DE2841040C2 - Sprengkörper mit einer durch einen Zünder zündbaren Sprengladung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Sprengkörper mit einer Sprengstoffanordnung zur Verstärkung des Detonationsdruckes.

Maßgebend für die Wirkung eines brisanten Sprengstoffes ist in vielen Fällen der Detonationsdruck, wenn entweder inerte Materialien beschleunigt oder durch Druckwellen zerstört werden sollen. Eine Beschleunigung inerter Materialien erfolgt bei Flachkegelladungen zum Abschuß von Projektilen oder zur Erzielung hoher Geschwindigkeiten von Splittern, sowie bei spitzwinkeliger: Hohlladungen durch Beschleunigung der Strahlteilchen. Eine Zerstörung durch Druckwellen erfolgt dagegen beispielsweise bei Landminen und Seeminen.

Der Detonationsdruck p_D ergibt sich aus nachfolgender Gleichung:

Hierin ist ρ die Dichte des Sprengstoffes,/»' die Dichte der Schwaden hinter der Detonationsfront und D die Detonationsgeschwindigkeit. Aus der Gleichung ist zu ersehen, daß der Detonationsdruck, und damit die Wirkung des Sprengkörpers, in hohem Maße von der Di chte und der Detonationsgeschwindigkeit des Sprengstoffs abhängt. Bei der Herstellung der Sprengkörper durch Gießen oder Pressen ist aber nur eine begrenzte Materialdichte erreichbar, so daß eine Erhöhung des Detonationsdruckes bei den bekannten Sprengkörpern durch Erhöhung der Sprengstoffdichte nur bis zu einer durch das Herstellungsverfahren und die Sicherheitsanforderungen vorgegebenen Grenze möglich ist. In der Praxis werden die höchsten erreichbaren Dichtewerte noch nicht einmal erreicht. Die Sprengkörper enthalten Risse, welche nicht nur die Dichte herabsetzen, sondern auch zu leistungsmindernden Inhomogenitäten führen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Sprengkörper zu schaffen, bei dem der Detonationsdruck durch eine erhebliche momentane Erhöhung der Sprengstoffdichte unmittelbar vor der Detonation stark erhöht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Sprengladung räumlich unterteilt ist in eine Hauptladung und eine Hilfsladung, daß sich zwischen Hauptladung und Hilfsladung ein die Stoßwelle der detonierenden Hilfsladung auf die Hauptladung übertragendes Material befindet, und daß die Zündung der Hauptladung so spät erfolgt, daß die Detonationsfront der Hauptladung der von der detonierenden Hilfsladung verursachten Stoßwelle nachfolgt.

Beim Zünden des Sprengkörpers detoniert zunächst die Hilfsladung, die daraufhin eine Druckwelle erzeugt, welche auf die Hauptladung übertragen wird und sich in dieser fortsetzt Die Detonation der Hauptladung erfolgt in der Weise, daß die Hauptladungs-Detona- s tionsfront hinter der von der Hilfsladung verursachten Stoßwelle herläuft. Der Sprengstoff dt* Hauptladung ist daher zum Zeitpunkt seiner Detonation durch die Stoßwelle der Hilfsladung in sehr starkem Maße komprimiert worden, so daß extrem hohe Dichtewerte erzielt werden. Der Detonationsdruck steigt aber nicht nur infolge des starken Dichteanstiegs der Hauptladung, sondern auch durch die erhöhte Detonationsgeschwindigkeit D, die in die Gleichung für den Detonationsdruck quadratisch eingeht. Der Sprengkörper ver- ursacht auf diese Weise einen Detonationsdruck, der viel höher ist als derjenige der bekannten Sprengstoffe. Bei der herkömmlichen Konstruktion von Sprengkörpern könnte man eine vergleichbare Wirkung nur erzielen, indem Sprengstoffe mit höherer Explosionswärme gefunden wurden.

Bei dem erfindungsgemäßen Sprengkörper erfolgt die Erhöhung der Dichte dadurch, daß die Detonation in dem Druckfeld der von der Hilfsladung erzeugten Stoßwelle erfolgt Dabei wird in der Hauptladung nicht nur die Dichte erhöht, sondern zugleich hinter der Stoßfront eine Strömung hervorgerufen, die bewirkt, daß die Detonation wie aus einem bewegten Sprengkörper erfolgt, so daß der Impuls auf die von der Detonationsfront getroffene Fläche noch erhöht wird.

Die zeitlich gestaffelte Zündung von Hilfsladung und Hauptladung kann auf verschiedene Weise erfolgen. Beispielsweise ist es möglich, die Hauptladung und die Hilfsladung jeweils mit eigenen Zündern zu versehen und den Zünder der Hauptladung über ein Verzögerungselement gegenüber dem Zünder der Hilfsladung verzögert zu zünden. Die Verzögerung kann beispielsweise durch ein Relais hervorgerufen werden, das eine gewisse Ansprechdauer hat. Wichtig ist, daß die Detonationsfront der Hauptladung die von der Hilfsladung im Innern der Hauptladung verursachte Stoßwelle nicht zu früh erreicht bzw. überholt, damit die Detonation nicht bereits erfolgt, bevor die Druckwelle an der betreffenden Stelle eingetroffen ist. Ferner ist zu beachten, daß keine Druckzündung der Hauptladung durch die Stoßwelle erfolgen darf. Gegebenenfalls kann in dem Material, das sich zwischen Hilfsladung und Hauptladung befindet, eine entsprechende Dämpfung der Stoßwelle stattfinden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen Hauptladung und Hilfsladung ein inerten Material angeordnet. Dieses inerte Material, bei dem es sich um einen Metallkörper handeln kann, hat die Aufgabe, die Druckwelle von der Hilfsladung auf die Hauptladung zu übertragen, die Detonation aber zu unterbrechen. Die Hauptladung kann von der Hilfsladung durch einen Sprengstoff getrennt sein, dessen Detonationsgeschwindigkeit kleiner ist als die Stoßwellengeschwindigkeit des inerten Materials, wobei nur die Hilfsladung mit einem Zünder versehen ist. Die Zündung des gesamten Sprengkörpers erfolgt somit durch einen einzigen Zünder, der die Hilfsladung unmittelbar zündet. Nach dem Detonieren der Hilfsladung wird die Detonationsfront durch den Sprengstoff mit geringer Detonationsgeschwindigkeit geleitet und somit verzögert, während die Stoßwelle relativ schnell durch das inerte Material hindurchgeht und der Detonationsfront anschließend verauseilt. Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß nur ein einziger Zünder benötigt wird, und daß die erforderliche Verzögerung zwischen Stoßwelle und Detonationsfront erst nach dem Zünden entsteht. Alternativ kann die Verzögerung auch durch eine Sprengstoffschichi von geeigneter Geometrie hervorgerufen werden, die die Hilfsladung mit der Hauptladung verbindet

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Hauptladung und die Hilfsladung etwa parallel zueinander verlaufen, daß ein für beide Ladungen gemeinsamer Zünder vorgesehen ist und daß der Zünder mit der Hilfsladung unmittelbar in Verbindung steht und mit der Hauptladung über eine die Detonationsfront verzögernde Sprengstoßbrücke verbunden ist. Diese Bauform eignet sich insbesondere für Minen.

Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Fig. zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch im Längsschnitt einen Teil eines Hohlladungssprengkörpers und

Fi g. 2 zeigt schematisch im Längsschnitt den Aufbau einer Wassermine,

Bei dem Hohlladungs-Sprengkörper der Fig. 1 befindet sich der Sprengstoff im Inneren einer Rohrhülse 10, deren eine Stirnseite mit einer kegelförmigen metallischen Hohlraumauskleidung 11 mit nach innen gerichteter Kegebpitze abgeschlossen ist. Im Inneren der Rohrhülse 10 befindet sich eine Verdammung 12, die beispielsweise aus einer Metallplatte bestehen kann, und die den Zünder 13 enthält. Die Verdammung 12 weist eine zentrische Ausnehmung 15 auf, in die die Hilfsladung 14 in Berührungskontakt mit dem Zünder 13 hineinragt. An dem der Verdammung 12 angewandten Ende liegt die Hilfsladung 14 vollflächig an einem Metallkörper 16 an, der koaxial im Inneren der Rohrhülse 10 angeordnet ist. Der Metallkörper 16 besteht bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aus zwei Teilen 17 und 18, von denen das Teil 17 an der Hilfsladung 14 anliegt, während das Teil 18 das Teil 17 an allen übrigen Bereichen seiner Oberfläche umschließt, so daß das Teil 17 in das Teil 18 eingelassen ist und an seiner rückseitigen Fläche bündig mit diesem abschließt.

Die Hauptladung 19 umschließt den Metallkörper 16 seitlich und füllt den Zwischenraum zwischen dem Metallkörper 16 und der Hohlraumauskleidung 11 aus. Sie besteht aus einem der üblichen Sprengstoffe, wie beispielsweise Trinitrotoluol, Hexogen oder Oktogen.

Zwischen der Hilfsladung 14 und der Hauptladung 19 befindet sich ferner eine Ladungsbrücke 20 aus einem Sprengstoff mit einer geringen Detonationsgeschwindigkeit von z. B. 2 mm/ns. Die Ladungsbrücke 20 ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ringförmig, und sie steht mit dem aus der Ausnehmung 15 herausragenden Teil der Seitenwand der Hilfsladung 14 sowie mit der rückwärtigen ringförmigen Stirnseite der Hauptladung 18 in Flächenkontakt.

Nach dem Zünden der Sprengladung durch den Zünder 13 detoniert zunächst die Hilfsladung 14. Die dabei entstehende Druckwelle setzt sich durch den Metallkörper 16 hindurch fort und gelangt in die Hauptladung 19, wo sie in Richtung auf die Hohlraumauskleidung 11 fortschreitet. Die von der Hilfsladung 14 ausgehende Detonationsfront kann sich durch den Metallkörper 16 hindurch nicht fortpflanzen und gelangt daher über die SprengstofFbrücke 20 zur rückwärtigen Stirnseite der Hauptladung 19. Infolge ihrer langsamen Fortbewegung durch die Sprengstoflbrücke 20 erhält die Detonationsfront eine Verzöeerune eeeenüber der Druckwelle. In

Fig. 1 ist die Detonationsfront zu einem bestimmten Zeitpunkt nach dem Zünden der Hilfsladung mit 21 bezeichnet, während die Druckwelle mit 22 bezeichnet ist. Man erkennt deutlich, daß die Detonationsfront 21 der Druckwelle 22 nachläuft. Der zeitliche Abstand ist so zu wählen, daß die über den Metallkörper 16 in die Hauptladung 19 eingeleitete Stoßwelle 22 die Hohlraumauskleidung 11 vor der Detonationsfront 21 erreicht.

Das angestrebte Druckprofil der Stoßwelle 22 kann durch konstruktive Ausführungen der ohnehin erforderlichen Verdammung 12 in der gewünschten Weise beeinflußt werden. Die Detonationsfront findet also einen dynamisch verdichteten Sprengstoff vor. Diese höhere Sprengstoffdichte der unter Stoßwellenbelastung stehenden Sprengstoffs der HaupUadung bewirkt eine höhere Detonationsgeschwindigkeit. Aus der Erhöhung der Sprengstoffdichte und der Detonationsgeschwindigkeit resultiert ein höherer Detonationsdruck. Darüber hinaus findet die Detonationsfront ent- sprechend dem Abstand zum Kopf der Stoßwelle eine durch die vorlaufende Stoßwelle erzeugte Partikelgeschwindigkeit vor. Aufgrund dieser Wirkung kann z. B. die Masse der Hohlraumauskleidung 11 erhöht werden, um einen längeren Hohlladungsstrahl bei gleicher Strahlgeschwindigkeit zu erzeugen und somit die Durchschlagsleistung des Hohlladungssprengkörpers zu steigern.

In Fig. 2 ist eine Seemine dargestellt, die ein zylindrisches Gehäuse 25 aufweist, in dem sich die hohlzylindrische Hauptladung 26 befindet. Im Inneren der HaupUadung 26 verläuft ein Rohr 27 und in diesem befindet sich die stabförmige Hilfsladung 28, die sich über die gesamte Länge des Gehäuses 25 erstreckt. Zwischen der Innenwand der Hauptladung 26 und der Außenwand der Hilfsladung 23 befindet sich ein Zwischenraum 29, der über Öffnungen 30 in einer der Stirnseiten des Gehäuses mit Wasser gefüllt ist. An der gegenüberliegenden Stirnseite 31 ist ein Zünder 32 angebracht, der in direktem Flächenkontakt mit dem einen Ende der Hilfsladung 28 steht. Vom Zünder 32 führt an der Stirnseite 31 entlang eine Ladungsbrücke 33 zu dem Ende der Hauptladung 26. Zwischen der Ladungsbrücke 33 und dem Ende der Hauptladung 26 befindet sich ein ringförmiger Zwischenraum 34, der sich mit Wasser füllt.

Bei der Zündung der Hilfsladung 28 durch den Zünder 32 wandert die Detonationsfront 35 in axialer Richtung entlang der Hilfsladung. Die Detonationsfront 35 induziert über den mit Wasser gefüllten Hohlraum 29 in der HaupUadung 26 eine Druckwelle 36, die aufgrund der Wasserschicht soweit abgeschwächt ist, daß sie die Hauptladung 26 nicht zu zünden vermag.

Infolge des Umwegs über die Ladungsbrücke 33 ist die Detonationsfront 37 der Hauptladung gegenüber der Detonationsfront 35 der Hilfsladung verzögert. Daher erfolgt vor der Detonationsfront 37 fortlaufend eine Verdichtung der Hauptladung. Die Detonationsfront 37 pflanzt sich also indem dynamisch verdichteten Sprengstoff der Hauptladung 26 fort, und zwar mit einer entsprechend der erhöhten Sprengstoffdichte höheren Detonationsgeschwindigkeit. Aus der Erhöhung der Sprengstoffdichte und der Detonationsgeschwindigkeit resultiert ein erheblich vergrößerter Detonationsdruck.

In Fi g. 2 ist die Austrittsrichtung der bei der Detonation expandierenden Schwaden mit 38 bezeichnet Ferner ist der Bereich des bereits umgesetzten Sprengstoffs unschraffiert dargestellt, während der noch nicht umgesetzte Sprengstoff schraffiert dargestellt ist.

Durch die Druckwelle 36 erfolgt eine Verdammung des bereits umgesetzten Sprengstoffs der Hauptladung. Außerdem werden die Sprengstoffpartikel durch die der Detonationsfront 37 vorausgehenden Druckwellen 36 beschleunigt, so daß sie bereits eine Anfangsgeschwindigkeit vor der Detonation erhalten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Sprengkörper mit einer durch einen Zünder (13, 32) zündbaren, hochverdichteten Sprengladung (19, s 29), dadurch gekennzeichne t, daß außer einer Haupt-Sprengladung (19,26) auch eine Hilfssprengladung (14, 28) vorgesehen ist, daß sich zwischen Hauptsprengladung (19,26) und Hilfssprengladung (14,28) ein die Stoßwelle (22,36) - aber nicht deren Detonationsfront (21,37) - der detonierenden Hilfssprengladung (14, 28) auf die Hauptsprengladung (19, 26) übertragendes Material (16, 2?) befindet, und daß die Detonationsfront (21,37) von der Hilfssprengladung (14,28) um eine so große Zeitspanne verzögert in die Hauptsprengladung (19,26) eingeleitet wird, daß die Detonationsfront (21,37) in der Hauptsprengladung (19,26) der von der Hilfssprengladung (14,28) ausgelösten Stoßwelle (22,36) nachfolgt.

2. Sprengkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Hilfssprengladung (14,28) und der Hauptladung (19,26) eine das stoßwellenübertragende Inert-Material (16, 29) überbrückende Ladung (20,33) vorgesehen ist.

3. Sprengkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die überbrückende Ladung (20) eine kleinere Detonationsgeschwindigkeit, verglichen mit der Stoßwellengeschwindigkeit im Inert-Material (14, 28), aufweist.

4. Sprengkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die überbrückende Ladung (33) eine Verlängerung des Ausbreitungsweges der Detonationsfront vom Zünder (13,32) zur Hauptladung (19, 26), verglichen mit dem Weg zur Hilfsladung (14, 28), erbringt.

5. Sprengkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Zünder für die Hilfsladung (14, 28) und für die demgegenüber verzögert anzusteuernde Hauptladung (19, 26) vorgesehen ist.

6. Sprengkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nur für die Hilfsladung (14, 28) ein Zünder (13, 32) vorgesehen ist.

7. Sprengkörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Inert-Körper (17/18) aus Metall vorgesehen ist, rier mit wenigstens einer Oberfläche an der Hilfsladung (14, 28) und wenigstens einer anderen seiner Oberflächen an der Hauptladung (19, 26) anliegt.

8. Sprengkörper nach Anspruch 7, dadurch ge- so kennzeichnet, daß der Körper aus einem zentralen Teil (17) besteht, der mit einer seiner Oberflächen gegen die Hilfsladung (14,28) anliegt und von dem andere Oberflächen von einem weiteren - aber nicht gegen die Hilfsladung (14, 28) anliegenden Teil (18) eingefaßt sind, wobei die Hauptladung (19, 26) mit Oberflächen des weiteren Teiles (18) in Berührung steht.

9. Sprengkörper nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptladung (19) dem Körper (17/18) gegenüber von einer Auskleidung (11) eingefaßt ist.

10. Sprengkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohr (27) aus Inert-Material eine Hilfsladung (14,28) einfaßt und von der Hauptladung (19, 26) umgeben ist.

11. Sprengkörper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (27) aus Inert-Material (16,29) im Bereiche einer Stirnwand (31), an der ein Zünder (32) angeordnet ist, fianschformig abgewinkelt ist, und daß zwischen dem Flansch einerseits und der Stirnwand (31) bzw. einem Gehäuse (25) andererseits eine eingeengte Ladungsbrücke (33) begrenzt ist.

12. Sprengkörper nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (27) doppelwandig ist und der Wandungszwischenraum (29) über Öffnungen (30) mit der Umgabung in Verbindung steht

13. Sprengkörper nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (29) mit Wasser gefüllt ist.