DE2855347C2

DE2855347C2 - Schneidladung

Info

Publication number: DE2855347C2
Application number: DE2855347A
Authority: DE
Inventors: Jurij P. Bu&scaron;tedt; Anatolij Ja. Koroteev; Victor A. Kiev Kotov; Vladimir M. Kudinov; Boris E. Paton; Vladimir G. Petu&scaron;kov; Leonid A. Volgin
Original assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Current assignee: Institut Elektrosvarki Imeni E O Patona Akademii Nauk Ukrainskoi Ssr
Priority date: 1978-12-05
Filing date: 1978-12-21
Publication date: 1983-11-03
Also published as: GB2038453B; US4297946A; GB2038453A; DE2855347A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schneidladung, in der eine konvexe Außenhülle und eine in Richtung zur Außenhülle konkave Auskleidung der Hohlladungsvertiefung einen Hohlraum bilden, der mit einem Brisanzsprengstoff ausgefüllt ist. wobei Außenhülle und Hohlladungsvertiefung einstückig ausgeführt sind, und der konve\e Teil (AB) und der konkave Teil (CE) des Rohrgehäuses Strecken der geschlossenen Kurven m und η sind, die eine gemeinsame Symmetrieachse O-O besitzen und sich auf dieser Achse in Punkt Ä" berühren, wobei der Abschnitt AB mit dem Abschnitt CE derart gekoppelt ist. daß die Breite <; der Hohlladungsvertiefung, gemessen auf der Sehne der Kurve m zwischen den Schnittpunkten der letzteren mit den Tangenten (/> und i/i an den Findpunkten (C und E) des konjugierten zweiten ki ummlinigen Abschnittes CE. nicht kleiner als die I .:nge /der zur genannten Symmetrieachse (O-O) senkrechten maximalen Sehne der Kurve /1 ist.

Aus Γ ig. 3 der DH-AS 2654274 ist beispielsweise eine Sprengschnur dieser Konfiguration mit Hohlladungseflekt bekannt, hei der zur Verwendung unter Wasser der von der Hohlladungsvertiefung begrenzte Hohlraum teilweise oiler vollständig aus einer Mikrozcllcnfüllung aus gegenfulls in einem organischen oder anorganischen weichen oder festen Bindemittel eingebetteten hohlen Mikrozellen besteht. Damit soll die Notwendigkeit vermieden werden, ein Gasfluid unter Druck in den Hohlraum einzubringen, der die Wirkung einer Hohlladung zum Schneiden oder Aufsprengen gewährleistet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schneidladung der eingangs erwähnten Gattung anzugeben, die bei einfacher einstückiger Herstellung der Wandung den eingebrachten Brisanzsprengstoff maximal zu verdichten und die Durchschlagskraft der Hohlladung durch Strahlbündelung zu et.iöhen gestattet.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei der Schneidladung das Gehäuse an der Seite der Hohlladungsvertiefung eine verminderte Wanddicke hat. und daß die Stärke (δ) der Wand des Rohgehäuses an der Seite der Hohlladungsvertiefung etwa 4 bis 7 % vom inneren Durchmesser des Rohrgehauses in jenem Teil des letzteren beträgt, der dem konvexen Profilteil entspricht.

Vorteilhaft beträgt die Breite der Hohlladungsvertiefung, die dem Durchmesser der Kurve #1 entspricht, etwa 40 bis 50% vom inneren Durchmesser de« Rohrgehauses in jenem Teil, der dem konvexen Teil entspricht.

Das Rohrgehause ist vorteilhaft aus Kupfer ausgeführt.

Die verminderte Wanddicke des Gehäuses an der Seite der Hohlladungsve.tiefung auf eine Wandstärke in dem angegebenen Rahmen bezüglich des inneren Durchmessers des Teils des Gehäuses, der dem konvexen Profilteil entspricht, gewährleistet Strahlbündelung mit optimaler Durchschlagskraft. Wenn weiterhin die Breite der Hohlladungsvertiefung etwa 40 bis 50% vom inneren Durchmesser des Gehäuses entspricht, werden bei minimalem Verbrauch an Sprengstoff, bezogen auf die Länge der Schnittlinie, optimale Bedingungen für die Erzielung eines gebündelten Strahls mit hoher Durchschlagskraft erreicht.

Die Herstellung des Gehäuses aus Kupfer, das eine hohe Plastizität aufweist, 'chaffl günstige Bedingungen für die Herstellung des Gehäuses, indem das Walzen und Ziehen bei relativ kleinei Walz- und Ziehkraft erfolgen kann. Darüber hinaus ist das hohe spezifische Gewicht von Kupfer von Vorteil für die Ausbildung eines gebündelten Strahls hoher Durchschlagskraft.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausrührungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. I ein bevorzugtes /Xusführungsbeispiel einer erfindungsgemüßen Schneidladung im Querschnitt.

Fig. 2 bis 7 andere Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Schneidladungen im Querschnitt, bei denen das Gehäuse ein Profil aufweist, das umrissen ist in:

Fig. 2 durch zwei geometrisch ähnliche geschlossene Kurven, die eine Symmetrieachse und verschiedene Krümmungshalbmesser haben;

Fig. 3 durch zwei geometrisch ähnliche Ellipsen:

Fig. 4 durch einen Kreis und eine Ellipse:

Fig. 5 durch eine Ellipse und einen Kreis;

Fig. 6 7 durch zwei verschieden orientierte Ellipsen:

Fig. H bis 10 erfindungsgemäße Schncidladungcn mit verschiedenen Formen der Längsachse in axonometrischer Darstellung, und zwar

Fig. 8 mit einer gradlinigen Längsachse.

Fig. 9 mit einer krummlinigen Längsachse, tue in I lorizontalebene uohocen ist.

Fig. 10 mit einer krummlinigen Längsachse, die in Vertikalebene gebogen ist,

Fig. 11 ein Diagramm der Abhängigkeit der Schnitttiefe von der Wandstärke des Gehäuses an der Seite der Hohlladungsvertiefung für das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel der Schneidladung und

Fig. 12 den Prozeß der Bildung eines gebündelten Strahls bei der Explosion einer erfindungsgemäßen Schneidladung.

Die Schneidladung enthält ein Gehäuse 1, das ein konkav-konvexes Profil aufweist. Das Gehäuse 1, das einen geschlossenen Hohlraum 3, der mit einem Brisanzsprengstoff 4 gefüllt ist, begrenzt, besitzt eine konvexe Außenhülle 7 und eine in Richtung zur Außenhülle 7 konvexe Auskleidung 6. die zusammen die einstückige !5 Ummantelung 2 bilden, wobei die konkave Auskleidung 6 die Hohliadungsvei tiefung 5 begrenzt.

Die Kontur der Außenhülle 7 im Querschnitt des Gehäuses 1 ht in Form eines ersten krummlinigen Abschnittes ausgebildet, dessen Endpunkte mit den Buchstäben A und B bezeichnet sind. Dementsprechend ist die Kontur der Auskleidung 6 der Hchlladungsvertiefung 5 in Form eines zweiten krummlinigen Abschnittes ausgeführt, dessen Endpunkte mit den Buchstaben C und E bezeichnet sind. Der erste und der zweite krummlinige Abschnitt sind die Abschnitte einer ersten bzw. einer zweiten geschlossenen Kurve, die eine gemeinsame Symmetrieachse O-O und eine innere Berührung in einem auf dieser Achse liegenden Punkt haben. Bei einem bevorzugten in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung stellen die geschlossenen Kurven m und η einen ersten bzw. zweiten Kreis dar, was der Konstruktion des Gehäuses 1 den Vorteil der Kompaktheit. Technologiegerechtheit und Wirtschaftlichkeit verleiht. Letzteres ergibt sich insbesondere daraus, daß bei solcher Form de^ Gehäuses 1 die Menge an Sprengstoff 4 pro Längeneinheit der Schneidladung minimal ist.

Es sind jedoch auch andere Ausführungsvarianten des Gehäuses möglich, in denen m und // keine Kreise sind und andere geschlossene Kurven. z.B. Ellipsen oder Kurven darstellen, die eine Symmetrieachse und ungleiche Krümmungshalbmesser, wie in Fig. 2 gezeigt ist. haben.

In Abhängigkeit von den vorgegebenen Parametern der Bearbeitung, der Tiefe und der Breite des Schnittes, der Oberflächenform des Schnittes können als erste und zweite geschlossene Kurven /11 und η geometrisch ähnliche Kurven dienen, wie dies in Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, Kurven verschiedener Form, was denen von Fig. 4 und 5 entspricht, oder Kurven verschiedener Orientierung, wie in Fig. 6 und 7 gezeigt ist.

In allen Fällen haben die erste und die zweite geschlossene Kurve m und η innere Berührung im Punkt K. der an der gemeinsamen Symmetrieachse O-O liegt. Das schafft die besten Bedingungen für die Herstellung des Gehäuses 1 durch Wal/en oder Ziehen mit Verwendung eines formenden Elementes, dessen Profil der zweiten geschlossenen Kurve entspricht.

In der bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung (Fig. 1) ist der krummlinige Abschnitt (Bogen) mit dem zweiten krummlinigen Abschnitt (mit dem Boden) CE im wesentlichen durch geradlinige Abschnitte AC bzw. BE verbunden, die zur Symmetrieachse O-O parallel sind.

Es sind auch andere Formen der konjugierten Abschnitte möglich. Das können insbesondere die Kreisbögen sein, wie in Fig. 4 ι ,id 6 gezeigt ist. In einem allgemeinen Falle sollte die Konjugation der Bedingung genügen:

a ^ /, w orin bedeuten:

u die Breite der Hohlladungsvertiefung 5, gemessen auf der Sehne der ersten geschlossenen Kurve m zwischen den Schnittpunkten dieser Kurve mit den Tangenten ρ und g (Fig. 4 und 6), die zu den Endpunkten C und E des konjugierten zweiten krummlinigen Abschnittes gezogen sind.
/ die L änge der zur Symmetrieachse O-O senkrechten maximalen Sehne der zweiten geschlossenen Kurven. Die Nichteinhaltung dieser Bedingung kann zur Einengung des gebündelten Strahls durch seitliche Strecken der Auskleidung 6 der Hohlladungsvertiefung 5 führen. In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsvariante der Erfindung ist a = d, worin d der Durchmesser des zweiten Kreises η ist.

Da an die Außenhülle 7 und an die Auskleidung 6 der Hohlladungsvertiefung 5 verschiedene Anforderungen in Hinsicht auf die Fähigkeit der Energieaufnahme einer Stoßwelle gestellt werden, ist die Windstärke des Gehäuses in den angegebenen Zonen verschieden, denn es ist die Stärke der Auskleidung 6 der Hohlladungsvertiefung 5 geringer als die Stärke der Außenhülle 7. was der Auskleidung 6 günstige Bedingungen für die Erteilung e.iier Bewegung mit hoher Geschwindigkeit im Moment der Bildung des gebündelten Strahls schafft.

Entsprechend der vorgegebenen Form der Schnittlinie W des Halbzeugs 8 (siehe Fig. 8 bis 10) hat das Gehäuse 1 eine eerade oder eine gekrümmte Längsachse Y-Y.

In der bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung dient als Stoff für das Gehäuse 1 Kupfer, obwohl eine Ausführung auch aus einem anderen hinreichend formbaren, zur Verformung beim Kaltwalzen oder Ziehen nachgiebigem Metall, z. B. aus niedriggekohltem Stahl oder Aluminium möglich ist. Außer der hohen Formbarkeit, die die Herstellung des Gehäuses 1 durch Kaltwalzen oder Ziehen erleichtert, verfügt Kupfer anderen Stoffen gegenüber über einen Vorteil wie hohe Wich'e. was eine Vergrößerung der Masse der Auskleidung 6 der Hohlladungsvertiefung 5 mit sich bringt, die die Durchschlagskraft des gebündelten Strahls erhöht.

Es konnte experimentell bewiesen werden, di-.ß die Durchschlagskraft eines gebündelten Strahls von dem Verhältnis der Volumina der Hohlladungsvertiefung und des Sprengstoffes 4. der den Hohlraum des Gehäuses 1 ausfüllt, beeinflußt wird. Für das Gehäuse 1. dessen Form der in Fig. 1 gezeigten entspricht, ist folgende Bedingung optimal:

50%.

worin

el der Durchmesser des zweiten Kreises /;. der mit der Breite »α« der riohlladungsvertiefung 5 übereinstimmt und

D der Durchmesser des Hohlraumes 3 des Gehäuses 1 in jenem seinem Teil, der der Außenhülle 7 entspricht ist.

Beim Verhältnis ^ > 50% erweist sich die Schichtstärke des Sprengstoffes als für die Beschleunigung der Auskleidung 6 der Hohlladungsvcrtiefung 5 auf eine hohe Geschwindigkeit im Moment der Bildung des gebündelten Strahls ungenügend.

Bei β <40% erweist sich die Menge des Sprengstoffes

5 6

als iiherschiisMg. In den beiden Fällen wird zur Gewähr- geordnet wird, verformt sich unter Einwirkung der leistung der gleichen Schnittiefe eine größere Menge an Stoßwelle die dünne Auskleidung 6 der Hohlladungs-Sprengstoff, bezogen auf eine Längeneinheit des Schnit- verliefung 5 in der Weise, daß sich ihre Masse entlang der

_r , ,■ , , , ■ .,, ι/ ,■ ■ , , Symmetrieachse O-O des Profils des Gehäuses 1 kon-

tes. erforderlich, als bei Werten von _ die in den oben- - . ... · „· . , ,

Γ> 5 zenlnerl. wobei sie einen in Richtung des Austritts aus

erwähnten Grenzen liegen. der Hohlladungsvertiefung 5 zugespitzten Strahl 9 Ein wichtiger Faktor, der die Durchschlagskraft des (Fig. 12) bildet, der mit einer hohen Geschwindigkeit in gebündelten Strahls beeinflußt, ist die Stärke der Aus- Richtung auf das zu schneidende Halbzeug 8 zuläuft. kleidung 6 der I lohlladungsvertiefung 5. Auf dem in Beim Eindringen ins Halbzeug 8 schneidet der gebiin-Fig. 11 dargestellten Diagramm ist die Abhängigkeit io delte Strahl das letztere. Die Stärke Ii des zu schneidender Tiefe h des Schneidens, das mittels des gebündelten den Halbzeuges hängt vom Material des Halbzeuges. Strahls durchgeführt wird, von der Stärke <i der Aus- der Dichte des Brisanzsprengstoffes 4. der ins Gehäuse I kleidung 6 der Hohlladungsvcriiefung 5 gezeigt . Die der Schneidladung eingebracht wird, den relativen Mabeiden angegebenen Werte sind relativ zum Durchmes- ßen der Auskleidung 6 der Hohlladungsveriiefung 5 und scr P des Hohlraumes 3 genommen. Die Kurve .S'. die 15 dem Hohlraum 3 sowie vom Abstand zwischen Gedie genannte Abhängigkeit charakterisiert, ist nach häuse I und dem zu bearbeitenden Halbzeug 8 ab.
Parametern des Schneidens von Stahl durch eine Die erfindungsgemäße Schneidladung wurde beim Schneidladung konstruiert, deren Gehäuse 1 aus Kupfer Schneiden einer 60 mm starken Stahlplatte geprüft. DancMciii iiiiu eine renn uimvciM. wie sie in ϊ iü. I gc- ϊινι \vuidc uic Ladung ünrrruicibiir über tier !"üitc anzeigt ist. dabei ist die Bedingung eingehalten: 20 geordnet. Das Kupfergehäuse wies einen Durchmesser

18 mm. eine Stärke der Außenhülle von 1.2 mm. ein

40% ζ ^iS 50'.¹O '< = 0.42. ein ^=0.055 auf. Als Brisanzsprengstoff

,. ,. ,.,. ... . . wurde Hexotien mit einer Dichte von 1.72 u cm¹ verwen-

AIs Brisanzsprensistol wird Hexogen verwendet, das . ... _c.~ , ■ _r , , .. . ., Λ, , , . ,

._ . ' ' , . ·· 25 del. Die EindnmUiefe des gebündelten Strahls betruü

eine Dichte von 1.72 g cm hat. -,-, ^w

Die Kurve hat ein deutlich ausgeprägtes Maximum _c. ' . _c , ■ .. , . ,. .. ...

^e ' - Eine andere Schneidladung, die ein Kuplergehause

bei einem Wert von ' der (S% nahekommt. mit eir,-λα Durchmesser von 27 mm besaß, wurde mit

,...·,.,..,, · , · , r. Oktocen mit einer Dichte von 1.75 u cm' uefüMt.

l-iir eine Schneidladung, in der ein anderer Brisanz- - . -

sprengstoff. z.B. Oktogen verwendet wird, werden die Das Verhältnis ' und ^ betrug 0.48 bzw. 0,045.

Werte der Beziehung " bei den gleichen Werten der Be- Die Eindringtiefe des gebündelten Strahls betrug

. , , „ , . . . , r^ u >Λ ■ it i_i 32 mm. Zum Vergleich durchgeführte Versuche mit zwei

ziehuni! der Schnittiele Ii zum Durchmesser D des Hohl- , _c. , ■ ..- . .· - . , , . , , ■

~, . u ι Ii /ui ι anderen Schncidlauunüen. die sich von der obenbeschric-

raumes 3 anders sein, aber der allgemeine C harakter der - .

Kurve S ändert sich nicht. Dabei ist die Durchschlags- benen nur durch das Verhältnis '- unterschieden, welche

kraft des üshürsdcliers Strahls i:v! Bereich der Werte für eine Laduns mit dem Durehmesser 18 mm 0,1 und

... ,. _c. ,....,. , η ι it ui für die andere Laduna mit dem Durchmesser 27 mm 0.13

bei denen die Sehnitue e Ii den Durchmesser D des Höh - , ■ , -,,. , ,, , _r u ■ i->·

, ... . , ., , u · u rr betruu. zeiBten erheblich schlechtere Eraebnisse. Die

raunies 3 ubersteiut oder ihm uleich ist (schraffierte ■-■ ■" ■ ? ι u■· ι ι c ui r- r ι ι

,. , λ ,.- ..„ _r" .. . 40 F.indrinetiete des uebundelten Strahls fur die Ladunc inn

Strecke an einem Diagramm), die «roßte. Das sjunstme . ,-. " . -,_o u ι . - ir-· ι" ι

,. , ... ,. , - . .. . λ j- χ. .- dem Durchmesser 18 mm betrue 14.:> mm und fur die La-

Gebiet tur oin·· Schneidladuna dieser Form heat im , . . ^ , -.-,^w -,..

„^ ^, - " dung mit dem Durchmesser 27 mm 22 mm.

Zahlreiche Experimente haben gezeigt, daß für eine

ό _ Schneidladung, deren Gehäuse die in Fig. 1 gezeigte

⁴ '" ^$ ρ ^ ""> ■ 45 Form, einen Außendurchmesser bis 35 mm aufweist und

die nicht über die obengenannten Grenzen hinaus-

Der BrisanzsprenastotT 4. der den Hohlraum 3 des , . ,/ . η ,

Gehäuses 1 ausmiu: ist ein Anfangszustand pulverför- ^^ehende ^nlcnwerte für die Verhaltnisse ^ und _ß be-

miges He\ot:jn oder Oktogen. dessen Dichte 1.8 g cm' sitzt, maximale Eindringtiefe des gebündelten Strahls in

nahekommt. so Stahlhalbzeug erreicht wird, die den Durchmesser der

Solche Dichte kann im Prozeß der Herstellung der Laduns überschreitet.

Ladung durch Walzen oder Ziehen des röhrenförmigen Eine Schneidladung mit dem erfindungsgemäßen Auf-Halbzeuge·* erzeug: werden, das mit dem genannten bau gestattet es. eine hohe Durchschlagskraft des geSprengstoff zuvor gefüllt ist. Die hohe Dichte des bündelten Strahls sowohl infolge optimaler Abstimmung Sprengstoffes der Ladung gewährleistet eine hohe 55 der geometrischen Masse der Hohlladungsvertiefung Durchschlagskraft des gebündelten Strahls. und des mit Sprengstoff ausgefüllten Hohlraums mit den

Bei der Zündung der Detonation durch eine (in der Konstruktionsparametern und infolge maximaler Dichte Zeichnung nicht gezeigte) Zündeinrichtung, die an der des Brisanzsprengstoffes, der den Hohlraum des GeSymmetrieachse O-O des Rohrgehäuses 1 (Fig. 1) an- häuses ausfüllt, zu gewährleisten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schneidladung, in der eine konvexe Außenhülle und eine in Richtung zur Außenhülle konkave Auskleidung der Hohlladungsvertiefung einen Hohlraum bilden, der mit einem BrisanzsprengstofF ausgefüllt ist. wobei Außenhülle und Hohlladungsvertiefung einstückig ausgeführt sind, und der konvexe Teil (AB) und der konkave Teil (CE) des Rohrgehäuses Strekken der geschlossenen Kurven m und η sind, die eine gemeinsame Symmetrieachse 0-0 besitzen und sich auf dieser Achse in Punkt K berühren, wobei der Abschnitt AB mit dem Abschnitt CE derart gekoppelt ist, daß die Breite α der Hohlladungsvertiefung. !5 gemessen auf der Sehne der Kurve m zwischen den Schnittpunkten der letzteren mit den Tangenten (p und </) an den Endpunkten (C und E) des konjugierten zweiten krummlinigen Abschnittes CE, nicht kleiiio- als die Länge /der zur genannten Symir.etrieachbs <0—0) senkrechten maximalen Sehne der Kurve η ist. dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse an der Seite der Hohlladungsvertiefung (5) eine verminderte Wanddicke (2) hat. und daß die Stärke (ö) der Wand (2) des Rohrgehäuses (1) an der Seite der Hohlladungsvertiefung (5) etwa 4 bis 7% vom inneren Durchmesser (D) des Rohrgehäuses (1) in jenem Teil des letzteren beträgt, der dem konvexen Profilteil entspricht.

2. Schneidladung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichne; daß die Breite α der Hohlladungsvertiefung (5) die dem Durchmesser (d) der Kurve η entspricht, e'wa 40 bis 50% vom inneren Durchmesser (D) des Rohrgehäu,es (1.» in jenen Teil beträgt, der dem konvexen Teil (AB) entspricht.

.1 Schneidladung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrgehause (l)aus Kupfer auseefühn ist.