DE3822375C2

DE3822375C2 -

Info

Publication number: DE3822375C2
Application number: DE19883822375
Authority: DE
Inventors: Gunnar Medin; Erik Olsson; Lennart Eskilstuna Se Sjoeoe
Original assignee: AFFAERSVERKET FFV ESKILSTUNA SE
Current assignee: AFFAERSVERKET FFV ESKILSTUNA SE
Priority date: 1987-09-28
Filing date: 1988-07-01
Publication date: 1992-06-17
Also published as: SE8703717D0; SE8703717L; SE459043B; DE3822375A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Detonationskörper, z. B. eine Granate, beinhaltend eine Ladung und eine Splitterschicht, die aus einem metallischen Sprengkörper mit so großen Wandabschwächungen oder -verteilungen besteht, so daß er bei Detonationen der Sprengladung in einzelne Splitter zerplatzt, die vom Detonationskörper aufgeworfen werden.

Bei bekannten Detonationskörpern mit Splitterschicht besteht dieser ge wöhnlicherweise aus geformten Splitterelementen, z. B. Kugeln, die z. B. in eine Form gefüllt und in ein Bindemittel aus Beton, Glas oder ähnlichem eingebettet worden sind. Um in Artilleriemunition verwendet werden zu können, ist eine Ummantelung der Splitterschicht erforderlich, welche die wirkenden Kräfte aufnehmen kann. Diese Ummantelung kann z. B. dadurch erfolgen, daß die Splitterschichten zwischen zwei konzentrischen Metallrohren angeordnet wird, vgl. z. B. die schwedische Patentschrift SE 3 93 186. Eine derartige Ummantelung beinhaltet eine zusätzliche Masse in der Granate, welche die Wirkung der Sprengladung verringert.

In der DE 23 22 782 A1 ist eine Splitterhülle für Geschosse und dergleichen beschrieben, bei welcher vorgeformte Splitter aus Hartmentel in ein tragendes Gerüst aus einem aushärtbaren, die Splitter allseitig umhüllenden Werkstoff eingebettet sind. Gemäß dieser Druckschrift soll der einer selbsttragenden Splitterschicht zugeschriebene Nachteil - ein Groß teil der Leistung der Sprengladung wird für das Zerlegen der Splitterhülle anstatt für die Beschleunigung der Splitter verbraucht - dadurch vermieden werden, daß die Splitterschicht aus vorgeformten Kugeln besteht, die in einem Metallpulver eingebettet und mit diesem zu einem Splitter mantel zusammengesintert sind. Es sind eine innere Schutzhülle und ein äußerer Metallmantel vorgesehen, wobei diese Schichten nicht eine selbsttragende Splitterschicht, sondern einen aus Splitterschicht und Metallpulver gebildeten Splittermantel umgeben. Es sind indessen keine Angaben in dieser Druckschrift vorhanden, daß Material und Dichte der Schutzlagen und der Splitterschicht in einer bestimmten Relation zu den Stärken der Druckwellen stehen.

Aus der EP 01 08 741 ist ein Splitterkörper sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung bekannt, wobei zwischen einem einen Innenkörper und einem den Geschoßmantel bildenden Hohlkörper lose Splitter einge bracht werden. Bei dieser Druckschrift geht es im wesentlichen darum, die Splitter auch in einem sich verjüngenden Bereich des Geschosses anordnen zu können. Dazu wird der an beiden Enden verjüngte Innenkörper in den Hohlkörper eingebracht, worauf dieser entsprechend dem gewünschten Zwischenraum verformt und der Zwischenraum mit den Splittern gefüllt wird. Danach wird der Innenraum in radialer Richtung gegebenenfalls unter gleichzeitiger axialer Stauchung expandiert.

Bei dem Verfahren zur Herstellung eines metallischen Mantels für einen Sprengkörper nach der DE-AS 17 52 063 werden auf der als Innenseite dienenden Mantelfläche Nuten als Querschnittschwächungen eingeprägt, welche die Aufnahme des Sprengstoffes dienen. Mit Hilfe dieser Nuten, die hinsichtlich ihrer Tiefe, Breite, Öffnungswinkel und Nutgrund sorgfältig zu berechnen sind, ergibt sich ein Mantel, welcher ein günstiges Splitterbild ergibt.

Die bestmöglichen ballistischen Eigenschaften der Splitter entstehen jedoch, wenn die Hülle aus miteinander verbundenen, z. B. zusammen gesinterten Kugeln mit nahezu sphärischer Form, z. B. sphärischen Kugeln, besteht, die um die Äquatorialzone so modifiziert sind, daß ein Querschnitt in dieser Zone durch den Kugelmittelpunkt einen regelmäßigen Sechskant bildet, wodurch die Kugeln in einem bienenwabenähnlichen Gefüge längs ihrem gesamten Sechskantquerschnitt dicht nebeneinander gereiht werden können.

Diese bekannten Splitterhüllen haben gemeinsam, daß die für das Sprengen der Hülle erforderliche Energie eine Verminderung der Durchdringungswirkung der Splitter mit sich führt. In vielen Fällen, z. B. wenn eine Hülle mit Sechskantkugeln verwendet wird, kann deren Kalotte außerdem verformt werden und bei der Sprengung der Hülle zerplatzen, was schlechtere aerodynamische Eigenschaften der Splitter und einen schlechteren Luftwiderstandskoeffizienten mit sich bringt, so daß sich eine niedrigere Aufprallgeschwindigkeit ergibt. Dies zusammen mit dem Massenverlust der Splitter verursacht wesentlich geringere Durchschlagskraft und somit schlechtere Wirkung.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, einen Detonationskörper mit einer Splitterschicht anzugeben, bei dem die Gefahr der Deformierung der Splitter wesentlich verringert und ein Zerplatzen der Splitter verhindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Splitter schicht selbsttragend ist und von einer inneren Schutzlage auf ihrer der Sprengladung zugekehrten Seite und von einer äußeren Schutzlage auf ihrer der Sprengladung abgewandten Seite bedeckt ist, wobei Material und Dichte die Schutzlagen und der Splitterschicht so gewählt sind, daß (p₂-p₁)<σ sowie (p₂-p₃)<σ, worin p₁, p₂ und p₃ in genannter Reihenfolge die Druckstärken der Druckwellen sind, die aufgrund der Detonation der Sprengladung in der inneren Schutzlage, der Splitterschicht respektive der äußeren Schutzlage entstehen, sowie σ die dynamische Festigkeit der Splitterschicht.

Zweckmaßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Detonationskörpers ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 11.

Die Schutzlagen tragen dazu bei, daß Zerplatzen der Splitterschicht zu verzögern, wodurch eine Eindämmung erhalten wird, welche die geringere Energie, die die Sprengladung auf die Splitterschicht überführt, ausgleicht. Wenn diese aus Splittern mit vollständiger Dichtigkeit untereinander besteht, z. B. wenn die Schicht aus einer Hülle mit Sechskantkugeln besteht, wird eine sonst zwischen ganz runden Kugeln entstehende Sprengundichtigkeit verhindert. Eine solche Splitterschicht ergibt somit eine bestmögliche Splittergeschwindigkeit.

Da die Splitterschicht selbsttragend ist, können die Schutzlagen dünner gestaltet werden als die genannte bekannte Ummantelung, für die Splitterschichten mit losen, vorgefertigten Splittern erforderlich ist. Die Schutzlage kann mit obengenannten erfüllten Druckvoraussetzungen so dünn ausgeführt werden, daß sie gerade noch die Splitter abdeckt. Ein Detonationskörper gemäß vorliegender Erfindung ergibt somit eine geringere Masse als für Granaten mit ummantelter Splitterschicht mit losen Splittern erforderlich ist.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Sprenggranate mit teilweise im Schnitt dargestellter Hülle;

Fig. 2 vergrößert einen Ausschnitt aus Fig. 1.

In Fig. 1 ist schematisch ein Detonationskörper in Form einer Spreng granate 1 mit einem Spitzenkonus 2 mit zugehöriger Abschlußladung 2a gezeigt, die ein Zündröhrchen oder eine Zündspitze zur Betätigung der Abschlußladung 2a enthält, welche den Spitzenkonus 2 vom Rest der Granate trennt und mit zweckmäßiger Verzögerung die Hauptsprengladung 3 der Granate in deren hinterem Ende 10 auf hier nicht dargestellte Weise via Zündübertragung oder über ein separates Zündröhrchen zündet.

Die Hülle 4 der Granate 3 umfaßt eine teilweise von einer inneren, der Sprengladung zugewandten und an dieser anliegenden Schutzlage 6, und eine von einer äußeren Schutzlage 7 umgebene Splitterschicht 5 (siehe Fig. 2).

Die Splitterschicht 5 besteht aus einem einteiligen, metallischen, hüllen artigen Körper aus z. B. Schwermetall oder Stahl, der mit Wandschwächung in Form regelmäßiger Vertiefungen 8, gleichmäßig über die Außenseite und die Innenseite der Splitterschicht verteilt, versehen ist. Die Vertiefungen 8 bilden also solche Wandschwächungen, daß die Splitterschicht 5 bei Detonation der Sprengladung 3 in lose Metallsplitter von im voraus bestimmter Form zerplatzt.

Die Splitterschicht ist in der gezeigten Ausführungsform aus sphärischen Metallkugeln gebildet, die in einem Querschnitt in Sechskantform abge ändert und mit ihren Sechskantflächen, z. B. mittels Sintern zur Aus bildung einer zusammenhängenden, kugeligen, im wesentlichen rohr- oder plattenähnlichen Kugelhülle aneinander gereiht wurden, wobei die Kugeligkeit von den Kalotten 8a der Kugeln auf beiden Seiten des Sechskant querschnittes gebildet ist. Die Räume zwischen den Kalotten bilden somit die genannten Vertiefungen 8. Bei der Detonation der Sprengladung 3 zerplatzt somit die selbsttragende Splitterschicht 5 in Splitter, die von den genannten Sechskantkugeln gebildet werden.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Dichte der Schutzlagen 6 und 7 innerhalb 20-75% der Dichte der Splitterschicht 5 liegend gewählt. Die beste Gesamtleitung wird dann erhalten, wenn die Dichte der Schutz lagen innerhalb von 30-50% der Dichte der Splitterschicht liegend gewählt ist. Wenn die Dichte der Schutzlagen die genannten Werte überschreitet, sinkt die Absprenggeschwindigkeit der Splitter mit resultierender, geringerer Durchschlagsleistung.

Die wesentliche Aufgabe der Schutzlagen 6 und 7 ist, teils zu verhindern, daß die Splitterschicht 5 auf nicht vorausberechenbare Weise zerplatzt, welches z. B. passieren kann, wenn die Splitterschicht aus Kugeln besteht, deren Kalotte zerplatzt und sich vom Rest der Kugel trennt, die dadurch einen Teil ihres Splittergewichtes verliert, und teils verhindert, daß die Splitter zu große Verformungen erfahren, welche den Luftwiderstand und die Durchschlagskraft am Ziel beeinflussen.

Der Detonationsverlauf ist folgendermaßen:
Wenn die Sprengladung 3 detoniert, entsteht eine nach außen gerichtete, in Fig. 2 schematisch mit Pfeil 9 angedeutete Detonationswelle, die als Entlastungswelle gegen die Schutzlage 6 reflektiert wird, wobei gleichzeitig ein Teil der Detonationswelle in die Schutzlage 6 als Druckwelle überführt wird, deren Druck die Größe p₁ aufweist. Eine erneute Reflexion bzw. Überführung entsteht zwischen der Schutzlage 6 und der Splitterschicht 5. Die Größe p₂ des Druckes in der Druckwelle, die in der Splitterschicht 5 entsteht, ist also geringer als p₁. Eine weitere Reflexion entsteht in der Grenzschicht zwischen Splitterschicht 5 und Schutzlage 7. Die Größe p₃ des Druckes der Druckwelle in der Schutz lage 7 wird somit geringer als p₂.
p₁ ist der Druck der auf die Innenfläche der inneren Schutzlage wirkenden Detonationswelle minus dem Druck der von ihr reflektierten Entlastungswelle;
p₂ ist der Druck der auf die Innenfläche der Splitterschicht 5 wirkenden Detonationswelle minus dem Druck der von ihr reflektierten Entlastungswelle;
p₃ ist der Druck der auf die Innenflächen der äußeren Schutzlage 7 wirkenden Detonationswelle minus dem Druck der von ihr reflektierten Entlastungswelle.

Der Wirkstoff der Schutzlage 6 und 7 ist so gewählt, daß der Stoßwellendruck in der Splitterschicht 5 kleiner als deren dynamische Festigkeit wird. Dies heißt praktisch, daß der Unterschied zwischen p₁ und p₂ beziehungsweise p₃ so gewählt wird, daß sie nahe der dynamischen Bruchgrenze für die Splitterschicht 5 liegen. Dabei soll folgende Druckbe ziehung gelten:
Druckunterschied (p₂-p₁) bzw. (p₂-p₃) < dynamische Festigkeit σ der Splitterschicht 5.

Wird der Druck p₁ zu niedrig gewählt, d. h., wenn die Schutzlage 6 eine zu geringe Dichte hat, wird der Unterschied zwischen p₁ und p₂ zu groß, und die Splitterschicht 5 zerplatzt oder verformt sich kräftig. Wird p₁ zu groß gewählt, wird sich die Schutzlage 6 nicht von der Splitterschicht 5 entfernen, sondern zusammen mit dieser beschleunigen, was als Folge hat, daß die Geschwindigkeit der Splitter eine zu große Luftabbremsung erfährt und letztere eine verringerte Durchschlagskraft erhalten.

Ähnliche Erwägungen gelten für die Reflexion zwischen der Splitterschicht 5 und der Schutzlage 7.

Sind diese Druckvorraussetzungen nicht erfüllt, entsteht ein Ausstoß der Kugelkalotten, was einen Masseverlust (geringere Durchschlagskraft) und schlechtere aerodynamische Eigenschaften (schlechterer Luftwiderstands koeffizient) zur Folge hat, die zusammen schlechtere Durchschlagskraft und Wirkung ergeben.

Ein weiteres wichtiges Merkmal besteht darin, daß ein Verband zwischen der Schutzlage 6 und der Splitterschicht 5 bzw. zwischen der Splitter schicht 5 und der Schutzlage 7 vorhanden ist.

Der Verband muß eine Festigkeit aufweisen, die nicht zu weit von der Bruchgrenze der Splitterschicht 5 entfernt liegt. Wird sie zu niedrig gewählt, werden sich die Schutzlagen zu früh voneinander trennen, und ein Teil der Schutzwirkung der Schutzlagen 6 und 7 geht verloren.

Entsteht ein Luftspalt zwischen der Schutzlage 6 und der Splitterschicht 5 bzw. zwischen der Splitterschicht 5 und der Schutzlage 7 beeinflußt dies das Stoßwellenverhalten wie oben beschrieben, und die Schutzwirkung geht dadurch teilweise verloren.

Eine geeignete Methode zur Bildung des Verbandes ist ein Pressen mit geschmolzenem Material, z. B. einer Zinn-Wismutlegierung, welche die Vertiefungen 8 ausfüllt.

Ausführungsbeispiel

Die Splitterschicht 5 besteht aus einer einteilig gesinterten Kugelplatte, z. B. aus zusammengesinterten Splittern in Form fast sphärischer Kugeln aus Schwermetall, z. B. Wolfram oder Stahl, z. B. Sechskantkugeln (d. h. mit Sechskantquerschnitt) mit einem Durchmesser von ungefähr 3 mm, deren Verhältnis Höhe zu Breite geringer oder gleich 1,5 ist. Die Splitterschicht 5 weist eine Dichte auf, die über 7000 kg/m³, jedoch unter 19 000 kg/m³ liegt.

Die Schutzlagen 6 und 7 können aus Stahlschichten mit einer Dicke von ungefähr 3 mm bestehen.

Mit der genannten Werkstoffwahl und der genannten Gestaltung erhält man eine Druckwellenamplitude von ungefähr 5000 MPa in der Splitterschicht 5, die niedriger ist als die dynamische Festigkeit der Wolframkugeln.

Die Dicke d der Schutzlagen 6 und 7 vor der Mitte der Splitter wird innerhalb des Bereiches von 0,1 bis 1,0 mm gewählt.

Die Dicke der Splitterschicht 5 unmittelbar vor der Mitte der Splitter ist innerhalb des Bereiches von 2 bis 50 mm, vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 3 bis 30 mm gewählt.

Claims

1. Detonationskörper, zum Beispiel Granate, beinhaltend eine Ladung (3) und eine Splitterschicht (5), die aus einem metallischen Sprengkörper mit so großen Wandabschwächungen oder -verteilungen (8) besteht, so daß er bei Detonation der Sprengladung in einzelne Splitter zerplatzt, die vom Detonationskörper ausgeworfen werden,
dadurch gekennzeichnet, daß die Splitterschicht (5) selbsttragend ist und von einer inneren Schutzlage (6) auf ihrer der Sprengladung (3) zugekehrten Seite und von einer äußeren Schutzlage (7) auf ihrer der Sprengladung abgewandten Seite bedeckt ist, wobei Material und Dichte der Schutzlagen (6, 7) und der Splitterschicht (5) so gewählt sind, daß (p₂-p₁)<σ sowie (p₂-p₃)<σ, worin p₁, p₂ und p₃ in genannter Reihenfolge die Druckstärken der Druckwellen sind, die auf Grund der Detonation der Sprengladung (3) in der inneren Schutzlage (6), der Splitterschicht (5) respektive der äußeren Schutzlage (7) entsteht, sowie σ die dynamische Festigkeit der Splitterschicht (5) ist.

2. Detonationskörper gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der Schutzlagen (6, 7) zwischen 20 und 75%, vorzugsweise zwischen 30 und 50% der Dichte der Splitterschicht (5) beträgt.

3. Detonationskörper gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzlagen aus Metall bestehen.

4. Detonationskörper gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutz lagen (6, 7) aus Kupfer, Molybdän, Nickel, Kobalt, Silber Tantal oder deren Legierungen bestehen.

5. Detonationskörper gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutz lagen (6, 7) aus Bi, Ch, Pb, Sn, Zn, Messing, Th, Zr oder deren Legierungen bestehen.

6. Detonationskörper gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzlagen eine Dicke (d) zwischen 0,1 und 1,0 mm haben.

7. Detonationskörper gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzlagen (6, 7) und die Splitterschicht (5) miteinander durch geschmolzenes Material zusammengefügt sind.

8. Detonationskörper gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Splitterschicht (5) aus nahezu sphärischen Kugeln besteht, deren Verhältnis Höhe zu Breite weniger oder gleich 1,5 ist und daß die Kugeln einen sechseckigen Querschnitt haben, der erlaubt, sie miteinander zusammenzufügen, ohne daß dazwischenliegende Spalte entstehen.

9. Detonationskörper gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Splitterschicht (5) aus einteilig gesinterten Kugelkörpern besteht.

10. Detonationskörper gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Splitterschicht (5) aus Schwermetall oder Stahl gefertigt ist.

11. Detonationskörper gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Splitterschicht (5) eine Dichte aufweist, die größer als 7000 kg/m³, jedoch niedriger als 19 000 kg/m³ ist.