DE3116934C1

DE3116934C1 - Stachelbildende Auskleidung für Hohlladungen oder Schneidladungen

Info

Publication number: DE3116934C1
Application number: DE19813116934
Authority: DE
Inventors: Dipl.Phys. Manfred Dr. 8899 Aresing Held
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1981-04-29
Filing date: 1981-04-29
Publication date: 1986-01-09

Description

Bei den erfindungsgemäß ergriffenen Maßnahmen handelt es sich um solche, die sich kostengünstig realisieren lassen. Zum Resultat haben sie eine merkliche Verkürzung der Anlaufstrecke für die Ausbildung der maximalen Stachelgeschwindigkeit, so daß ein größerer Auskleidungsanteil als bisher für die Stachelbildung aus genutzt werden kann. Der Fall ist dies deshalb, weil mit dem Störkörper die weiter vorn beschriebenen negativen Auswirkungen des Scheitelnahbereiches auf den Stachelbildungsprozeß eliminiert werden und somit bereits die Auskleidungselemente am unmittelbaren Übergang vom Scheitelnahbereich zum übrigen Auskleidungsbereich ohne jedwede Beeinträchtigung bereits voll an der Stachelspitzenausbildung teilzunehmen vermögen. Aufgrund dessen weist der Hohlladungsstachel auch eine größere effektive Länge und höhere Spitzengeschwindigkeit als bei fehlendem Störkörper auf, was sich in einer gesteigerten Durchschlagsleistung vorteiihaft bemerkbar macht. Als weiterer, für die Tiefenleistung ebenfalls bedeutsamer Vorteil ist noch zu verzeichnen, daß die Stachelspitzenausbildung von einer ohne Störkörper nicht erzielbaren Präzision ist.
Zur Ausdehnung des Störkörpers in Richtung der Auskleidungslängsachse sei hier bemerkt, daß diese von Sprengladungsart, Ladungslänge, Ladungsdurchmesser, Ladungsverdämmung, Auskleidungsstärke bzw. Auskleidungsdichte und Winkel der Detonationswelle abhängt und somit von Fall zu Fall verschieden ausfallen kann.
Was die Ausdehnung des Störkörpers quer zur Auskleidungsachse anbelangt, empfiehlt es sich, zumindest am Übergang vom Scheitelnahbereich zum übrigen Auskleidungsbereich den Störkörperquerschnitt an den örtlichen Hohlraumquerschnitt anzupassen.
Auf der Seite der Auskleidungsbasis kommt für den Störkörper u. a. eine plan ausgebildete Begrenzungsfläche in einer zur Auskleidungsachse senkrechten Raumlage ebenso infrage wie eine Begrenzungsfläche in Form eines zur Auskleidungsachse konzentrischen Kegels mit der Auskleidungsbasis zugewandter Kegelspitze, der sich mit seiner Kegelbasisfläche am Übergang vom Scheitelnahbereich zum übrigen Auskleidungsbereich befindet.
Mit letzterwähnter Alternative wird zum einen erreicht, daß die Auskleidungselemente am Übergang vom Scheitelnahbereich zum übrigen Auskleidungsbereich beim Einströmen in den Kollapsbereich sich mehr oder weniger an der konischen Begrenzungsfläche entlangbewegen. Zum andern steht - sofern für den Störkörper ein Metall oder ein anderer Werkstoff geringer Kompressibilität bei den auftretenden Druckhöhen Verwendung findet - das vom Störkörper beanspruchte Volumen den hochgespannten Sprengstoffschwaden nicht mehr für eine Entspannung zur Verfügung. Derjenige Energieanteil der Sprengstoffschwaden. der ansonsten auf solch einen Entspannungsvorgang entfiele, trägt somit nach Lage der Dinge zusätzlich zur Beschleunigung der betrachteten Auskleidungselemente bei.
Eine Intensivierung dessen, was vorstehend zur Ausführung gelangt ist, läßt sich auf einfache Art und Weise herbeiführen. Hierzu braucht lediglich darauf geachtet zu werden, daß die betreffende kegelförmige Begrenzungsfläche des Störkörpers zur Auskleidungsachse einen Anstellwinkel 8 von maximal 90" - d:aufweist, wobei a den halben Auskleidungsöffnungswinkel darstellt.
Noch effektvoller erweist sich aber in dieser Hinsicht ein etwas spitzer gestalteter Anstellwinkel £t. Letzterer unterscheidet sich dabei von ersterem lediglich durch den Subtrahenden b , wobei dden arc sin vo/2D, vo die Einströmgeschwindigkeit der Auskleidungselemente am Übergang vom Scheitelnahbereich zum übrigen Auskleidungsbereich, D die Detonationsgeschwindigkeit und b einen zwischen 1 und etwa 1,3 betragenden Faktor bedeuten. Der Faktor b stellt hierbei sicher, daß das Auskleidungselement an den Störkörperoberflächen entlanggleitet.
Bleibt schließlich noch anzumerken, daß für den Störkörper eine Ausbildung als Hohlkörper mit einer beispielsweise flüssigen Inertstoffüllung ebenso in Betracht kommt wie eine Ausbildung als Vollkörper.
Die Merkmale der Erfindung und deren technische Vorteile ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen und der schematischen Zeichnung.
Es zeigt F i g. 1 eine Hohlladung mit kegeliger stachelbildender Auskleidung und Fig. 2 und 3 gegenüber Fig. 1 abgewandelte Ausführungsformen von stachelbildenden Auskleidungen.
Fig 1 gibt bruchstückhaft eine beispielsweise rotationssymmetrische Hohlladung 1 im Längsschnitt wieder. Deren Sprengladung 2 weist an einer Stirnseite eine stachelbildende Auskleidung 3 auf. Besagte Auskleidung 3 hat z. B. die Form eines Hohlkegels, dessen Öffnungswinkel, Spitze, Basis und Längsachse in der genannten Reihenfolge mit 2a, 4,5 und 6 bezeichnet sind.
Zum Ausschluß ihres Scheitelnahbereichs 3a vom Stachelbildungsprozeß befindet sich im hiervon begrenzten Hohlraumabschnitt ein diesen gänzlich einnehmender Störkörper 7 aus inertem Werkstoff. Bei dem betreffenden Störkörper 7 handelt es sich beispielhaft um einen Vollkörper aus Metall, wie Kupfer, Eisen, Aluminium, Blei oder aus einer Metall-Legierung. Auf der Seite der Auskleidungsbasis 5 weist derselbe eine plan ausgebildete Begrenzungsfläche 8 in einer zur Auskleidungsachse 6 senkrechten Raumlage auf, und zwar am Übergang vom Scheitelnahbereich 3a zum übrigen Auskleidungsbereich mit dem Bezugszeichen 3b. So wie die Dinge liegen, können aus weiter vorn genannten Gründen bereits diejenigen Auskleidungselemente 9, die unmittelbar am Übergang der beiden Auskleidungsbereiche 3a und 3b liegen, ohne jedwede Beeinträchtigung durch den Scheitelnahbereich 3a voll und ganz an der Stachelspitzenausbildung teilnehmen. Dabei werden sie durch die detonierende Sprengladung 2 bei einem Detonationsfrontverlauf 10 in Pfeilrichtung 11 auf bei den gegebenen Verhältnissen maximal mögliche Einströmgeschwindigkeit beschleunigt F i g. 2 und 3 zeigen weitere Störkörperalternativen 13 (Fig. 2) und 17 (F i g. 3) zur Verkürzung der Anlaufstrecke für die Ausbildung der maximalen Stachelgeschwindigkeit bei der detonativen Auskleidungsumformung. Sie unterscheiden sich vom Störkörper gemäß F i g. 1 im wesentlichen dadurch, daß sie auf der Seite der Auskleidungsbasis 5 eine Begrenzungsfläche 14 (Fig. 2) bzw. 18 (Fig. 3) in Form eines zur Auskleidungsachse 6 konzentrischen Kegels mit der Auskleidungsbasis 5 zugewandter Kegelspitze 15 (F i g. 2) bzw.
19 (F i g. 3) aufweisen, wobei sich der Kegel mit seiner Kegelbasisfläche 16 (F i g. 2) bzw. 20 (F i g. 3) am Übergang vom Scheitelnahbereich 3a zum übrigen Auskleidungsbereich 3b befindet. Sinn und Zweck dieser kegeligen Begrenzungsfläche 14 bzw. 18 ist die Vermeidung eines freien Volumens, wie es F i g. 1 an der mit 21 bezeichneten Stelle entnehmbar ist. Auf die daraus resultierenden Vorteile wurde bereits weiter vorn näher eingegangen, so daß es sich hier erübrigt.
Was zu den Fig. 2 und 3 noch anzumerken bleibt, ist folgendes.
In F i g. 2 weist die kegelige Begrenzungsfläche 14 des im Unterschied zu F i g. 1 den Hohlraumabschnitt im Scheitelnahbereich 3a nicht gänzlich ausfüllenden Störkörpers 13 zur Auskleidungsachse 6 einen Anstellwinkel s von 90" - u:auf, wobei a den halben Öffnungswinkel der Auskleidung 3 darstellt Bei dem Störkörper 17 in F i g. 3, der beispielsweise als Hohlkörper mit einer Füllung inerter Flüssigkeit 22 ausgebildet ist, ist an eine Stelle des Anstellwinkels s ein Anstellwinkel g getreten. Letzterer unterscheidet sich von ersterem dabei durch den Subtrahenden b - J. Was unter diesem Subtrahenden zu verstehen ist, wurde an anderer Stelle bereits dargelegt.
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Claims

Patentansprüche: 1. Stachelbildende Auskleidung für rotationssymmetrische Hohlladungen oder ebensymmetrische Schneidladungen, dadurch gekennzeichn e t, daß sie zum Ausschluß ihres Scheitelnahbereiches (3a) vom Stachelbildungsprozeß im hiervon begrenzten Hohlraumabschnitt einen Störkörper aus inertem Werkstoff (7,13,17) aufweist.
2. Auskleidung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Störkörper (7, 13, 17) zumindest am Übergang vom Scheitelnahbereich (3a) zum übrigen Auskleidungsbereich (3b) im Querschnitt an den örtlichen Hohlraumquerschnitt angepaßt ist.
3. Auskleidung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Störkörper (7) auf der Seite der Auskleidungsbasis (5) eine plan ausgebildete Begrenzungsfläche (8) in einer zur Auskleidungsachse (6) senkrechten Raumlage aufweist, wobei sich die betreffende Begrenzungsfläche (8) am Übergang vom Scheitelnahbereich (3a) zum übrigen Auskleidungsbereich (3b) befindet
4. Auskleidung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Störkörper (13, 17) auf der Seite der Auskleidungsbasis (5) eine Begrenzungsfläche (14, 18) in Form eines zur Auskleidungsachse (6) konzentrischen Kegels mit der Auskleidungsbasis (5) zugewandter Kegelspitze (15, 19) aufweist, wobei sich der betreffende Kegel mit seiner Kegelbasisfläche (16, 20) am Übergang vom Scheitelnahbereich (3a) zum übrigen Auskleidungsbereich (3b) befindet
5. Auskleidung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelförmige Begrenzungsfläche (14) des Störkörpers (13) einen Anstellwinkel s= 900 - d: zur Auskleidungsachse (6) aufweist, wobei a den halben Auskleidungsöffnungswinkel darstellt.
6. Auskleidung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die kegelförmige Begrenzungsfläche (18) des Störkörpers (17) einen Anstellwinkel 8, = 900 - a - (b 69 zur Auskleidungsachse (6) aufweist, wobei a den halben Auskleidungsöffnungswinkel, dden arc sin vo/2D, vo die Einströmgeschwindigkeit der Auskleidungselemente am Übergang vom Scheitelnahbereich (3a) zum übrigen Auskleidungsbereich (3b), D die Detonationsgeschwindigkeit und b einen zwischen 1 und etwa 1,3 betragenden Faktor darstellen.
7. Auskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Ausbildung des Störkörpers (7, 13) als Vollkörper.
8. Auskleidung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Ausbildung des Störkörpers (17) als Hohlkörper mit einer Inertstoffüllung (22).
9. Auskleidung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß die Inertstoffüllung (22) aus einer Flüssigkeit besteht.

Die Erfindung bezieht sich auf eine stachelbildende Auskleidung für rotationssymmetrische Hohlladungen oder ebensymmetrische Schneidladungen.

Bei Hohlladungsstacheln aus herkömmlichen Aus- kleidungen läßt sich auf experimentellem Weg folgendes feststellen: Das Auskleidungsmaterial aus dem Scheitelnahbereich ist nicht in der Stachelspitze vorzufinden. Zur Ausbildung der Stachelspitze tragen auch nicht die Auskleidungselemente am Übergang vom Scheitelnahbereich zum übrigen Auskleidungsbereich bei, sondern erst Auskleidungselemente, die der Auskleidungsbasis näher gelegen sind.

Ersteres erklärt sind daraus, daß die Auskleidung durch die detonierende Sprengladung nicht in ihrer Gesamtheit sprunghaft auf die maximal mögliche Geschwindigkeit gebracht wird. Sie erfährt zwar entsprechend der Stoßwellenstärke eine Beschleunigung auf einen gewissen Geschwindigkeitswert, die Hochdruck- -gase der Sprengladung drücken jedoch noch einige Zeit nach mit dem Ergebnis einer Steigerung des stoßwellenbedingten anfänglichen Geschwindigkeitswertes um einen Faktor in der Größenordnung von 2 bis 3. Zu einer Geschwindigkeitssteigerung in diesem Ausmaß kommt es allerdings nur dann, wenn ein Nachbeschleunigungsweg bestimmter Länge zur Verfügung steht, was für das -Auskleidungsmaterial im Scheitelnahbereich aufgrund des nur geringen Abstandes zur Auskleidungsachse zu verneinen ist.

Bleibt noch zu klären, weshalb die Auskleidungselemente am Übergang vom Scheitelnahbereich zum übrigen Auskleidungsbereich trotz des Vorhandenseins eines ausreichenden Nachbeschleunigungsweges zur Erzielung der maximalen Einströmgeschwindigkeit nach Lage der Dinge nicht für die Ausbildung einer Stachelspitze entsprechend hoher Spitzengeschwindigkeit infrage kommen. Die Ursache hierfür wird darin gesehen, daß die Stachelteile aus dem Auskleidungsmaterial des Scheitelnahbereiches mit ihren Spitzen im Kollapsbereich der betreffenden Auskleidungselemente liegen und deren Umformung zu einer sehr schnellen Stachelspitze stören.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es daher, bei stachelbildenden Auskleidungen mit einfachen Mitteln die Anlaufstrecke für die Ausbildung der maximalen Stachelspitzengeschwindigkeit merklich zu verkürzen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Gestaltungsmerkmale vorgesehen, wobei noch in den Unteransprüchen 2 bis 9 für die Aufgabenlösung vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen beansprucht werden.