DE4131612A1 - Pyrotechnische vorrichtung zur herstellung von materiestrahlen sehr hoher geschwindigkeiten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Entkopplung oder Desintegration von verschiedenen festen Strukturen, wie beispielsweise Metallen oder Steinen, wobei diese verschiedenen Strukturen fest oder beweglich sind. Die Hauptanwendungen sind das Studium von Phänomenen bei der Ausbildung von Kratern in verschiedenen Materialien, die Ultraschnellschalter für Starkströme, die Einrichtung von Erdölbohrungen, die Geothermie und die Verwertungen von Quellen. In all diesen Bereichen ist es notwendig, Werkzeuge zur Hand zu haben, die in der Lage sind, beliebige Materialien in präziser Form zu durchlöchern oder Materie mit Geschwindigkeiten in der Größenordnung von mehreren Kilometern pro Sekunde abzustrahlen.

Man kennt bereits verschiedene Vorrichtungen mit Hohlladung, die in der Lage sind, einen Materiestrahl in plastischem Zustand mit Geschwindigkeiten in der Größenordnung von 10 km/s abzustrahlen. Diese Hohlraumladungsvorrichtungen sind in verschiedenen Gebieten im Einsatz, nämlich:
die Durchbohrung und Zerkleinerung von Felsen;
die Durchbohrung und Abtragung von verschiedenen Strukturen;
die Durchbohrung der Panzerung von gepanzerten Militärfahrzeugen;
die ultraschnelle Umschaltung elektrischer Starkströme.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird eine Hohlladungsvorrichtung erläutert. Sie besteht im wesentlichen aus einer Hülle 2, in deren Innern eine Explosivladung 4 angeordnet ist. Ein Zünder 6, der von einer Zündladung 8 vervollständigt wird, dient der Auslösung einer Explosion der Ladung 4. Die zerstreute Materie besteht zunächst aus einer metallischen, konischen Auskleidung 10, die eine entsprechende konische Ausnehmung der Explosivladung 4 begrenzt. Die Basis 12 des Konus der metallischen Auskleidung 19 stellt eine große Öffnung der Umhüllung 2 dar. Die Detonation der Ladung 4 mittels des Zünders 6 und der Zündladung 8 erfolgt durch Ausbreitung einer Stoßwelle durch die gesamte Explosivladung 4, bis sie die metallische Auskleidung 10 erreicht. Die Spitze 14 des Konus der metallischen Auskleidung 10 wird dadurch gegen die Basis 12 gedrückt. Es bildet sich dadurch eine Konzentration aus Metall in plastischem Zustand in der Längsachse 15 der Hohlladung, zunächst an der Spitze 14 und dann fortschreitend gegen das Äußere der Hohlladung. Der so gebildete Materiestrahl wird mit Geschwindigkeit in der Größenordnung von km/s abgestoßen.

Die Fähigkeit zur Durchdringung dieser Hohlladungsvorrichtung wächst teilweise mit der Dichte der ausgestoßenen metallischen Auskleidung 10. Dies gilt nur für Metalle spezifischer Massen unter 10 g/cm³. Jenseits davon, beispielsweise für Tantal, gilt dies nicht mehr wegen der sehr hohen Schmelztemperatur dieses Metalls. Tatsächlich ergibt sich daher ein Phänomen der Zersplitterung des Strahls, die für seine Ausbreitung nachteilig ist.

Es ist weiter festzustellen, daß die Geschwindigkeit der Spitze des projizierten Metallstrahls umso größer ist, je kleiner der Neigungswinkel A des Konus der Metallauskleidung 10 ist. Es ist jedoch nicht möglich, diesen Neigungswinkel A übermäßig zu vermindern, weil dann ein Aufspreizen der projizierten Metallstrahlen auftritt. Für Kupfer ist beispielsweise festgestellt worden, daß die Maximalgeschwindigkeit eines Koherentenstrahls, d. h. eines fadenförmigen Strahls, nicht größer als 10 km/s ist.

Im Rahmen von Untersuchungen mit verschiedenen Materialien bezüglich der Ausbildung von Kratern durch Aufschlag haben sich pyrotechnische Vorrichtungen zum Projizieren von Materialien mit mehr als 10 km/s als nützlich erwiesen. Diesbezüglich sei auf den Aufsatz von A. B. Wenkel: "A review of explosive accelerators for Hypervelocity impact" in HYPERVELOCITY IMPACT-Proceeding of the 1986 symposium- San Antonio, Texas, 21-24 october, 1986, verwiesen. Diese Vorrichtungen, die aus klassischen Hohlladungen abgeleitet sind, zeigen indessen Grenzen der Geschwindigkeitsprojektion bei 15 km/s für Aluminium und 12 km/s für Nickel oder Stahl.

Das Ziel der Erfindung ist es, analoge Vorrichtungen anzugeben, die Materialien mit mehr als 20 km/s in Form eines Koherentenstrahls abgeben können und die für verschiedene Anwendungen einsetzbar sind.

Eine erste Hauptaufgabe der Erfindung ist eine pyrotechnische Vorrichtung zur Erzeugung von Materiestrahlen sehr hoher Geschwindigkeiten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die verschiedenen Formen von Hohlräumen gestatten die Erzielung verschiedener Arten von Strahlen, die die Geschwindigkeit von 20 km/s überschreiten können.

Die Hohlräume können entweder zylindrisch oder teilzylindrisch sein, jedoch in jedem Falle münden sie an der Außenfläche des Projektils. Sie werden vorteilhafterweise in diesem Fall von einer Verrundung am Boden des Hohlraums vervollständigt.

Wenn sie zylindrisch sind, können die Hohlräume auch die gesamte Dicke des Projektils durchqueren, um in die Entrittsfläche der Welle in das Projektil zu münden.

Die Hohlräume können auch halbkugelförmig sein.

Eine spezielle Ausführungsform der Erfindung sieht die Verwendung eines Zwischengeschosses vor, das der Austrittsfläche der Welle der Explosivladung durch eine Zwischeneintrittsfläche für die Welle gegenübersteht und der Eintrittsfläche der Welle des Projektils durch eine Zwischenfläche gegenübersteht. Dieses Zwischenprojektil übernimmt die Aufgabe der Zündladung.

Die Resultate mit der Vorrichtung nach der Erfindung werden optimiert, wenn alle Produkte der Austrittsfläche der Explosivladung oder des Zwischenprojektils äquidistant sind von den Zündpunkten, damit die Stoßwelle im gleichen Augenblick die Explosivladung durch alle Punkte der Wellenaustrittsfläche verläßt. Letztere tritt daher im gleichen Augenblick an allen Stellen der Eintrittsfläche der Welle in das Projektil ein, damit die Welle sich in dem Projektil gleichförmig ausbreitet.

Verschiedene Ausführungsformen können vorgesehen sein.

Wenn die Zündung an einem einzigen Zündpunkt erfolgt, kann man die Wellenaustrittsflächen aus der Explosivladung sphärisch ausbilden, wobei das Zentrum im Zündpunkt liegt.

Wenn man eine Serie von Zündpunkten vorsieht, die längs einer Zündachse liegen, dann ist die Wellenaustrittsfläche aus der Explosivladung zylindrisch, wobei die Zylinderachse in der Zündachse liegt.

Wenn die Zündpunkte in einer Zündebene verteilt sind mittels eines ebenen Detonationswellenerzeugers, dann ist die Wellenaustrittsfläche aus der Explosivladung eben und parallel zur Zündebene.

Wenn die Zündung der Detonation sich auf einer Zylinderfläche vollzieht, dann ist die Wellenaustrittsfläche aus der Explosivladung zylindrisch, koaxial zum Zündzylinder. In diesem Falle liegen eine Vielzahl von Hohlräumen auf der äußeren zylindrischen Wand des Projektils.

Diese letztgenannte Ausführungsform kann zur Realisierung einer Einrichtung mit vielen Löchern dienen, enthaltend mehrere pyrotechnische Vorrichtungen, die durch ein Kabel zur Zündung verbunden sind. Eine solche Anlage kann in Erdöl- oder geothermischen Bohranlagen verwendet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Hohlladungsvorrichtung nach dem Stand der Technik;

Fig. 2A, 2B und 2C drei schematische Darstellungen einer ersten Ausführungsform der Erfindung, bei der die Stoßwelle eben ist;

Fig. 3A und 3B schematische Darstellungen einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, bei der die Stoßwelle sphärisch oder zylindrisch ist;

Fig. 4A, 4B und 4C schematische Darstellungen der Ergebnisse, die man mit den Vorrichtungen nach der Erfindung erhält;

Fig. 5 und 6 zwei schematische Darstellungen von Anwendungen der Vorrichtung nach der Erfindung bei der Errichtung von Bohrungen, wie sie in der Erdölindustrie und der Geothermie verwendet werden.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2A, 2B und 2C wird eine Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Diese pyrotechnische Vorrichtung enthält hauptsächlich einen Zünder 16A, der dazu bestimmt ist, mittels eines Generators zur Erzeugung einer ebenen Detonationswelle 16B eine Explosivladung 18 zu zünden. Diese zwei Elemente 16B und 18 sind an einer Hinterseite 17 der Explosivladung 18 miteinander in Berührung. Ein drittes wichtiges Element der Vorrichtung ist das Projektil 20, das das Teil ist, das die Explosivladung 18 mit großer Geschwindigkeit ausstößt. An einer Welleneintrittsfläche 21 steht das Projektil 20 einer Wellenausgangsfläche 19 der Explosivladung 18, entgegengesetzt zur Berührungsfläche 17 mit dem Zünder 16, gegenüber.

Der Zünder 16A überträgt die Zündwelle auf die Explosivladung 18, sei es, indem sie diese an einem einzigen Punkt einleitet, sei es, wie in den Fig. 2A, 2B, 2C dargestellt, indem die Explosivladung auf ihrer gesamten Berührungsfläche 17 durch einen ebenen Zündwellengenerator 16B gezündet wird. Die so in die Explosivladung 18 übertragene Stoßwelle pflanzt sich in dieser gleichmäßig fort. Sie erreicht die Wellenaustrittsfläche 19 in gleichmäßiger Form, d. h. alle Punkte der Wellenaustrittsfläche 19 empfangen die Stoßwelle im selben Augenblick. Auf diese Weise empfangen alle Punkte der Welleneintrittsfläche 21 des Projektils 20 die Stoßwelle im selben Augenblick.

Es wird nun eine Ausführungsform beschrieben, die mit einem Zünder und einer Explosivladung versehen ist, jedoch bilden diese Elemente die Mittel zum Ausstoß des Projektils. Man kann auch vorsehen, den Zünder und die Explosivladung durch andere Ausstoßeinrichtungen zu ersetzen, wobei dann das Projektil in Form eines Materiestrahls mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßen wird (Gaskanonen, Pulver, . . .).

Gemäß der Erfindung werden die mit sehr hohen Geschwindigkeiten ausgestoßenen Materiestrahlen durch die Anwesenheit von Hohlräumen 22 erzeugt. Jeder Hohlraum, der in der Außenfläche 23 des Projektils 20 ausgebildet ist, erzeugt eine Ungleichförmigkeit im Material des Projektils bei der Ausbreitung der Stoßwelle in dem Projektil 20. Wenn man beispielsweise die Symmetrieachse 24 eines jeden Hohlraums 22 senkrecht zur Außenfläche 23 betrachtet, erreicht die Stoßwelle zunächst den Boden 24 des Hohlraums und anschließend die Seitenwände 26. Es folgt daraus die Ausbildung eines Materiestrahls, der sich auf die Symmetrieachse 24 des Hohlraums 22 konzentriert, wobei die Seitenwände 26 zur Konzentration und er Einschnürung des Strahls beitragen.

Dieses Phänomen ist in den Fig. 4A, 4B und 4C dargestellt. Wenn man auf die Fig. 2A, 2B und 2D zurückgreift, sind verschiedene Ausführungsformen mit zylindrischen Hohlräumen möglich.

Die Fig. 2A zeigt einen zylindrischen Hohlraum 22, der in die Außenfläche 23 des Projektils 20 mündet und einen Boden 25 aufweist, der eine Metallschichtdicke zwischen den Boden 25 und der Berührungsfläche 19 der Explosivladung 18 zurückläßt.

Fig. 2B zeigt eine Ausführungsform, die ein identisches Projektil 23 verwendet. Hingegen ist ein Zwischenprojektil 30 zwischen dieses Projektil 20 und die Explosivladung 18 eingefügt. Es besitzt eine Welleneintrittsfläche 31, die der Wellenaustrittsfläche 19 der Explosivladung gegenüberliegt. Diese zwei Flächen können miteinander in Berührung oder voneinander durch einen kleinen Zwischenraum getrennt sein, wie dies in Fig. 2B dargestellt ist. Das Zwischenprojektil 30 enthält eine Wellenaustrittsfläche 32, die vorzugsweise parallel zur Welleneintrittsfläche 31 ist und der Welleneintrittsfläche 21 in das Projektil 20 gegenübersteht. Die Wirksamkeit einer solchen Vorrichtung ist optimal, wenn ein Zwischenraum zwischen dem Projektil 20 und dem Zwischenprojektil 30 eingehalten wird.

Die Fig. 2C zeigt eine Vorrichtung, die das Funktionsprinzip der Vorrichtung nach Fig. 2B durch Verwendung eines Zwischenprojektils 30 übernimmt. Hingegen hat das Hauptprojektil 34 einen Hohlraum 35, der dieses Projektil 34 vollständig durchquert. Der Hohlraum ist daher einzig durch seine Seitenwände 36 begrenzt.

Eine zweite Art Vorrichtung nach der Erfindung übernimmt die Prinzipien der unter Bezugnahme auf dieFig. 2A und 2B beschriebenen Vorrichtungen. Sie sind in denFig. 3A und 3B dargestellt. Wie man sehen kann, besteht der Hauptunterschied in der Form der Explosivladung 38 und des Hauptprojektils 40 und der Form des Zwischenprojektils 50. In Fig. 3A ist die Berührungsfläche 39 zwischen der Explosivladung 38 und dem Projektil 40 entweder spärisch oder zylindrisch. Genauer gesagt, die Wellenaustrittsfläche 39 der Explosivladung 38 und die Welleneintrittsfläche 41 des Projektils 40 haben korrespondierende Formen, die entweder sphärisch oder zylindrisch sind. In beiden Fällen erfolgt die Zündung der Explosivladung 38 mehr punktförmig durch einen Zünder 47, der sich in der Mitte der Basis der Explosivladung 38 befindet. Aus diesem Grunde breitet sich die Stoßwelle in der Explosivladung symmetrisch in bezug auf die Achse 44 um den Zündpunkt aus. Wenn die Berührungsflächen zwischen dem Projektil 40 und der Explosivladung 38 zylindrisch sind, erfolgt die Zündung der Explosivladung 38 durch eine Serie von Zündern 47, die in der Zylinderachse der Berührungsflächen angeordnet sind, senkrecht zur Vertikalachse 44.

In den zwei Fällen der Fig. 3A trifft die Stoßwelle simultan an allen Punkten der Wellenaustrittsfläche 39 der Explosivladung 38 ein, um in alle Punkte der Welleneintrittsfläche 41 des Projektils 40 einzutreten.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3B sind die Formen der Fig. 3A an einer Vorrichtung angewendet, die von der in Fig. 2B beschriebenen Art ist, d. h. ein Zwischenprojektil 50 aufweist, das sich zwischen dem Hauptprojektil 40 und der Explosivladung 38 befindet. Ihre Formen sind entweder sphärisch oder zylindrisch, jedoch sind auch viele andere Formen für die Elemente 40 und 50 möglich, sofern sie symmetrisch in bezug auf die Achse des Hohlraums 44 sind.

Es ist sogar vorstellbar, einen Hohlraum vorzusehen, der das Hauptprojektil 40 vollständig durchquert, analog der Fig. 2C. In diesen zwei Fällen kann die Explosivladung 38 von Wänden 48 umgeben sein, die eine kegelstumpfförmige Umhüllung bilden im Falle, daß die Wellenausbreitung spärisch ist, oder eine trapezuidförmige Gestalt haben im Falle, daß die Wellenausbreitung zylindrisch ist, zentriert um eine Achse, in der die Zünder 47 angeordnet sind.

Es ist möglich, die Form und die Geschwindigkeit des Materiestrahls zu beeinflussen, indem man auf die Form des Hohlraums einwirkt, von dem der fragliche Strahl abgegeben wird.

Tatsächlich erkennt man in den Fig. 4A, 4B und 4C, daß ein Hohlraum, der vollständig zylindrisch ist, wie beispielsweise jener nach Fig. 4A, einen sehr schnellen, fadenförmigen Strahl erzeugt. Eine großen Distanz trennt den Kopf 29 von der Basis 27 des Strahls 28. Man kann Kupfer als verwendbares Material oder eine Aluminiumlegierung AU4G verwenden. In diesem Falle hat der Hohlraum einen Durchmesser und eine Höhe von 20 mm.

Fig. 4B zeigt einen analogen Hohlraum, jedoch geht der Boden 25 in die Seitenwände 26 durch Verrundungen R über. In diesem Falle ist der Strahl 28 ein wenig langsamer.

Fig. 4C zeigt die Verwendung eines Hohlraums 55, dessen Form halbkugelig ist. In diesem Fall hat der abgegebene Kupferstrahl 28 einen viel größeren Querschnitt als in den beiden vorangehenden Fällen.

Allgemein, für Hohlräume einer Tiefe von 20 mm, muß das Projektil 20 eine Dicke von etwa 30 mm haben, wenn die Hohlräume nicht in die Welleneintrittsfläche 21 münden. In diesen Fällen überschreitet die Spitzengeschwindigkeit des Strahls mit einem Projektil aus Kupfer 20 km/s und kann 24 km/s für die Legierung AU4G erreichen.

Die projizierten Metallstrahlen können einen Durchmesser von 0,8 mm am Kopf 29 des Strahls von 2 bis 3 mm am Hinterteil 27 des Strahls haben.

Wenn die Abmessungen, die Form der Hohlräume und die Natur der verwendeten Materialien auf die Geschwindigkeit und die Länge des Strahls Einfluß haben, gilt dies auch für die Intensität der in den Projektilteilen übertragenen Stoßwelle. Je größer die Intensität der Stoßwelle ist, umso größer ist die Geschwindigkeit des Strahls.

Man bemerkt andererseits, daß die Tiefe jedes Hohlraumes auch die Geschwindigkeit des Strahls vergrößert, bis diese Tiefe ungefähr die Größe des Durchmessers des Hohlraums erreicht. Jenseits davon vergrößert eine Vergrößerung der Tiefe nicht die Geschwindigkeit des Strahls. Man stellt auch fest, daß das Volumen des abgegebenen Materials in diesem Strahl mit dem Volumen des im Projektil ausgebildeten Hohlraums zunimmt.

Die bislang beschriebenen Beispiele sind solche mit metallischen Projektilen. Andere feste Materialien können verwendet werden, insbesondere hitzebeständige Materialien, Keramiken, Gläser, Kohlenstoffe und Verbundmaterialien.

Im Falle, daß man wünscht, Strahlen verschiedener Formen oder Mehrfachstrahlen zu erzeugen, um verschiedene Schnittformen an Zielen zu erreichen, ist es möglich, den Abstand und die Form der Hohlräume zu programmieren, die in das Projektil münden, sowie deren Tiefe. Es ist auch möglich, Überschneidungen von Hohlräumen miteinander auszubilden, um Hohlräume als durchgehenden Einschnitt zu erzeugen. Alle diese Formen können auch an Projektilen spärischer oder zylindrischer Formen angewendet werden, indem man konzentrische Stoßwellen verwendet.

Mit der Vorrichtung nach der Erfindung ist es vor allem möglich, die Form und den Boden des Hohlraums zu verändern, um in Ruhe die Länge des Strahls zu beeinflussen. Es ist auf diese Weise möglich, die Aufschlagdistanz des Strahls zu verkürzen, um an einem genauen Punkt eine Druckstoßwelle von einer Dauer zu erzeugen, die gerade ausreichend ist, um eine punktuelle Zündung eines Explosivstoffs ohne letztendliche Verschlechterung aufgrund des Strahls hervorzurufen. Es ist somit möglich, durch übertriebene Verlängerung der Tiefe der Hohlräume kleine ultraschnelle Strahlen sehr kurzer Länge zu erzeugen, die man aufgrund einer Selbstverschließung des Lochs bei der Ausbildung des Strahls erhält.

Die Vorrichtung nach der Erfindung können in Erdölbohrungen oder in der Geothermie verwendet werden. Durch Mehrfachperforationen durch das Gestein ist es möglich, das Erdöl oder jedes andere im Boden gesuchte Fluid zu erschließen.

In Bezugnahme auf Fig. 5 ist eine solche Anlage in einer Erdölbohrung 60 oder anderen vertikalen unterirdischen Bohrungen dargestellt. In der Zeichnung sind zwei Taschen 62 dargestellt, die Erdöl oder eine andere zu erschließende Flüssigkeit enthalten.

Die Anlage nach Fig. 5 enthält eine Anordnung aus mehreren pyrotechnischen Vorrichtungen vom Typ eines Projektils mit zylindrischer Oberfläche, wie beispielsweise in Fig. 3A dargestellt, wobei die Zylinderachse die Vertikalachse 64 ist, in der die Zünder angeordnet sind. Die Anlage ist in eine Unhüllung 66 eingebracht, die an einem Kabel 68 hängt. Im Inneren der Anordnung befinden sich die pyrotechnischen Vorrichtungen. Der Außenteil derselben wird von Projektilen gebildet, die sich für jede Vorrichtung in einem zylindrischen Projektilteil 70 vereinigt befinden, in das eine Vielzahl von Hohlräumen 72 eingearbeitet ist, die Strahlen erzeugen. Diese sind senkrecht zur Vertikalachse 64 der Anlage in Richtung der vertikalen Wände 61 der Bohrung 60 gerichtet, in deren Inneren die Anlage abgesenkt wird. Jede Vorrichtung wird durch einen Zünder 67A gezündet, der mittels eines zylindrischen Detonationswellengenerator 67D eine zylindrische Welle in der Welleneintrittsfläche 77 jeder Explosivladung 78 erzeugt. Dieselbe zylindrische Welle kommt im Projektil 70 durch die Berührung der Wellenaustrittsfläche der Explosivladung mit der Welleneintrittsfläche des Projektils an. Diese Flächen sind gemeinsam mit 79 bezeichnet. Jeder Zünder 67A ist mit einer Steuervorrichtung über ein Zündkabel 85 verbunden, mit dessen Hilfe alle pyrotechnischen Vorrichtungen gleichzeitig gezündet werden.

Eine solche zylindrische Form pyrotechnischer Vorrichtungen erlaubt es, die unterirdischen Hohlräume symmetrisch zu beaufschlagen.

In Fig. 5 sind zwei pyrotechnische Vorrichtungen dargestellt, die durch einen Zwischenraum 69 voneinander getrennt sind, es können jedoch auch sehr viel mehr solcher Vorrichtungen in einer einzigen Anlage zusammengebaut werden.

In Fig. 6 ist in zu Fig. 5 vergleichbarer Form eine zweite Installationsart dargestellt, die mit zwei pyrotechnischen Vorrichtungen realisiert werden kann, die Projektile mit einer spärischen Außenfläche verwenden. Gemäß Fig. 3A ist die Detonationswelle hier spärisch, d. h. der Zünder 87 zündet die Explosivladung an einem einzigen Punkt.

Man erkennt in dieser Figur auch ein Aufhängekabel 68, ein Zündkabel 85, eine Umhüllung 82, die die Form der zwei Kugeln hat, und einem Verbindungszylinder 84. Die zwei Kugeln sind dazu bestimmt, jeweils eine spärische pyrotechnische Vorrichtung aufzunehmen. Diese enthält eine Projektilgruppe, die in Form einer Kugelkalotte 80 miteinander vereinigt sind, in der eine Anzahl von Hohlräumen 86 ausgebildet sind, die in die äußere Umhüllung 82 münden. Im Inneren befindet sich die Explosivladung 88, die in ihrer Mitte einen Zünder 87 aufweist. Die zwei Zünder 87 der zwei Vorrichtungen sind durch das Zündkabel 85 miteinander verbunden. In diesem Falle ist die Stoßwelle sphärisch und konzentrisch zur Projektilgruppe 80.

In letzterem Fall kann im Inneren einer einzigen Bohrung eine Kette aus sphärischen pyrotechnischen Vorrichtungen angeordnet sein.

In diesen zwei Anwendungsfällen kann die Verwendung eines Zwischenprojektils zwischen der Explosivladung und den Hohlräumen vorgesehen sein.

Diese Ausführungsbeispiele sind nicht begrenzend, und andere Formen pyrotechnischer Ladungen können ebenfalls gemäß dem Prinzip der Erzeugung einer Vielzahl von Strahlen mit Hilfe von Hohlräumen ausgebildet werden, die in einem Projektilteil ausgebildet sind und der Wirkung einer intensiven Stoßwelle ausgesetzt sind.

Entsprechend der Distanz, die im Gestein oder in der Wand eines Bohrlochs zu durchdringen ist, ist es möglich, die Anzahl der Metallstrahlen zu verändern, die gleichzeitig abgegeben werden können. Das Volumen eines jeden Hohlraumes ist ebenfalls in Abhängigkeit von dem zu erzielenden Aufprall wählbar. Allgemein, die Dichte der von der Oberflächeneinheit abgegebenen Strahlen ist umso kleiner, je größer die erwünschte Tiefe ist.

Die Zünder können von der Zündschnurart sein, vervollständigt von einer Treibladung.

Als verwendetes Metall ist hier bezüglich des Projektils Kupfer erwähnt worden. Es ist indessen möglich, Stahl, Bleilegierungen, Tantal und andere Metalle einzusetzen.

Claims (13)

1. Pyrotechnische Vorrichtung zur Erzeugung von Materiestrahlen sehr hoher Geschwindigkeiten, enthaltend:
ein Projektil (20, 34, 40, 70, 80);
Einrichtungen zum Starten des Projektils, um es in Form eines Materiestrahls auszustoßen, mittels einer Wellenaustrittsfläche (19, 39) der Explosivladung, die einer Welleneintrittsfläche (20, 41) in das Projektil gegenübersteht,
dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens einen Hohlraum (22, 35, 42, 72, 86) in der Außenfläche (23) gegenüber der Welleneintrittsfläche (21, 41) des Projektils (20, 40, 70, 80,) aufweist, damit letzteres mit einer sehr großen Geschwindigkeit in Höhe jedes Hohlraums (22, 35, 42, 72, 86) in Form eines Materiestrahls ausgestoßen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektilstarteinrichtungen gebildet sind aus:
einer Explosivladung (18, 38, 78, 88) zum Hervorrufen einer Stoßwelle in dem Projektil; und
einem Zünder (16, 47, 67, 87) zum Auslösen einer Explosion der Explosivladung an einem oder einer Vielzahl von Zündpunkten.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (22, 35, 72) teilzylindrisch sind und in die Außenfläche (23) des Projektils (20, 34, 70) gegenüber der Welleneintrittsfläche (19, 79) münden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (55) halbkugelförmig sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (22) eine Verrundung (R) zwischen dem Boden (25) und den Seitenwänden (26) eines jeden Hohlraums aufweisen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder zylindrische Hohlraum (35) das Projektil (34) durchquert, um in der Welleneintrittsfläche (21) des Projektils (34) zu münden.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Zwischenprojektil (30, 50) enthält, das der Wellenaustrittsfläche (19) der Explosivladung (18) durch eine Wellenzwischeneintrittsfläche (31, 51) gegenübersteht und der Welleneintrittsfläche (21) des Projektils (20) durch eine Wellenzwischenaustrittsfläche (32, 52) gegenübersteht.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Punkte der Wellenaustrittsfläche (19, 39, 79) des Explosivladung (18 38, 78, 88) oder (32, 52) des Zwischenprojektils (30, 50) äquidistant zu dem oder den Zündpunkt(en) sind, damit die Stoßwelle gleichzeitig aus der Explosivladung (18, 38, 78, 88) oder aus dem Zwischenprojektil (30, 50) an allen Punkten der Wellenaustrittsfläche (19, 39, 32) austritt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zünder (47, 87) derart gestaltet ist, daß er einen einzigen Zündpunkt bildet, wobei die Wellenaustrittsfläche (39) der Explosivladung (38) sphärisch ist und ihr Krümmungszentrum im Zündpunkt liegt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere Zünder (47) enthält, die in einer Zündachse angeordnet sind, wobei die Wellenaustrittsfläche (39) der Explosivladung (38) zylindrisch ist und die Zylinderachse in der Zündachse liegt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen zylindrischen Zündwellengenerator enthält.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zünder (16) eine ebene Zündwelle erzeugt, wobei die Wellenaustrittsfläche (19) der Explosivladung (18) eben und parallel zur Zündfläche ist.

13. Anlage zur Erzeugung mehrerer Löcher unter Verwendung mehrerer Vorrichtungen nach einem der Ansprüche 9 bis 12, die durch ein Zündkabel (85) miteinander verbunden sind, mit dessen Hilfe die Zünder (67, 87) aller Vorrichtungen ausgelöst werden.