesellschaft fuer Verteidigungstechnische Wirksysteme mbH
Current assignee: TDW Gesellschaft fuer Verteidigungstechnische Wirksysteme mbH
Priority date: 2002-11-22
Filing date: 2002-11-22
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2022-11-23
Also published as: DE10254667A1

Abstract

Unterwasserladung, deren Sprengladung zumindest radial von einem durch eine Hülle nach außen begrenzten Raum umgeben ist, in den Füllelemente eingebracht werden können, dadurch gekennzeichnet, dass in dem die Sprengladung radial umgebenden Raum eine an die in unmittelbarer Zielnähe gegebenen Umweltbedingungen anpassbare oder vorab einstellbare Dämpfungsschicht angeordnet ist.Underwater charge the explosive charge at least radially from one through a shell after Outside surrounded by limited space, are introduced into the filling elements can, characterized in that in which the explosive charge radially surrounding Room one to the given in close proximity environmental conditions adjustable or pre-adjustable damping layer is arranged.

Description

Die Erfindung betrifft eine Unterwasserladung, deren Sprengladung zumindest radial von einem durch eine Hülle nach außen begrenzten Raum umgeben ist, in den Füllelemente eingebracht werden können.The The invention relates to an underwater charge whose explosive charge at least radially from one through a shell outward surrounded by limited space, are introduced into the filling elements can.

In der Patentanmeldung DE 102 51 676 A1 der Anmelderin ist eine leistungsgesteigerte Unterwasserladung beschrieben. Eine derartige Unterwasserladung weist ohne weitere Vorkehrungen -ebenso wie auch konventionelle Unterwasseriadungen- folgenden Nachteil auf. Bei der Detonation einer solchen Ladung wird ein Teil der verfügbaren Energie an das umgebende Wasser abgegeben. Dies bedeutet einen dementsprechenden Verlust an Wirkung und damit auch einen Leistungsverlust im Ziel. Derartige Energieverluste kommen dadurch zustande, dass trotz der infolge geschickter Auswahl der Sprengstoffe geringen Detonationsdrücke immer noch genügend hohe Drücke in das umgebende Wasser eingekoppelt werden, so dass das Wasser irreversibel aufgeheizt wird. Begünstigt wird diese Aufheizung und die damit gekoppelten Energieverluste durch die -im Vergleich z.B. zu Metallen- relativ hohe Kompressibilität des Wassers (z.B. Kompressibilität Wasser/Stahl = 468/5.5 = 85). Diese für die Zielbekämpfung unwirksame Wärmeenergie in der Größenordnung von 30 – 40 % der gesamten verfügbaren Energie, geht damit auch der wirksamen Stosswellen- und Blasenenergie verloren. Es muss also Ziel der Weiterentwicklung sein, die Leistung einer Unterwasserladung in bezug auf die Stosswellen- und die Blasenschwingungsenergie zu erhöhen.In the patent application DE 102 51 676 A1 The applicant is described an uprated underwater charge. Such an underwater charge has the following disadvantage without further precautions - as well as conventional underwater discharges. When detonating such a charge, some of the available energy is released to the surrounding water. This means a corresponding loss of effect and thus a loss of performance in the target. Such energy losses are due to the fact that despite the low detonation pressures due to the skillful selection of the explosives, sufficiently high pressures are still coupled into the surrounding water, so that the water is heated irreversibly. This heating and the associated energy losses are favored by the relatively high compressibility of the water (eg compared to metals) (eg compressibility of water / steel = 468 / 5.5 = 85). This ineffective thermal energy of the order of 30-40% of the total available energy, thus also the effective shock wave and bubble energy is lost. It must therefore be the goal of further development to increase the performance of an underwater charge in terms of shock wave and bubble vibration energy.

In der DE 35 23 777 C1 hat die Anmelderin ausgehend von genannten Entwicklungsziel eine Möglichkeit zur Leistungssteigerung einer Unterwasserladung aufgezeigt. Die wesentliche Maßnahme zur Verbesserung der Ladungswirkung besteht darin, dass die Hauptsprengladung eine geringe Ladungsdichte aufweist. Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass um die Hauptsprengladung ein leerer Raum gebildet ist, in dem gegebenenfalls einige Füllelemente eingebracht sind, die eine geringe Packungsdichte gewährleisten. Konkretere Angaben und Merkmale hierzu sind der genannten Druckschrift jedoch nicht zu entnehmen.In the DE 35 23 777 C1 On the basis of the mentioned development goal, the applicant has shown a possibility to increase the performance of an underwater load. The essential measure for improving the charging effect is that the main explosive charge has a low charge density. In addition, it is proposed that an empty space is formed around the main explosive charge, in which possibly some filling elements are introduced, which ensure a low packing density. More concrete information and features for this purpose are not to be found in the cited document.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, sowohl für konventionelle Unterwasserladungen als auch für neue Kombinationsladungen Mittel aufzuzeigen, mit deren Hilfe Wärmeenergieverluste an das Wasser weitgehend vermieden werden, um damit die Leistung der Unterwasserladung gegenüber dem Ziel zu steigern.outgoing From this prior art, it is an object of the invention, both for conventional underwater loads as well as for to show new combination charges means by which heat energy losses to the water are largely avoided, thereby increasing the performance the underwater charge opposite to increase the goal.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in dem die Sprengladung radial umgebenden Raum eine an die in unmittelbarer Zielnähe gegebenen Umweltbedingungen anpassbare oder vorab einstellbare Dämpfungsschicht angeordnet ist. Damit ist der Vorteil gegeben, dass in dem um die Sprengladung herum vorhandenen Raum optimiertes Dämpfungsmaterial angeordnet ist. Die Optimierung ist daraufhin ausgerichtet, den Verlust an der verfügbaren Energiemenge auf ein Minimum abzusenken. Diese Optimierung kann entweder vor der Ausbringung der Unterwasserladung geschehen oder nach der erfolgten Platzierung am Zielobjekt unmittelbar vor der Auslösung der Ladung erfolgen. Als Einflussgrößen der Optimierung werden Umweltfaktoren am Zielobjekt verstanden wie beispielsweise Wassertiefe, Wassertemperatur, etc..These Task is inventively characterized solved, that in the explosive charge radially surrounding space to the in the immediate vicinity of the destination adaptable or pre-adjustable cushioning layer is arranged. This gives the advantage that in the order to Explosive charge around existing space optimized damping material is arranged. The optimization is then aligned to the Loss of the available Lower energy to a minimum. This optimization can either done before the application of the underwater charge or after the placement on the target object immediately before the release the charge takes place. As influencing factors of the optimization become Understood environmental factors on the target object, such as water depth, Water temperature, etc.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Dämpfungsschicht aus mehreren Schichten zu erzeugen, die in ihrer Funktionalität aufeinander abgestimmt sind. Als Beispiel hierfür sei die Impedanzanpassung genannt. Hieraus kann es sich als sinnvoll ergeben, Schichten aus sehr unterschiedlichen Materialien zu verwenden. Auch eine oder mehrere Schichten aus Luft oder anderen Gasen kann geeignet sein.It has proven to be advantageous, the damping layer of several Create layers that are matched in their functionality. As an example Let's call the impedance matching. This may make sense To use layers of very different materials. Also one or more layers of air or other gases may be suitable be.

Als vorteilhaft hat sich auch die Verwendung schaumartigen Materials, das in unterschiedlichsten Qualitäten verfügbar ist, erwiesen. Dieses Schaummaterial kann entweder vor Ausbringung der Unterwasserladung bereits installiert sein oder in unmittelbarer Zielnähe vor der Auslösung der Ladung in den dafür vorgesehenen Freiraum eingebracht werden.When also advantageous is the use of foam-like material, which is available in a wide variety of qualities. This Foam material can either be applied before the underwater charge already installed or in the immediate vicinity of the target release the charge in the for be provided free space.

Ebenso vorteilhaft ist die Verwendung von geeigneten Flüssigkeiten, insbesondere von Flüssigkeiten, die gasgefüllte Blasen enthalten. Auch diese Flüssigkeiten können bereits vor der Ausbringung der Unterwasserladung in den dafür vorgesehenen Freiräumen vorhanden sein oder auch erst vor dem Einsatz in die Freiräume eingefüllt werden. Zur Anpassung der Dämpfungseigenschaften dient nicht nur die Viskosität der Flüssigkeit, sondern auch der Anteil der gasgefüllten Blasen am für die Flüssigkeit verfügbaren Volumen.As well advantageous is the use of suitable liquids, in particular of Liquids, the gas filled Contain bubbles. Also these liquids can Already before the application of the underwater charge in the designated free spaces available be filled or even before being used in the open spaces. To adapt the damping properties not only does the viscosity serve the liquid, but also the proportion of gas-filled bubbles in the volume available for the liquid.

Es ist hilfreich, die Dämpfungsschicht um die Sprengladung herum vorzusehen. Bei fokussierten Unterwasserladungen gilt dies insbesondere in Zielrichtung. In dieser Richtung sollte die Dämpfung durch die Hülle optimal ausgelegt sein, so dass dort die Wärmeverluste auf ein Minimum reduziert sind.It is helpful, the cushioning layer to provide around the explosive charge around. For focused underwater loads this applies in particular in the direction of the goal. In that direction should the attenuation through the case be optimally designed so that there the heat losses to a minimum are reduced.

Sinnvollerweise ist die Sprengladung zusammen mit der Dämpfungsschicht von einer metallischen Hülle umgeben, die in Abstimmung mit den Eigenschaften der Dämpfungsschicht insbesondere hinsichtlich der Materialauswahl, der Dicke und der Struktur so optimiert ist, dass ein minimaler Energieverlust an das die Unterwasserladung umgebende Wasser erzielt wird.It makes sense that the explosive charge together with the damping layer surrounded by a metallic shell, in coordination with the egg in particular with regard to the choice of material, the thickness and the structure is optimized so that a minimal loss of energy to the underwater charge surrounding water is achieved.

Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend beschrieben. Versuche der Anmelderin haben gezeigt, dass die Umhüllung der Sprengladung einer Unterwasserladung mit einer Dämpfungsschicht, die sich durch geringe Strukturfestigkeit auszeichnet, von großem Vorteil ist. Die Zerlegearbeit, die aus der verfügbaren Energie der Sprengladung aufgewendet werden muss, kann durch geschickte Wahl der Dämpfungsschicht mit entsprechenden Dämpfungseigenschaften erheblich reduziert werden.One embodiment is described below. Attempts of the applicant have shown that the wrapping the charge of an underwater charge with a damping layer, which is characterized by low structural strength, of great advantage is. The cutting work resulting from the available energy of the explosive charge can be spent by skillful choice of the damping layer with corresponding damping properties be significantly reduced.

Unter Dämpfungsschicht wird hierbei die die Sprengladung unmittelbar umgebende Schicht verstanden, die ein- oder mehrschichtig ausgeführt sein kann und die über den Umfang der Sprengladung auch hinsichtlich der Dicke, der Anzahl der Schichten und der Materialwahl variieren kann.Under damping layer in this case, the layer immediately surrounding the explosive charge understood, which can be implemented in one or more layers and over the Extent of the explosive charge also in terms of thickness, the number of the layers and the choice of material can vary.

Als Materialien bieten sich beispielsweise Metall- oder Kunststoffschäume an. Gut geeignet sind auch Bienenwaben- oder Röhren-Strukturen aus Leichtmetall oder Kunststoff.When Materials are, for example, metal or plastic foams. Also suitable are honeycomb or tubular structures made of light metal or plastic.

In Dämpfungsschichten, die aus mehreren Schichten bestehen, können auch eine oder mehrere Luftschichten vorgesehen sein. Zur Überbrückung der entstehenden Freiräume können Abstandshalter aus den vorgenannten Materialien eingesetzt werden.In Damping layers, which consist of several layers, can also have one or more layers of air be provided. To bridge the resulting open spaces can Spacers are used from the aforementioned materials.

Alternativ zu fest eingebauten schaumartigen Schichten können auch Schäume eingesetzt werden, die erst im Bedarfsfall aufgeschäumt werden. Als Materialbeispiel sei an dieser Stelle Polyurethan-Schaum genannt.alternative foams which are too firmly installed can also be used foams, the foamed only when needed become. As a material example is at this point polyurethane foam called.

Flüssigkeiten, insbesondere Flüssigkeiten, die einen bestimmten Anteil von Gasblasen enthalten, können vorteilhaft in der oder den Dämpfungsschichten eingesetzt werden. Mit Hilfe geeigneter Einrichtungen kann bei den letztgenannten Flüssigkeiten der Gasanteil bzw. der Anteil an Gasblasen nachträglich variiert werden. Auf diese Weise lässt sich die Kompressibilität des Dämpfungsmediums in weiten Grenzen einstellen und damit an die vorgegebene Umweltsituation in der unmittelbaren Umgebung des Ziels anpassen. Beispielsweise ist die Kompressibilität von Wasser vom Umgebungsdruck und damit von der erreichten Wassertiefe abhängig. Mit Hilfe einstellbarer Dämpfungsschichten lassen sich somit die Verluste durch Wärmeabgabe weitgehend reduzieren.Liquids, especially liquids that containing a certain proportion of gas bubbles may be advantageous in the damping layer or layers be used. With the help of suitable facilities can be at the the latter liquids the proportion of gas or the proportion of gas bubbles subsequently varies become. That way you can the compressibility of the damping medium adjust within wide limits and thus to the given environmental situation in the immediate area of the destination. For example is the compressibility of water from the ambient pressure and thus from the achieved depth of water dependent. With Help adjustable damping layers Thus, the losses can be largely reduced by heat dissipation.

Die Dämpfungsschicht kann durchaus in den verschiedenen Richtungen von der Ladung aus gesehen variieren. Auf derjenigen Seite der Ladung, an der die Initiierung stattfindet, treten in der Regel aufgrund der entsprechenden Auswahl der Sprengstoffe höhere Detonationationsdrücke auf. Daraus ergeben sich höhere Raten für die Aufheizung des umgebenden Wassers und damit auch höhere Wärmeverluste. Deshalb sollte die Dämpfungsschicht an dieser Stelle stärker ausgeprägt sein. Bei fokussierten Ladungen ist die Leistungsabgabe in Zielrichtung entscheidend. Deshalb wird in dieser Richtung die Dämpfung durch die Hülle optimiert und damit der Leistungsverlust durch Abgabe von Wärme an die Umgebung minimiert. Diese Vorgaben gelten natürlich auch für Unterwasserladungen, die zusätzlich noch mit einer Außenhülle aus einem dünnen Metallmantel ausgestattet sind.The damping layer can be quite different in the different directions from the charge seen vary. On the side of the charge at which the initiation takes place, usually due to the appropriate selection the explosives higher Detonationationsdrücke on. This results in higher ones Installments for the heating of the surrounding water and thus also higher heat losses. Therefore should the cushioning layer stronger at this point pronounced be. For focused loads, the power output is in the direction of the target crucial. Therefore, in this direction, the attenuation by the Case optimized and thus the loss of power by giving off heat to the Environment minimized. Of course, these guidelines also apply to underwater loads, the additional still with an outer shell a thin one Metal jacket are equipped.

Als weitere Verbesserung ist erfindungsgemäß ein hinsichtlich Materialauswahl, Struktur und Dicke optimierter Mantel um die Dämpfungsschicht herum vorgesehen. Versuche haben gezeigt, dass bereits ein dünner Mantel aus Aluminium eine deutliche Verbesserung der Leistungsfähigkeit zur Folge hat. Der physikalische Grund hierfür liegt darin, dass trotz der Zerlegungsenergie, die in die Aluminiumhülle eingebracht werden muss, der Energieverlust an das umgebende Wasser aufgrund der im Vergleich zu Wasser viel geringeren Kompressibilität von Metallen so stark reduziert wird, dass der Energieverlust insgesamt niedriger ausfällt. Dadurch steigt der Anteil der noch nutzbaren Energie der Unterwasserladung im Hinblick auf die Stoßwellen- und die Blasenenergie.When Further improvement according to the invention is a choice of material, Structure and thickness optimized jacket provided around the cushioning layer around. Experiments have shown that already a thin coat of aluminum one significant improvement in performance. Of the physical reason for this lies in the fact that despite the decomposition energy, which is introduced into the aluminum shell It must be due to the loss of energy to the surrounding water the much lower compressibility of metals compared to water is reduced so much that the overall energy loss is lower fails. This increases the proportion of usable energy of the underwater charge with regard to shockwave and the bubble energy.

Bei der Auswahl der geeigneten Metalle stehen neben anderen notwendigen Eigenschaften, wie beispielsweise Korrosions- und Strukturfestigkeit, die geringe Kompressibilität und die leichte Zerlegbarkeit im Vordergrund. Die optimale Dicke des Mantels muss dabei je nach Ladung so gewählt werden, dass der Energieverlust insgesamt am niedrigsten ausfällt. Je dicker der Mantel gewählt wird, umso höher wird einerseits die Zerlegungsarbeit ausfallen, umso geringer werden andererseits die Energieverluste durch die Aufheizung des umgebenden Wassers. Somit kann für jede Dimensionierung eines Wirkteils unter Berücksichtigung weiterer Parameter, wie beispielsweise die Strukturfestigkeit oder die Materialauswahl, eine optimale Wandstärke berechnet werden. Empfehlenswert ist beispielsweise die Verwendung von Aluminiumlegierungen.at the selection of suitable metals are among other necessary Properties, such as corrosion and structural strength, the low compressibility and easy dismantling in the foreground. The optimal thickness The coat must be chosen depending on the load so that the energy loss the lowest overall. ever thicker the coat chosen becomes, the higher On the one hand, the dismantling work will turn out to be the smaller On the other hand, the energy losses due to the heating of the surrounding Water. Thus, for every dimensioning of an active part taking into account further parameters, such as structural strength or material selection, a optimal wall thickness be calculated. For example, the use is recommended of aluminum alloys.

Claims

Underwater charge, the explosive charge is at least radially surrounded by a space bounded by a shell to the outside, can be introduced into the filling elements, characterized in that in which the explosive charge radially surrounding space is arranged on the given in close proximity to the environment environmental conditions or adjustable pre-adjustable damping layer.

Underwater cargo according to claim 1, characterized in that that the damping layer consists of several layers.

Underwater cargo according to claim 2, characterized that the damping layer has qualitatively different layers.

Underwater cargo according to claim 3, characterized at least one of the layers consists of air.

Underwater charge according to one of the preceding claims, characterized characterized in that at least one layer contains a foam-like material or that before triggering the explosive charge at least in a layer of foamy material is introduced.

Underwater charge according to one of the preceding claims, characterized characterized in that in at least one layer, a liquid is introduced or already arranged in the layer.

Underwater cargo according to claim 6, characterized that the liquid gas-filled Contains bubbles.

Underwater cargo according to claim 7, characterized that the proportion of gas-filled Bubbles in the liquid is adjustable.

Underwater charge according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the damping layer surrounds the explosive charge on all sides, in particular in the target direction.

Underwater charge according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the space surrounding the explosive charge of a metallic shell is surrounded.

Underwater cargo according to claim 9, characterized that the thickness of the shell according to the minimum Energy loss is dimensioned to the environment.