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Vorsatzdüse für Hohlsprengladungen Die Wirkung von Hohlsprengladungen
beruht bekanntlich darauf, daß bei ihrer Detonation ein aus hochkomprimierten Schwaden
bestehender und eine sehr hohe Geschwindigkeit (bis zu 15 000 und mehr Meter pro
Sekunde) aufweisender Strahl erzeugt wird, der bei solchen Hohlsprengladungen, deren
Hohlraum mit einer Metallauskleidung versehen ist, auch noch flüssige Teilchen der
Metallauskleidung mit sich führt. Wie ebenfalls bekannt, wird mit diesem Strahl
die größte Durchschlagsleistung dann erzielt, wenn das zu durchschlagende bzw. zu
zerstörende Objekt in einer ganz bestimmten, von Fall zu Fall experimentell zu ermittelnden
Entfernung vom Ort der Entstehung des Strahls, also vom Hohlraum der Sprengladung,
nämlich im sogenannten günstigsten Sprengabstand angeordnet wird. Diese größte Durchschlagsleistung
wird allerdings dadurch beeinträchtigt, daß die hochkomprimierten Schwaden nach
ihrem Austritt aus dem Hohlraum der Sprengladung mit zunehmender Entfernung von
diesem immer stärker expandieren, der Strahlquerschnitt sich dadurch aber fortlaufend
vergrößert und der Strahl infolgedessen an Durchschlagskraft verliert.
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Um diesen nachteiligen, die Durchschlagskraft des Strahls vermindernden
Einflüssen entgegenzuwirken, ist man bereits dazu übergegangen, die Hohlsprengladungen
mit düsenartigen Vorsätzen zu versehen. Bei diesen handelt es sich meist um starkwandige
konische Körper aus Stahl, die bei solchen Sprengladungen, die Teil eines Geschosses
sind, vielfach zugleich als Geschoßkopf dienen und dementsprechend ausgebildet sind.
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Bekannt ist auch die Verwendung langer rohrförmiger Düsenvorsätze,
sogenannte Leithülsen, wobei zwischen diesen und der Hohlsprengladung häufig noch
eine zusätzliche ringförmige Sprengladung angebracht ist, die in einem gewissen
Zeitabstand nach der Detonation der Hohlsprengladung gezündet wird. Ebenso kennt
man auch Vorsatzdüsen in Form eines sich unter einem konstanten Winkel von 90° zum
Hohlraum der Sprengladung hin erweiternden starkwandigen Hohlkegelstumpfes. In der
Praxis hat sich allerdings gezeigt, daß die Wirksamkeit aller dieser bekannten Vorsatzdüsen
verhältnismäßig gering ist und daß sich mit ihnen eine Erhöhung der Durchschlagsleistung
der Hohlsprengladung kaum erzielen läßt. Insbesondere hat sich auch gezeigt, daß
die Verwendung ein und derselben Art von Vorsatzdüsen bei Hohlsprengladungen gleicher
Art und gleicher Abmessungen zu sehr unterschiedlichen, von einer verhältnismäßig
geringen Verbesserung bis zu einer nicht unbeträchtlichen Verschlechterung der Durchschlagswirkung
reichenden Ergebnissen führt, so daß die bekannten Vorsatzdüsen auch aus diesem
Grunde nicht zufriedenstellen können.
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Es sind ferner auch Vorsatzdüsen konischen Querschnittes aus beliebigen
Materialien, wie beispielsweise Aluminium, Zink, Kupfer, Blei, Holz, Kunststoff
oder Preßpappe, bekannt, die mit sehr unterschiedlichen Wandstärken und Längen verwendet
werden. Bei einer verbesserten Ausführung dieser Düsen, wobei auch parabolisch oder
flaschenhalsförmig gekrümmte Innenflächen möglich sind, beträgt die Neigung der
Düseninnenwand gegen die vor- -gesehene Strahlrichtung zwischen 5 und 14° und die
Düsenlänge etwa das 1,8- bis 5fache des Basisdurchmessers der Hohlsprengladung.
Dabei haben jedoch die konische und auch die parabolische Querschnittsform den wesentlichen
Nachteil, daß bei gegebenem Basisdurchmesser, wodurch dann auch die Düsenlänge in
Grenzen festgelegt ist, eine kleinere Austrittsöffnung einen größeren Neigungswinkel
erfordert. Das hat aber zur Folge, daß die Schwadenteilchen sich nicht parallel,
sondern schräg auf die Mittelachse des Strahls zu bewegen, wodurch der Strahl unmittelbar
nach dem Austritt aus der Düse zerplatzt. Die diesbezüglichen Verhältnisse sind
zwar bei der flaschenhalsförmigen Querschnittsform etwas besser, jedoch besteht
dabei die Gefahr, daß es zu Strahlablösungen von der Düsenwand kommt, die energieverzehrende
Verwirbelungen zur Folge haben.
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Zwecks Erzielung einer wesentlich gesteigerten Durchschlagsleistung
von Hohlsprengladungen schlägt nun die Erfindung für eine Vorsatzdüse, deren Länge
gleich oder nur wenig kleiner als der günstigste Sprengabstand der Hohlsprengladung
ist und die aus einem leicht verformbaren, ein Ziehverhältnis von mindestens 0,85
aufweisenden Material mit einer Wandstärke von höchstens 1,5 mm besteht, eine Querschnittsform
vor, bei der sich der austrittsseitige Teil
gegen das austrittsseitige
Ende zu unter einen konstanten Winkel von etwa 3°, vorzugsweise genau 3°, zwischen
der Innenfläche der Düsenwand und der vorgesehenen Strahlrichtung verengt und bei
der sich der eintrittsseitige Teil gegen das eintrittsseitige Ende zu mittels einer
starken Ausrundung der Düsenwand bis zum vollen Basisdurchmesser bzw.- zur vollen
Basisbreite der Hohlsprengladung erweitert und. sich mittels eines stetigen Übergangs
an den austrittsseitigen Teil anschließt. Durch eine solche Ausbildung werden einerseits
die Sprengstoffschwaden schon kurz nach ihrer Entstehung zu einem stark konzentrierten
scharfen Strahl zusammengefaßt und werden andererseits Ablösungen des Strahls weitgehendst
vermieden, so daß die Strömungsverluste in der Düse außerordentlich niedrig sind.
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Als sehr günstig hat es sich dabei erwiesen, für die Ausrundung der
Düsenwand einen Radius von etwa einem Drittel des Basisdurchmessers bzw. der Basisbreite
der Hohlsprengladung vorzusehen.
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Versuche mit Hohlsprengladungen haben gezeigt, daß sich mit der erfindungsgemäßen
Vorsatzdüse nicht nur eine bis zu mehr- als 20 °/o gesteigerte Durchschlagsleistung,
sondern auch noch eine wesentlich gesteigerte Wirkung der Hohlsprengladung hinter
dem zu durchschlagenden Objekt, also beispielsweise hinter einer Panzerplatte, erzielen
läßt, denn die höhere Durchschlagskraft-der Hohlsprengladung hat ihrerseits wieder
zur Folge, daß in vermehrtem Maße Sprengstoffteilchen der Hohlsprengladung durch
das geschlagene Loch hindurch hinter das Objekt gelangen und dann dort explosionsartig
verbrennen. Diese Wirkung kann noch dadurch erhöht werden, daß die Düse aus einem
Werkstoff hergestellt wird, der außer einem Ziehverhältnis von 0,85 auch noch die
Eigenschaft hat, beim Verbrennen eine Nachwirkung durch Gase, Nebel od. dgl. hervorzurufen,
wie dies beispielsweise bei Zink der Fäll ist. Außer Sprengstoffteilchen und gegebenenfalls
Teilchen der Metallauskleidung werden vom Strahl nämlich auch noch Teilchen der
Düse, bei Verwendung einer Zinkdüse, also Zinkteilchen, mit durch das geschlagene
Loch gerissen, die dann hinter dem Objekt zusammen mit den Sprengstoffteilchen explosionsartig
verbrennen und dabei eine sehr gefährliche und wirksame Zinkoxydwolke bilden.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in Ausführungsbeispielen dargestellt
und wird an Hand dieser im folgenden noch näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine
zylindrische Hohlsprengladung im Schnitt und F i g. 2 eine sogenannte Hohlschneidladung,
d. h. eine rechteckige Hohlsprengladung in perspektivischer Darstellung.
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Nach F i g. 1 weist die im wesentlichen aus der Sprengladung 1, der
äußeren Verkleidung 2 und der als Konus ausgebildeten Metallauskleidung 3 bestehende
Hohlsprengladung an ihrem dem kegelförmigen Hohlraum 4 benachbarten Ende die Vorsatzdüse
5 auf, deren austrittsseitiger Durchmesser d dem Durchmesser des in das Objekt 9,
beispielsweise einer Panzerplatte, zu schlagenden Loches entspreche und deren Länge
a etwas kleiner ist als der günstigste Sprengabstand der Hohlsprengladung, der durch
den für die zeichnerische Darstellung gewählten Abstand der Hohlsprengladung von
der Oberfläche 10 des Objektes 9 gegeben -sei. Der als Kegelstumpf ausgebildete
austrittsseitige Teil 5 a der beispielsweise aus Zinkblech mit einer Wandstärke
von etwa 1 mm hergestellten Vorsatzdüse 5 verengt sich gegen deren austrittsseitiges
Ende zu unter einem konstanten Winkel von 3° zwischen Innenfläche 6 der Düsenwand
und der durch den Pfeil 8 angedeuteten vorgesehenen und beabsichtigten Strahlrichtung.
Bei 7 geht der austrittsseitige Teil 5 a stetig in den eintrittsseitigen
Teil 5 b
der Vorsatzdüse 5 über, wobei letzterer sich mittels einer starken
Ausrundung vom Radius r = 1/s des Durchmesser D der Hohlsprengladung bis zu dem
hier gleichgroßen Basisdurchmesser der Hohlsprengladung erweitert.
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Die bei der Detonation der Hohlsprengladung durch den Abbrand der
Sprengladung 1 im Hohlraum 4 entstehenden, mit flüssigen Teilchen der Metallauskleidung
3 vermischten Schwaden werden bei ihrem Austritt aus dem Hohlraum 4 durch die Düse
5 erfaßt und entsprechend deren Ausbildung zusammengehalten bzw. gegen deren austrittsseitiges
Ende hin zu einem hochkomprimierten engen scharfen Strahl großer Geschwindigkeit
geformt, dessen Richtung im wesentlichen mit derjenigen des Pfeils 8 übereinstimmt
und dessen Querschnitt im wesentlichen kreisrunde Form aufweist. Den durch ungleichmäßigen
Abbrand der Sprengladung 1 verursachten, von Fall zu Fall mehr oder weniger starken
Abweichungen der tatsächlichen von der vorgesehenen Richtung und Querschnittsform
des Strahls paßt sich die leicht verformbare dünnwandige Düse 5 in hohem Maße an
bzw. sie gleicht diese Abweichungen infolge ihrer großen Verformungsmöglichkeit
und Anpassungsfähigkeit auf dem Wege von ihrem eintrittsseitigen zu ihrem austrittsseitigen
Ende allmählich und weitgehendst aus, ohne dabei aber die Entwicklung und Ausbildung
des Strahls behindern bzw. die durch die Wirkung der Düse 5 erzielte Erhöhung der
Durchschlagsleistung des Strahls zu beeinträchtigen.
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In F i g. 2 sind die mit der F i g. 1 übereinstimmenden Teile mit
den gleichen Bezugszeichen versehen. Die Stirnflächen 11 a und 11
b der als sogenannte Schneidladung mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt
ausgebildeten Hohlsprengladung brauchen hier nicht düsenförmig eingezogen zu werden;
unter Umständen kann sogar auf eine stirnseitige Verkleidung desHohlraums 4 derSprengladungundder
Stirnseite derDüse 5 ganz oder teilweise verzichtet werden ohne daß dadurch die
Wirkung der Düse 5 nennenswert beeinträchtigt wird. Zwecks Erzielung einer gleichgroßen
Durchschlagsleistung über den ganzen Austrittsquerschnitt der Düse 5 hinweg ist
es jedoch zweckmäßig, die Stirnseiten der Hohlsprengladung abzurunden, wie dies
in der Figur durch die strichpunktierten Linien angedeutet ist.
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Selbstverständlich sind auch andere Formen und Querschnitte der Hohlsprengladungen
denkbar, beispielsweise könnte die Hohlsprengladung auch ringförmig ausgeführt werden.