DE2904155C2

DE2904155C2 - Einlagen für Schneidladungen

Info

Publication number: DE2904155C2
Application number: DE2904155A
Authority: DE
Inventors: Paul 5750 Menden Beermann; Wilhelm Große-Benne; Paul 8500 Nürnberg Sindermann; Adolf Dipl.-Ing. 8561 Neunkirchen Weber
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Verwaltungs Stiftung
Priority date: 1979-02-03
Filing date: 1979-02-03
Publication date: 1982-01-21
Also published as: US4327642A; DE2904155A1; EP0014400A2; EP0014400B1; EP0014400A3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Einlagen für Schneidladungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Schneidladungen dienen beispielsweise zum Durchtrennen von Eisenplatten, Kabeln, Brückenträgern. Schneidladungen sind ebensymmetrische Hohlladungen. Die Schneidladungen sind mit einem Hohlraum ausgestattet, die ihre Vorzugswirkung in der Symmetrieebene entfalten. Für militärischen Einsatz werden hauptsächlich Schneidladungen mit dach- oder halbrundförmiger Einlage angewendet.

Schneidladungen sind ausgekleidete Hohlladungen, wobei die Auskleidung aus einer Einlage aus Inertmaterial oder aus Metall, vorzugsweise Kupfer, besteht.

Die Auskleidung dient als Energieüberträger, da sie die Energie der Sprengladung auf einen kleinen Wirkungsquerschnitt auf dem Sprengobjekt über relativ lange Zeit konzentriert.

Durch die Detonation der Sprengladung wird die Auskleidung, d. h. die Einlage so verformt, daß das Auskleidungsmaterial in der Symmetrieebene zusammenströmt und sich aus dem Kollapspunkt (jeweiliger Treffpunkt der Auskleidungselemente) der Stachel hoher kinetischer Energie und der Bolzen geringer kinetischer Energie bildet. Der Stachel ist für die Wirkung im Sprengobjekt verantwortlich.

Die Vorgänge können gut mittels der hydrodynamischen Theorie beschrieben werden.

Wesentliche Einflußgrößen der Schneidladung mit Einlage sind Detonationsgeschwindigkeit und Dichte des Sprengstoffs, Detonationswellenform, sowie Auskleidungsform und Ausbildung der Wandstärke der Auskleidung und die Oberflächenbeschaffenheit der Auskleidung.

Nach der hydrodynamischen Theorie ist der Detonationsdruck in der Wellenfront gleich dem Produkt aus

Dichte, Detonationsgeschwindigkeit und Schwadengeschwindigkeit oder die Schwadengeschwindigkeit wächst mit der Detonationsgeschwindigkeit etwa proportional dem Quadrat der Detonationsgeschwindigkeit

In Sprengstoffen einer Schneidladung wird chemische Energie in Bewegungsenergie umgesetzt wobei man sogenannte brisante Sprengstoffe wie Trinitrotoluol, Hexogen, Oktogen usw. verwendet Auch werden vielfach Sprengstoffe mit Metallpulver gemischt angewendet der Molekülzerfall derartiger Sprengstoffe erfolgt in Mikrosekunden.

Eine Verdammung der Sprengstoffe ist nicht notwendig, da sich die Druckwelle nicht so schnell ausbreitet wie der Molekülzerfall vor sich geht Der noch unzersetzte Teil der Schneidladung bleibt daher unbeeinflußt Die Dichte des Sprengstoffs ist in der Stoßfront erhöht.

Die mit Überschallgeschwindigkeit im Sprengstoff fortschreitende Urnsetzungsfront, je nach chemischer Zusammensetzung des Sprengstoffs zwischen 6000 und 9000 m/s, ist von einer Zone wachsenden Druckes gefolgt weil die Verdünnungswellen, die von der freien Oberfläche der Schneidladung ausgehen, nicht so rasch nachfolgen können und der Druck erst allmählich hinter der Stoßwelle abgebaut wird. Auf diese Weise werden Stoßwellen-Amplituden von einigen lOOkbar erreicht.

Sprengtechnisch ist es wichtig, wenn es auf Schnittiefen bei der Wirkung der Schneidladung ankommen soll, daß einmal der Sprengstoff beim Gießen eine max. Verdichtung aufweist und die Einlage so gestaltet ist, daß eine effektive Schnittiefe zustande kommt, was nur dann der Fall ist, wenn keine Überreste der Einlage nach erfolgter Sprengung im Schnitt sitzen bleiben.
Eingehende Versuche haben ergeben, daß die Schneidetiefe eines durch Stoßwellen belasteten Körpers in erster Linie durch die Geschwindigkeit des Stoßes bestimmt wird. Bereits bei Geschwindigkeiten, die zwischen 2 bis 3 km/s liegen, geht mit zunehmender Geschwindigkeit der Einfluß immer mehr zugunsten der Dichte zurück, da die auftretenden Drücke die Festigkeit weit übersteigen. Die Festigkeit hat aber noch einen gewissen Einfluß. Ist jedoch die Geschwindigkeit über der Schallgrenze wie z. B. bei brisanten Sprengstoffen mit ca. 8 km/s, spielt die Festigkeit des zu schneidenden Werkstoffes keine Rolle mehr, da sich die Werkstoffe dann wie Flüssigkeiten verhalten.

Die Erkenntnisse dieser Wichtigkeit werden in der hydrodynamischen Theorie als Wellendetonationslenkung bezeichnet.

Bei den bekannten militärischen Schneidladungen besteht die Auskleidung entweder aus Sinter- oder Kupfermaterial in einheitlicher Form. Bei den Einlagen aus Kupfer wird Elektrolytkupfer mit einem hohen Reinheitsgehalt verwendet. Die Einlagen bestehen aus Kupferblechen, die im Walzverfahren hergestellt werden und nachträglich je nach Bedarfsfall im Biegeoder Preßverfahren zu dach- oder halbkreisförmigen Einlagen geformt werden.

Bei Schneidladungen mit dachförmiger Einlage gibt es einen kritischen Winkel, unter dem keine Stachelbildung auftritt. Diese Winkelbildung hängt von der Kompressibilität des Einlagewerkstoffes und der Schallgeschwindigkeit in demselben ab. Trifft der Stachel auf einen Zielwerkstoff, so wird er unter dem Einfluß des Staudruckes umgelenkt. Die erzielte Schnittiefe hängt dabei von der Ladung und der Raumform, der Geometrie und der Zusammensetzung der Auskleidung

und dem Ladungsabstand und der Art des Ziels ab. Die Vorgänge beim Autprall schneller Teilchen auf Materie erfordern eine mehr-dimensionale Behandlung der Stoßwellenausbreitung und sind einer rechnerischen Erfassung z. Zt kaum zugänglich.

Es sind deshalb z.Zt auch größtenteils noch unbekannt, in welchem Aggregatzustand sich der Stachel oder auch das getroffene Zielmaterial während des Beschüsses befinden.

Mit Sicherheit kann nur gesagt werden, daß die Schnittdimensionen wie Tiefe und Breite keinen Zusammenhang mit der Zusammensetzung des Zielwerkstoffes haben. Die Schnittiefe ist im wesentlichen nur von dec Einlage und von der Ladungsstärke abhängig.

Die geprägten oder andersartig geformten dach- oder halbkreisförmigen Schneidladungen müssen bei der Fertigung mit größter Sorgfalt und hoher Genauigkeit hergestellt werden. Risse und Kerben beeinträchtigen die Schnittwirkung. Darüber hinaus haben Versuche ergeben, daß der Scheitelpunkt der Einlage nach erfolgter Sprengung zu einem Teil als fester Kupferbestandteil im Schnitt sitzen bleibt Man kann aus diesem Grund mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit sagen, daß der Scheitelpunkt der Einlage, bezogen auf eine Länge von ca. 1—2 cm, als Störelement bei der Sprengung wirkt.

Es ist bekannt, daß, wenn Form und Dicke der Metalleinlage, die Sprengstoffbelegung und der optimale Abstand zum Zielobjekt nicht in Relation stehen, keine optimalen Schnittiefen erreicht werden können.

Bei der Detonation der Schneidladung wird die Metalleinlage gewissermaßen wie ein Hutfutter nach außen gestülpt und schließt als Stachel mit der Detonationsgeschwindigkeit als Bezugsgeschwindigkeit des Systems, vermehrt um die Fließgeschwindigkeit des Stachels, gegen das Zielobjekt. Der der Schwadenseite zugehörige Teil der Metalleinlage fließt nach dem Zusammenstoß in der Symmetrieebene in die entgegengesetzte Richtung und läuft, d. h. vom betrachtenden Gesamtsystem aus gesehen, mit der um die Strömungsgeschwindigkeit verminderten Geschwindigkeit hinter dem Stachel langsam nach.

Wenn nun die Einlage nach der Umstülpung im Scheitelpunkt nicht vollkommen zerlegt wird, wird der Schnittkanal am Ende durch den Stachel verstopft.

Neben der nicht zu erreichenden optimalen Schnittleistung bei einer einteiligen Einlage, ist die Fertigung derartiger Einlagen wie schon erwähnt, kostspielig und aufwendig.

Ziel der Erfindung ist es, zur Verbesserung der Schnittleistung bei Schneidladungen und zur Vereinfachung der Fertigung und zur preisgünstigen Herstellung eine präzise genaue Einlage zu schaffen, bei der nach erfolgter Sprengung keine Überreste der Einlage im Schnitt vorhanden sind und wo letzten Endes die Einlagen genau und wirtschaftlich billig herstellbar sind. Weiterhin müssen diese Metalleinlagen auch schnell und genau in die Schneidladungsgehäuse montiert werden können.

Auch dies ist von besonderer Wichtigkeit, da wegen der zu erreichenden Schnittiefen man auch vorgepreßte oder vorgegossene Sprengstoffeinsätze mit hoher Dichte verwenden karm, die mit der Metalleinlage homogen verklebt werden.

Die gestellte Aufgabe wird nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Schnittleistung wesentlich erhöht wird, keine Restbestandteile der Einlage nach der Sprengung im Schnitt sitzen bleiben, die Einlage genau und präzise gefertigt werden kann, preisgünstig herstellbar ist und einfach und bequem in das Schneidladungsgehäuse eingebaut werden kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in den Ansprüchen 2 — 6 angegeben.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in folgendem näher beschrieben.

Es werden nur einige Formen von Einlagen dargestellt. Die Angaben sind daher nicht einschränkend. Es zeigt

F i g. 1 eine Schneidladung mit durchförmiger Einlage F i g. 2 eine dachförmige Einlage,

F i g. 3 eine dachförmige an den Enden verstärkte Einlage (progressiv),

F i g. 4 eine dachförmige, zum Scheitelpunkt verlaufende verstärkte Einlage (degressiv),

F i g. 5 eine in Form einer Sinuskurve verlaufende Einlage,

F i g. 6 eine dachförmige am Scheitelpunkt offene Einlage,

F i g. 7 eine in Ogivenform ausgebildete Einlage,

F i g. 8 eine dachförmige im Scheitelpunkt abgerundete Einlage,

Fig.9 Darstellung eines Zielblockes mit optimalem Schnitt,

Fig. 10 Darstellung eines Zielblockes mit Einlagenresten im Schnitt.

Nach den Fig. 1, 2 ist ein Sprengstoff einsatz 1 mit einer Ausnehmung 2 versehen, an deren Flächen 3, 4 palttenförmige Einlagen 5, 6 angeklebt s.ind. Die Einlagen 5, 6 bestehen aus Elektrolytkupfer. Giebelseitig liegen sie mit den Flächen 7,8 aneinander an.

Andere Einlagen-Formen mit unterschiedlicher Materialdicke weisen die Einlagen 10—17 nach den Fig.3-5und8auf.

Nach den F i g. 6 und 7 liegt zwischen den Einlagen 20—23 eine in Schnittrichtung 25 geschlossene Stoßfuge 26.

Ein durch die vorbeschriebenen Einlagen mit Sprengstoffeinsatz und hier nicht beschriebenem Gehäuse mit Zündeinrichtung erzielbarer Schnitt 30 nach F i g. 9 zeigt die Leistungssteigerung gegenüber einem durch den Stand der Technik erzielbaren Schnitt 31 in einem Zielblock 32 nach F i g. 10.

Das Prinzip der Erfindung besteht zusammengefaßt darin, anstelle einer bisher einteilig ausgebildeten Einlage erstmals geteilte, in beliebiger Form auszubildende Einlagen zu verwenden, wo bei der Schnittiefe eine hohe Effektivität erreicht wird.

Durch die beschriebene Art der Einlagen für Schneidladungen kommt eine Auskleidung zustande, welche technisch den heutigen Erkenntnissen der Hohl- und Schneidladungsforschung entspricht und darüber hinaus wirtschaftlich einfach herzustellen ist.

Hierza 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einlagen für Schneidladungen zum Durchtrennen von Eisenplatten, Kabeln, Brückenträgern und dergleichen, dadurchgekennzeichnet, daß die Einlagen (5,6,10—17,20—23) mindestens zwd- oder mehrteilig sind, wobei die Einlagen in beliebiger Form gepreßt, gewalzt oder gezogen sind und beliebige Profile aufweisen.

2. Einlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen durch aneinanderliegende Flächen (7,8) giebelseitig geschlossen sind.

3. Einlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagen (20—23) giebelseitig eine in Schnittrichtung (25) geschlossene Stoßfuge (26) bilden.

4. Einlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Einlagen (10,11,14,15, 22) in Richtung auf ihre freien Enden progressiv zunimmt.

5. Einlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Einlagen (12, 13) in Richtung auf ihre freien Enden progressiv abnimmt.

6. Einlagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Einlagen (5, 6, 10—17, 20—23) dachförmig, sinusförmig, ogivenförmig oder dachförmig mit gerundetem Giebel ist.