DE2727134A1 - Mantel fuer eine explosivladung - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE *

DIETRICH LEWIbJSKY HEINZ-JOACHiM HU3ER REINER PRIETSCH M O N C H E N 21

GOTTHARDSTR. 81 16.6.1&77

9570-V/Ni

Thcmson-Erandt , PJ. Kaussinann 173, F-75OO8 Paris (Frankreich)

"Mantel für eine Explosivladung"

Die Erfindung betrifft einen Mantel för eine Explosivladung, insbesondere für ein Geschoß rnit Kerb fragment en, welche im Hinblick auf die größtmögliche Wirkung gegen ein bestimmtes Objekt bestimmte Abmessungen haben.

Die Eigenschaften eines Objektes, beispielsweise eines gepanzerten Flugkörpers, bestimmen die Eigenschaften der Splitter des gegen dieses Objekt verwendeten Geschoßes. Die Form der Splitter muß im wesentlichen kubisch sein, so daß die Ausrichtung der Splitter im Moment ihres Auftreffens gleichgültig ist. Sie müssen optimale Abmessungen besitzen: sind sie zu groß, ist die Trefferwahrscheinlichkeit verringert, da ihre Zahl zu klein ist. Sind sie andererseits zu klein, besitzen sie nicht die notwendige kinetische Energie, um die Panzerung des Objektes zu durchschlagen. Schließlich ist die Fragmentierung des Mantels einer Explosivladung durch das Verhältnis der Masse eines Splitters mit der gewünschten Durchschlagskraft zur Gesamtmasse der Explosionssplifc ter gegeben.

Eine erste Verbesserung der Wirksamkeit kann dadurch erreicht wer-» den, daß die zur Festigkeit des Geschoßes beitragenden Teile selbst zur Splittererzeugung verwendet werden. ·

Der Geschoßmantel besteht gemäß der Erfindung aus einer spiralförmigen Wandwicklung, die mit Sollbruchstellen versehen Ist, wobei der Wandabschnitt und der Abstand zwischen den Sollbruch-_₁_

809851/0424

ORIGINAL INSPECTED

'. stellen den Abmessungen der gewünschten Splitter entsprechen.

■ Unter dieser Wicklung, die aus im wesentlichen aneinanderliegen-

■ den Spiralen besteht, befindet sich die Innenwandung der Explo- ; sivladung, die an beiden Enden Befestigungsmittel für die Geschoßspitze und den Bodenflansch, der die Wicklung festklemmt,

j aufweist.

: Die Sollbruchstellen sind auf der Innenseite der Wicklung ange-I brachte Kerben. Ihre Tiefe ist optimiert, um eine größtmögliche ι Wirkung zu erzielen: sind sie nicht tief genug, üben sie nicht j ihre Punktion aus, d.h., einige von ihnen zerbrechen bei der Ex-

! plosion nicht. Sind sie dagegen zu tief, würden sie beim Aufprall , zwar Splitter in der gewünschten Größe erzeugen, diese würden je- '■ doch nicht auf die größtmögliche Geschwindigkeit beschleunigt ,

da die Anfangsgeschwindigkeit der Splitter mit zunehmendem Druck; ί des Mantels im Moment seines Zerberstens abhängt, und je tiefer \ die Einkerbungen dieses Mantels wären, umso geringer wäre sein Widerstand und folglich sein Innendruck im Moment des Berstens.

Die Bestimmung der Lage und der optimalen Tiefe der Einkerbungen erfordert die im folgender, dargelegten Überlegungen, die die

j Phänomene bei der Explosion betreffen.

I a) Die Detonation, deren Front sich von der Spitze zum Bodenflansch ausbreitet, erzeugt zunächst einen Druckstoß in dem Mantel, der dort radiale und tangentiale Druckspannungen erzeugt, die in der Innenwandung sehr intensiv und auf der Außenwand Mull sind.

b) Unmittelbar nach der Detonation erzeugen die in dem Mantel _; enthaltenen gasförmigen Produkte in der ganzen Tiefe des ! Mantels radiale Kompressionsbeanspruchungen und tangentiale Spannungsbeanspruchungen. Die radialen Kompressionsbeanspruchungen bleiben maximal an der Innenwandung und Null an der Außenwandung.

80986170424

In dieser Phase nimmt die Stärke der tangentialen Spannungsbeanspruchung von der Außenwand zur Innenwand ab.

Es kann folglich festgestellt werden, daß eine koaxial zu den WSnden verlaufende Fische die Manteltiefe im Verlauf der Druckphase in eine Innenzone, die noch komprimiert, und in eine Außenzone, die unter Spannung steht, aufteilt. Während der Druckphase ι schreitet diese von der Außenwand zur Innenwand fort.

Sobald diese Fläche - genannt Trennflä'che - die Spitze der Einkerbungen erreicht, reicht die Sta'rke der Spannung aus, um das Zerreißen des Mantels auszulösen, welches Zerreißen . ausgehend von den Spitzen der Einkerbungen in die Süßere Spannungszone fortschreitet.

Wenn die Zerreißzone die Außenwand erreicht hat, findet die Explosion statt und die Splitter werden ausgeschleudert.

c) Dieser Vorgang unterscheidet sich von dem gewöhnlichen Berstvorgang, bei dem das Zerreißen ausgehend von einigen Zufallspunkten der Außenwand des Mantels sich zufallig ausbreitet.

Es ist ersichtlich, warum die Einkerbungen regelmäßig und ausreichend tief sein müssen, damit die Spannung in Jeder Spitze der Kerbe einen Wert erreicht, der größer ist als die Spannung auf der Außenwand, die das natürliche Zerbersten bewirken würde. Andererseits ist es auch notwendig, daß die Auskerbungen nicht zu tief sind, um die Festigkeit des Mantels nicht in unnötiger Weise herabzusetzen. Die optimale Tiefe wird unter Zugrundelegung dieser Betrachtungen berechnet.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung besteht der Mantel der Explosivladung des Geschoßes aus einer spiralförmigen Wicklung eines Bandes, welches mit Sollbruchstellen versehen ist, wobei die Wicklung die Außenwand des Mantels darstellt und die Einkerbungen der Wicklung sich bis zu der Trennlinie erstrecken, betrachtet _^_

8098S1/(K24

für den Moment, In dem die Dehnungsspannung im Süßeren Teil der
Wicklung die Zerreißgrenze erreicht.

Die genaue Berechnung der Lage dieser Trennlinie ist schwierig.
Sie ändert sich in Abhängigkeit von der Beschaffenheit, und ins- j besondere der Elastizität des den Mantel bildenden Materials und
seiner Dicke. Die dargelegten Überlegungen zeigen jedoch zwei
wichtige Gesichtspunkte der Erfindung. ;

Die innen gelegenen Sollbruchstellen haben - bis zu einer gewis- j

sen Tiefe - keinen Einfluß auf den Explosionsdruck, während auch
schon eine kleine außen gelegene Sollbruchstelle diesen Druck
verkleinert. !

Schließlich wurde entdeckt, daß für eine bestimmte Tiefe der Soll·] bruchsteilen das Zerreißen ausgehend von diesen Stellen erfolgt '< und zwar bei einem Druck, der sich nicht wesentlich von dem Ex- ' plosionsdruck eines identischen, jedoch keine Sollbruchstellen j

aufweisenden Mantels entspricht. j

In der Praxis wird die Tiefe der Einkerbungen, die die Sollbruch-j stellen darstellen, experimentell bestimmt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es
zeigt:

Figur 1 einen Teil einer Außenwandwicklung
gemäß der Erfindung

Figur 2 eine Seitenansicht eines Wicklungsbandes
mit Einkerbungen, vor der Aufwicklung

Figur 3 eine Seitenansicht eines Stückes des
Bandes nach dem Aufwickeln

Figur 4 einen Teillängsschnitt durch ein Geschoß

Figur 5 eine Ansicht von unten des Wicklungsbandes ! mit Einkerbungen und Zacken.

Figur 1 zeigt eine Wicklung, die den äußeren Teil 2 eines Mantels eines Geschosses mit der Achse 1 darstellt. Das Wicklungsband ist im wesentlichen im Querschnitt quadratisch, kann jedoch je nach gewünschter Größe der Splitter und der gewünschten Wicklungssteigung auch eine rechteckige Form annehmen. An der Seite der Spitze sind Treppenabsätze 4 durch das Abnehmen des Wicklungsradius des Bandes entstanden. Dieses Band besitzt querliegende Einkerbungen 3, die vor dem Aufwickeln angebracht wurden. In der Zeichnung ist zu erkennen, daß die Einkerbungen einer Windung nicht mit den entsprechenden Einkerbungen der nächsten anliegenden Windungen fluchten. Durch eine geschickte Verschiebung dieser Einkerbungen kann eine optimale räumliche Verteilung der Splitter erzielt werden.

Figur 2 zeigt das Band 2 vor dem Aufwickeln in Seitenansicht. Es ist mit rechteckigen Einkerbungen 3 der Breite a, und der Tiefe ρ versehen, die in einem gegenseitigen Abstand d liegen. Diese Einkerbungen können in bestimmten Fällen aus U-förmigen oder V-förmigen Einschnitten bestehen, wie im folgenden noch erläutert wird.

Figur 3 zeigt die Form des Bandes nach dem Aufwickeln auf das Geschoß. Die Trennlinie 13, die den bei Explosionsbeginn komprimierten Teil des Geschoßmantels von dem gespannten Teil trennt, ist gestrichelt eingezeichnet. ''■■

Die Breite a der Einkerbungen, ihre Tiefe ρ und ihr gegenseiti- [ ger Abstand d sowie der Krümmungsradius des Bandes sind derart, |

daß nach dem Aufwickeln die Kanten der Einkerbungen sich gegen- | seitig berühren. Dies ist von Bedeutung. Wenn sich die Kanten nicht gegenseitig berühren, ist die Masse des Splittergeschosses zum Schaden seiner Wirksamkeit verringert. Wenn die Kanten

- 6 809851/0424

dagegen zusanunengequetscht werden, werden Deformationen des Bandes verursacht, die seinen guten Sitz verhindern, worunter die Festigkeit des Geschosses leidet.

Figur 4 zeigt einen Teillängsschnitt eines Geschosses nach der Erfindung. Es sind die verschiedenen Windungen des Bandes 2 mit den Einkerbungen 3 zuerkennen, die hier (zum Teil) in der Schnittebene liegend dargestellt sind. Um das Band aufzuwickeln wird zunächst ein vorgefertigtes Stück, wie in Fig. 2 dargestellt, hergestellt. Das Band wird danach einer Oberflächenbehandlung unterzogen, bei der eine Metallegierung auf das Band niedergeschlagen, insbesondere auch auf die gegenseitigen Kontaktflächen der Windungen, niedergeschlagen wird. Diese Legierung führt zu einer besseren Korrosionsbeständigkeit und gestattet möglicherweise die einzelnen Windungen gegenseitig zu verschweißen. Das vorbehandelte Band wird danach einer Schmiedebehandlung unterzogen, beispielsweise durch Pressen zwischen zwei geeigneten Formen, um durch Fließen des Metalls die in Fig. 1 gezeigte Form zu erhalten. Durch diese Behandlung werden die Absätze 4 (Fig. 1) vermieden und die Wicklung erhält glatte Innen- und Außenflächen, die in Form einer Spitze enden und darüberhinaus Wülste und Verstärkungen 5, die dem Geschoß sein endgültiges Profil geben, enthalten können. Die Gegenwart der Hohlräume 6 (Fig. 3) der Wickelmasse,die den Einkerbungen entsprechen, erleichtern die Verformung des Wicklungsbandes, in-dem sie dem Metall gestatten, teilweise diese Hohlräume zu schließen.

Auf der Innenseite der auf diese Weise erhaltenen Wicklung wird eine Innenwandung 7 angeordnet, an deren Enden durch Schweißen oder ähnlichem mit Gewinden versehene Bördelflansche 9 vorgesehen sind. Schließlich wird zwischen die Innenwandung und die Wicklung, zwischen die einzelnen Windungen der Wicklung und in die Hohlräume 6 (Fig. 3),die durch den Schmiedevorgang noch nicht angefüllt sind, ein Plastikmaterial wie beispielsweise

- 7 80985T7G424

ein polymerisierbares stabiles Harz oder eine übliche Metall- j legierung eingefüllt. Hieraus folgt eine bessere Haftung der ^; Oberflächen sowie ein verbesserter Korrosionsschutz. Auf die Bördelflansche 9 sind jeweils der Bodenflansch 11 und die Spitze 12 geschraubt, wobei es zwischen beiden die Wicklung eingespannt ist, deren Stützenden entsprechend vorgeformt sind.

Um die Gefahr einer Verschiebung der Windungen unter dem Einfluß der Longitudinalbeschleunigung zu vermeiden, kann die gegenf· seitige Haftung unter den Windungen vergrößert und folglich ihre; Neigung zum gegenseitigen Gleiten verringert werden, indem die j Seiten des Bandes, die in Kontakt kommen, aufgerauht oder profi- ! liert werden, um den Reibungskoeffizient zu vergrößern. Die Seiten des Bandes können durch Klemmbacken oder Rändeleisen ^! gepreßt oder mit einem Sandstrahlgebläse vor dem Aufwickeln be- ' handelt werden. Schließlich können auch kleine Zähne oder Zacken 15, wie in Fig. 5 gezeigt, vorgesehen sein. Diese Zacken können,; wie dargestellt, ein rechteckiges Profil oder Spitzen besitzen, oder schlichtweg gewellt sein. Die Haftung, die sie zwischen ! den einzelnen Wicklungen erzeugen, ist hauptsächlich auch dar- '· auf zurückzuführen, daß nach dem Schmieden die Zähne zweier | benachbarter Windungen ineinander greifen. ^:

Das Geschoß gemäß der Erfindung besitzt eine bemerkenswerte Wirksamkeit, die darauf zurückzuführen ist, daß die Geschwindigkeit der Splitter ungefähr gleich der Maximalgeschwindigkeit ist, da die Sollbruchstellen den Explosionsdruck des Mantels nicht herabsetzen. Schließlich wird nahezu die gesamte Masse des Mantels zur Splittererzeugung verwendet, da die Bandwicklung ausreichend fest zusammenhängt, um die Festigkeit des Geschosses zu gewährleisten, ohne daß es notwendig wäre, einen zweiten Mantel über dem leichten Innenmantel vorzusehen, der dazu dienen würde, die Wicklungen des Bandes zusammenzupressen.

6098B1/0424

Claims (3)

1. HETRlCH LEWINSKY

   EINtR PRIETSCH MOW G H £^ΓΝ^! ZM 6OTTHARDSTR? έΐ 16.6.1977

   Thomson-Brandt « 9570-V/Hg

   Patentansprüche;

   ι L Mantel für eine Explosivladung, insbesondere für ein Splittergeschoß, der aus einer auf einer Innenwandung aufgebrach-

   ; ten spiralförmigen Wicklung eines Bandes mit vorgesehenen Sollbruchstellen besteht, wobei die Wicklung aus im wesent-

   ; liehen aneinanderliegenden Windungen besteht, die die Außenwände des Mantels bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die

   : Sollbruchstellen aus Einkerbungen (3) des Bandes (2) bestehen, die vor dem Aufwickeln desselben angebracht sind und dil/vom Inneren des Bandes (2) bis in den Bereich erstrecken, den die Trennlinie einnimmt, die in dem Moment, wo die Zugspannung außerhalb des aufgewickelten Bandes die Bruchgrenze

   ; erreicht, den unter Zug stehenden Bereich des Mantels von ; dem unter Druck stehenden Bereich des Mantels trennt.
2. 2. Mantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kan- ! ten der Einkerbungen (3) sich nach dem Aufwickeln des Bandes gegenseitig berühren.

   ;
3. 3. Mantel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sei- ! ten des Mantels, die nach dem Aufwickeln in gegenseitigem Koni

   j takt stehen, aufgerauht oder profiliert sind.

   Ί. Mantel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierung aus Zacken (15) besteht.

   809851 /0424

   ORIGINAL INSPECTED