EP1912037B1 - Zylindrische Wirkladung - Google Patents

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EP1912037B1
EP1912037B1 EP20070019784 EP07019784A EP1912037B1 EP 1912037 B1 EP1912037 B1 EP 1912037B1 EP 20070019784 EP20070019784 EP 20070019784 EP 07019784 A EP07019784 A EP 07019784A EP 1912037 B1 EP1912037 B1 EP 1912037B1
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EP
European Patent Office
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charge
explosive
chain
explosive charge
firing
Prior art date
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EP20070019784
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English (en)
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EP1912037A1 (de
Inventor
Werner Arnold
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TDW Gesellschaft fuer Verteidigungstechnische Wirksysteme mbH
Original Assignee
TDW Gesellschaft fuer Verteidigungstechnische Wirksysteme mbH
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Publication date
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Publication of EP1912037A1 publication Critical patent/EP1912037A1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B12/00—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material
    • F42B12/02—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect
    • F42B12/20—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect of high-explosive type
    • F42B12/22—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect of high-explosive type with fragmentation-hull construction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C19/00—Details of fuzes
    • F42C19/08—Primers; Detonators
    • F42C19/0838—Primers or igniters for the initiation or the explosive charge in a warhead
    • F42C19/0842—Arrangements of a multiplicity of primers or detonators, dispersed within a warhead, for multiple mode selection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C19/00—Details of fuzes
    • F42C19/08—Primers; Detonators
    • F42C19/095—Arrangements of a multiplicity of primers or detonators, dispersed around a warhead, one of the primers or detonators being selected for directional detonation effects

Definitions

  • the invention relates to a cylindrical active charge with a splitter-forming shell and a tubular holder, the so-called pellet holder, with a plurality of distributed explosive pellets, which is arranged concentrically embedded in the interior of the shell within the active charge, wherein the active charge arranged by means of a front side Ignition chain is triggered.
  • the purpose of such an arrangement is to switch the effect of the active charge of a warhead during the approach to a target.
  • the integrated in the missile seeker determines the target type and derives from the optimal mode of action.
  • the DE 100 08 914 A1 describes a warhead with two opposed igniters, one of which is designed for deflagrative initiation. By appropriate choice of the ignition timing, the effect of the warhead can be influenced within wide limits.
  • the WO 01/79780 A based on the content of the preamble of claim 1, relates to a warhead with a cylindrical active charge, which is surrounded by a fragment-forming shell.
  • the active charge is surrounded by a thin shell of metal or plastic, which allows the sliding repositioning of the shell against the active charge by means of displacement or rotation.
  • This jacket is used exclusively for the sliding bearing of the shell and does not contain any means of initiation. There is also no indication of such a possibility.
  • the US-A-3 565 009 shows a warhead whose effective charge consists of several parts, each of which can be accelerated by means of a drive and thus removed from the warhead.
  • the firing chain associated with the remote part is removed with the part from the warhead.
  • a detonating chain within those Explosive charge can be positioned, which is to initiate, is not apparent from this.
  • the FR-A-2 840 976 A deals with a warhead, which contains in addition to the actual active charge another charge that is equipped with a projectile-forming occupancy.
  • the further charge is displaceably mounted in the longitudinal direction of the warhead. The ejected from the further charge and incident on the actual effective charge projectiles are used to influence the explosive strength of the actual effective charge.
  • the FR 2 678 723 proposes to use off-center compact charges in a warhead to influence directivity.
  • the US 2004/0011238 A1 shows a modular warhead, in which between the explosive modules several central booster charges are arranged, which allow a controlled ignition of selected modules for the purpose of improved directivity.
  • a warhead with several modules rotatable about its longitudinal axis has become known.
  • the modules each have differently sized or shaped parts or passive pellets in the region of their sheath. As a result, different modes of action of the warhead can be achieved.
  • the patent application 10 2006 018 687.7-15 describes an axially switchable charge.
  • the targeted changeover between the generation of splinters or projectiles is done with the help of pellets, which are filled with explosives.
  • the application of this axial technology also took place on radially acting splinter charges. It is possible to make the controlled generated splitter targeted different sizes. However, there is no indication as to how the fragmentation itself can be realized switchable target-adjusted.
  • the front side arranged ignition chain or at least one further ignition chain in the region of the longitudinal axis of the effective charge is mounted longitudinally movably in a cavity, wherein at least one of the further ignition chains can be positioned in the cavity controlled by means of a drive.
  • the effect of the further ignition chain (s) starts centrally from the longitudinal axis of the active charge and spreads from there radially in the direction of the splinter-forming shell.
  • a plate-shaped Kochtragerladung is arranged in the region of the front side arranged ignition chain on the end face of the active charge, which is initiated by means of the further ignition chain, wherein in the effective charge and a detonation waveguide can be arranged.
  • the positioning of the further ignition chain is approximately centrally within the effective charge. It can also be positioned according to a variant of the invention, at least two other ignition chains in the region of the longitudinal axis of the effective charge, wherein moreover at least one of the further ignition chains is mounted longitudinally movable.
  • the explosive charge of the further ignition chain can alternatively also fill approximately the entire length of the cavity, the detonation rate of this explosive charge being set considerably higher than that of the active charge.
  • this long explosive charge is initiated centrally.
  • an advantageous alternative is that in the region of the inside of the tubular support at least one further ignition chain is arranged, the effective direction of which runs through the longitudinal axis of the cylindrical active charge.
  • the triggering of adjacent ignition chains takes place either simultaneously or consecutively. This alignment of the main direction of action is achieved.
  • the invention relates to an advantageous method for triggering a cylindrical active charge with a splitter-forming shell and with a tubular holder with a plurality of distributed arranged pellets, which is arranged concentrically embedded in the interior of the shell within the active charge, forming depending on the intended decomposition of the splitter shell a firing chain is displaced and positioned in a cavity along the longitudinal axis of the effective charge.
  • the present invention relates to the possibility of deliberately controlling splinter formation in the casing by means of the radial propagation of the detonation front, caused by a central initiation.
  • the protected principle is not only applicable to cylindrical active charges, but equally effective, for example, in active charges with polygonal or oval cross-section.
  • the same applies to the shape of the pellet holder and the arrangement of the pellets on the holder.
  • the dimensioning of the individual components naturally influences the effect.
  • the design of the arrangement in detail subject to the expert without thereby leaving the scope of the invention.
  • FIG. 1 the structure of an active charge according to the invention is shown as a principle.
  • the outer part HE 1 of the explosive charge and the inner part HE 2 of the explosive charge are not necessarily have to consist of the same explosive.
  • the principle of the invention is based on time delays. can be obtained by the choice of different detonation speeds another adjustment parameter.
  • An additional parameter is given by the choice of the material of the envelope H.
  • the shell can be designed without predetermined breaking points for the production of natural splinters, or consist of so-called preformed splinters.
  • a third envelope variant can be characterized, for example, by imprints which lead to the so-called controlled fragmentation.
  • All three envelope variants can be decomposed by the present invention using the superimposed detonation fronts targeted into even smaller splinters. For this purpose, only the adjustment of the arrangement of the pellets P with the location and shape of the knockouts is necessary.
  • the Wirkladung after FIG. 1 has a firing chain ZK with an amplifier charge B on.
  • the ignition chain ZK is mounted in an inert material M such as plastic, which permits a repositioning of the ignition chain ZK in the arrow direction within the cavity HR along the longitudinal axis Z.
  • the repositioning is controlled and with the help of a drive not shown in the drawing such as a stepper motor, a spring system or a pyrotechnic drive.
  • a frontal initiation takes place.
  • the generated detonation front D is indicated by dashed lines in three steps a, b, c. Due to the grazing incidence of the detonation wave in the pellets P, these are initiated almost simultaneously with the outer explosive charge HE 1 .
  • the uniformly grazing detonation wave causes a decomposition into natural or controlled splinters or a uniform acceleration of the path of the preformed splinters.
  • FIG. 2 solely by the axial displacement of the ignition chain ZK within the cavity HR along the longitudinal axis Z, produces another effect with regard to the formation of the splinters.
  • a detonation front D spreads in the radial direction from the central region of the explosive charge HE 2 . This is dashed in the figure represented and reproduced in successive steps a, b, c.
  • the pellets P distributed in the pellet holder PH are initiated in time before the outer explosive charge HE 1 .
  • step c of the course of the detonation wave D this is heavily modulated in the outer part of the explosive charge HE 1 , wherein in the figure with arrows provided leading detonation front each of the pellets P moves radially outward and finally a controlled disassembly of the shell H according to the pattern of superimposed detonation fronts causes.
  • FIGS. 3 and 4 Such a superimposition of two striking detonation fronts - in this case of the many per-pellet detonation fronts - leads to a known in the art local pressure overshoot, which can typically be up to 100 kbar, and ultimately causally leads to the disassembly of the shell.
  • the illustrated active charge corresponds to the basic structure of those from the Figures 1 and 2 but also has a front end a Studentstragerplatte PL and a DetonationswellenJenker DWL on.
  • FIG. 3 initiates the booster charge B radially the transformer plate PL.
  • the detonation waveguide DWL prevents direct initiation of the main charge HE 2.
  • the detonation front a is directed radially outward. Only in the outer region of the active charge, it can spread axially and applies only grazing on the pellet holder PH with the integrated pellets P. These are thus initiated almost simultaneously with the outer explosive charge HE 1 .
  • the envelope H thus achieves a grazing uniform detonation front b, c, d, which breaks it up into natural or controlled fragments, or even preforms splinters accelerated away in an approximately radial direction.
  • the ignition chain ZK has been moved to a central position within the active charge.
  • the transmitter plate PL and the detonation waveguide DWL have a central opening corresponding to the cavity HR.
  • the propagation of the detonation fronts proceeds very much as in the embodiment FIG. 2 , There is thus a controlled decomposition of the splitter.
  • a transformer plate PL and a detonation waveguide DWL are provided in the same way.
  • the ignition chain ZK 1 initiated according to FIG. 5 the transformer plate PL.
  • the detonation front D passes on the detonation waveguide DWL outward and then proceeds axially grazing along the pellet holder PH and simultaneously along the envelope H.
  • the second ignition chain ZK 2 is not used.
  • FIG. 7 Another embodiment of the same principle is in the FIG. 7 exemplified.
  • a third ignition chain ZK 3 arranged in the central cavity HR.
  • This variant is suitable for longer active charges and also has the advantage that the detonation front b strikes the pellet holder PH more frontally and more uniformly.
  • additional ignition chains can be provided in addition.
  • the initiation of these priming usually takes place at the same time.
  • FIGS. 8 and 9 Another solution is in the FIGS. 8 and 9 played.
  • the structure of the effective charge again corresponds to those embodiments with a Götragerladung. What is new, however, is that the central cavity, as far as is constructively possible, is filled with another explosive HE Z.
  • the initiation via the front-side ignition chain ZK 1 has already been described. New is however the Effect achieved by means of the ignition of the ignition chain ZKZ in connection with the rod-shaped explosive HE Z.
  • This explosive has a high detonation velocity V Z (for example 8000-9000 m / s), so that in comparison V 2 V z .
  • the initiation takes place via the centrally arranged ignition chain ZKZ.
  • the detonation wave D Z runs away within this explosive from both sides of the initiation. This leads to a so-called drag initiation of the neighboring explosive HE 2 .
  • the resulting angle between the detonation front in the explosive HE 2 and the pellet holder PH is determined by the ratio of the detonation velocities V 2 and V Z.
  • This ratio can advantageously be chosen to be very different, so that the angle is relatively small, as in FIG. 8 is indicated. This ensures that the generated detonation front strikes the pellet holder PH approximately frontally and the pellets P are initiated. Thus, a controlled decomposition of the envelope H is achieved.
  • FIG. 9 is a variant with frontal initiation too FIG. 8 shown. This is particularly well suited for long loads, such as penetrators. In the illustration, therefore, the lower part of the charge has been omitted to indicate such an application.
  • the further explosive HE Z is not centered, but ignited by means of the movable ignition chain ZK 1 frontally.
  • the further procedure is similar to that according to the FIG. 8 , By means of displacement, the same ignition chain ZK 1 can also be used to initiate the transformer plate PL. In order to avoid any over-initiation, the use of suitable additional damping materials is recommended.
  • FIG. 10 shows an example of a longitudinal section through such an arrangement and the FIG. 11 a section through the above arrangement along the line AA.
  • the propagation of the detonation wave is shown in steps a, b, and c.
  • the circumferentially azimuthal resolution of the speed increase and the controlled fragmentation depends on the number of ignition points.
  • a time-delayed ignition of two adjacent ignition points to influence the resolution is possible.
  • the advantage of this arrangement is the controllable alignment of the main direction of action and the increased splitter speed in this direction.
  • the invention is not limited only to the embodiments described, it also relates to equivalent arrangements that use the principle of modulation of a detonation front by means of additional charges or additional initiation points. Not only the described pellets can be used as additional charges / initiation points, but also other compact detonators such as EFI detonators.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine zylindrische Wirkladung mit einer Splitter bildenden Hülle und mit einer rohrförmigen Halterung, dem so genannten Pellethalter, mit einer Vielzahl verteilt angeordneter sprengstoffhaltiger Pellets, welche konzentrisch im Innenraum der Hülle innerhalb der Wirkladung eingebettet angeordnet ist, wobei die Wirkladung mittels einer stirnseitig angeordneten Zündkette auslösbar ist.
  • Der Zweck einer solchen Anordnung besteht darin, die Wirkungsweise der Wirkladung eines Gefechtskopfes während des Anfluges auf ein Ziel umzuschalten. Hierbei bestimmt der im Flugkörper integrierte Suchkopf den Zieltyp und leitet daraus den optimalen Wirkmodus ab.
  • Zur Beeinflussung der Wirkmodi sind verschiedene Lösungen vorgeschlagen worden. Die DE 100 08 914 A1 beschreibt einen Gefechtskopf mit zwei gegenüberliegenden Zündeinrichtungen, von denen eine zur deflagrativen Initiierung ausgelegt ist. Durch entsprechende Wahl der Zündzeitpunkte kann die Wirkung des Gefechtskopfes in weiten Grenzen beeinflusst werden.
  • Die WO 01/79780 A , auf deren Inhalt der Oberbegriff des Anspruchs 1 basiert, betrifft einen Gefechtskopf mit einer zylindrischen Wirkladung , die von einer splitterbildenden Hülle umgeben ist. Die Wirkladung ist von einem dünnen Mantel aus Metall oder Kunststoff umgeben, der die gleitenden Umpositionierung der Hülle gegenüber der Wirkladung mittels Verschieben oder Verdrehen ermöglicht. Dieser Mantel dient ausschließlich der Gleitlagerung der Hülle und enthält keinerlei einer Initiierung dienenden Mittel. Es wird auch kein Hinweis auf eine solche Möglichkeit gegeben.
  • Die US-A-3 565 009 zeigt einen Gefechtskopf, dessen Wirkladung aus mehreren Teilen besteht, die jeweils mittels eines Antriebs beschleunigt und damit aus dem Gefechtskopf entfernt werden können. Die dem entfernten Teil zugehörende Zündkette wird dabei mit dem Teil aus dem Gefechtskopf entfernt. Eine Zündkette, die innerhalb derjenigen Sprengladung positionierbar ist, die sie initiieren soll, ist hieraus nicht zu entnehmen.
  • Die FR-A- 2 840 976 A befasst sich mit einem Gefechtskopf, der neben der eigentlichen Wirkladung eine weitere Ladung enthält, die mit einer projektilbildenden Belegung ausgestattet ist. Die weitere Ladung ist in Längsrichtung des Gefechtskopfes verschiebbar gelagert. Die von der weiteren Ladung ausgestoßen und auf die eigentliche Wirkladung auftreffende Projektile dienen dazu, die Explosionsstärke der eigentlichen Wirkladung zu beeinflussen.
  • Die FR 2 678 723 schlägt vor, in einem Gefechtskopf außermittig liegende kompakte Ladungen zur Beeinflussung der Richtwirkung zu verwenden.
  • In der DE 100 25 055 A1 wird ein Gefechtskopf beschrieben, bei dem mittels Verschiebung und/oder Verdrehung eines Teils der splitterbildenden Hülle die Splitterbildung kontrolliert beeinflusst werden kann.
  • Die US 2004/0011238 A1 zeigt einen modularen Gefechtskopf, bei dem zwischen den Sprengstoffmodulen mehrere zentrale Verstärkerladungen angeordnet sind, welche eine kontrollierte Zündung ausgewählter Module zum Zweck der verbesserten Richtwirkung ermöglichen.
  • Aus der WO 02/03015 A1 ist schließlich ein Gefechtskopf mit mehreren um ihre Längsachse drehbaren Modulen bekannt geworden. Die Module weisen im Bereich ihrer Hülle jeweils unterschiedlich große oder geformte Teile oder passive Pellets auf. Dadurch können unterschiedliche Wirkungsarten des Gefechtskopfes erreicht werden.
  • Die Patentanmeldung 10 2006 018 687.7-15 beschreibt eine axial umschaltbare Ladung. Die zielangepasste Umschaltung zwischen der Erzeugung von Splittern oder Projektilen erfolgt mit Hilfe von Pellets, welche mit Sprengstoff gefüllt sind. Die Anwendung dieser axialen Technologie erfolgte auch auf radial wirkende Splitterladungen. Dabei ist es möglich, die kontrolliert erzeugten Splitter zielangepasst unterschiedlich groß zu gestalten. Es wird jedoch kein Hinweis darauf gegeben, wie die Splitterbildung selbst zielangepasst umschaltbar realisiert werden kann.
  • Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, bei einer bekannten Wirkladung zusätzlich eine radial wirkende Umschaltbarkeit der Splitterbildung zu erreichen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die stirnseitig angeordnete Zündkette oder wenigstens eine weitere Zündkette im Bereich der Längsachse der Wirkladung in einem Hohlraum längsbeweglich gelagert ist, wobei wenigstens eine der weiteren Zündketten mittels eines Antriebs gesteuert im Hohlraum positioniert werden kann. Damit geht die Wirkung der weiteren Zündkette(n) zentral von der Längsachse der Wirkladung aus und breitet sich von dort radial in Richtung der Splitter bildenden Hülle aus.
  • Ergänzend ist im Bereich der stirnseitig angeordneten Zündkette auf der Stirnfläche der Wirkladung eine plattenförmige Übertragerladung angeordnet, die mittels der weiteren Zündkette initiiert wird, wobei in der Wirkladung auch ein Detonationswellenlenker angeordnet sein kann.
  • Vorteilhaft ist die Positionierung der weiteren Zündkette etwa mittig innerhalb der Wirkladung. Es können gemäß einer Variante der Erfindung auch wenigstens zwei weitere Zündketten im Bereich der Längsachse der Wirkladung positioniert sein, wobei darüber hinaus noch wenigstens eine der weiteren Zündketten längsbeweglich gelagert ist.
  • Die Sprengladung der weiteren Zündkette kann alternativ auch etwa die gesamte Länge des Hohlraums ausfüllen, wobei die Detonationsgeschwindigkeit dieser Sprengladung erheblich höher als diejenige der Wirkladung eingestellt ist. Vorteilhafterweise wird diese lange Sprengladung mittig initiiert.
  • Eine vorteilhafte Alternative besteht darin, dass im Bereich der Innenseite der rohrförmigen Halterung wenigstens eine weitere Zündkette angeordnet ist, deren Wirkrichtung durch die Längsachse der zylindrischen Wirkladung läuft. Im Fall mehrerer Zündketten erfolgt die Auslösung benachbarter Zündketten wahlweise zeitgleich oder nacheinander. Damit wird eine Ausrichtung der Hauptwirkrichtung erreicht.
  • Schließlich betrifft die Erfindung ein vorteilhaftes Verfahren zur Auslösung einer zylindrische Wirkladung mit einer Splitter bildenden Hülle und mit einer rohrförmigen Halterung mit einer Vielzahl verteilt angeordneter Pellets, welche konzentrisch im Innenraum der Hülle innerhalb der Wirkladung eingebettet angeordnet ist, wobei je nach beabsichtigter Zerlegung der Splitter bildenden Hülle eine Zündkette in einem Hohlraum entlang der Längsachse der Wirkladung verschoben und positioniert wird.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1:
    eine axial verschiebbare Zündkette in der Position oben,
    Fig. 2:
    eine axial verschiebbare Zündkette nach Fig. 1 in der Position Mitte,
    Fig. 3:
    eine Wirkladung mit Übertragerplatte mit verschiebbarer Zündkette in Position oben,
    Fig. 4:
    eine Wirkladung nach Fig. 3 in der Position Mitte,
    Fig. 5:
    eine Wirkladung mit einer zweiten Zündkette und Initiierung oben,
    Fig. 6:
    eine Wirkladung nach Fig. 5 mit Initiierung in der Mitte,
    Fig. 7
    eine Wirkladung mit zwei weiteren zu initiierenden Zündketten,
    Fig. 8:
    eine Wirkladung mit zentraler Zünderstange und mittiger Initiierung,
    Fig. 9:
    eine Wirkladung mit zentraler Zünderstange und Initiierung von oben,
    Fig. 10:
    eine Wirkladung mit asymmetrischer Initiierung.
    Fig. 11:
    eine Wirkladung nach Fig. 10 im Schnitt.
  • Hinsichtlich des Funktionsprinzips einer zylindrischen Wirkladung mit einer Splitter bildenden Hülle und mit einer rohrförmigen Halterung mit einer Vielzahl verteilt angeordneter Pellets, welche konzentrisch im Innenraum der Hülle innerhalb der Wirkladung eingebettet angeordnet ist, wird auf die eingangs genannte Patentanmeldung verwiesen. Die Funktionsweise dieser Pelletanordnung ist derart, dass bei frontalem Auftreffen einer Detonationsfront auf die Pellets diese sofort initiiert werden und durchdetonieren. Die in den Pellethalter eindringende Stoßwelle muss diesen erst durchlaufen bevor die auf der gegenüber liegenden Seite wieder austretende Stoßwelle den außen liegenden Teil der Sprengladung initiieren kann. Mit Hilfe geeigneter Dicke und Materialwahl der Halterung wird die Stoßwelle relativ zur Detonationswelle der Pellets verzögert. Es bilden sich somit in der äußeren Sprengladung ein Muster (Interferenz) von Detonationsfronten aus. Als Folge davon wird die Hülle im Bereich der Druckspitzen in Splitter mit einstellbarer Größe zerlegt.
  • Falls jedoch die bei der Initiierung der Wirkladung entstehende Detonationswelle flach und damit streifend am Pellethalter vorbeiläuft, werden die Pellets fast zeitgleich mit der äußeren Sprengladung HE1 initiiert, so dass es zu keiner Detonationswellen-Interferenz kommt und deshalb die Hülle nur in so genannte natürliche oder kontrollierte Splitter zerlegt wird bzw. die vorgeformten Splitter unzerlegt weg beschleunigt werden.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft - also die Möglichkeit, mittels der radialen Ausbreitung der Detonationsfront, hervorgerufen von einer zentralen Initiierung, die Splitterbildung in der Hülle gezielt zu steuern. Es wird darauf hingewiesen, dass das geschützte Prinzip nicht nur bei zylindrischen Wirkladungen anwendbar ist, sondern gleichwirkend beispielsweise auch bei Wirkladungen mit mehreckigem oder ovalem Querschnitt. Gleiches gilt für die Form des Pellethalters und die Anordnung der Pellets auf dem Halter. Die Dimensionierung der einzelnen Bestandteile beeinflusst natürlich die Wirkung. Damit unterliegt die Auslegung der Anordnung im Detail dem Fachmann, ohne dass dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird.
  • In der Figur 1 ist der Aufbau einer erfindungsgemäßen Wirkladung als Prinzip dargestellt. Innerhalb einer Splitter bildenden Hülle H befinden sich der äußere Teil HE1 der Sprengladung und der innere Teil HE2 der Sprengladung. Diese im Ausführungsbeispiel zylinderförmigen Teile müssen nicht notwendigerweise aus dem gleichen Sprengstoff bestehen. Da das Prinzip der Erfindung auf Zeitverzögerungen beruht. kann durch die Wahl unterschiedlicher Detonationsgeschwindigkeiten ein weiterer Anpassungsparameter gewonnen werden. Ein zusätzlicher Parameter ist durch die Wahl des Materials der Hülle H gegeben. Die Hülle kann ohne Sollbruchstellen zur Erzeugung natürlicher Splitter ausgeführt sein, oder aus so genannten vorgeformten Splittern bestehen. Eine dritte Hüllenvariante kann beispielsweise durch Prägungen gekennzeichnet sein, die zur so genannten kontrollierten Splitterbildung führen.
  • Alle drei Hüllenvarianten können durch die vorliegende Erfindung mit Hilfe der überlagerten Detonationsfronten gezielt in noch kleinere Splitter zerlegt werden. Hierfür ist nur der Abgleich der Anordnung der Pellets P mit der Lage und Form der Vorprägungen notwendig.
  • Die Wirkladung nach Figur 1 weist eine Zündkette ZK mit einer Verstärkerladung B auf. Die Zündkette ZK ist in einem inerten Material M wie beispielsweise Kunststoff gelagert, welches eine Umpositionierung der Zündkette ZK in Pfeilrichtung innerhalb des Hohlraumes HR entlang der Längsachse Z zulässt. Die Umpositionierung erfolgt gesteuert und mit Hilfe eines in der Zeichnung nicht näher dargestellten Antriebs wie beispielsweise einem Schrittmotor, einem Federsystem oder eines pyrotechnischen Antriebs.
  • Gemäß Figur 1 erfolgt eine stirnseitige Initiierung. Die erzeugte Detonationsfront D ist in drei Schritten a, b, c gestrichelt angedeutet. Aufgrund des streifenden Einfalls der Detonationswelle bei den Pellets P werden diese fast zeitgleich mit der äußeren Sprengladung HE1 initiiert. An der Hülle H bewirkt die gleichförmig streifende Detonationswelle eine Zerlegung in natürliche oder kontrollierte Splitter bzw. eine gleichmäßige Wegbeschleunigung der vorgeformten Splitter.
    Mit dem gleichen konstruktiven Aufbau wird gemäß Figur 2, allein durch das axiale Verschieben der Zündkette ZK innerhalb des Hohlraumes HR entlang der Längsachse Z, eine andere Wirkung hinsichtlich der Formung der Splitter erzeugt. Nach erfolgter Initiierung breitet sich vom zentralen Bereich der Sprengladung HE2 eine Detonationsfront D in radialer Richtung aus. Dies ist in der Figur gestrichelt dargestellt und in aufeinander folgenden Schritten a, b, c wiedergegeben. Mit Hilfe dieses Verlaufs der Detonationsfront werden die im Pellethalter PH verteilt angeordneten Pellets P zeitlich vor der äußeren Sprengladung HE1 initiiert. Wie im Schritt c des Verlaufs der Detonationswelle D angedeutet, verläuft diese im äußeren Teil der Sprengladung HE1 stark moduliert, wobei die in der Figur mit Pfeilen versehene vorauslaufende Detonationsfront sich jeweils von den Pellets P radial nach außen bewegt und schließlich eine gesteuerte Zerlegung der Hülle H gemäß dem Muster der sich überlagernden Detonationsfronten bewirkt. Eine solche Überlagerung von zwei sich treffenden Detonationsfronten - hier also von den vielen pro Pellet vorauslaufenden Detonationsfronten - führt nämlich zu einer in der Fachwelt bekannten lokalen Drucküberhöhung, die typisch bis zu 100 kbar betragen kann, und die letztendlich ursächlich zur Zerlegung der Hülle führt.
    Eine mögliche Variante ist in den Figuren 3 und 4 wiedergegeben. Die dargestellte Wirkladung entspricht vom grundsätzlichen Aufbau denjenigen aus den Figuren 1 und 2, weist aber darüber hinaus stirnseitig eine Übertragerplatte PL und einen DetonationswellenJenker DWL auf. Gemäß Figur 3 initiiert die Verstärkerladung B radial die Übertragerplatte PL. Der Detonationswellenlenker DWL verhindert eine direkte Initiierung der Hauptladung HE 2. Die Detonationsfront a wird radial nach außen gelenkt. Erst im äußeren Bereich der Wirkladung kann sie sich axial ausbreiten und trifft nur mehr streifend auf den Pellethalter PH mit den integrierten Pellets P auf. Diese werden somit fast zeitgleich mit der äußeren Sprengladung HE1 initiiert. Die Hülle H erreicht somit eine streifende gleichförmige Detonationsfront b, c, d, die sie in natürliche oder kontrollierte Splitter zerlegt, bzw. vorgeformte Splitter gleichmäßig in etwa radialer Richtung weg beschleunigt.
  • Im Ausführungsbeispiel nach Figur 4 ist die Zündkette ZK in eine mittige Position innerhalb der Wirkladung verschoben worden. Um dies zu ermöglichen, weisen die Übertragerplatte PL und der Detonationswellenlenker DWL eine zentrale und mit dem Hohlraum HR korrespondierende Öffnung auf. Die Ausbreitung der Detonationsfronten verläuft sehr ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Figur 2. Es erfolgt somit eine gesteuerte Zerlegung der Splitter.
  • Anstelle einer beweglich gelagerten Zündkette gemäß der bereits beschriebenen Ausführungsbeispiele können auch ortsfest positionierte Zündketten in der Wirkladung vorgesehen sein wie dies in den Figuren 5 und 6 dargestellt ist. Eine Übertragerplatte PL und ein Detonationswellenlenker DWL sind in gleicher Weise vorgesehen. Die Zündkette ZK 1 initiiert gemäß Figur 5 die Übertragerplatte PL. Die Detonationsfront D läuft am Detonationswellenlenker DWL nach außen vorbei und schreitet dann axial streifend entlang des Pellethalters PH und gleichzeitig entlang der Hülle H fort. Es erfolgt eine Zerlegung der Hülle H in natürliche oder kontrollierte Splitter, bzw. die Beschleunigung vorgeformter Splitter nach außen. Die zweite Zündkette ZK 2 wird nicht genutzt.
  • In dem Ausführungsbeispiel nach Figur 6 wird nur die zweite Zündkette ZK 2 initiiert, die sich in der Mitte der Wirkladung befindet. In bereits beschriebener Weise werden somit mittels gesteuerter Zerlegung die Splitter geformt.
  • Eine weitere Ausgestaltung des gleichen Prinzips ist in der Figur 7 beispielhaft dargestellt. Hierbei ist im zentralen Hohlraum HR, zusätzlich zum Beispiel nach den Figuren 5 und 6, eine dritte Zündkette ZK 3 angeordnet. Diese Variante ist für längere Wirkladungen geeignet und weist zudem den Vorteil auf, dass die Detonationsfront b frontaler und gleichmäßiger auf den Pellethalter PH auftrifft. Je nach Länge der Wirkladung können zusätzlich weitere Zündketten vorgesehen werden. Die Initiierung dieser Zündketten erfolgt in der Regel zeitgleich. Es können aber auch relative Zeitverzögerungen erzeugt werden, beispielsweise durch geschickte Wahl der Parameter, die zu einer weiteren Gestaltungsmöglichkeit und Formgebung der letztlich erzeugten Detonationsfront D beitragen. Da der grundsätzliche Aufbau demjenigen der beiden vorangegangenen Beispiele entspricht, wird hierauf nicht näher eingegangen.
  • Eine andere Lösungsmöglichkeit ist in den Figuren 8 und 9 wiedergegeben. Der Aufbau der Wirkladung entspricht wieder denjenigen Ausführungsbeispielen mit einer Übertragerladung. Neu ist jedoch, dass der zentrale Hohlraum, soweit konstruktiv möglich, mit einem weiteren Sprengstoff HEZ gefüllt ist. Die Initiierung über die stirnseitige Zündkette ZK 1 ist bereits beschrieben. Neu ist jedoch der Effekt, der mittels der Zündung der Zündkette ZKZ im Zusammenhang mit dem stangenförmigen Sprengstoff HEZ erzielt wird. Dieser Sprengstoff weist eine hohe Detonationsgeschwindigkeit VZ auf (beispielsweise 8000 - 9000 m/s), so dass im Vergleich gilt V2 « VZ. Die Initiierung erfolgt über die mittig angeordnete Zündkette ZKZ. Die Detonationswelle DZ läuft innerhalb dieses Sprengstoffes von beiden Seiten der Initiierung weg. Es kommt dadurch zu einer so genannten Schleppinitiierung des benachbarten Sprengstoffes HE2.
  • Der sich ergebende Winkel zwischen der Detonationsfront im Sprengstoff HE2 und dem Pellethalter PH bestimmt sich aus dem Verhältnis der Detonationsgeschwindigkeiten V2 und VZ. Dieses Verhältnis kann in vorteilhafter Weise stark unterschiedlich gewählt werden, so dass auch der Winkel relativ klein ausfällt, wie dies in Figur 8 angedeutet ist. Dadurch wird erreicht, dass die erzeugte Detonationsfront etwa frontal auf den Pellethalter PH auftrifft und die Pellets P initiiert werden. Somit wird eine gesteuerte Zerlegung der Hülle H erreicht.
  • In der Figur 9 ist eine Variante mit stirnseitiger Initiierung zu Figur 8 dargestellt. Diese ist besonders gut für lange Ladungen, wie beispielsweise Penetratoren, geeignet. In der Darstellung wurde deshalb auch der untere Teil der Ladung weggelassen um eine solche Anwendung anzudeuten. Der weitere Sprengstoff HEZ wird dabei nicht mittig, sondern mittels der verschiebbaren Zündkette ZK 1 stirnseitig gezündet. Der weitere Ablauf ist ähnlich demjenigen gemäß der Figur 8. Mittels Verschiebung kann die gleiche Zündkette ZK 1 auch zur Initiierung der Übertragerplatte PL verwendet werden. Um eine etwaige Überinitiierung zu vermeiden, ist die Verwendung von geeigneten zusätzlichen Dämpfungsmaterialien zu empfehlen.
  • Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde immer von einer symmetrischen Initiierung an der Stirnseite oder aus dem mittig-zentralen Hohlraum ausgegangen. Alternativ hierzu ist auch eine asymmetrische Initiierung möglich. Aufgrund der asymmetrischen Initiierung gemäß der Figuren 10 und 11 mittels punkt- oder linienförmiger Auslösung ergeben sich auf der der Initiierung gegenüber liegenden Seite Geschwindigkeitsüberhöhungen von bis zu 30 % über der isotropen Geschwindigkeitsverteilung. Auf der anderen Seite ist die Geschwindigkeit etwas geringer als die isotrope Durchschnittsgeschwindigkeit.
  • Dieses Prinzip wird auf die Pelletladung angewandt. Die Punkt-, Mehrpunkt- oder Linieninitiierung findet nun nicht an der Hülle H statt, sondern im Bereich des Pellethalters PH. In den Figuren 10 und 11 sind mögliche Stellen für die asymmetrische Initiierung mittels der Zündkette ZK A dargestellt. Weitere Varianten hinsichtlich der Anordnung und der geometrischen Verteilung sind denkbar. Die Figur 10 zeigt beispielhaft einen Längsschnitt durch eine solche Anordnung und die Figur 11 einen Schnitt durch die vorgenannte Anordnung längs der Linie AA. Die Ausbreitung der Detonationswelle ist in den Schritten a, b, und c dargestellt.
  • Damit wird nicht nur die Geschwindigkeitsüberhöhung erreicht, sondern auch die Zerlegung der Hülle H in gesteuert geformte Splitter, oder der vorgeformten Splitter in definiert kleinere Einheiten. Dies ist deshalb der Fall, weil nur auf der gegenüber liegenden Seite der Initiierung die Detonationsfront frontal auf die Pellets P trifft, während sie auf der dem Ziel abgewandten Seite streifend auf die Pellets auftrifft. Durch Initiierung der stirnseitig angebrachten Zündkette ZK 1 ist natürlich wieder die Verwendung der Wirkladung im anderen Modus möglich.
  • Die in Umfangsrichtung azimutale Auflösung der Geschwindigkeitserhöhung und der kontrollierten Splitterbildung hängt von der Anzahl der Zündstellen ab. Beispielsweise ermöglicht eine Anordnung wie in Figur 11 dargestellt eine Auflösung von 45°, da auch zwei benachbarte Zündstellen gleichzeitig initiiert werden können und somit die 90°-Auflösung von vier Zündstellen (360°/4 = 90°) nochmals halbiert werden kann. Ebenso ist eine zeitverzögerte Zündung zweier benachbarter Zündstellen zur Beeinflussung der Auflösung möglich. Der Vorteil dieser Anordnung ist die steuerbare Ausrichtung der Hauptwirkrichtung und die erhöhte Splittergeschwindigkeit in dieser Richtung.
  • Die Erfindung ist nicht nur auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sie betrifft auch gleichwirkende Anordnungen, die das Prinzip der Modulation einer Detonationsfront mit Hilfe zusätzlicher Ladungen bzw. zusätzlicher Initiierpunkte nutzen. Es sind als zusätzliche Ladungen / Initiierpunkte nicht nur die beschriebenen Pellets verwendbar, sondern auch andere kompakte Detonatoren wie beispielsweise EFI-Detonatoren.

Claims (10)

  1. Zylindrische Wirkladung (W) mit einer Splitter bildenden Hülle (H) und einer Sprengladung, wobei die Wirkladung (W) mittels einer stirnseitig angeordneten Zündkette (ZK) auslösbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine rohrförmige Halterung (PH) mit einer Vielzahl verteilt angeordneter sprengstoffhaltiger Pellets (P) konzentrisch im Innenraum der Hülle innerhalb der Sprengladung eingebettet angeordnet ist, und dass die stirnseitig angeordnete Zündkette (ZK) oder wenigstens eine weitere Zündkette (ZK2, ZK3) innerhalb eines im Bereich der Längsachse (Z) der Sprengladung angeordneten zentralen Hohlraums (HR) längsbeweglich gelagert ist.
  2. Zylindrische Wirkladung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündkette (ZK) oder wenigstens eine weitere Zündkette (ZK2, ZK3) mittels eines Antriebs gesteuert positionierbar ist.
  3. Zylindrische Wirkladung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der stirnseitig angeordneten Zündkette (ZK) auf der Stirnfläche der Sprengladung eine plattenförmige Übertragerladung (PL) angeordnet ist, die mittels der Zündkette (ZK) oder wenigstens einer der weiteren Zündkette (ZK2, ZK3) initiierbar ist.
  4. Zylindrische Wirkladung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Sprengladung im Bereich der Übertragerladung (PL) ein Detonationwellenlenker (DWL) angeordnet ist.
  5. Zylindrische Wirkladung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Zündkette (ZK2) etwa mittig innerhalb der Sprengladung positioniert ist.
  6. Zylindrische Wirkladung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei weitere Zündketten (ZK2, ZK3) im Bereich der Längsachse (Z) der Sprengladung positioniert sind.
  7. Zylindrische Wirkladung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der weiteren Zündketten (ZK2, ZK3) längsbeweglich gelagert ist.
  8. Zylindrische Wirkladung (W) mit einer Splitter bildenden Hülle (H) und einer Sprengladung, wobei die Wirkladung (W) mittels einer stirnseitig angeordneten Zündkette (ZK) auslösbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine rohrförmige Halterung (PH) mit einer Vielzahl verteilt angeordneter sprengstoffhaltiger Pellets (PH) konzentrisch im Innenraum der Hülle (H) innerhalb der Sprengladung eingebettet angeordnet ist, und dass an der Innenseite der rohrförmigen Halterung (PH) wenigstens eine weitere Zündkette (ZKA) angeordnet ist, deren Wirkrichtung etwa senkrecht auf die Längsachse (Z) der zylindrischen Wirkladung (W) ausgerichtet ist.
  9. Zylindrische Wirkladung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösung benachbarter Zündketten (ZKA) zeitgleich oder nacheinander erfolgt.
  10. Verfahren zur Auslösung einer zylindrischen Wirkladung (W) mit einer Splitter bildenden Hülle (H) und einer Sprengladung und mit einer rohrförmigen Halterung (HP) mit einer Vielzahl verteilt angeordneter sprengstoffhaltiger Pellets (P), welche konzentrisch im Innenraum der Hülle innerhalb der Sprengladung eingebettet angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass je nach beabsichtigter Zerlegung der Splitter bildenden Hülle (H) eine Zündkette (ZK) innerhalb eines im Bereich der Längsachse (Z) der Sprengladung angeordneten zentralen Hohlraums (HR) verschoben und positioniert wird.
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