EP2053341A2

EP2053341A2 - Hollow charge

Info

Publication number: EP2053341A2
Application number: EP08017755A
Authority: EP
Inventors: Andreas Dr. Heine; Matthias Dr. Wickert; Klaus Prof. Dr. Thoma
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2007-10-26
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2009-04-29
Anticipated expiration: 2028-10-09
Also published as: US7810431B2; US20090114111A1; DE102007051345A1; EP2053341B1; EP2053341A3

Abstract

The load has a saucer-type space profile comprising an explosive material, and developing spatial anisotropic pressure impact in a main action direction at a path of an explosion, where a pressure impact in the direction is larger than in another direction. A nano or micro particle is applied on an upper surface area and/or a material layer disintegrated in the particle, and a total volume related to the particle is lesser than mass related to the material. The profile is turned towards the former direction and includes the upper surface area extending in the former direction.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung bezieht sich auf eine Explosivstoffladung, die eine aus explosivem Material bestehende Raumform aufweist und die im Wege der Explosion eine räumlich anisotrope Druckwirkung in mindestens eine Hauptwirkungsrichtung entfaltet, in die die Druckwirkung größer ist als in andere Richtungen.The invention relates to an explosive charge, which has an explosive material consisting of three-dimensional form and which unfolds by way of explosion a spatially anisotropic pressure effect in at least one main direction of action, in which the pressure effect is greater than in other directions.

Stand der TechnikState of the art

Eine Detonation von Explosivstoff erzeugt in Abhängigkeit von Menge, Anordnung und Zusammensetzung des Explosivstoffes eine starke Druckwirkung in der Umgebung des Orts, an dem die Detonation erfolgt. Die Druckwirkung basiert dabei in aller Regel auf einer chemischen Umsetzung des Explosivstoffes zu gasförmigen Reaktionsprodukten, den so genannten Schwaden, die sich mit hohen Temperaturen und Dichten aufgrund des großen Druckunterschieds zur Umgebung mit hohen Geschwindigkeiten ausbreiten. Durch die expandierenden Schwaden wird auch eine sich ausbreitende Stoßwelle in der umgebenden Luft erzeugt, die den Reaktionsprodukten typischerweise vorauseilt.A detonation of explosive produces a strong pressure effect in the air, depending on the quantity, arrangement and composition of the explosive Surroundings of the place where the detonation occurs. The pressure effect is usually based on a chemical reaction of the explosive to gaseous reaction products, the so-called windrows, which spread with high temperatures and densities due to the large pressure difference to the environment at high speeds. The expanding swaths also create a propagating shock wave in the surrounding air that typically precedes the reaction products.

Das Zustandekommen der Druckwirkung kann am Beispiel der Detonation eines kugelförmigen Explosivstoffes, einer so genannten Kugelladung, illustriert werden. In Folge einer Zündung der Kugelladung aus dem Zentrum heraus und anschließender Detonation breiten sich eine Luftstoßwelle sowie die Schwaden vom Zentrum der Detonation ausgehend gleichmäßig in alle Raumrichtungen, d.h. isotrop, aus, wobei die Temperatur der Reaktionsprodukte, d.h. der Schwaden, mit zunehmendem Abstand vom Zentrum abnimmt. Hierbei nimmt gleichfalls auch die Druckwirkung der Schwaden mit zunehmendem Abstand vom Ort der Detonation stark ab.The occurrence of the pressure effect can be illustrated by the example of the detonation of a spherical explosive, a so-called ball charge. As a result of ignition of the ball charge from the center and subsequent detonation, an air blast wave as well as the swaths, starting from the center of the detonation, spread evenly in all spatial directions, i. isotropic, wherein the temperature of the reaction products, i. the windrow decreases with increasing distance from the center. Here, too, the pressure effect of the swaths decreases sharply with increasing distance from the location of the detonation.

Die Figuren 2 a und b zeigen in Diagrammdarstellung zwei Momentaufnahmen bezüglich der Druckausbreitung bei der Explosion einer Kugelladung. Die Diagramme zeigen jeweils das räumliche Druck-Profil zum Zeitpunkt der Momentaufnahme. Längs der Ordinate der Diagramme sind hierzu Druckwerte und längs der Abszisse Abstandswerte zum Ort der Explosion, skaliert in Ladungsradien der Kugelladung, angetragen. Figur 2a zeigt die Druckwirkung im so genannten Nahfeld, d.h. in einem Abstandsbereich vom Explosionsort von nur wenigen Ladungsradien zu einem frühen Zeitpunkt, wo ein großer Beitrag der Schwadenströmung zur Druckwirkung gegeben ist. Man beachte die Druckwerteskalierung in Einheiten von kbar. Die Gesamtdruckwirkung in den in Fig. 2a diskutierten Abständen von 1-2 Ladungsradien wird sehr überwiegend vom hohen Strömungsdruck der Explosionsschwaden zu Beginn der Schwadenexpansion hervorgerufen.The Figures 2 a and b show a diagrammatic representation of two snapshots relating to the pressure propagation during the explosion of a ball charge. The diagrams each show the spatial pressure profile at the time of the snapshot. Along the ordinate of the diagrams are pressure values and along the abscissa distance values for the location of the explosion, scaled in charge radii of the ball charge, are plotted. FIG. 2a shows the pressure effect in the so-called near field, ie in a distance range from the explosion of only a few charge radii at an early stage, where a large contribution of the swath flow is given to the pressure effect. Note the pressure value scaling in units of kbar. The total pressure effect in the in Fig. 2a The discussed distances of 1-2 charge radii are very predominantly caused by the high flow pressure of the explosion swaths at the beginning of the swath expansion.

Zu einem späteren Zeitpunkt und damit in größerem Abstand vom Ausgangspunkt der Schwadenexpansion ergibt sich ein anderes Bild: Bei kugelartigen Explosivstoffladungen geht man typischerweise davon aus, dass ab einem Abstand von etwa 15 Ladungsradien an so genannte fernfeldartige Bedingungen vorliegen.
Der Abfall des Maximaldrucks vom Nah- zum Fernfeld kann vier Größenordnungen, d.h. ein Faktor 10000 oder mehr, betragen. In Figur 2b ist hierzu die Druckwirkung im so genannten Fernfeld dargestellt, in dem die vergleichsweise geringe Wirkung der Luftstoßwelle, man beachte die Skalierung der Druckwerte in bar, dominiert und die Schwadenströmung kaum noch zur Druckwirkung beiträgt. Die in Fig.2b bei 9 Ladungsradien Abstand erkennbare steile Flanke charakterisiert die Front der Luftstoßwelle, die den Schwaden vorauseilt. Die Luftstoßwelle zeichnet sich insbesondere durch diese Unstetigkeit im Luftdruck aus.At a later point in time, and thus at a greater distance from the starting point of the expansion of the windrow, a different picture emerges: In the case of spherical explosive charges, it is typically assumed that there are so-called far field-like conditions from a distance of about 15 charge radii.
The fall in the maximum pressure from the near field to the far field can be four orders of magnitude, ie a factor of 10,000 or more. In FIG. 2b For this purpose, the pressure effect in the so-called far field is shown, in which the comparatively low effect of the air shock wave, note the scaling of the pressure values in bar, dominated and the swirl flow hardly contributes to the pressure effect. In the 2b at 9 charge radii distance visible steep flank characterizes the front of the air shock wave, which leads the swaths ahead. The air shock wave is characterized in particular by this discontinuity in the air pressure.

Die Druckwirkung nimmt somit bei ungeformten Ladungen mit der Entfernung sehr schnell ab. Ist man bestrebt eine Reichweitensteigerung der Druckwirkung vorzunehmen, so ist eine Vergrößerung der Sprengstoffmenge keine geeignete Maßnahme. Um bspw. in 10-fachem Abstand denselben Maximaldruck zur erzielen, ist nach den Skalierungsgesetzen eine Steigerung der Sprengstoffmasse um den Faktor 1000 notwendig.The pressure effect thus decreases rapidly with unformed charges with the distance. If one endeavors to make an increase in the range of the pressure effect, an increase in the quantity of explosive is not a suitable measure. In order, for example, to achieve the same maximum pressure 10 times over, an increase in the explosive mass by a factor of 1000 is necessary according to the scaling laws.

Zur Erhöhung der Wirkung in einem vorgegebenen Abstand von Explosionsort oder zur Vergrößerung der Wirkreichweite ohne Erhöhung der Explosivstoffmenge ist eine Reihe von Realisierungsmöglichkeiten bekannt, bei denen in Abkehr von einer isotropen Wirkungsausbreitung, wie bei der vorstehend beschriebenen Kugelladung, die Wirkung anisotrop ist. Einige derartige Realisierungen sind nachstehend kurz skizziert:To increase the effect at a given distance from the explosion site or to increase the effective range without increasing the amount of explosive a number of implementation possibilities is known in which, in contrast to an isotropic effect propagation, as in the case of the ball charge described above, the effect is anisotropic. Some such implementations are briefly outlined below:

So genannte Hohlladungen sehen eine einseitige Ummantelung einer rotationssymmetrischen Metalleinlage mit einem Explosivstoff vor, der bei Detonation die Metalleinlage, die zumeist in Form einer kegel- oder halbkugelförmig ausgebildeten, dünnwandigen Metallschicht ausgebildet ist, längs zur Ladungsachse, die der Symmetrieachse der Metalleinlage entspricht, zu kollabieren vermag. Die Metalleinlage wird nachfolgend strahlartig längs der Ladungsachse aus der Hohlladung herausgeschleudert. Der Strahl dehnt sich entlang der Achse aus, bis schließlich Partikulierung eintritt. Die optimale Wirkung von Hohlladungen, die z.B. in Waffen zur Bekämpfung gepanzerter Fahrzeuge eingesetzt werden, ist deshalb auf kurzen Abständen von einige Ladungsdurchmessern Abstand gegeben, so dass eine Hohlladung im Allgemeinen als Gefechtskopf auf einem Flugkörper zum Ziel gebracht und kurz vor dem Ziel ausgelöst wird. Eine derartige Hohlladung ist beispielsweise in der DE 31 17 091 C2 , DE 33 36 516 A1 oder der DE 29 13 103 C2 erläutert.So-called shaped charges provide a one-sided sheathing of a rotationally symmetric metal insert with an explosive, which collapses in detonation the metal insert, which is usually in the form of a conical or hemispherical formed, thin-walled metal layer, along the charge axis corresponding to the axis of symmetry of the metal insert can. The Metal insert is subsequently ejected in a jet-like manner along the charge axis from the shaped charge. The jet expands along the axis until eventually particleisation occurs. The optimum effect of shaped charges, which are used for example in weapons for fighting armored vehicles, is therefore given at short distances of some charge diameters distance, so that a shaped charge is generally brought as a warhead on a missile to the target and triggered shortly before the target. Such a shaped charge is for example in the DE 31 17 091 C2 . DE 33 36 516 A1 or the DE 29 13 103 C2 explained.

In einer Abwandlung einer vorstehend erläuterten Hohlladung ist es durch Extrusion des Querschnittprofils der Hohlladung in die laterale Dimension sowie durch geeignete Materialwahl der Metalleinlage möglich, eine so genannte Linearladung zu erzeugen, die einen ebenen Partikelstrahl erzeugt, siehe z.B. DE 37 39 683 C2 . Auch solche als Schneidladungen bezeichnete Explosivstoffladungen sind in der Regel dafür ausgelegt, Objekte, wie Stahlträger oder Panzerungen in kurzem Abstand zu zertrennen.In a modification of a hollow charge explained above, it is possible by extrusion of the cross-sectional profile of the hollow charge in the lateral dimension and by suitable choice of material of the metal insert to produce a so-called linear charge, which generates a planar particle beam, see, eg DE 37 39 683 C2 , Also referred to as cutting charges explosive charges are usually designed to distorts objects such as steel beams or armor at a short distance.

In diesem Zusammenhang sei beispielsweise auf die DE 11 2005 000 960 T5 verwiesen in der eine einphasige Wolframlegierung für eine Hohlladungseinlage beschrieben ist, die über verbesserte Strahlausbildungseigenschaften verfügt.In this context, for example, on the DE 11 2005 000 960 T5 in which a single-phase tungsten alloy is described for a shaped charge liner having improved beam forming properties.

Ferner sind Spezialformen ausgekleideter Hohlladungen bekannt, die bei explosiv geformten Projektilen (siehe z.B. DE 39 41 245 A1 ) zur Bildung eines zusammenhängenden Penetrators genutzt werden, der über große Distanzen ballistisch fliegen kann und über eine hohe Penetrationsleistung verfügt. Grundsätzlich ist jedoch die Wirkung bei allen bekannten Varianten von Hohlladungen aufgrund der hohlladungstypischen Metalleinlage strahl- oder projektilartig.Furthermore, special forms lined hollow charges are known in explosive projectiles (see, eg DE 39 41 245 A1 ) can be used to form a coherent penetrator that can fly ballistically over long distances and has a high penetration capacity. In principle, however, the effect in all known variants of shaped charges due to the hollow charge-typical metal insert jet or projectile-like.

Es sind auch die Explosivstoffmenge zumindest teilweise ummantelnde Kapselungen, z.B. aus Metall, bekannt, die durch die Detonation in beliebige oder vordefinierte Fragmente aufgebrochen werden. Die im Nahfeld, d.h. in der unmittelbaren Umgebung des Explosivstoffes, freigesetzte Energie wird dabei zum Teil zur Beschleunigung dieser Fragmente, bspw. in Form von Splittern, genutzt, die sich nachfolgend, begrenzt durch die Verzögerung aufgrund aerodynamischer Kräfte, über relativ große Entfernungen hin ausbreiten und somit eine zerstörende Wirkung in größerem Abstand bewirken können. Im Allgemeinen sind die Reichweite der Splitter und der durch diese abgedeckte Raumwinkelbereich größer als erwünscht.There are also the explosive amount at least partially enclosing encapsulations, for example made of metal, known by the detonation in any or predefined fragments are broken up. The energy released in the near field, ie in the immediate vicinity of the explosive, is used in part to accelerate these fragments, for example in the form of splinters, which subsequently propagate over relatively large distances, limited by the delay due to aerodynamic forces and thus can cause a destructive effect at a greater distance. In general, the range of the splinters and the solid angle range covered thereby is greater than desired.

Anhand so genannter Zylinderladungen, bei denen der Explosivstoff die Raumform eines Vollzylinders annimmt, konnte nachgewiesen werden, insbesondere in Kombination mit einer geeigneten Wahl der die Zündung an der Explosivstoffladung auslösenden Initiierungspunkten, dass die Druckwirkung in bestimmten Raumrichtungen erhöht bzw. verringert werden konnte. Wie von Schraml et al., "Effects of initiator position on near-field blast from cylindrical charges", Konferenzbeitrag zu Military Aspects of Blast and Shock (MABS) 17, Las Vegas, Nevada, USA (2002 ), gezeigt, kann beispielsweise durch die simultane Zündung an den Mittelpunkten der Endflächen einer zylindrischen Ladung erreicht werden, dass es in der Mittelpunktsebene senkrecht zur Zylinderachse zu einer verstärkten Druckwirkung kommt. Bestenfalls wird die Ausbreitungsrichtung der Druckwirkung im Nahfeld dabei in idealisierender Näherung auf eine zweidimensionale Scheibe begrenzt. Aber auch bei Zylinderladungen ist davon auszugehen, dass ab einem relativ geringen Abstand nur noch fernfeldartige Bedingungen vorliegen, in dem die Druckwirkung durch die Schwaden bzw. der Reaktionsprodukte gering ist und allein durch die Luftstoßwelle dominiert wird. Insbesondere nimmt auch die Anisotropie der Druckwirkung mit wachsender Entfernung von der Ladung schnell ab, siehe hierzu beispielsweise: M. Held "Impulse Method for the Blast Contour of Cylindrical High Explosive Charges", Propellants, Explosives, Pyrotechnics 24, 17-26 (1999 ).On the basis of so-called cylinder charges, in which the explosive assumes the spatial shape of a solid cylinder, it could be demonstrated, in particular in combination with a suitable choice of initiating the ignition at the explosive charge initiating points that the pressure effect in certain directions could be increased or decreased. As by Schraml et al., "Effects of initiator position on near-field blast from cylindrical charges", conference paper on Military Aspects of Blast and Shock (MABS) 17, Las Vegas, Nevada, USA (2002 ) can be achieved, for example, by the simultaneous ignition at the centers of the end faces of a cylindrical charge, that in the center plane perpendicular to the cylinder axis to an increased pressure effect. At best, the propagation direction of the pressure effect in the near field is limited in an idealizing approximation to a two-dimensional disk. But even with cylinder charges, it can be assumed that, from a relatively small distance, only far field-like conditions exist in which the pressure effect due to the swaths or the reaction products is low and is dominated solely by the air shock wave. In particular, the anisotropy of the pressure effect decreases rapidly with increasing distance from the charge, see for example: M. Held's "Impulse Method for the Blast Contour of Cylindrical High Explosive Charges", Propellants, Explosives, Pyrotechnics 24, 17-26 (1999 ).

Eine weitere Möglichkeit zur gerichteten Drucksteigerung ist der Einsatz von massiven Verdämmungen, die die Ausbreitung der Explosionsschwaden in bestimmte Richtungen unterbinden. Dies ist in einem technischen Gerät allerdings mit einem erheblichen Zuwachs in der Gesamtmasse verbunden, was für bestimmte Anwendungen nicht akzeptabel ist, insbesondere in Fällen, in denen die Masse der Verdämmung wesentlich größer sein muss als die Sprengstoffmasse.Another possibility for directional pressure increase is the use of massive dams that prevent the spread of explosions in certain directions. However, this is associated with a significant increase in the total mass in a technical device, which is certain Applications is not acceptable, especially in cases where the mass of the damming must be much larger than the explosive mass.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Explosivstoffladung, die eine aus explosivem Material bestehende Raumform aufweist und im Wege der Explosion eine räumliche anisotrope Druckwirkung in mindestens eine Hauptwirkungsrichtung entfaltet, in die die Druckwirkung größer ist als in andere Wirkrichtungen, wie dies beispielsweise bei der vorstehend erläuterten Zylinderladung der Fall ist, derart weiterzubilden, dass eine deutliche Verbesserung der Reichweite der Druckwirkung sowie auch der räumlichen Fokussierbarkeit der Druckwirkung bei der Detonation erreicht werden sollen. So soll insbesondere eine kontrolliert gerichtete Ausbreitung der Druckwirkung in eine scharf definierte Raumrichtung möglich werden. Ausdrücklich gilt es sich Strahl- oder Projektil-artig ausbreitende Körper oder Splitter zu vermeiden, zumal deren Reichweite nicht oder nur sehr schwer zu begrenzen ist.The invention is based on the object, an explosive charge having a explosive material consisting of three-dimensional form and by means of the explosion, a spatial anisotropic pressure effect in at least one main direction of action, in which the pressure effect is greater than in other directions of action, as for example in the above Cylinder charge explained is the case in such a way that a significant improvement in the range of the pressure effect as well as the spatial focusability of the pressure effect in the detonation should be achieved. In particular, a controlled spread of the pressure effect in a sharply defined spatial direction should be possible. Expressly applies to avoid beam or projectile-like propagating body or splinters, especially since their range is not or very difficult to limit.

Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Den Erfindungsgedanken vorteilhaft weiterbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der weiteren Beschreibung, insbesondere unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele, zu entnehmen.The solution of the problem underlying the invention is specified in claim 1. The concept of the invention advantageously further features are the subject of the dependent claims and the further description, in particular with reference to the embodiments, refer.

Lösungsgemäß ist eine Explosivstoffladung, die eine aus explosivem Material bestehende Raumform aufweist und im Wege der Explosion eine räumliche anisotrope Druckwirkung in mindestens eine Hauptwirkungsrichtung entfaltet, in die Druckwirkung größer ist als in andere Wirkrichtungen, dadurch ausgebildet, dass die aus explosivem Material bestehende Raumform einen der Hauptwirkungsrichtung zugewandten, sich in die Hauptwirkungsrichtung erstreckenden Oberflächenbereich aufweist, auf dem Partikel aufgebracht sind und/oder auf dem eine bei der Explosion in Partikel zerfallende Materialschicht aufgebracht ist. Die Partikel bestehen vorzugsweise aus nicht metallischem Material und verfügen über eine den Partikeln zuordenbare Gesamtmasse, die kleiner ist als eine dem explosiven Material zuordenbare Masse.According to the solution, an explosive charge, which has a three-dimensional form consisting of explosive material and unfolds by way of explosion a spatial anisotropic pressure effect in at least one main direction of action, is greater in the pressure effect than in other effective directions, formed by the explosive material existing spatial form one of Main effect direction facing, extending in the main direction of action surface area, are applied to the particles and / or on which a decomposing in the explosion of particles material layer is applied. The particles are preferably made of non-metallic material and have a total mass that can be assigned to the particles, which is smaller than a mass that can be assigned to the explosive material.

Es ist erfindungsgemäß erkannt worden, dass eine sehr markante Erhöhung der Druckwirkung mit zugleich verbesserten räumlichen Fokussierungseigenschaften - d.h. eine maximale Druckwirkung kann in einem sehr eng begrenzten Raumbereich erzielt werden - durch die räumlich geometrische Ausgestaltung der Raumform des explosiven Materials erzielt werden kann, ohne dabei an sich bekannte, die Druckwirkung verstärkende sowie die Anisotropie der Druckwirkung beeinflussende, zumeist aus massivem Materialien bestehende Verdämmungen einzusetzen. Auch können die angestrebten Ziele ohne jegliche Metalleinlagen erreicht werden, die bei den eingangs erläuterten Hohlladungen die in diesem Zusammenhang bekannten Wirkungen entfalten. Auch bedarf es grundsätzlich keiner, das explosive Material umgebenden Tragstruktur, beispielsweise in Form einer Kapselung, vielmehr können die angestrebten Ziele unter Zugrundelegung einer eigenstabilen Formgebung des explosiven Materials erreicht werden. Dies setzt voraus, dass das explosive Material zur Ausbildung einer stabilen Raumform geeignet ist und eine eigenstabile mechanische Tragfähigkeit besitzt ist. Im Falle von den räumlich nicht eigenstabilen explosiven Materialien, wie beispielsweise Gele etc., sind entsprechende, die Raumform des explosiven Materials vorgebende Umhüllungen bzw. Umkapselungen vorzusehen, die ihrerseits möglichst detonationsneutral sind, d.h. möglichst keinerlei die Entfaltung der Druckwirkung bei der Detonation des explosiven Materials negativ beeinträchtigenden Effekte besitzen.It has been recognized according to the invention that a very marked increase in the pressure effect with simultaneously improved spatial focusing properties - i. a maximum pressure effect can be achieved in a very narrow spatial area - can be achieved by the spatial geometric design of the spatial shape of the explosive material, without using known per se, the pressure effect enhancing and the anisotropy of the pressure effect influencing, mostly consisting of solid materials Eindämmungen , Also, the desired objectives can be achieved without any metal inserts, which unfold the effects known in this context in the hollow charges explained above. In principle, there is also no need for a support structure surrounding the explosive material, for example in the form of encapsulation; rather, the desired objectives can be achieved on the basis of an intrinsically stable shaping of the explosive material. This presupposes that the explosive material is suitable for the formation of a stable spatial form and has an intrinsically stable mechanical load-bearing capacity. In the case of non-intrinsically stable explosive materials, such as gels, etc., appropriate, the spatial form of the explosive material predetermining envelopes or encapsulations are provided, which in turn are as detonation neutral, i. as far as possible have no effects negatively affecting the development of the pressure effect during the detonation of the explosive material.

Das der Fokussierung der Druckwirkung bei einer lösungsgemäß ausgebildeten Explosivstoffladung zugrunde liegende Wirkprinzip sei zur besseren Illustration anhand eines einfachen möglichen Ausführungsbeispiels beschrieben. Es sei angenommen, dass das explosive Material eine Raumform aufweist, die teller- oder schalenförmig ist, wobei die im Weiteren als Tellerform bezeichnete Raumform rotationssymmetrisch und dünnwandig ausgebildet ist und insbesondere eine konkav gekrümmte Oberfläche vorsieht. Es sei ferner angenommen, dass eine derartige Explosivstoffladung im Bereich des Tellermittelpunktes, der als Durchstoßpunkt der Symmetrieachse der Tellerform aufzufassen ist, zur Auslösung bzw. Initiierung der Detonation einen Zündpunkt vorsieht. Unmittelbar nach dem Zündereignis erfolgt eine sich symmetrisch um den Zündpunkt längs der räumlichen Erstreckung der Tellerform explosiv ausbreitende, chemische Stoffumwandlung, die sich mit einer von der Wahl des explosiven Materials abhängigen Detonationswellengeschwindigkeit ausbreitet. Aufgrund der konkav vorgegebenen Tellerform der Explosivstoffladung erfolgt die Schwadenausbreitung und die damit verbundene Schwadenströmung primär in Richtung der durch die Tellerform vorgegebene Rotationsachse, die sich virtuell von dem konkaven Oberflächenbereich der Tellerform in eine Raumrichtung erstreckt, die in der weiteren Terminologie als Hauptwirkungsrichtung bezeichnet wird, längs der sich eine Fokussierung der mit der Schwadenausbildung einhergehenden Druckwirkung ergibt.The principle underlying the focusing of the pressure effect in the case of a solution of explosive charge formed in accordance with the invention will be described for better illustration with reference to a simple possible embodiment. It is assumed that the explosive material has a three-dimensional shape, which is plate-shaped or cup-shaped, wherein the hereinafter referred to as plate shape spatial form is rotationally symmetric and thin-walled and in particular provides a concave curved surface. It is further assumed that such an explosive charge in the region of the disk center point, which is to be regarded as the piercing point of the symmetry axis of the dish form, provides for initiating the detonation an ignition point. Immediately after the ignition event occurs a chemical transformation which propagates symmetrically about the ignition point along the spatial extent of the plate shape, which propagates with a detonation wave velocity which depends on the choice of the explosive material. Due to the concave disc shape of the explosive charge, the swath propagation and associated swath flow is primarily along the axis of rotation dictated by the dish shape, which extends virtually from the concave surface area of the plate shape to a spatial direction, referred to in further terminology as the main direction of action which results in a focusing of the associated with the formation of steam pressure effect.

Nach derzeitigem Verständnis der mit einer derartigen Raumform einer Explosivstoffladung verbundenen räumlichen Fokussierung der sich bei Detonation ausbildenden Druckwirkung längs einer räumlichen Hauptwirkungsrichtung gilt es, die Schwadenausbreitungsgeschwindigkeit entlang der Hauptausbreitungsgeschwindigkeit in der Atmosphäre an die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Detonation im Sprengstoff, d.h. die Geschwindigkeit mit der sich die chemische Stoffumwandlung innerhalb des Sprengstoffes ausbreitet, anzupassen. Von großer Bedeutung scheint hierbei der Neigungs- bzw. Öffnungswinkel zu sein, unter dem sich der konkav ausgebildete Oberflächenbereich längs zur Hauptwirkungsrichtung erstreckt. Weist die konkav ausgebildete Oberflächenform einen sehr großen Öffnungswinkel auf, d.h. die Tellerform ist sehr flach ausgebildet, so ist die Geschwindigkeitskomponente, mit der sich die chemische Stoffumwandlung in Richtung der durch die Konkavform vorgegebene Hauptwirkungsrichtung ausbreitet, kleiner als im Falle einer sehr stark gekrümmten Tellerform. Zum anderen ist es möglich, die Schwadenausbreitungsgeschwindigkeit durch geeignete Wahl des explosiven Materials vorzugeben. Zusammenfassend kann daher festgestellt werden, dass eine wirksame Fokussierung der detonationsbedingten Druckwirkung zu beobachten ist, sofern der Öffnungswinkel der konkaven Oberflächenform einer lösungsgemäß ausgebildeten Raumform, die aus explosivem Material besteht, sowie das explosive Materials derart gewählt werden, so dass die anfängliche Schwadenausbreitungsgeschwindigkeit in die Hauptwirkrichtung und die Geschwindigkeit, mit der sich die Stoffumwandlung des Sprengstoff in diese Richtung räumlich ausbreitet, identisch oder weitgehend identisch sind.According to current understanding of the spatially focusing of the explosive charge forming a detonation effect along a main spatial direction of action, the rate of vapor propagation along the main velocity of propagation in the atmosphere is related to the velocity of detonation in the explosive, ie the velocity at which the chemical vapor propagates Substance transformation within the explosive propagates to adapt. Of great importance here seems to be the inclination or opening angle at which the concave surface area extends longitudinally to the main direction of action. If the concave surface shape has a very large opening angle, ie the dish shape is very flat, the velocity component with which the chemical conversion propagates in the direction of the main action direction predetermined by the concave shape is smaller than in the case of a very strongly curved dish shape. On the other hand, it is possible to specify the steam propagation speed by suitable choice of the explosive material. In summary, it can therefore be stated that an effective focusing of the detonation-related pressure effect can be observed, provided that the opening angle of the concave surface form of a solution formed spatial form, which consists of explosive material, and the explosive material are chosen such that the initial Swath propagation velocity in the main direction of action and the rate at which the material transformation of the explosive spatially propagates in this direction are identical or substantially identical.

Selbstverständlich eröffnet sich eine Vielzahl von Möglichkeiten für die Ausbildung derartig konkreter Raumformen für explosives Material zur Realisierung der vorstehend beschriebenen räumlich gerichteten Fokussierung der mit der Detonation verbundenen Druckwirkung. So sind neben der vorstehend erwähnten teller- oder schalenförmigen Raumform, die typischerweise einen sphärisch oder parabolisch gekrümmten konkaven Oberflächenbereich vorsieht, auch kegelförmige, vorzugsweise flachkegelförmige Raumformen denkbar, deren Kegelöffnungswinkel die sich in Hauptbreitungsrichtung orientierte Schwadenausbreitungsgeschwindigkeit wesentlich bestimmt.Of course, opens up a variety of possibilities for the formation of such concrete spatial forms of explosive material for the realization of the spatially directed focusing described above, the pressure effect associated with the detonation. Thus, in addition to the above-mentioned dish-shaped or bowl-shaped spatial form, which typically provides a spherically or parabolically curved concave surface area, conical, preferably flat-cone-shaped spatial forms are conceivable whose cone angle substantially determines the propagated in the main propagation direction swath propagation speed.

Die vorstehenden Raumformen werden typischerweise lediglich mit einem einzigen Zündpunkt, an dem die initiale Zündauslösung erfolgt, versehen, der im Symmetriepunkt der jeweiligen Raumform angeordnet ist.The above spatial forms are typically only provided with a single ignition point, at which the initial ignition triggering takes place, which is arranged in the symmetry point of the respective spatial form.

Grundsätzlich ist es jedoch möglich, bei vergleichbaren oder anders gestalteten Raumformen mehrere Zündpunkte oder auch Zündflächenbereiche vorzusehen, um hierdurch eine hinreichende Schwadenfokussierung längs einer Hauptwirkungsrichtung zu erhalten. In vorteilhafter Weise bietet es sich an, eine aus explosivem Material gefertigte Raumform, die nicht notwendigerweise rotationssymmetrisch um eine Rotationsachse ausgebildet ist, mit einer Vielzahl räumlich voneinander getrennter Zündpunkte auszustatten, die beispielsweise arrayförmig an einem Oberflächenbereich der Raumform angeordnet sind und die einzeln über eine entsprechende Zündauslöseeinheit ausgelöst werden können. Bei entsprechender Ausführung der Raumform der Explosivstoffladung mit einer Vielzahl einzelner Zündpunkte kann durch die Auswahl der räumlich verteilten Zündpunkte und deren getrennte Auslösung eine Leistungssteigerung der Druckwirkung sowie auch eine räumliche Ausrichtung der Hauptwirkungsrichtung, in die sich die Druckwirkung ausbreitet, bewirkt werden, ohne dabei die räumliche Orientierung der Raumform des explosiven Materials zu ändern.In principle, however, it is possible to provide a plurality of ignition points or ignition surface areas in comparable or differently designed spatial forms, in order to obtain a sufficient swath focusing along a main direction of action. Advantageously, it makes sense, a made of explosive material spatial form, which is not necessarily rotationally symmetrical about an axis of rotation, equipped with a plurality of spatially separated ignition points, which are arranged, for example, arrayed on a surface region of the spatial form and individually on a corresponding Ignition tripping unit can be triggered. With appropriate execution of the spatial form of the explosive charge with a large number of individual ignition points can by selecting the spatially distributed ignition points and their separate triggering an increase in performance of the pressure effect as well as a spatial orientation of the main direction of action, in which the Pressure effect propagates, without changing the spatial orientation of the spatial form of the explosive material.

In diesem Zusammenhang sei beispielsweise angenommen, dass bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel einer teller- oder schalenförmig ausgebildeten Raumform rückseitig zum konkaven Oberflächenbereich eine Vielzahl arrayförmig angeordneter Zündpunkte vorgesehen ist, deren Zündauslösung im Unterschied zu einer Zündauslösung ausschließlich am Ort des Symmetriezentrums anderweitig erfolgt.In this connection, it is assumed, for example, that in the above-described example of a dish-shaped or bowl-shaped spatial form, a plurality of array-shaped ignition points is provided on the rear side of the concave surface area, the ignition triggering of which takes place otherwise than at a triggering action exclusively at the location of the center of symmetry.

So können die um die Symmetrieachse der tellerförmigen Raumform verteilt angeordneten Zündpunkte unter Vorgabe einer bestimmten Zeitabfolge sowie auch unter Vorgabe eines bestimmten Zündauslösemusters gezündet werden, das beispielsweise nicht notwendigerweise die Auslösung aller vorhandenen Zündpunkte vorsieht, sondern vielmehr nur eine selektive Auswahl von vorhandenen Zündpunkten. Auf diese Weise ist es möglich, die räumliche Hauptwirkrichtung längs der eine Fokussierung der detonationsbedingten Druckwellen erfolgt, vorgebbar zu schwenken ohne dabei die Orientierung der Raumform der Explosivstoffladung zu verändern.Thus, distributed around the axis of symmetry of the plate-shaped spatial form arranged ignition points can be ignited under specification of a specific time sequence and under specification of a certain Zündauslösemusters, for example, does not necessarily provide the triggering of all existing ignition points, but rather only a selective selection of existing ignition points. In this way, it is possible, the main spatial direction along which a focusing of the detonation-related pressure waves takes place, predeterminable to pivot without changing the orientation of the spatial shape of the explosive charge.

Bei einer derart erzielten Schwadenfokussierung bzw. räumlichen Variation der Hauptwirkungsrichtung längs der sich die Druckwirkung maximal entfaltet, ist es erforderlich, eine Anpassung zwischen der räumlichen Anordnung sowie der zeitlichen Abfolge der Auslösung der Zündpunkte und den Eigenschaften des explosiven Materials und dessen Raumform vorzunehmen.With such achieved Schwadenfokussierung or spatial variation of the main direction of effect along which the pressure effect maximized, it is necessary to make an adjustment between the spatial arrangement and the time sequence of the triggering of the ignition points and the properties of the explosive material and its spatial form.

Weiterhin ist es ebenso denkbar, neben der Verwendung nur eines einzigen einheitlichen explosiven Materials zur Ausbildung der Raumform, das über eine bestimmte Schwadenausbreitungsgeschwindigkeit verfügt, auch unterschiedliche Explosivstoffe einzusetzen, um die Raumform auszubilden. Hierdurch können längs der Raumform der Explosivstoffladung Übergänge mit verschiedenen Explosivstoffeigenschaften geschaffen werden, die durchaus zielführend zum Zwecke einer Fokussierung der detonationsbedingten Druckwellen eingesetzt werden können.Furthermore, it is also conceivable, in addition to the use of only a single uniform explosive material to form the spatial form, which has a certain steam propagation speed, to use different explosives to form the spatial form. As a result, transitions with different explosive properties can be created along the spatial form of the explosive charge, which are quite expedient for Purposes of focusing the detonation-related pressure waves can be used.

Wie bereits vorstehend kurz angesprochen, eröffnet sich eine nahezu unbegrenzte Vielfalt an möglichen geometrischen Raumformen für eine Realisierung der lösungsgemäß erkannten Fokussierung der Druckwirkung längs einer Hauptausbreitungsrichtung. Neben Teller-, Scheiben- oder Flachkegelformen sind auch andere Ladungsgeometrien, wie beispielsweise Doppelkonusformen oder vielfältig gekrümmte Oberflächen, mit konkaver Gesamtkontur und fokussierender Wirkung denkbar.As already briefly mentioned above, opens up a virtually unlimited variety of possible geometrical spatial forms for a realization of the solution recognized focusing the printing effect along a main propagation direction. In addition to disk, disk or flat cone shapes, other charge geometries, such as double cone shapes or manifold curved surfaces, with concave overall contour and focusing effect are also conceivable.

Neben der vorstehenden, sehr wesentlichen räumlichen Auslegung der Raumform des explosiven Materials sowie auch der räumlich und zeitlichen Vorgehensweise zu deren Zündung, ist darüber hinaus als sehr Wesentlich erkannt worden, dass eine weitere Maßnahme zu treffen ist, um eine deutliche Erhöhung des Wirkabstandes der fokussierten Druckwirkung zu erhalten. Diese Maßnahme betrifft das Vorsehen einer Partikelbeschichtung zumindest auf Teilbereichen des konkaven Oberflächenbereiches der Raumform. Durch die Partikelbeschichtung, beispielsweise in Form einzelner Partikel oder einer, bei der Explosion in Partikel zerfallende Materialschicht, kann eine deutliche Erhöhung der Druckwirkung in einem gegebenen Abstand erzielt werden kann.In addition to the above, very significant spatial interpretation of the spatial form of the explosive material as well as the spatial and temporal approach to their ignition, has also been recognized as very important that a further measure is to be taken to a significant increase in the effective distance of the focused pressure effect to obtain. This measure relates to the provision of a particle coating at least on partial areas of the concave surface area of the spatial form. Due to the particle coating, for example in the form of individual particles or a material layer which decomposes into particles during the explosion, a significant increase in the pressure effect at a given distance can be achieved.

Insbesondere und ausdrücklich bestehen die Partikel nicht notwendigerweise aus Metall, sondern vorzugsweise aus glasartigen oder keramischen Werkstoffen.In particular and expressly, the particles do not necessarily consist of metal, but preferably of vitreous or ceramic materials.

Lösungsgemäß ist erkannt worden, dass durch Vorsehen von Partikel oder einer in Partikel zerfallenden Materialschicht auf dem konkav ausgebildeten Oberflächenbereich eine entscheidende Erhöhung der Druckwirkung in einem gegebenen Abstand bewirkt wird. Zwar wird jedes einzelne Partikel bei einem möglichen Auftreffen auf einer Zielstruktur zur lokalen Penetration an der Einschlagstelle beitragen, jedoch ist dies nicht der Grund für eine erhöhte Druckwirkung, vielmehr lässt sich die markante Erhöhung der Druckwirkung auf eine Zielstruktur durch das Schwarmverhalten aller Partikel zurückführen, wobei der Einschlag der Partikelwolke die Druckwirkung unterstützt. Wesentlich scheint jedoch zu sein, dass die sich nach der Detonation ausbildende Partikelwolke die Strömungsvorgänge der Explosionsprodukte nachhaltig verändert. Ferner soll die den Partikeln zuordenbare Gesamtmasse kleiner sein als die dem explosiven Material zuordenbare Masse. Die Partikel sollen daher möglichst nicht metallisch sein, beispielsweise aus keramischen Materialien bestehen. Durch diese Forderung unterscheidet sich die lösungsgemäße Explosivstoffladung insbesondere von jenen Sprengstoffen, denen zur Wirkungssteigerung Schwermetallpartikel zugesetzt werden, den so genannten Dense-Inert-Metal-Explosives (DIME).According to the solution, it has been recognized that by providing particles or a layer of material which breaks down into particles on the concavely formed surface region, a decisive increase in the pressure effect is effected at a given distance. Although each individual particle in a possible impact on a target structure for local penetration at the impact contribute, but this is not the reason for an increased pressure effect, but can be the significant increase in the pressure effect on a Return the target structure by the swarm behavior of all particles, whereby the impact of the particle cloud supports the pressure effect. However, it seems to be essential that the particle cloud forming after the detonation changes the flow processes of the explosion products sustainably. Furthermore, the total mass attributable to the particles should be smaller than the mass that can be assigned to the explosive material. The particles should therefore as far as possible not be metallic, for example consist of ceramic materials. Due to this requirement, the explosive charge according to the invention differs in particular from those explosives to which heavy metal particles are added in order to increase the effect, the so-called dense inert metal explosive (DIME).

Das Aufbringen der Partikel bzw. einer in Partikel durch Detonation zerfallenden Materialschicht auf den konkav ausgebildeten Oberflächenbereich der Raumform wird vorzugsweise mit adhäsiv wirkenden Substanzen zur Herstellung einer innigen Verbindung zwischen Partikel und Raumform vorgenommen, die ihrerseits geeignet ausgewählt sind und somit einen positiven Beitrag zur Gesamtwirkung leisten können.The application of the particles or a material layer which disintegrates into particles by detonation onto the concave surface area of the spatial form is preferably carried out with adhesive substances for producing an intimate connection between particles and spatial form, which in turn are suitably selected and thus make a positive contribution to the overall effect can.

Durch die Wahl der Partikelgröße und damit auch der Masse der Partikel kann darüber hinaus ausgeschlossen werden, dass sich die Partikelwolke unkontrolliert weit vom Ort der Detonation ausbreitet, wie dies beispielsweise bei den Penetratoren aus konventionellen Projektilsprengstoffladungen der Fall ist. Die lösungsgemäße Explosivstoffladung ermöglicht eine räumlich extrem gerichtete Druckwirkung, deren Wirkweite vordefinierbar ist. Die Druckwirkung in großem Abstand vom Ort der Explosivstoffladung kann vergleichbar zur Wirkung einer Kugelladung sein, die sich direkt in Kontakt mit einer Zielstruktur befindet. Wesentlich ist, dass sich die extrem hohe Druckwirkung der lösungsgemäß ausgebildeten Explosivstoffladung in großem Abstand von der Ladung nur in einem definierten Raumwinkelbereich entfaltet, dessen Richtung im Wesentlichen durch die geometrische Ausbildung der Raumform und der Zündweise vorgebbar ist. Die Reichweite der Partikelwolke ist bei gegebener Partikel-Gesamtmasse und Sprengstoffmenge durch die Auswahl von Größe, Masse und Form der Einzelpartikel beeinflussbar.By choosing the particle size and thus the mass of the particles can be ruled beyond that the particle cloud uncontrollably spread far from the place of detonation, as is the case for example with the penetrators from conventional projectile explosives. The explosive charge according to the solution enables a spatially extremely directed pressure effect whose range of action can be predefined. The pressure effect at a great distance from the location of the explosive charge can be comparable to the effect of a ball charge, which is directly in contact with a target structure. It is essential that the extremely high pressure effect of the explosive charge formed in accordance with the solution unfolds at a large distance from the charge only in a defined solid angle range, the direction of which can be predetermined essentially by the geometric configuration of the spatial form and the method of ignition. The range of the particle cloud can be influenced for a given total particle mass and quantity of explosive by selecting the size, mass and shape of the individual particles.

Kurze Beschreibung der ErfindungBrief description of the invention

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: Perspektivische Darstellung einer flachkegeligen Explosivstoffladung,
Fig. 2a, b: Diagrammdarstellungen zur Veranschaulichung der Druckwirkung im Nah- und Fernfeld (Stand der Technik),
Fig. 3: Gegenüberstellung der Druckwirkung einer an sich bekannten Zylinderladung mit einer lösungsgemäß ausgebildeten Explosivstoffladung, sowie
Fig. 4 a - e: Mehrseitenansicht einer mit schalenförmiger Raumform ausgebildeten Explosivstoffladung, Ausführungsform einer lösungsgemäß ausgebildeten Explosivstoffladung mit zwei und mehr Zündpunkten.

The invention will now be described by way of example without limitation of the general inventive idea by means of embodiments with reference to the drawings. Show it:

Fig. 1: Perspective view of a flat cone explosive charge,
Fig. 2a, b: Diagram illustrations to illustrate the printing effect in the near and far field (prior art),
Fig. 3: Comparison of the pressure effect of a known cylinder charge with a solution according trained explosive charge, as well
Fig. 4 a - e: Multipage view of an explosive charge formed with a bowl-shaped spatial form, embodiment of a solution according to the invention designed explosive charge with two or more ignition points.

Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche VerwendbarkeitWays to carry out the invention, industrial usability

Bei der lösungsgemäßen Explosivstoffladung, die sich letztlich einzig und allein durch die Kombination einer bestimmt vorgegebenen Raumform aus explosivem Material sowie mit an einem bestimmten Oberflächenbereich der Raumform vorgesehenen Partikeln und/oder mit einer durch die Detonation im Partikel zerfallenden Materialschicht ergibt, kommt es im Wesentlichen darauf an, dass die geometrische Ausbildung der Raumform sowie die Wahl des explosiven Materials derart gewählt sind, dass sich in Abhängigkeit von der Zündweise ein für die weitere Ausbreitung günstiger zeitlicher räumlicher Verlauf der Front der sich ausbreitenden chemischen Stoffumwandlung und einer damit einhergehenden resultierende Schwadenausbildung durch die freie Atmosphäre ergibt.In the case of the explosive charge according to the solution, which ultimately results solely from the combination of a definite predetermined spatial form of explosive material and with particles provided on a certain surface area of the spatial form and / or with a material layer which disintegrates in the particle as a result of the detonation, this essentially occurs in that the geometric design of the spatial form and the choice of explosive material are selected such that depending on the ignition a favorable for the further propagation temporal course of the front of the propagating chemical conversion and a consequent resulting formation of steam by the free Atmosphere yields.

Für den Fall einer, auf einen räumlichen Punkt gerichteten rotationssymmetrischen Raumform, erfüllt beispielsweise die in den Fig. 1 perspektivisch dargestellte Flachkegelladung. Die als Flachkegel ausgebildete Explosivstoffladung 1 weist einen konkaven Oberflächebereich 2 auf, der sich in der Figurdarstellung in die Zeichenebene kegelförmig in den Bereich der Kegelspitze 3 zusammenlaufen verjüngt. Die Raumform ist dünnwandig mit einer Wandstärke von einigen Millimetern bis zu einigen Zentimetern, je nach Wahl des Flachkegeldurchmessers, ausgebildet. Ausdrücklich wird darauf hingewiesen, dass sowohl an der in der Figur 1 sichtbaren konkaven Oberfläche 2 als auch an der nicht sichtbaren Rückseite keine Verdämmungsschichten zwingend vorgesehen sind, die die Detonationswirkung des explosiven Materials, aus der die flachkegelige Raumform der Explosivstoffladung 1 besteht, beeinflusst.In the case of a rotationally symmetrical spatial form directed at a spatial point, for example, the one in the Fig. 1 in perspective flat cone charge. The trained as a flat cone explosive charge 1 has a concave surface area 2, which tapers in the figure representation in the plane of the cone in the region of the apex 3 converge. The spatial form is thin-walled with a wall thickness of a few millimeters to a few centimeters, depending on the choice of the flat cone diameter formed. It is expressly noted that both at the in the FIG. 1 visible concave surface 2 as well as on the invisible back no Dämämmungsschichten mandatory are provided, which affects the detonation effect of the explosive material of which the flachgegelige space shape of the explosive charge 1.

Bei einer konkreten Realisierungsform sieht die Flachkegelform einen Öffnungswinkel von etwa 130° vor, wobei als explosives Material Nitropenta (PETN) gewählt ist und die Zündung im Zentrum 3 der Flachkegelladung erfolgt, da in diesem Fall die durch die Raumform mitbestimmte Laufzeit in dem explosiven Material auf die Detonationsgeschwindigkeit der Explosivstoffladung abgestimmt ist.In a concrete implementation form, the flat cone shape provides an opening angle of about 130 °, wherein as explosive material Nitropenta (PETN) is selected and the ignition takes place in the center 3 of the flat cone charge, since in this case mitbestimmte by the spatial shape of the explosive material on the detonation speed of the explosive charge is tuned.

Eine Fokussierung der sich durch die Detonation der Explosivstoffladung 1 ausbildenden Druckwirkung ist längs der Kegelsymmetrieachse A, längs der sich der konkave Oberflächenbereich 2 der Explosivstoffladung sich konisch erweiternd erstreckt, zu beobachten.Focusing the pressure effect formed by the detonation of the explosive charge 1 can be observed along the cone symmetry axis A, along which the concave surface region 2 of the explosive charge extends in a conically widening manner.

Neben der speziellen Wahl der Raumform der Explosivstoffladung 1 trägt eine nicht weiter dargestellte Belegung der konkav ausgebildeten Oberfläche 2 mit aus nichtmetallischen Partikeln, beispielsweise in Form von Glasperlen oder anderen nichtmetallischen, vorzugsweise aus keramischen Werkstoffen bestehenden Partikeln, mit einer Partikelgröße bis hinab zu Mikro- oder Nanometern dazu bei, die Reichweite der nahfeldartigen Druckwirkung aufgrund einer gerichteten Schwadenströmung längs der Hauptwirkungsrichtung A drastisch zu erhöhen. Erst durch das Vorsehen der an dem konkaven Oberflächenbereich 2 aufgebrachten Partikel P oder einer entsprechenden Materialschicht, die im Wege einer Detonation in eine Vielzahl von Partikeln zerfällt, ist eine drastische Steigerung der Reichweite der Druckwirkung erzielbar. Zwar tragen die Partikel bei Auftreffen auf einer Zielstruktur zu einem gewissen lokalen Penetrationseffekt bei, die drastische Erhöhung der Reichweite der Druckwirkung ist jedoch durch die Gesamtwirkung des Systems durch die sich ausbreitende Schwadenströmung kombiniert mit der partikulären Strömung von Zusatzstoffen bestimmt.In addition to the special choice of the spatial shape of the explosive charge 1 carries a not shown occupancy of the concave surface 2 with non-metallic particles, for example in the form of glass beads or other non-metallic, preferably of ceramic materials particles, with a particle size down to micro or Nanometers to drastically increase the range of the near-field pressure effect due to a directed swath flow along the main direction of action A. Only by the provision of applied to the concave surface portion 2 Particles P or a corresponding material layer, which disintegrates by means of a detonation in a plurality of particles, a drastic increase in the range of the pressure effect can be achieved. Although the particles contribute to a certain local penetration effect when hitting a target structure, the drastic increase in the range of the pressure effect is determined by the overall effect of the system by the spreading swath flow combined with the particulate flow of additives.

Anhand der in Fig. 3 gezeigten Bilddarstellungen kann ersehen werden, wie groß der Druckunterschied zwischen einer an sich bekannten Zylinderladung, gemäß Fig. 3 (oben) und einer lösungsgemäß ausgebildeten Flachkegelladung mit Partikelbeschickung, gem. Fig. 3 (unten), sein kann. So sei angenommen, dass in Fig. 3 (oben), linke Darstellung im Zentrum, die Zylinderladung mit horizontal verlaufender Zylinderachse angeordnet ist, die linksseitig an längs der Zylinderachse gezündet wird. Zur Erfassung der Druckwirkung sind ein Drucksensor Nr. 1 längs der Zylinderachse und zwei Drucksensoren Nr. 2 jeweils beidseitig senkrecht zur Zylinderachse angeordnet. Anhand des Druck/Zeit-Verlaufes, der in dem Diagramm getrennt für die Sensoren 1 und 2 dargestellt ist, kann ersehen werden, dass sich längs der Zylinderachse eine leicht erhöhte Druckwirkung (siehe Graph Nr. 1) im Vergleich zu der von den Sensoren 2 erfassten Druckwirkung einstellt. In Fig. 3 (unten) ist eine identische Situation bezüglich der zu erfassenden Druckwirkung dargestellt, jedoch wird in diesem Fall eine Flachkegelladung mit einem einzigen, an der Spitze der Flachkegelladung angebrachten Zündpunkt, zur Detonation gebracht. Auch in diesem Fall sind die Druckwirkungen in dem nebenstehenden Diagramm getrennt für den Sensor 1 längs der Flachkegelachse sowie der Sensoren 2 dargestellt. Deutlich ersichtlich ist die weitaus größere Druckwirkung längs der Hauptwirkungsrichtung bei gleichem Abstand im Vergleich zum Fallbeispiel in Fig. 3 (oben). Zudem ist der ausgeprägte Druckunterschied zwischen den Sensoren 1 und 2 in Figur 3 (unten) zu beachten.On the basis of in Fig. 3 shown image representations can be seen how large the pressure difference between a known cylinder charge, according to Fig. 3 (Above) and a solution formed flat cone charge with particle feed, acc. Fig. 3 (below), can be. So, suppose that in Fig. 3 (top), left view in the center, the cylinder charge is arranged with horizontally extending cylinder axis, which is ignited on the left side along the cylinder axis. To detect the pressure effect, a pressure sensor no. 1 along the cylinder axis and two pressure sensors no. 2 are arranged on both sides perpendicular to the cylinder axis. On the basis of the pressure / time curve, which is shown separately in the diagram for the sensors 1 and 2, it can be seen that along the cylinder axis a slightly increased pressure effect (see graph no. 1) in comparison to that of the sensors. 2 adjusted recorded pressure effect. In Fig. 3 (bottom) shows an identical situation with respect to the pressure effect to be detected, but in this case a flat-cone charge is detonated with a single ignition point attached to the tip of the flat-cone charge. Also in this case, the pressure effects in the adjacent diagram are shown separately for the sensor 1 along the flat cone axis and the sensors 2. Clearly visible is the much greater pressure effect along the main direction of action at the same distance compared to the case in Fig. 3 (above). In addition, the pronounced pressure difference between the sensors 1 and 2 in FIG. 3 (below).

In den Figuren 4 a bis e ist eine alternative Raumform zur Ausgestaltung einer Explosivstoffladung 1 perspektivisch aus unterschiedlichen Blickwinkeln dargestellt.In the FIGS. 4 a to e an alternative spatial form for the design of an explosive charge 1 is shown in perspective from different angles.

Die Explosivstoffladung 1 weist in diesem Fall eine schalenförmige bzw. kalottenförmige Raumform auf, die gem. Figur 4a über einen sphärisch geformten Oberflächenbereich 2 verfügt. Anhand der Figur 4b, die eine Seitenansicht der Explosivstoffladung zeigt ist gleichsam ersichtlich, dass weder an der konkaven Vorderseite als auch der rückwärtigen Seite Verdämmungsschichten vorgesehen sind. Die eingezeichnete Achse gibt die Hauptwirkungsrichtung A an, im Falle einer Zündung der Explosivstoffladung am Zündpunkt Z1, der von der Symmetrieachse, gleichbedeutend mit der Hauptwirkrichtung A durchsetzt wird.The Explosivstoffladung 1 has in this case a cup-shaped or dome-shaped spatial form, the gem. FIG. 4a has a spherically shaped surface area 2. Based on FIG. 4b 1, which shows a side view of the explosive charge, it can be seen that neither the concave front nor the rear side is provided with denutment layers. The drawn axis indicates the main direction of action A, in the case of ignition of the explosive charge at the ignition point Z1, which is interspersed by the axis of symmetry, equivalent to the main direction of action A.

In den Figuren 4 c und d ist jeweils die gleiche kalottenförmig ausgebildete Explosivstoffladung 1 gezeigt aber nun mit zwei Zündpunkten Z1 und Z2.
Wie bereist vorstehend erwähnt würde eine Zündung der Explosivstoffladung 1 am Zündpunkt Z1 eine längs der Achse A1 sich fokussierend ausbildende Druckwirkung bewirken. Wird hingegen die gleiche Explosivstoffladung, ohne diese räumlich zu schwenken, an dem Punkt Z2 initial gezündet, so ergibt sich eine um die Hauptwirkungsrichtung A1 geschwenkte zweite Hauptwirkungsrichtung A2, längs der sich die Druckwirkung fokussierend ausbreitet. Es kann somit gezeigt werden, dass durch bestimmte Verlagerung des Zündpunktes zur Raumform der Explosivstoffladung die Raumrichtung, längs der sich die Druckwirkung fokussierend ausbreitet, geschwenkt werden kann.In the FIGS. 4 c and d in each case the same dome-shaped explosive charge 1 is shown but now with two ignition points Z1 and Z2.
As already mentioned above, ignition of the explosive charge 1 at the ignition point Z1 would cause a pressure effecting the pressure to form along the axis A1. If, on the other hand, the same explosive charge is ignited spatially at the point Z2, the result is a second main direction of action A2, which is pivoted about the main direction of action A1 and along which the pressure effect propagates focusing. It can thus be shown that by certain displacement of the ignition point to the spatial form of the explosive charge, the spatial direction along which the pressure effect propagates focusing, can be pivoted.

Fig. 4e zeigt eine arrayförmige Anordnung von jeweils fünf Zündpunkten Z1 bis Z5, die verteilt auf der Rückseite der schalenförmig ausgebildeten Raumform der Explosivstoffladung 1 aufgebracht sind. Die einzelnen Zündpunkte Z1 bis Z5 können einzeln, getrennt oder in Kombination mit einer entsprechenden Zündauslöseeinheit getriggert werden. So konnte bereits experimentell nachgewiesen werden, dass eine Steuerung der Hauptwirkungsrichtung, längs der sich die Druckwirkung fokussierend ausbreitet, durch Variation der Lage der Zündpunkte möglich ist. Fig. 4e shows an array-shaped arrangement of five ignition points Z1 to Z5, which are applied distributed on the back of the cup-shaped spatial shape of the explosive charge 1. The individual ignition points Z1 to Z5 can be triggered individually, separately or in combination with a corresponding ignition trip unit. Thus, it has already been experimentally proven that a control of the main direction of action, along which the pressure effect spreads focusing, is possible by varying the position of the ignition points.

Mit einer lösungsgemäßen Explosivstoffladung wurden bereits erfolgreiche Versuche durchgeführt, mit denen demonstriert werden konnte, dass Stahlbleche, die in Abständen von bis zu 5 m vom Ort der Explosivstoffladung angeordnet waren, aufgrund intensiver kurzzeitiger Druckeinwirkung zum Aufplatzen gebracht werden konnten. Bei Beabstandung der lösungsgemäß ausgebildeten Explosivstoffladung in nur einem Meter zu dem Stahlblech ähnelte das sich an dem Stahlblech ausbildende Schadensbild jenem Schaden, den eine kugelförmige Ladung gleicher Sprengstoffmasse in direkten Kontakt zum Stahlblech verursacht. Dies verdeutlicht das weitaus höhere Druckwirkungspotential der lösungsgemäßen Explosivstoffladung zum Beispiel gegenüber herkömmlichen kugelförmigen Ladungen.Successful trials have already been carried out with an explosives charge in accordance with the solution, with which it could be demonstrated that steel sheets arranged at distances of up to 5 m from the location of the explosive charge, could be burst due to intense short-term pressure. By spacing the solution of explosive charge formed in only one meter from the steel sheet, the damage pattern formed on the steel sheet was similar to the damage caused by a spherical charge of the same explosive mass in direct contact with the steel sheet. This illustrates the much higher pressure action potential of the explosive charge according to the invention, for example compared to conventional spherical charges.

Mit den lösungsgemäßen Maßnahmen konnte nachweisbar die nahfeldartige Druckwirkung der Schwadenströmung, verglichen mit den Ausdehnungen des Nahfeldes einer herkömmlichen massegleichen Kugelladung, über sehr große Abstände übertragen werden. Die hierzu erforderlichen Maßnahmen tragen insbesondere dem Aspekt einer technisch einfachen und kostengünstigen Realisierung Rechnung und lassen sich überdies mit geringerem Gewicht realisieren. Gleichzeitig basiert die Erhöhung der Druckwirkung nicht, wie bei bisherigen vergleichbaren bekannten Lösungen, auf projektilartigen Eigenschaften oder Splitterwirkungen, da Projektile oder Splitter entlang ihrer Flugbahn über große Entfernungen weiter fliegen, während die Druckwirkung von Ladungen, die nach dem obigen Prinzip ausgelegt sind, in der Reichweite der Druckwirkung effektiv einstellbar und damit begrenzbar ist. Gefährdungen durch Splitterflug können somit effektiv ausgeschlossen werden.With the measures according to the solution, the near-field-like pressure effect of the swath flow could be demonstrably transmitted over very large distances, compared with the dimensions of the near field of a conventional mass-like ball charge. The measures required for this purpose take into account in particular the aspect of a technically simple and cost-effective implementation and can also be realized with a lower weight. At the same time, the increase in the pressure effect is not based on projectile-like properties or splinter effects, as in previous comparable known solutions, since projectiles or splinters fly along their trajectory over long distances, while the pressure effect of charges, which are designed according to the above principle, in the Range of pressure effect is effectively adjustable and thus limited. Threats caused by splinter flight can thus be effectively ruled out.

Die lösungsgemäße Explosivstoffladung lässt sich durch eine Vielzahl wissenschaftlicher Zwecke, in technischen Verfahren sowie Apparaten einsetzen, beispielsweise durch Beschleunigung von Objekten oder zur Umformung von Werkstoffen.The explosive charge according to the invention can be used for a variety of scientific purposes, in technical processes and apparatus, for example by accelerating objects or for forming materials.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: ExplosivstoffladungExplosive charge
22: Konkaver OberflächenbereichConcave surface area
33: Kegelspitzeapex
PP: Partikelparticle
ZZ: Zündpunktignition point
AA: HauptwirkungsrichtungMain direction of action

Claims

Explosive charge, which has a three-dimensional shape consisting of an explosive material and by means of the explosion develops a spatial anisotropic pressure effect in at least one main direction of action, in which the pressure effect is greater than in other directions,
characterized in that the spatial form consisting of explosive material has a surface area facing the main direction of action and extending in the main direction of action,
in that particles are applied to the surface region and / or a material layer which decomposes into particles during the explosion is applied and in that a total mass which can be assigned to the particles is smaller than a mass which can be assigned to the explosive material.

Explosive charge according to claim 1,
characterized in that the spatial form of the explosive material is designed in the manner of a shaped charge geometry and has a concave surface area on which the particles are at least partially applied and / or applied in the explosion in particles disintegrating material layer.

Explosive charge according to claim 1,
characterized in that in addition to the application of the particles to a surface region and an introduction of particles in the explosive volume is made.

Explosive charge according to one of claims 1 to 3,
characterized in that the material of which the particles are made is non-metallic.

Explosive charge according to one of claims 1 to 4,
characterized in that the spatial form of the explosive material provides at least a region, the so-called ignition point, at which an igniter is provided for triggering the explosion, and
that the position of the at least one ignition point relative to the spatial form and the spatial form of the explosive material are selected such that an explosive material conversion of the explosive material takes place with a propagation velocity component oriented in the main action direction, which corresponds to a propagation velocity of the steam propagating in the main direction of action, with which the pressure effect spreads.

Explosive charge according to one of claims 1 to 5,
characterized in that the spatial form of the explosive material is intrinsically stable and no for the along the preferred direction of space propagating, explosion-related pressure effect direction-providing components are provided.

Explosive charge according to one of claims 1 to 6,
characterized in that the surface area of the spatial form is concave and widens in the preferred spatial direction radially to this.

Explosive charge according to claim 7,
characterized in that the concave surface area is rotationally symmetric to the preferred spatial direction.

Explosive charge according to claim 6 or 7,
characterized in that the spatial form is in the form of a flat cone, with a kind of conical tip and in the direction of the preferred spatial direction conically widening flat cone funnel, on whose the preferred direction of space facing flat cone surface, the particles are provided and / or the material layer is provided.

Explosive charge according to claim 5 and 9,
characterized in that in the region of the apex of the igniter is provided.

Explosive charge according to claim 9 or 10,
characterized in that the spatial form is concave side and convex side freely accessible to the flat cone.

Explosive charge according to one of claims 9 to 11,
characterized in that the spatial shape of the flat cone has a flat cone wall thickness of one millimeter or a few millimeters to a few centimeters.

Explosive charge according to one of claims 8 to 11,
characterized in that the flat cone includes a cone angle which is in the range between greater than 90 ° and less than 180 °.

Explosive charge according to one of claims 9 to 13,
characterized in that the explosive material contains Nitropenta and the flat cone corresponds to a cone angle at an angle between 125 ° and 135 °, preferably 130 °.

Explosive charge according to one of claims 1 to 13,
characterized in that the spatial form of the explosive charge at least two spatially separated ignition points provides that are connected to a Zündauslöseeinheit and can be triggered with a predetermined time sequence, and
that the attachment of the ignition points to the explosive charge as well as the choice of the timing for the ignitions are determined by the desired anisotropy of the pressure effect.

Explosive charge according to one of claims 1 to 13,
characterized in that a plurality of array-like arranged on the spatial shape ignition points is provided, which are connected to a Zündauslöseeinheit and can be triggered with a predetermined time sequence and a spatial ignition sequence, and
in that the attachment of the ignition points to the explosive charge and / or the choice of the time sequence and / or the spatial ignition sequence for the ignitions are determined by the desired anisotropy of the pressure effect.

Explosive charge according to one of claims 1 to 16,
characterized in that the spatial form of the explosive charge is formed such that the pressure effect on a spatial point, a line or along a surface can be focused or concentrated.

Explosive charge according to one of claims 1 to 17,
characterized in that the spatial form provides areas of different explosive material.

Explosive charge according to one of claims 1 to 18,
characterized in that the particles applied to the surface area are subdivided into at least two particle groups each having different sizes and / or particle materials and / or the material layer applied to the surface area has at least two areas with different layer materials.

Explosive charge according to one of claims 1 to 19,
characterized in that the particles are nano- or microparticles.