EP3011257A1 - Abstandselement, hohlladungskörper und sprengsatz sowie zugehöriger bausatz - Google Patents

Abstandselement, hohlladungskörper und sprengsatz sowie zugehöriger bausatz

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EP3011257A1
EP3011257A1 EP14734382.6A EP14734382A EP3011257A1 EP 3011257 A1 EP3011257 A1 EP 3011257A1 EP 14734382 A EP14734382 A EP 14734382A EP 3011257 A1 EP3011257 A1 EP 3011257A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
chamber
cylinder
charge body
shaped charge
explosive
Prior art date
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Granted
Application number
EP14734382.6A
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English (en)
French (fr)
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EP3011257B1 (de
Inventor
Sven-Christian Hesse
Detlef Lambertus
Roy Jones
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Atlas Elektronik GmbH
Original Assignee
Atlas Elektronik GmbH
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Publication date
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Publication of EP3011257A1 publication Critical patent/EP3011257A1/de
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Publication of EP3011257B1 publication Critical patent/EP3011257B1/de
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B1/00—Explosive charges characterised by form or shape but not dependent on shape of container
    • F42B1/02—Shaped or hollow charges
    • F42B1/024—Shaped or hollow charges provided with embedded bodies of inert material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/02—Blasting cartridges, i.e. case and explosive adapted to be united into assemblies

Definitions

  • the invention relates to a distance pass element, in particular distance pass ring, with a passage opening and a circumferential circulation passage surface
  • an expansion element in particular a metal insert, a cylinder and a closure element, wherein the cylinder and closure element form a cavity and the cavity has an opening, so that in the cavity superfluous explosive exits in an adjustment of the cylinder and closure element, an explosive device, which has the shaped charge body and a kit.
  • Hollow charges are used as cutting charges in material processing.
  • cutting charges can be defined by means of a directed detonation, for example, metal plates are severed. Also, for impressing one or more holes, a shaped charge can be used.
  • the shaped charge / cutting charge is adapted exactly to the material to be processed. If this were not the case, for example, required tolerances for the hole size could not be met. Thus, for example, different shaped charges for certain hole dimensions are mass-produced. Also in the destruction of unexploded ordnance, such as sea mines, shaped charges are used. In this case, the mine is generally subjected to a sufficiently large hollow charge, so that an exploding of the dud is guaranteed.
  • the object of the invention is to improve the state of the art.
  • the object is achieved by a distance pass element, in particular distance pass ring, with a passage opening, a circumferential circulation fitting surface, with a frontal convex fitting surface with a Einpassradius R E to a first focus and the Einyoguring opposite foot-side concave pressure wave reflection surface with a reflection radius R R. a second focus, wherein the first and second focus are formed on the foot side.
  • a distance pass element in particular distance pass ring, with a passage opening, a circumferential circulation fitting surface, with a frontal convex fitting surface with a Einpassradius R E to a first focus and the Einyoguring opposite foot-side concave pressure wave reflection surface with a reflection radius R R. a second focus, wherein the first and second focus are formed on the foot side.
  • Opening characteristic defined, for example, the broken hole can change.
  • the "spacer element” is in particular a ring-shaped element which can be introduced into a shaped charge explosive device so that after assembly the chamber filled with explosive is reduced by the volume of the spacer element, in particular the spacer element "snuggles" exactly into the chamber so that there are more side cavities
  • a "passage opening” is provided, so that when a shaped charge explosive device is assembled, excessive explosive can pass out of the chamber through the passage opening and / or an ignition of the explosive is possible.
  • the "circumferential circulation mating surface” is in particular produced in such a way that it can be exactly fitted into a chamber of the shaped charge explosive device so that no additional cavities are created the distance (gap) between circulation pass and
  • Cylinder inner surface of the chamber limited to a few hundredths of a millimeter.
  • the permissible distance value depends in particular on the viscosity of the explosive to be used.
  • the convex mating surface forms a "fitting radius R E.
  • Example values for this fitting radius R E are values between 0.5 cm and 1.00 m, preferably values between 0.5 cm and 30 cm can be used Focus is arranged to the concave pressure wave reflection surface within the Hohladunsgs- explosive device. when this focus is directed to an inserted expander (liner).
  • the "concave pressure wave reflection surface” has the “reflection radius R R " on. Due to the concave curvature, a pressure wave forming by explosion of the explosive can be concentrated in an associated focus.
  • Example values for this reflection radius R R are values between 0.3 cm and 1.00 m, wherein preferably values between 0.3 cm and 30 cm can be used. It is particularly advantageous if the focus is arranged to the concave pressure wave reflection surface within the Hohladunsgs- explosive device. It is particularly effective when this focus is directed to an inserted expansion element (liner).
  • the "focus” is the location where the pressure wave is concentrated
  • the center of the focus essentially coincides with the center of an imaginary sphere or an imaginary (sectional) circle, which coincides with its (partial) sphere or describes with its (partial) circular line pressure wave reflection surface and / or mating surface or their sections.
  • the spacer element is made of an inert material, so that a generation of a spark is excluded.
  • a safe storage and transporting a later hollow charge explosive can be ensured.
  • Plastic material is, in particular, a dimensionally stable plastic which is pourable, and in particular polyethylene (PE) or polyamide or the like, as well as mixtures thereof, can be used as the plastic.
  • PE polyethylene
  • polyamide polyamide
  • the first and the second focus can be located at the same position.
  • the penetration depth can be varied defined.
  • the object is achieved by a shaped hollow body with a receptacle for an expansion element, in particular a metal insert, a cylinder and a closure element, wherein cylinder and closure element form a chamber and the chamber has an opening, so that in the Chamber located superfluous explosive at a mutually adjusting the cylinder and closure element exits, wherein the shaped charge body is configured such that at least two or more defined volume values can be formed through the chamber.
  • an expansion element in particular a metal insert, a cylinder and a closure element
  • the shaped charge body is configured such that at least two or more defined volume values can be formed through the chamber.
  • a shaped charge body can be provided which is adjustable at a place of operation to the local conditions.
  • a provision of different explosive charges is no longer necessary because a variety of blasting characteristics through the different adjustable volume values of the chamber can be realized.
  • a "shaped charge body” is a body which is equipped with explosives and an expansion element and forms a hollow charge, also known as a shaped charge explosive, in which the shaped charge body has both the cavity for expanding the expansion element and a "chamber" which of the explosives is located. Cavity and chamber are separated from each other in particular by the expansion element.
  • fixation is done in one direction.
  • this can be done by a circumferential projection within the shaped charge body.
  • the "cylinder” and the “closure element” essentially form the body of the hollow charge body in the assembled state.
  • the cavity and the expansion element can be arranged both in the cylinder and in the closure element.
  • the chamber can each be arranged in the cylinder or in the closure element or can also be formed by the interaction of cylinder and closure element.
  • the "chamber” is used to hold the explosive
  • the chamber walls are in particular by the cylinder and / or formed the closure element.
  • the one lateral boundary is made by the expansion element and the other boundary in particular by a concave pressure wave reflection surface, which in turn formed in particular by the cylinder and / or the closure element.
  • concave pressure wave reflection surface can be designed such that their focus is partially disposed in the expansion element.
  • Adjustment in particular takes place continuously, in its simplest form this can be done by screwing together cylinder and closure element.
  • the "opening” allows communication from the interior of the chamber to the outside, and in particular two things can be realized: firstly, superfluous explosives can escape from the chamber to the outside, and secondly provide external access to the explosives in the chamber so that the explosive can be detonated.
  • plastic explosives such as C4 or PBX (polymer-bound explosives) are used as "explosives.”
  • C4 consists in particular of 91% hexogen, 5.3% bis (2-ethylhexyl) sebacate (DOS), 2.1 % Polyisobutylene and 1.6% mineral oil
  • DOS bis (2-ethylhexyl) sebacate
  • DOS bis (2-ethylhexyl) sebacate
  • Polyisobutylene 1.6% mineral oil
  • Their plasticity allows these explosives to completely fill the chamber during adjustment so that pore formation or the formation of trapped air can be avoided.
  • the depth of penetration has a functional relationship with the chamber volume filled with explosives, it is possible to use "defined volume values" the penetration depth can be set for different materials to be penetrated.
  • the shaped charge body has a distance adjusting element, which on one side delimits a displacement of cylinder and closure element, so that the chamber forms one of the defined volume values.
  • the cylinder may have a plurality of laterally offset threaded bores into which a screw can be introduced. Now cylinder and closure element are pushed together or twisted to each other limits the write further adjustment. If this screw is removed and moved back into another threaded hole, the result is a smaller chamber volume after complete displacement.
  • clipable spacer rings can be placed on the cylinder from the outside, in which case the cylinder has staggered grooves for the spacer rings.
  • the shaped charge body may have a previously described spacer element, wherein the spacer element is arranged in the chamber, so that the remaining space of the chamber forms one of the defined volume value.
  • the chamber volume can thus be adjusted while maintaining the focus since, for example, the spacer element has a correspondingly adapted pressure wave reflection surface.
  • the shaped charge body has further previously mentioned spacer elements, so that the further remaining space of the chamber forms one of the further defined volume values.
  • the chamber volume can be adjusted defined.
  • an expansion element can be arranged in the receptacle for an expansion element.
  • the expansion element in question is also called a liner.
  • the resulting in an explosion pressure and heat wave can plastically deform the liner, so that in particular a directional pressure and / or heat wave arises.
  • Deep-drawing process produced and have a low material thickness.
  • the expansion element has the shape of a disk, a hemisphere, a cone or a truncated cone or mixed forms thereof. [43] These shapes can change the blast characteristic in a controlled way. This results in a sharp cone with a conical tip in the focus of the (reflected) pressure wave and a small, nearly round hole. If a disk is used on the center of which the focus is directed, this leads in particular to fringed and / or torn holes. Such holes are useful, for example, in marine mines, since after blasting the sea mine remains untouched for a few months and penetrates over the frayed hole seawater into the mine, so that rotting or corrosion of the ignition electronics.
  • Metal expansion element in particular copper, aluminum, magnesium, iron, uranium, silver, gold, platinum, tantalum, niobium or alloys thereof. Depending on the selection, the penetration depth and / or the hole characteristic can be influenced.
  • the shaped charge body has a concave pressure wave reflection surface, the focus of which lies within the chamber or the cavity.
  • the hole characteristic can in turn be influenced by the defined shifting of the focus.
  • the hollow charge body can be made of an inert material, so that the occurrence of a spark is excluded. [48] At this point, reference is made to the comments on the inert material above, which apply analogously here.
  • the object can be achieved by an explosive device with a previously described
  • Hollow charge body wherein the chamber is completely filled with an explosive and in the opening an ignition element is arranged.
  • This explosive device can be assembled on site according to the desired specifications and used directly. An order of a special explosive device or a corresponding provision of explosive devices can be omitted.
  • a catalog can be used to specify a configuration for specific mines or applications to be cleared so that on-site customization is done correctly. Material-dependent blasting characteristics can also be provided in a catalog.
  • the object can be achieved by a kit for producing a hollow charge body described above, wherein the kit has the cylinder and the closure element, so that when a combination of cylinder and closure element of the shaped charge body can be produced.
  • the kit has a previously described spacer element and / or the distance adjustment on.
  • an adaptable blasting system can be provided.
  • the kit may include the expansion element and / or an ignition element and / or an explosive.
  • Figure 1 is a schematic representation of a
  • Figure 2 is a highly schematic
  • Figure 3 is a highly schematic representation of a
  • Kit in a top view in a top view.
  • a spacer ring 101 is made of plastic.
  • the spacer ring 101 has an opening 103, which of a pressure wave reflecting surface 107 with
  • Reflection radius R R leads to a fitting face 105 with Einpassradius R E.
  • the spacer ring 101 has a cylindrical shape with a circulation fitting surface 109.
  • the radii R R and R E have the common focus 121.
  • the focus 121 is directed to the tip of a conical liner 111, also called a metal insert.
  • the liner has been made by deep drawing and hollow inside.
  • the chamber of a shaped charge 201 is defined defined.
  • the hollow charge 201 is configured rotationally symmetrical about a center line 202.
  • the shaped charge comprises the cylinder 203 and the closure 205.
  • the cylinder 203 has an external thread 239 which is arranged on the cylinder outer casing 231.
  • the cylinder 203 is hollow inside and has a cylinder inner casing 233.
  • Cylindrical inner shell 233 stepped designed so that a Lineraufnähme 235 is formed.
  • the cavity 241 forms.
  • the cylinder 203 has a bottom opening 237.
  • the closure 205 has an internal thread, which extends to the stop 251.
  • the closure 205 has a closure inner jacket 253 and the reflection surface 255 with radius R E.
  • a closure opening 257 is arranged in the closure 205.
  • the internal thread of the closure 205 and the external thread 239 of the cylinder 203 are arranged to each other such that by a mutual screwing of cylinder 203 and closure 205, a shaped charge body is formed.
  • stopper 251 is given a closed chamber shaped body between a liner 111, cylinder 203 and closure 205 forming chamber with a fixed volume.
  • An explosive device can be manufactured as follows (see Figure 2 and Merging directions 211). In the Cylinder 203 is inserted from above the liner 211. In addition, in the shutter 205 is also inserted from above the spacer ring 101 such that the engagement surface 105 coincides with Einpassradius R E with the reflection surface 255 of radius R E. The C4 plastic explosive 207 is hand formed into an elongate body and placed between the liner 111 and the spacer ring 101. Subsequently, the cylinder 103 is screwed with liner 111 introduced with the closure 205 with the introduced spacer ring and located in the chamber C4-Kunststoffsprengsoff.
  • the plastic explosive fills the entire space between liner 111 and spacer ring 101 and excess C4 plastic explosive is conveyed through the opening 103 and closure opening 257 to the outside.
  • the resulting hollow charge 201 is now operational. At the location of the insert, the hollow charge 201 is attached with its bottom opening 237 where the blasting result is to take place. After ignition, a directional pressure wave emerges which emerges from the bottom opening 237. The associated depth of penetration is less than that which would arise if one Assembling the hollow charge 201 of the spacer ring 101 would not be used.
  • FIG. 3 A kit 301 suitable for variable use is shown in FIG.
  • the kit is arranged in a case which has a foam in its interior, are provided in the receptacles for the individual components.
  • the kit 301 comprises a cylinder 203, a closure 205, C4 plastic explosive 207, a spacer ring 101 and a further spacer ring, which is designed as a spacer ring 311.
  • kit 301 includes two detonators 209.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Drilling And Exploitation, And Mining Machines And Methods (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hohlladungskörper mit einer Aufnahme für ein Expansionselement (111), insbesondere eine Metalleinlage, einem Zylinder (203) und einem Verschlusselement (205), wobei Zylinder und Verschlusselement eine Kammer ausbilden und die Kammer eine Öffnung (257) aufweist, sodass in der Kammer befindlicher überflüssiger Sprengstoff bei einem zueinander Verstellen des Zylinders und Verschlusselements austritt, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlladungskörper derart ausgestaltet ist, dass durch die Kammer wenigstens zwei oder mehr definierte Volumenwerte ausbildbar sind.

Description

Abstandselement, Hohlladungskörper und Sprengsatz
zugehöriger Bausatz
[Ol] Die Erfindung betrifft ein Abstandspasselement , insbesondere Abstandspassring, mit einer Durchlassöffnung und einer umlaufenden Umlaufpassfläche, einen
Hohlladungskörper mit einer Aufnahme für ein Expansionselement, insbesondere eine Metalleinlage, einem Zylinder und einem Verschlusselement, wobei Zylinder und Verschlusselement einen Hohlraum ausbilden und der Hohlraum eine Öffnung aufweist, sodass im Hohlraum überflüssiger Sprengstoff bei einem zueinander Verstellen des Zylinders und Verschlusselements austritt, einen Sprengkörper, welcher den Hohlladungskörper aufweist und einen Bausatz.
[02] Hohlladungen werden als Schneidladungen in der Materialbearbeitung eingesetzt. Mit Schneidladungen können definiert mittels einer gerichteten Detonation beispielsweise Metallplatten zertrennt werden. Auch zum Aufprägen eines oder mehrere Löcher kann eine Hohlladung verwendet werden.
[03] Bei derartiger Materialbearbeitung ist es zwingend erforderlich, dass die Hohlladung/Schneidladung exakt auf das zu bearbeitende Material angepasst ist. Wäre dies nicht der Fall, könnten beispielsweise geforderte Toleranzen beim Lochmaß nicht eingehalten werden. Somit werden beispielsweise unterschiedliche Hohlladungen für bestimmte Lochmaße in Massen gefertigt. [04] Auch bei der Zerstörung von Blindgängern, wie beispielsweise Seeminen, werden Hohlladungen eingesetzt. Dabei wird im Allgemeinen die Mine mit einer ausreichend großen Hohlladung beaufschlagt, sodass ein Explodieren des Blindgängers gewährleistet ist.
[05] Es gibt jedoch Situationen in denen ein Explodieren des Blindgängers zwingend ausgeschlossen werden muss. So kann ein Blindgänger in der Nähe einer Pipeline nicht zur Explosion gebracht werden, da in diesen Fällen zusätzlich die Pipeline zerstört werden könnte und dies zu einer Umweltkatastrophe oder zu Lieferengpässen führen könnte. So müssen neben einer Hohlladung zur Komplett Zerstörung des Blindgängers unterschiedlichste Hohlladungen mit unterschiedlichen Penetrationstiefen oder Lochdurchmessern oder Öffnungscharakteristiken vorgehalten werden. Da beispielsweise bei es bei einer Minenart ausreicht die Elektronik zu zerstören und/oder über einen Zeitraum von mehreren Wochen, diese dem Seewasser auszusetzen.
[06] Aufgabe der Erfindung ist es den Stand der Technik zu verbessern .
[07] Gelöst wird die Aufgabe durch ein Abstandspasselement , insbesondere Abstandspassring, mit einer Durchlassöffnung, einer umlaufenden Umlaufpassfläche, mit einer stirnseitigen konvexen Einpassfläche mit einem Einpassradius RE zu einem ersten Fokus und einer der Einpassfläche gegenüberliegenden fußseitigen konkaven Druckwellenreflexionsfläche mit einem Reflexionsradius RR zu einem zweiten Fokus, wobei erster und zweiter Fokus fußseitig ausgebildet sind. [08] Mit vorliegendem Abstandselement kann in eine Kammer befindliche Sprengstoffmenge in einer Hohlladung definiert eingestellt werden. Die Sprengstoffmenge hat regelmäßig einen Einfluss auf die Penetrationstiefe, sodass darüber anpassbar eine Hohlladungs-Sprengkörper auf unterschiedlichste Situationen adaptierbar ist.
[09] Zudem kann durch die Ausgestaltung des Radius RR der konkaven Druckwellenreflexionsfläche der ( Druckwellen- ) - Fokus verändert werden, sodass sich die
Öffnungscharakteristik beispielsweise des hineingesprengten Loches definiert verändern lässt.
[10] Somit kann ein Bauteil bereitgestellt werden, durch dass definiert Sprengcharakteristika vor Ort eingestellt werden, ohne dass ein Bereitstellen mehrerer vorab hergestellter unterschiedlicher Hohlladungs-Sprengkörper notwendig ist.
[11] Folgendes Begriffliche sei vorab erläutert und soll für den gesamten Text gelten.
[12] Das „Abstandspasselement" ist insbesondere ein ringförmiges Element, welches in einen Hohlladungs- Sprengkörper einbringen lässt, sodass nach einem Zusammenbau die mit Sprengstoff gefüllte Kammer um das Volumen des Abstandspasselements verringert wird. Insbesondere „schmiegt" sich das Abstandselement exakt in die Kammer ein, sodass weitere Nebenhohlräume
(Zusatzkammern) oder zu große Fugen und Spaltmaße verhindert werden. [13] Es ist insbesondere eine „Durchlassöffnung" vorgesehen, sodass bei einem Zusammensetzen eines Hohlladungs-Sprengkörpers übermäßiger Sprengstoff aus der Kammer durch die Durchlassöffnung gelangen kann und/oder ein Zünden des Sprengstoffs möglich ist.
[14] Die „umlaufenden Umlaufpassfläche" ist insbesondere derart gefertigt, dass diese exakt in eine Kammer des Hohlladungs-Sprengkörpers einpassbar ist, sodass keine zusätzlichen Hohlräume entstehen. Für den Fall, dass der Hohlladungs-Sprengkörper eine kreiszylindrische Kammer mit einer Zylinderinnenfläche aufweist, ist der Abstand (Spaltmaß) zwischen Umlaufpassfläche und
Zylinderinnenfläche der Kammer auf einige hundertstel Millimeter begrenzt. Der zulässige Abstandswert hängt insbesondere von der Viskosität des zu verwendenden Sprengstoffs ab.
[15] Die zu der umlaufenden Umlaufpassfläche dargelegten Ausführungen gelten analog zur „konvexen Einpassfläche". Dabei weist die Kammer im Hohlladungs-Sprengkörper eine zur „konvexen Einpassfläche" passende konkave
Druckwellenreflexionsfläche auf. Weiterhin bildet die konvexe Einpassfläche einen „Einpassradius RE" aus. Beispielswerte für diesen Einpassradius RE sind Werte zwischen 0,5cm und 1,00m, wobei bevorzugt Werte zwischen 0,5cm und 30cm eingesetzt werden können. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Fokus zu der konkaven Druckwellenreflexionsfläche innerhalb des Hohladunsgs- Sprengkörpers angeordnet ist. Besonders effektiv ist es, wenn dieser Fokus auf ein eingefügtes Expansionselement (Liner) gerichtet ist.
Die „konkaven Druckwellenreflexionsfläche" stellt durch deren Wölbung eine Verschiebung einer
Druckwellenreflexionsfläche des Hohlladungs-Sprengkörpers dar. Die „konkaven Druckwellenreflexionsfläche" weist den „Reflexionsradius RR" auf. Durch die konkave Wölbung kann eine sich durch Explosion des Sprengstoffs ausbildende Druckwelle in einem zugehörigen Fokus konzentriert werden. Beispielswerte für diesen Reflexionsradius RR sind Werte zwischen 0,3cm und 1,00m, wobei bevorzugt Werte zwischen 0,3cm und 30cm eingesetzt werden können. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Fokus zu der konkaven Druckwellenreflexionsfläche innerhalb des Hohladunsgs- Sprengkörpers angeordnet ist. Besonders effektiv ist es, wenn dieser Fokus auf ein eingefügtes Expansionselement (Liner) gerichtet ist.
[16] Der „Fokus" ist der Ort an dem eine Konzentration der Druckwelle erfolgt. Das Zentrum des Fokusses stimmt im Wesentlichen mit dem Mittelpunkt einer gedachten Kugel oder eines gedachten ( Schnitt- ) Kreises überein, welche mit ihrer ( Teil- ) Kugelfläche oder mit ihrer ( Teil- ) Kreislinie Druckwellenreflexionsfläche und/oder Einpassfläche oder deren Schnitte beschreibt.
[17] In einer Ausführungsform ist das Abstandselement aus einem inerten Material gefertigt, sodass ein Entstehen eines Funken ausgeschlossen ist. [18] Somit kann ein sicheres Lagern und Transportieren eines späteren Hohladungs-Sprengkörpers gewährleistet werden .
[19] „Inertes Material" ist insbesondere ein formstabiler Kunststoff, welche bevorzug gießfähig ist. Dabei können als Kunststoff insbesondere Polyethylen (PE) oder Polyamid oder dergleichen, sowie Mischungen daraus eingesetzt werden.
[20] Um lediglich über den Parameter Sprengstoffmenge die Sprengcharakteristik zu beeinflussen, kann der erste und der zweite Fokus an derselben Position verortet sein. Dabei kann beispielsweise bei gleichbleibender gesprengter Lochgröße die Penetrationstiefe definiert variiert werden.
[21] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch einen Hohlladungskörper mit einer Aufnahme für ein Expansionselement, insbesondere eine Metalleinlage, einem Zylinder und einem Verschlusselement, wobei Zylinder und Verschlusselement eine Kammer ausbilden und die Kammer eine Öffnung aufweist, sodass in der Kammer befindlicher überflüssiger Sprengstoff bei einem zueinander Verstellen des Zylinders und Verschlusselements austritt, wobei der Hohlladungskörper derart ausgestaltet ist, dass durch die Kammer wenigstens zwei oder mehr definierte Volumenwerte ausbildbar sind.
[22] Somit kann ein Hohlladungskörper bereitgestellt werden welche an einem Einsatzort auf die dortigen Bedingungen einstellbar ist. Ein Vorhalten unterschiedlichster Sprengladungen ist nicht mehr erforderlich, da unterschiedlichste Sprengcharakteristika durch die unterschiedlich einstellbaren Volumenwerte der Kammer realisierbar sind.
[23] Folgendes Begriffliche sei erläutert:
[24] Ein „Hohlladungskörper" ist ein Körper, welcher mit Sprengstoff und einem Expansionselement bestückt eine Hohlladung, auch Hohlladungs-Sprengkörper genannt, bildet. Der Hohlladungskörper weist dabei sowohl den Hohlraum für das Expandieren des Expansionselements als auch eine „Kammer" auf, in welcher der Sprengstoff verortet wird. Hohlraum und Kammer sind dabei insbesondere durch das Expansionselement voneinander getrennt.
[25] Die „Aufnahme für ein Expansionselement" dient der definierten Fixierung eines Expansionselements.
Insbesondere erfolgt die Fixierung in einer Richtung. In einer einfachen Realisierung kann dies durch einen umlaufenden Vorsprung innerhalb des Hohlladungskörpers erfolgen .
[26] Der „Zylinder" und das „Verschlusselement" bilden im Wesentlichen im zusammengefügten Zustand den Körper des Hohlladunsgkörpers . Der Hohlraum und das Expansionselement können sowohl in dem Zylinder als auch im Verschlusselement angeordnet sein. Die Kammer kann jeweils in dem Zylinder oder in dem Verschlusselement angeordnet sein oder kann auch durch das Zusammenwirken von Zylinder und Verschlusselement gebildet werden.
[27] Die „Kammer" dient der Aufnahme des Sprengstoffs. Die Kammerwände werden insbesondere durch den Zylinder und/oder dem Verschlusselement gebildet. Die eine seitliche Begrenzung erfolgt durch das Expansionselement und die andere Begrenzung insbesondere durch eine konkave Druckwellenreflexionsfläche, welche wiederum insbesondere durch den Zylinder und/oder dem Verschlusselement gebildet. Weiterhin kann dabei konkave Druckwellenreflexionsfläche derart ausgestaltet sein, dass deren Fokus teilweise in dem Expansionselement angeordnet ist.
[28] Das „Verstellen" erfolgt insbesondere kontinuierlich. In seiner einfachsten Form kann dies durch ein zueinander Verschrauben von Zylinder und Verschlusselement erfolgen.
[29] Die „Öffnung" ermöglicht eine Verbindung vom Inneren der Kammer nach außen. Dabei können insbesondere zwei Dinge realisiert werden. Zum einen kann überflüssiger Sprengstoff aus der Kammer nach außen gelangen, zum anderen kann ein äußerer Zugang zum Sprengstoff in der Kammer bereitgestellt werden, sodass der Sprengstoff gezündet werden kann.
[30] Als „Sprengstoff" kommen insbesondere plastische Sprengstoffe wie C4 oder PBX (polymergebundene Sprengstoffe) zum Einsatz. Dabei besteht C4 insbesondere aus 91 % Hexogen, 5,3 % Bis ( 2-ethylhexyl ) -sebacat (DOS), 2,1 % Polyisobutylen und 1,6 % Mineralöl. Durch ihre Plastizität können diese Sprengstoffe die Kammer beim Verstellen vollkommen ausfüllen, sodass eine Porenbildung oder das Entstehen von Lufteinschlüssen vermeidbar ist.
[31] Da die Penetrationstiefe einen funktionalen Zusammenhang mit dem mit Sprengstoff gefüllten Kammervolumen aufweist, kann über „definierte Volumenwerte" die Penetrationstiefe für unterschiedliche zu penetrierende Materialien eingestellt werden.
[32] In einer Ausprägungsform weist der Hohlladungskörper ein Abstandsverstellelement auf, welches einseitig ein Verschieben von Zylinder und Verschlusselement begrenzt, sodass die Kammer einen der definierten Volumenwerte ausbildet .
[33] Somit kann eine mechanisch einfache Realisierung der einstellbaren Kammervolumen bereitgestellt werden.
[34] So kann beispielsweise der Zylinder mehrere seitlich versetzte Gewindebohrungen aufweisen, in die eine Schraube einbringbar ist. Werden nun Zylinder und Verschlusselement zusammengeschoben oder zueinander verdreht begrenzt die Schreibe das weitere Verstellen. Wird diese Schraube entfernt und nach hinten versetzt in eine andere Gewindebohrung eingebracht, so ergibt sich nach einem kompletten Verschieben ein kleineres Kammervolumen. Auch können beispielsweise clipbare Abstandsringe von außen auf den Zylinder gesetzt werden, wobei in diesem Fall der Zylinder versetzte Nuten für die Abstandsringe aufweist.
[35] Um eine alternative Methode zur definierten Einstellung des Kammervolumens bereitzustellen, kann der Hohlladungskörper ein zuvor beschriebenes Abstandselement aufweisen, wobei das Abstandselement in der Kammer angeordnet ist, sodass der verbleibende Raum der Kammer einen der definierten Volumenwert ausbildet. [36] Insbesondere kann so das Kammervolumen unter Beibehaltung des Fokus eingestellt werden, da beispielsweise das Abstandselement eine entsprechend angepasste Druckwellenreflexionsfläche aufweist.
[37] In einer weiteren Ausgestaltung weist der Hohlladungskörper weitere zuvor genannte Abstandselemente auf, sodass der weitere verbleibende Raum der Kammer einen der weiteren definierten Volumenwerte ausbildet.
[38] Somit kann durch ein Aneinanderreihen von Abstandselementen das Kammervolumen definiert angepasst werden .
[39] Um die Bauteilmenge zu reduzieren kann in der Aufnahme für ein Expansionselement ein Expansionselement angeordnet sein .
[40] Das hier in Rede stehende Expansionselement wird auch Liner genannt. Die bei einer Explosion entstehende Druck- und Wärmewelle kann den Liner plastisch verformen, sodass insbesondere eine gerichtete Druck- und/oder Hitzewelle entsteht .
[41] Derartige Liner werden insbesondere in
Tiefziehverfahren hergestellt und haben eine geringe Materialstärke .
[42] In einer weiteren Ausgestaltung weist das Expansionselement die Form einer Scheibe, einer Halbkugel, eines Kegels oder eines Kegelstumpfes oder Mischformen daraus auf. [43] Diese Formen können gesteuert die Sprengcharakteristik verändern. So entsteht bei einem spitzen Kegel, dessen Kegelspitze sich im Fokus der (reflektierten) Druckwelle befindet ein kleines nahezu rundes Loch. Wird eine Scheibe eingesetzt auf deren Mitte der Fokus gerichtet ist, führt dies insbesondere zu ausgefranzten und/oder ausgerissenen Löchern. Derartige Löcher sind beispielsweise bei Seeminen sinnvoll, da nach der Sprengung die Seemine für einige Monate unangetastet bleibt und über das ausgefranzte Loch Seewasser in die Mine eindringt, sodass ein Verrotten oder Korrodieren der Zündelektronik erfolgt.
[44] Um einen weiteren Gestaltungsgrad für die Explosionswirkung bereitzustellen, kann das
Expansionselement aus Metall, insbesondere Kupfer, Aluminium, Magnesium, Eisen, Uran, Silber, Gold, Platin, Tantal, Niob oder deren Legierungen, bestehen. Je nach Auswahl kann die Penetrationstiefe und/oder die Lochcharakteristik beeinflusst werden.
[45] In einer weiteren Ausprägungsform weist der Hohlladungskörper eine konkave Druckwellenreflexionsfläche auf, deren Fokus innerhalb der Kammer oder des Hohlraums liegt .
[46] Somit kann wiederum durch das definierte Verschieben des Fokus die Lochcharakteristik beeinflusst werden.
[47] Um die Sicherheit bei einem Transport oder bei der Lagerung zu gewährleisten, kann der Hohlladungskörper aus einem inerten Material gefertigt sein, sodass ein Entstehen eines Funken ausgeschlossen ist. [48] An dieser Stelle wird auf die Ausführungen zum inerten Material weiter oben verwiesen, welche hier analog gelten.
[49] Weiterhin kann die Aufgabe gelöst werden durch einen Sprengkörper mit einem zuvor beschriebenen
Hohlladungskörper, wobei die Kammer mit einem Sprengstoff vollständig verfüllt und in der Öffnung ein Zündelement angeordnet ist.
[50] Dieser Sprengkörper kann vor Ort nach den gewünschten Vorgaben zusammengesetzt und direkt eingesetzt werden. Ein Bestellen eines speziellen Sprengsatzes oder ein entsprechendes Vorhalten von Sprengsätzen kann entfallen.
[51] Zudem kann anhand eines Kataloges für bestimmte zu räumende Minen oder Anwendungen eine Konfiguration vorgegeben werden, sodass das Anpassen vor Ort korrekt erfolgt. Auch materialabhängige Sprengcharakteristika können in einem Katalog bereitgestellt werden.
[52] In einem weiteren Aspekt der Erfindung kann die Aufgabe gelöst werden, durch einen Bausatz zum Herstellen eines zuvor beschriebenen Hohlladungskörpers, wobei der Bausatz den Zylinder und das Verschlusselement aufweist, sodass bei einem Zusammenfügen von Zylinder und Verschlusselement der Hohlladungskörper herstellbar ist.
[53] Somit können die für eine Sprengung notwendigen Bauteile bereitgestellt werden.
[54] In einer diesbezüglichen Ausprägungsform weist der Bausatz ein zuvor beschriebenes Abstandselement und/oder das Abstandsverstellelement auf. Somit kann ein adaptierbares Sprengsystem bereitgestellt werden.
[55] Um einen vollständigen Sprengsatz bereitstellen zu können kann der Bausatz das Expansionselement und/oder einem Zündelement und/oder einem Sprengstoff umfassen.
[56] Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 eine schematische Darstellung eines
Abstandrings und eines Liners,
Figur 2 eine stark schematische
Explosionsdarstellung eines geschnittenen Sprengkörpers und
Figur 3 eine stark schematische Darstellung eines
Bausatzes in einer Aufsicht von oben.
[57] Ein Abstandsring 101 ist aus Kunststoff gefertigt. Der Abstandsring 101 weist eine Öffnung 103 auf, welche von einer Druckwellenreflektionsfläche 107 mit
Reflektionsradius RR zu einer Einpassfläche 105 mit Einpassradius RE führt. Der Abstandsring 101 hat eine zylindrische Form mit einer Umlaufpassfläche 109.
[58] Die Radien RR und RE weisen den gemeinsamen Fokus 121 auf. Der Fokus 121 ist auf die Spitze eines kegelförmigen Liners 111, auch Metalleinlage genannt, gerichtet. Der Liner ist mittels Tiefziehens hergestellt worden und in seinem Inneren hohl. [59] Mittels des dargestellten Abstandsrings 101 wird die Kammer einer Hohlladung 201 definiert verringert. Die Hohlladung 201 ist rotationssymmetrisch um eine Mittellinie 202 ausgestaltet. Die Hohlladung umfasst den Zylinder 203 und den Verschluss 205.
[60] Der Zylinder 203 weist ein Außengewinde 239 auf, welches an dem Zylinderaußenmantel 231 angeordnet ist. Der Zylinder 203 ist innen hohl und weist einen Zylinderinnenmantel 233 auf. Zudem ist der
Zylinderinnenmantel 233 gestuft ausgestaltet, sodass eine Lineraufnähme 235 gebildet ist. Bei eingebrachten Liner 111 bildet sich der Hohlraum 241. Zudem weist der Zylinder 203 eine Bodenöffnung 237 auf.
[61] Der Verschluss 205 weist ein Innengewinde auf, welches bis zum Anschlag 251 reicht. Zudem weist der Verschluss 205 einen Verschlussinnenmantel 253 und die Reflektionsfläche 255 mit Radius RE auf. Zudem ist in dem Verschluss 205 eine Verschlussöffnung 257 angeordnet.
[62] Das Innengewinde des Verschlusses 205 und das Außengewinde 239 des Zylinders 203 sind derart zueinander angeordnet, dass durch ein gegenseitiges Verschrauben von Zylinder 203 und Verschluss 205 ein Hohlladungskörper gebildet wird. Durch den Anschlag 251 ist bei verschlossenem Hohlladungskörper eine sich zwischen Liner 111, Zylinder 203 und Verschluss 205 ausbildende Kammer mit festem Volumen gegeben.
[63] Ein Sprengkörper kann wie folgt hergestellt werden, (siehe Figur 2 und Zusammenführungsrichtungen 211) . In den Zylinder 203 wird von oben der Liner 211 eingelegt. Zusätzlich wird in den Verschluss 205 ebenfalls von oben der Abstandsring 101 derart eingelegt, dass die Einpassfläche 105 mit Einpassradius RE mit der Reflektionsfläche 255 mit Radius RE übereinstimmt. Der C4- Plastiksprengstoff 207 wird zu einem länglichen Körper von Hand geformt und zwischen den Liner 111 und dem Abstandsring 101 angeordnet. Anschließend wird der Zylinder 103 mit eingebrachtem Liner 111 mit dem Verschluss 205 mit dem eingebrachten Abstandsring und dem in der Kammer befindlichen C4-Plastiksprengsoff verschraubt.
[64] Durch seine Plastizität füllt der Plastiksprengstoff den gesamten Raum zwischen Liner 111 und Abstandsring 101 aus und überschüssiger C4-Plastiksprengstoff wird über die Öffnung 103 und Verschlussöffnung 257 nach Außen befördert.
[65] Nachdem der Verschluss 205 so lange auf den Zylinder 203 gedreht wurde, dass der Anschlag 251 den Zylinder 203 kontaktiert, wird der überschüssige nach außen getretene C4-Plastiksprengstoff entfernt und ein Zünder 209 in die Verschlussöffnung 257 eingebracht.
[66] Die so entstandene Hohlladung 201 ist nun einsatzfähig. An dem Ort des Einsatzes wird die Hohlladung 201 mit ihrer Bodenöffnung 237 dort angebracht, wo das Sprengergebnis erfolgen soll. Nach einem Zünden entsteht eine gerichtete Druckwelle, welche aus der Bodenöffnung 237 austritt. Die damit einhergehende Penetrationstiefe ist geringer als die, die entstehen würde, wenn bei einem Zusammensetzen der Hohlladung 201 der Abstandsring 101 nicht verwendet würde.
[67] Ein für den variablen Einsatz geeigneter Bausatz 301 ist in der Figur 3 gezeigt. Der Bausatz ist in einem Koffer angeordnet der in seinem Inneren einen Schaumstoff aufweist, in dem Aufnahmen für die einzelnen Bauteile vorgesehen sind.
[68] Der Bausatz 301 umfasst einen Zylinder 203, ein Verschluss 205, C4-Plastiksprengstoff 207, einen Abstandsring 101 und einen weiteren Abstandsring, welcher als Distanzring 311 ausgestaltet ist.
[69] Zudem sind unterschiedliche Liner aus unterschiedlichen Materialien vorgesehen. Ein kegelförmiger Liner 321 aus Kupfer, ein halbkugelförmiger Liner 323 aus Kupfer, eine Scheibe 325 aus Kupfer und ein kegelförmiger Liner 331 aus Aluminium, ein halbkugelförmiger Liner 333 aus Aluminium und eine Scheibe 335 aus Aluminium. Zusätzlich umfasst der Bausatz 301 zwei Zünder 209.
Bezugs zeichenliste
101 Abstandsring
103 Öffnung
105 Einpassfläche mit Einpassradius RE
107 Druckwellenreflexionsfläche mit Reflexionsradius RE
109 Umlaufpassfläche
111 Metalleinlage (Liner)
121 Fokus
201 Hohlladung
202 Mittellinie
203 Zylinder
205 Verschluss
207 Plastiksprengstoff
209 Zünder
211 Pfeile
231 Zylinderaußenmantel
233 Zylinderinnenmantel
235 Lineraufnähme
237 Bodenöffnung
239 Außengewinde
241 Hohlraum
251 Anschlag
253 Verschlussinnenmantel
255 Reflektionsfläche mit Radius RE
257 Verschlussöffnung
301 Bausat z
311 Distanzring
321 Liner in Kegelform aus Kupfer
323 Liner mit Halbkugelform aus Kupfer
325 Liner in Scheibenform aus Kupfer 331 Liner in Kegelform aus Aluminium
333 Liner mit Halbkugelform aus Aluminium
335 Liner in Scheibenform aus Aluminium

Claims

Patentansprüche :
1. Abstandspasselement (101), insbesondere Abstandspassring, mit einer Durchlassöffnung (103), einer umlaufenden Umlaufpassfläche (109), mit einer stirnseitigen konvexen Einpassfläche (105) mit einem Einpassradius RE zu einem ersten Fokus (121) und einer der Einpassfläche gegenüberliegenden fußseitigen konkaven Druckwellenreflexionsfläche (107) mit einem Reflexionsradius RR zu einem zweiten Fokus (121), wobei erster und zweiter Fokus fußseitig ausgebildet sind.
2. Abstandselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstandselement aus einem inerten Material gefertigt ist, sodass ein Entstehen eines Funken ausgeschlossen ist.
3. Abstandselement nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Fokus an derselben Position verortet sind.
4. Hohlladungskörper mit einer Aufnahme für ein Expansionselement (111), insbesondere eine Metalleinlage, einem Zylinder (203) und einem Verschlusselement (205), wobei Zylinder und Verschlusselement eine Kammer ausbilden und die Kammer eine Öffnung aufweist, sodass in der Kammer befindlicher überflüssiger Sprengstoff (207) bei einem zueinander Verstellen des Zylinders und Verschlusselements austritt, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlladungskörper derart ausgestaltet ist, dass durch die Kammer wenigstens zwei oder mehr definierte Volumenwerte ausbildbar sind.
5. Hohlladungskörper nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Abstandsverstellelement , welches einseitig ein Verschieben von Zylinder und Verschlusselement begrenzt, sodass die Kammer einen der definierten Volumenwert ausbildet .
6. Hohlladungskörper nach einem der Ansprüche 4 oder 5, gekennzeichnet durch ein Abstandselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Abstandselement in der Kammer angeordnet ist, sodass der verbleibende Raum der Kammer einen der definierten Volumenwert ausbildet.
7. Hohlladungskörper nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch weitere Abstandselemente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, sodass der weitere verbleibende Raum der Kammer einen der weiteren definierten Volumenwerte ausbildet.
8. Hohlladungskörper nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aufnahme für ein Expansionselement ein Expansionselement angeordnet ist.
9. Hohlladungskörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Expansionselement die Form einer Scheibe (325, 335), einer Halbkugel (323, 333), eines Kegels (321, 331) oder eines Kegelstumpfes oder Mischformen daraus aufweist .
10. Hohlladungskörper nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Expansionselement aus Metall, insbesondere Kupfer, Aluminium, Magnesium, Eisen, Uran, Silber, Gold, Platin, Tantal, Niob oder deren Legierungen, besteht.
11. Hohlladungskörper nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlladungskörper eine konkave Druckwellenreflexionsfläche (255) aufweist, deren Fokus innerhalb der Kammer oder des Hohlraums liegt.
12. Hohlladungskörper nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlladungskörper aus einem inerten Material gefertigt ist, sodass ein Entstehen eines Funken ausgeschlossen ist.
13. Sprengkörper (201) mit einem Hohlladungskörper nach einem der Ansprüche 4 bis 12, wobei die Kammer mit einem Sprengstoff vollständig verfüllt und in der Öffnung ein Zündelement (209) angeordnet ist.
14. Bausatz (301) zum Herstellen eines Hohlladungskörpers nach einem der Ansprüche 4 bis 12, wobei der Bausatz den Zylinder und das Verschlusselement aufweist, sodass bei einem Zusammenfügen von Zylinder und Verschlusselement der Hohlladungskörper herstellbar ist.
15. Bausatz nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch das Abstandselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und/oder das Abstandsverstellelement .
16. Bausatz nach einem der Ansprüche 14 oder 15, gekennzeichnet durch das Expansionselement und/oder einem Zündelement und/oder einem Sprengstoff.
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