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Kombiniertes Hohlladungsgeschoß
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Die Erfindung bezieht sich auf ein kombiniertes Geschoß mit mehreren
in Geschoßlängsachse hintereinander engeordneten Hohlladungen, die zeitlich nacheinander
gezündet werden.
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Hohlladungsgeschosse erzeugen durch die Detonation ihrer
Sprengladung
mit Hilfe der im Ladungstrichter angeordneten Aus1eidung einen äußerst energiereichen
langgestreckten Stachel. Dieser ist imstande, eine dem 4 bis 10fachen Wert des Geschoßkalibers
entsprechende Dicke von Stahlplatten hoher Festigkeit zu durchschlagen. Das dabei
gebohrte Loch in Form eines schlanken Trichters weist im Mittel einen Durchmesser
von etwa ein Viertel bis ein Fünftel des Geschoßkalibers auf.
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Kombinierte Hohlladungsgeschosse mit mehreren, in Geschoß« längsachse
hintereinander angeordneten einzelnen Hohlladungen, die zeitlich nacheinander gezündet
werden, sind be kannt. it dieser Konzeption versucht man, die Durchschlagsleistung
durch Panzerplatten wesentlich, d. h. um das mehrfache zu steigern. Eine solche
additive Steigerung der Durchschlagsleistung ist jedoch in der Praxis aus verschiedenen
nachstehend angefUhrten Gründen nicht möglich: Durch die auch nach hinten sich auswirkende
Sprengkraft der vorderen Hohlladung ist zwischen dieser und der hinteren Hohlladung
ein konstruktiver Mindestabstand erforderlich, um letztere vor vorzeitiger Zerstörung
zu bewahren. Andererseits ist es praktisch nicht möglich, den Toleranzbereich für
die Stachelabweichung gegenüber der Geschoßlängsachse für beide Hohlladungen so
klein zu hal ten, daß bei dem erforderlichen Sicherheitsabstand beider Hohlladungen
der Stachel der hinteren Hohlladung noch genau koaxial in den vom ersten Hohlladungsstachel
gebohrten Krater treffen könnte, um so optimal zu wirken und weiterzubohren. Vielmehr
genügt schon eine ganz geringe Achsabweichung, um dem hinteren Hohlladungsstacilei
infolge
Streifens seiner Partikel am Kraterrand seine Effektivität
zu nehmen. Außerdem tritt der nachteilige Umstand auf, daß im Lochkanal einer noch
nicht durchschlagenen Panzerwand der bolzenartige Reststachel der ersten Hohlladung
den Kratergrund verstopft und deshalb der Stachel der seiten Hohlladung dieses Hindernis
zu. ätzllch beseitigen muß.
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Mehrfachhohlladungen der in Rede stehender Art sind daher nicht ohne
weiteres prädestiniert, ihre Einzelleistungen in additiver Weise als volle Gesamtleistung
an bzw0 in einem beliebigen Ziel zur Wirkung zu bringen.
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Es ist Zweck der Erfindung, für solche Mehrfachhohlladungen ein echtes
militärisches Anwendungsfeld vorzugschlagen und die besondere Aufgabe der Erfindung
liegt in der sinnvollen Konzipierung eines solchen Kom.biriationsgeschosses für
einen solchen besonderen Anwendungsfall.
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Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß zur Bekämpfung
von Unterwasserfahrzeugen, insbesondere Unterseebooten in relativ seichten Gewässern
mindestens zwei Hohlladungen vorgesehen sind, eine primäre Hohlladung und eine sekundäre
Hohlladung, wovon der Stachel der primären Hohlladung vorab zur Erzeugung einer
Luft- bzw.
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Kavitationsblase über dem Zielobjekt dient, während der Stachel oder
ein Projektil der sekundären Hohlladung erst durch die entstehende oder bereits
fertige Luft- bzw.
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Kavitationsblase hindurch gegen das Unterwasserziel zeitverzögert
zum Einsatz kommt.
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Speziell wird gemäß der Erfindung so verfahren, daß sur Erzeugung
eines sehr langgestreckten, in Einzelpartikel aufgespaltenen Stachels die primäre
Hohlladung mit einem mehrfachen Kaliberabstand vor der Wasseroberfläche gezündet
wird und die sekundäre Hohlladung mit einer gegenüber der primären Hohlladung derartig
definierten Verzögerung gezündet wird, daß die Stachel spitze der sekundären Hohlladung
den Grund des Wasserkraters der Luft- bzw. Kavitationsblase erst in der Phase seiner
größten Tiefenerstreckung erreicht.
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Diese Situation bezüglich der größten Bekämpfungstlefe findet ihre
Optimierung dann, wenn das Stachelende der primären Hohlladung bereits zur Ruhe
und das Nachströmen der von diesem Stachelende beschleunigten bzw. mitgenommenen
Wassermengen zum Stillstand gekommen ist.
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Die Erfindung gibt eine Lehre zum militärisch-technischen Handeln
insofern, als für eine hochqualifizierte Waffe nicht nur ein Einsatzfeld zur Bekämpfung
hochwertiger feindlicher Kriegsgeräte erschlossen wird, sondern auch gleichzeitig
Konzeptionen einer solchen Mehrfachwaffe vorgeschlagen werden, die dabei deren Stufeneffekte
voll zum Einsatz bringen.
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Das Eindringen eines Hohlladungsstachels in Wasser und das Erzeugen
einer Luft- bzw. Kavitationsblase im Wasser stellt sich physikalisch folgendermaßen
dar: Gearbeitet wird, wie bereits erwähnt, mit einem sehr langgestreckten, in Einzelpartikel
aufgespaltenen Hohlladungsstachel. Jedes hochenergetische Partikel desselben schlägt
im Wasser
- im Gegensatz zu Stahl - eine wesentlich größer dimensionierte
einzelne Blase als aufgrund seiner Länge bzw.
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Verdrägungsmasse aus strömungstechnischen Überlegungen her zu erwarten
wäre, da bei dem stattfindenden Energie-bzw. impulsaustausch des Partikels mit dem
Wasser ein größerer Bereich des umgebenden Wassers beschleunigt wird und-dieser
dann noch nach Aufzehrung des Partikels durch seine träge Masse weiterströmt. Somit
wird durch jedes einzelne Partikel ein "überproportionaler Lochkanal" erzeugt. Für
das Eindringen von Hohlladungsstacheln in Zielmaterial gilt allgemein das sogenennte
##-Gesetz, welches lautet: Eindringtiefe
| stacheimateri7i7"Teimaterial |
| T=L |
Hiernach ist die Eindringtiefe T proportional der Stachel länge L bzw. der Summe
der Länge de einzelnen Partikel in deren Flugrichtung, multipliziert mit der Wurzel
aus dem Verhältnis der Stacheldichte zurZielmaterialdichte.
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Daraus ergibt sich für einen Hohlladungsstachel aus Kupfer (3 = 8,93
g/cm³) gegenüber Wasser die Eindringtiefe T - 2,98 L Im relativen Vergleich zu Stahl
als Zielmaterial ergibt sich hernach eine theoretische Tiefenleistungssteigerung
in Wasser:
| e |
| I:k-vnzer -".hi 0 |
| Wasser Ii {sWas-ser L I fW a kSt9hi = /7,8S |
| P ~~ P7,85 |
| LStãhl L w L7;KsutfCr . $Wasser |
| LStahl |
TWasser = 2,80 . TStahl, d. h., die Eindringstufe eines Hohlladungsstachels
in
Wasser ist demnach 2,8 mal größer als in Stahl.
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Weiterhin wirken aber im Wasser noch die Reststachelteile mit, die
Geschwindigkeiten unter 2000m/sec bis 500m/sec aufweisen, wodurch das Verhältnis
der Eindringtiefe zwischen Stahl und Wasser zugunsten des Wassers noch verbessert
wird, so daß insgesamt in Wasser eine Eindringtiefe des 3 bis 4fachten Wertes gegenüber
Stahl erreicht wird. Ferner schlägt ein Hohlladungsstachei in Wasser eine im Durchmesser
derart ausreichend dimensionierte Luft- bzw. Kavitationsblase, daß ein zeitlich
entsprechend nachfolgender zweiter Hohlladungsstachel oder ein Projektil ein am
Grund des Lochkraters sich aufhaltendes Zielobjekt mit großer Effektivität vom sonst
schützenden Wasser ungestört bedämpfen kann.
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In der Zeichnung sind in den Figuren 1. und 2 Ausführungsbeispiele
kombinierter Hohlladungen dargestellt. in Fig. 3 ist ein Zeit-Wediagramm eines Anwendungsfalles
erfindungsgemäß kombinierter Hohlladungen aufgezeigt.
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Wie aus Fig. 1 hervorgeht, setzt sich das in einem gemeinsamen Gehäuse
1 eingebaute kombinierte Geschoß aus einer primären Hohlladung 2 und einer sekundären
Hohlladung 3, die axial hintereinander liegen, zusammen. Die primäre 2 Iiohlladung/besteht
im wesentlichen aus einer Sprengladung 4 mit Auskieldung 5, einem Abstandszünder,
6, der in einer Entfernung von 3 bis 10 Kalibern eine am hinteren Ende der Sprengladung
4 vorgesehene Zündeinrichtung 7 zündet und aus einem Schild 8 zum Schutz der sekundären
Hohlladung 3 vor der Detonationswirkung der Spregladung 4, die, um ihren Stonwellen-
und Schwadendruck nach hlnten zu vermin-
dern, kegelförmig, nach
rückwärts sich verjüngend, ausgebildet ist. Die sekundäre Hohlladung 3 besteht im
wesentlichen aus einer Sprengladung 9 mit einem Detonationswellenumlenkkörper 10
zur Erzielung einer besonders hohen Durchschlagsleistung am Zielobjekt, einer Auskleldung
11, einer kegelförmigen Schutzhaube 12 gegen die Detonationswirkung der primären
Hohlladung 2 und schließlich aus einer Sprengladungszündeinrichtung 13, die mit
einer entsprechend definierten Verzögerung gegenüber der Zündung Jer primären Hohlladung
2 arbeitet.
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Yn Fig. 2 ist ein Kombinationsgeschoß mit einer primären stachelbildenden
Hohlladung 2 und einer projektilbildenden Hohlladung als sekundäre Hohlladung 3a
gezeigt. Die Sprengladungsausnehmung ist hier in üblicher Weise sehr flach mit einer
starkwandigen Belegung 11a ausgeführt.
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In Fig. 3 ist auf der Abszisse Å die skalierte Zeitachse in usec/mm
x Kaliber und auf der Ordinate O der Weg ip der Maßgröße "Kaliber" aufgetragen.
Die skalierte Zeitachse A bildet gleichzeitig die Wasseroberfläche. fiber dieser
wird im 6-Kaliberabstand X die primäre Hohlladung 2 gezündet. Der durch diese erzeugte
Hohlladungsstachel ist langgestreckt mit Partikelabstand und weist einen großen
Geschwindigkeitsgradlenten auf. Dabei soll die Stachel spitze 2SS eine Geschwindigkeit
von 8 km/sec und der Reststachel 2S 0,5 eine Geschwindigkeit von 0,5 km/sec betragen.
Aufgrund der Hohlladungsleistung wird eine Eindringtiefe T in Wasser von 24 Kalibern
angenommen. Die Stachelteile sind mit 2SB bis 2S 0,5 bezeichnete Mit K2 ist die
Zeit-Wegkurve des vom Stachel der primären Hohlladung 2 geschlagenen Kra-
tergrundes
aufgezeigt.
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Dieser Vorgang soll im nachfolgenden Rechenbeispiel erläutert werden:
Abstand X von der Wasseroberfläche A = 6 Kaliber Eindringtiefe T in Wasser = 24
Kaliber X + T = 30 Kaliber Laufzeit des Reststachels 25 0,5 t 2S 0,5 = X + T [Kaliber]
= 30 = 60µsec x Kaliber 0,5 [mm/µsec] 0,5 mm Die sekundäre Hohlladung 3 ist mit
vier Kalibern Abstand Y hinter der primären Hohlladung 2 angeordnet. Durch die sekundäre
Hohlladung 3 soll ein Stachel mit einer Spitzengeschwindigkeit ebenfalls von 8 km/sec
und eine Reststachelgeschwindigkeit von 0,5 km/sec angenommen werden. Die Stachelspitze
3S8 der sekundären Hohlladung 3 muß unmittelbar hinter dem Reststachel 2S 0,5 der
primären Hohlladung 2 am Kratergrund ankommen. Die Laufzeit der Stachel spitze 3S8
der sekundären Hohlladung 3 beträgt t 3S8 = X + Y + T [Kaliber] = 34 = 4,25 µsec
x Kaliber 8 [mm/µsec] B mm Damit ergibt sich die notwendige Verzögerungszeit zwischen
der primären Hohlladung 2 und der sekundären Hohlladung 3 von 60 µsec x Kaliber
- 4,25 µsec x Kaliber = 55,75 µsec x Kaliber mm mm mm
Mit K3 ist
die Zeit-Wegkurve des vom Stachel der sekundären Hohlladung 3 geschlagenen Kratergrundes
aufgezeigt. Am Anfang dieser Kurve K3 oder auch schon am Ende der Kurve K2 befindet
sich das zu vernichtende Ziel, ein Unterseeboot oder ein sonstiges Unterwasserfahrzeug,
wie ein Torpedo, eine Mine oder eine militärische Unterwasserstation.
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Wird ein Kombinationsgeschoß gemäß Fig. 2 mit einer projektilbildenden
Ladung eingesetzt, so betrugt bei einer Projektilgeschwindigkeit von 2 km/sec deren
Flugzeit bis zum Kratergrund t 3aP = X + Y + T [Kaliber] = 34 = 17 µsec x Kaliber
2 [mm/µsec] 2 mm Die erforderliche Verzögerungszeit der sekundären, projektilbildenden
Hohlladung 3a gegenüber der primären Hohlladung 3 beträgt 60 µsec x Kaliber - 17
µsec x Kaliber = 43 µsec x Kaliber mm mm mm Die Weg-Zeitstrecke des vom Projektil
der Hohlladung 3a zurückgelegten Weges ist mit K 3e bezeichnet, diese ist identisch
mit dem "Weg" des Projektiles 3aP.
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Die Abstände X zwischen der Wasseroberfläche und die Abstände Y zwischen
einerprimären Hohlladung und einer sekundären Hohlladung richten sich nach dem jeweiligen
militärischem Zielobjekt. Derzeit sind folgende Variationsbreiten vorstellbar: Für
den Abstand X 5 1,5 bis 10 Kaliber, für den Abstand Y = 1 bis 10 Kaliber, für die
erreichbare Tiefe T Werte zwischen 20 bis 40 Kaliber und für die Geschwindigkeit
der Stachel spitzen Werte
von 12 km/sec, für die MinimalgeschwindIgkeit
des Rest stachel 0,5 km/sec und die Geschwindigkeiten der Projektile 1 bis 3 km/sec.
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Äbschließend soll ein praktisches Anwendungsbeispiel den besonderen
militärischen Wert des erfindungsgemäßen Kombinationsgeschosses demonstrieren.
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Es sind Unterseeboote in der Ostsee zu bekämpfen. Weite Gebiete der
Ostsee, auch deren Durchgänge zur Nordsee, sind nur 20 bis 30 m tief, so daß die
Operationstiefe der Unterseeboote nur 15 bis 25 m beträgt. Um nun eine 20 m dicke
Wasserschicht mit einer (pritnären) Hohlladung zu durchschlagen und über diese Strecke
eine Luft- bzw. Kavitationsblase zu erzeugen, wird bei angenommener Eindringtiefe
von 24 Kalibern ein Kaliber der primären Hohlladung von rechnerisch 840 mm benötigt.
Bei einem Einsatz von zwei stachel bildenden Hohlladungen hintereinander (siehe
Fig. 1) kann davon ausgegangen werden, daß von er sekundären Hohlladung noch zusätzlich
weitere 6 Kaliber Wassereindringtiefe geschlagen werden und diese Ladung dann mit
ihrer verbleibenden Stachelleistung das Zielobjekt noch wirksam bekämpfen kann.
Die verbleibende Stachelleistung der sekundären Hohlladung umfaßt dabei noch hoch
energetische Stachel teile des vorderen und mittleren Stachelbereiches außer dem
hinteren Stachelteil.
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20 m Wassertiefe geteilt durch 30 Kaliber Eindringtiefe ergibt einen
rechnerischen Durchmesser an der Basis der Auskleidung einer Hohlladung von 666
mm. Dies bedeutet aufgerundet ein Geschoßkaliber von 700 mm. Bei Verwendung eines
Abstandzünderss der eine kurze Geschoßhaube
zuläßt, und bei Ledungslängen
von jeweils 1,5 Kaliberlänge und rund 2 Kaliber Abstand zwischen einer primären
Hohlladung und einer sekundären Hohlladung ergibt sich eine Geschoßgesamtlänge von
5 bis 6 Kalibern, das rund 4 Metern entspricht. Dies stellt für solche Waffen eine
durch aus realisierbare Größe dar. Bei einer Eindringtiefe von 24 Kalibern, entsprechend
16,8 Meter, benötigt der Reststachel der primären Hohlladung bei einem 6 Kaliber
Abstand von der Wasseroberfläche, zusammen also bei 30 Kalibern folgende Zeit: 30
Kaliber: 0,5 mm/µsec = 60 µsec/mm x 700 (Kaliber in Millimiter) = 42000 psec = 42
Millisekunden.
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Hiervon ist die Flugzeit der Stachelspitze der sekundären Hohlladung,
die in z.B. 2 plus 1,5 (Ladungslänge) = 3,5 Kaliber von der Basis der primären Hohlladung
entfernt ist, abzuzichen. Die Flugzeit der Stachelspitze der sekundären Hohlladung
errechnet sich wie folgt: 30 Kaliber @ 3,5 Kaliber = 33,5 Kaliber t (3s8) = 33,5
Kaliber = 4,19 µsec x 700 mm [Kaliber] 8mm/µsec mm = 2933 µsec = 3 msec Die Verzögerungszeit
für eine sekundäre Hohlladung gegenüber einer primären Hohlladung beträgt demnach:
42 msec - 3 msec = 39 Millisekunden.
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Zusammenfassend kann gesagt werden, daß zwei Hohlladungen axial hintereinander
mit der gleichen Gesamtleistung wie eine einzige Hohlladung, letztere aber mit größerem
Kali-
ber als die zwei vorgenannten Hohlladungen, eine wesentlich
bessere militärische Effektivität gegen die in Rede stehtden Ziele erbringen als
die genannte einzige Hohlladung, und zwar deswegen, weil bei einer gegebenen Zieltiefe
westenlich wirksamere, nämlich hochenergetische Stachelbereiche der sekundären Hohlladung
an d bzw. ins Ze gebracht werden als di bei einer einzigen größeren Hohlladung der
Fall wäre, bei der praktisch lediglich der gegen Stahl (Material des militärischzen
Zielobjekts) nur mehr weniger wirksame hintere Stachelbereich zum Einsatz käme.
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- Patentansprüche -
L e e r s e i t e