FI66085B

FI66085B - PROCEDURE WITH REGARD TO ITS MANAGEMENT

Info

Publication number: FI66085B
Application number: FI823386A
Authority: FI
Inventors: Pekka Otto Sydaenmaeki; Kari Kalevi Kyroe
Original assignee: Pekka Otto Sydaenmaeki; Kari Kalevi Kyroe
Priority date: 1982-10-06
Filing date: 1982-10-06
Publication date: 1984-04-30
Also published as: FI66085C; FI823386A0

Description

0 50 8 50 50 8 5

Suunnatun räjähdysvaikutuksen omaava ontelopanos.Cavity charge having a directed explosive effect.

Hailaddning med riktad sprängverkan.Hailaddning med riktad sprängverkan.

Keksinnön kohteena on suunnatun räjähdysvaikutuksen omaava ontelopanos käsittäen panososan vaipan, tämän sisään sovitetun räjähdysaineen, panoksen toiseen päähän sovitetun räjäyttimen ja panoksen vastakkaiseen päähän sovitetun metallikartion, jolloin panoksen vaippa ja metallikartio ovat tarkoin keskitetyt yhteiselle symmetria-akselille, jolla räjäytin sijaitsee.The invention relates to a hollow charge having a directed explosive effect, comprising a sheath of a charge part, an explosive inserted therein, a detonator fitted at one end of the charge and a metal cone fitted at the opposite end of the charge.

Tämän tyyppisissä tunnetuissa ontelopanoksissa hyödynnetään vain metallikartion osasta muodostuvaa kärkimassaa ns. suihkua, kun taas perässä tulevaa iskumassaa, joka käsittää suuren osan metallikartiosta ja jonka nopeus on yleensä alle 1000 m/s, ei hyödynnetä.In known hollow charges of this type, only the tip mass formed by a part of a metal cone is utilized. jet, while the subsequent impact mass, which comprises a large part of the metal cone and usually has a speed of less than 1000 m / s, is not utilized.

Aikaisemmin tunnettua on avata tukkeutuneita kaivoskuiluja räjähdysaineita käyttäen, jolloin räjähdysaine viedään mahdollisimman lähelle holvautumaa tai sen sisälle. Yleisesti ilmenevänä epäkohtana on se, että räjähdysaineen vienti holvautuman luokse on hankalaa ja vaarallista ja lisäksi se, että räjähdysaineen tehovaikutus ei ole halutun kaltainen.It is previously known to open clogged mine shafts using explosives, whereby the explosive is brought as close as possible to or inside the vault. A common drawback is that the export of the explosive to the vault is cumbersome and dangerous, and also that the power effect of the explosive is not as desired.

Keksinnön tarkoituksena on edelleenkehittää mainitun tyyppistä ontelopanosta siten, että sen yhtenäinen, suurimassainen iskumassa voidaan sopivan välimatkan päästä ampua suurella nopeudella kohteeseen kuten holvautuneeseen tai tukkeutuneeseen kaivoskuiluun, jääpatoon, murrettavaan seinämään tms.The object of the invention is to further develop a hollow charge of said type so that its uniform, high-mass impact mass can be fired at a suitable distance from a suitable distance into a target such as a vaulted or blocked mine shaft, ice dam, breakable wall or the like.

Tämän tarkoituksen saavuttamiseksi on keksinnön mukainen ontelopanos tunnettu siitä, että ammuttavan kohteen suunnasta katsottuna ontelopanoksen puhdasta metallia, sopivimmin kuparia, olevan kartion muoto on siten paraboloidinen tai hyperboloidi-nen, että kartion koko kartion alueella tasapaksun seinämän koveruutta vastaavan kartiokulman suuruus on yli 120° mutta alle 180°, jolloin metallikartion muotoilusta johtuen ontelo- __ - Π 2 65085 panosta räjäytettäessä sen massa-alkiot muodostavat pääasiassa yhden iskumassan ja vain vähäisiä metalliroiskeita.To achieve this purpose, the hollow charge according to the invention is characterized in that the cone shape of the pure metal, preferably copper, of the hollow charge is paraboloidal or hyperboloidal, such that the cone angle corresponding to the concavity of the uniform wall is more than 120 ° but less 180 °, whereby due to the design of the metal cone, when the cavity __ - Π 2 65085 charges are detonated, its mass elements form mainly one impact mass and only minor metal splashes.

Kun nykyisin käytettävissä ontelopanoksissa hyödynnetään vain kärkimassaa, suihkua siten, että perässä tulevaa iskumassaa, jonka nopeus on yleensä alle 1000 m/s, ei hyödynnetä, kulkee keksinnön mukaisessa ontelopanoksessa tai kaivospanoksessa suihku ja iskumassa - siis koko massa - keskenään lähes Selmalla nopeudella, noin 2300 - 3000 m/s kun räjähdysaineen deto-naationopeus on 7000 - 8000 m/s. Tällöin ontelopanoksen teho-vaikutus on pääasiassa sitoutuneena iskumassan liike-energiaksi ja panos on siten kaukovaikutteinen. Keksinnön mukaisen ontelopanoksen metallikartio on erityisesti muotoiltu siten, että massa-alkiot muodostavat pääasiassa yhden iskumassan ja vain vähäisiä metalliroiskeita. Ontelopanos toimii pallorin-tamaperiaatteella.When only the tip mass, the jet is utilized in the currently used cavity charges, so that the subsequent impact mass, which is generally less than 1000 m / s, is not utilized, the hollow charge or mining charge according to the invention passes the jet and the impact mass - i.e. the entire mass - - 3000 m / s when the detonation speed of the explosive is 7000 - 8000 m / s. In this case, the power effect of the cavity charge is mainly bound to the kinetic energy of the impact mass and the charge is thus far-reaching. The metal cone of the hollow charge according to the invention is in particular shaped in such a way that the mass elements form essentially one impact mass and only minor metal splashes. The hollow charge works on the ballor taman principle.

Keksintö käy lähemmin selville seuraavasta selityksestä ja oheisista piirustuksista, joissa kuvio 1 esittää keksinnön mukaista ontelopanosta kuparikartion suunnasta katsottuna, kuvio 2 esittää kuviosta 1 kohdasta II-II otettua leikkausta ja kuvio 3 esittää metallikartion hyperboloidisen muodon parametrejä matemaattista tarkastelua varten.The invention will become more apparent from the following description and the accompanying drawings, in which Figure 1 shows a hollow charge according to the invention in the direction of a copper cone, Figure 2 shows a section taken from point II-II in Figure 1 and Figure 3 shows parameters of a metal cone hyperboloid.

Kuvioiden 1 ja 2 mukaisesti ontelopanokseen 1 kuuluu panososan vaippa 2, tämän sisään sovitettu räjähdysaine 3, panoksen 1 toiseen päähän sovitettu räjäytin 4 ja panoksen 1 vastakkaiseen päähän sovitettu metallikartio 5. Ontelopanoksen 1 vaippa 2 ja metallikartio 5 ovat tarkoin keskitetyt yhteiselle symmetria-akselille 6, jolla myös räjäytin 4 sijaitsee.According to Figures 1 and 2, the cavity charge 1 comprises a cartridge part shell 2, an explosive 3 fitted therein, an explosive 4 fitted at one end of the cartridge 1 and a metal cone 5 fitted at the opposite end of the cartridge 1. The shell 2 and the metal cone 5 are precisely centered on the common axis on which the detonator 4 is also located.

Ammuttavan kohteen suunnasta katsottuna ontelopanoksen 1 puhdasta metallia sopivimmin kuparia olevan kartion 5 muoto on 3 65085 siten paraboloidinen tai hyperboloidinen, että kartion koko kartion alueella tasapaksun seinämän 7 koveruutta vastaavan kartiokulman 2a suuruus on yli 120° mutta alle 180°. Metalli-kartiolla 5 on koko kartion alueella tasapaksu seinämä 7. Sen koveruutta vastaavan kartiokulman 2a suuruuden on oltava yli 120°, sillä käytännön kokeissa on todettu, että pienemmillä kulmilla kartio ei muodostu yhdeksi iskumassaksi, vaan kuroutuu useiksi erillisiksi massoiksi. Jotta kartio olisi haluttuun suuntaan paraboloidinen tai hyperboloidinen, on kulma 2a pienempi kuin 180°. Nimenomaan metallikartion paraboiloidisesta tai hyperboloidisesta muotoilusta johtuen ontelopanosta 1 räjäytettäessä sen massa-alkiot muodostavat pääasiassa yhden iskumassan ja vain vähäisiä metalliroiskeita.Seen from the direction of the firing object, the shape of the cone 5 of preferably pure metal of the hollow charge 1 is 3 65085 paraboloidal or hyperboloidal such that the cone angle 2a corresponding to the concavity of the uniform wall 7 is greater than 120 ° but less than 180 °. The metal cone 5 has a uniform wall 7 throughout the cone. The size of the cone angle 2a corresponding to its concavity must be more than 120 °, as it has been found in practical experiments that at smaller angles the cone does not form a single impact mass but shrinks into several separate masses. In order for the cone to be paraboloidal or hyperboloidal in the desired direction, the angle 2a is less than 180 °. Precisely due to the paraboiloid or hyperboloid design of the metal cone, when the cavity charge 1 is detonated, its mass elements form mainly a single impact mass and only minor metal splashes.

Tämän ilmiön fysikaalis-matemaattista perustaa hyperboloidisen kartion tapauksessa selostetaan seuraavassa viittaamalla kuvioon 3, jossa S - teoreettinen syttymispiste 0 = suoran kartion kärki K = hyperboloidisen kartion kärki cC = kärkikulman puolikas a ja b = hyperbelin puoliakselit ( tan oC =—|-) ^y = kartion pituus A ja B = hyperboloidisen kartion massapiste x = massapisteen etäisyys symmetria-akselilta u = detonaatioaallon teoreettinen suunta = SAO = detonaatioaallon tulokulma kartioon nähdenThe physico-mathematical basis of this phenomenon in the case of a hyperboloid cone is described below with reference to Figure 3, where S - theoretical flash point 0 = straight cone tip K = hyperboloid cone tip cC = tip angle half a and b = hyperbel half-axes (tan oC = - | -) ^ y = cone length A and B = mass point of the hyperboloid cone x = distance of the mass point from the axis of symmetry u = theoretical direction of the detonation wave = SAO = angle of incidence of the detonation wave with respect to the cone

Kuviosta voidaan johtaa pallorintamateorian mukaisesti: (1) x = ( b + Ay ) · tanei. = (2b +Ay ) · tan leC-b), josta (2) tan dC = b -\/b2 - A ( b + Ay ) . tan2 ί · ( 2 b +Ay ) 2 ( b +Ay ) · tan b + merkin antama arvo voidaan tulkita hyperboloidiksi, jossa: 4 65085 k % \ f 2 p (3) x =—g— \ / ( b + Ay) - b , jossa hyperbelin suure a ($Cl valitaan siten, että kulma £><C 15° (4** 10°) kartion keskiosassa ja pienenee kohti 0:aa helmaan päin. Tällöin kartion deformoitumiskulma ^ρΰ on vastaavasti 25°...30°.From the figure it can be deduced according to the ball front theory: (1) x = (b + Ay) · Tanei. = (2b + Ay) · tan leC-b), of which (2) tan dC = b - \ / b2 - A (b + Ay). tan2 ί · (2 b + Ay) 2 (b + Ay) · The value given by the tan b + sign can be interpreted as a hyperboloid where: 4 65085 k% \ f 2 p (3) x = —g— \ / (b + Ay ) - b, where the quantity a ($ Cl) of the hyperbel is chosen so that the angle £> <C 15 ° (4 ** 10 °) in the middle part of the cone and decreases towards 0 towards the hem, then the deformation angle ^ ρΰ of the cone is 25 °, respectively. ..30 °.

Kaavassa kaksi (2) voidaan + merkin antama arvo tulkita edelleen myös parabeliksi, jossa * rv ky + cIn formula two (2), the value given by the + sign can also be further interpreted as a parabola, where * rv ky + c

Parametrien k ja c valinta tehdään edellä mainitulla tavalla.The selection of the parameters k and c is done as mentioned above.

Pallorintamateorian mukaisesti massapartikkelin lähtönopeus pisteessä B on: 0 - 'Pu *iy 2 ij . sin ..I·.· _ (Jo - _2_ ; jossa u = detonaationopeus cos b u esim : o = 7800 m/s (RDX/TNT) = 25° = 15° 1¼ = 2 x _7,8Q.Q. x„sin 12,5 = 34g6 m/s cos 15 esin^'· u = 7800 m/s ^ = 30° h - 5° O- = 2 X 7800 x sin 15 = 4053 m/s O r cos 5According to spherical front theory, the exit velocity of a mass particle at point B is: 0 - 'Pu * iy 2 ij. sin ..I ·. · _ (Jo - _2_; where u = detonation velocity cos bu eg: o = 7800 m / s (RDX / TNT) = 25 ° = 15 ° 1¼ = 2 x _7,8Q.Q. x „ sin 12.5 = 34g6 m / s cos 15 occurring ^ '· u = 7800 m / s ^ = 30 ° h - 5 ° O- = 2 X 7800 x sin 15 = 4053 m / s O r cos 5

Teoriassa ^ U- :n maksimiarvo, joka riippuu räjähdysainesuhteesta ja 2 kartion parametreista, on 15° ja siis käytännössä ^.15°. Täten käytännössä saavutettava :n maksimi «« 4000 m/s, kun b>& —·Ό·In theory, the maximum value of ^ U-, which depends on the explosive ratio and the parameters of the 2 cones, is 15 ° and thus in practice ^ .15 °. Thus, in practice, the maximum of «« 4000 m / s is reached when b> & - · Ό ·

Vaipan 2 muoto on metallikartion 5 puoleisessa päässä ontelopa-nosta 1 sylinterimäinen ja suppenee katkaistun kartion muotoi- 5 65085 sena kohti räjäytintä 4. Muodoltaan keksinnön mukainen ontelo-panos 1 voi luonnollisesti tietyissä rajoissa vaihdella, mutta kuitenkin siten» että räjähdysaineen määrän suhde metallikar-tion 5 ainemäärään on lähes vakio siten, että räjähdysaineen massan suhde metallikartion massaan nähden on noin 2:1. Keksinnön tarkoituksen saavuttamisen kannalta on lisäksi edullista, että räjähdysaineen 3 paksuuden suhde metallikartion paksuuteen s nähden kartion mielivaltaisella normaalilla 1 on noin 12:1.The shape of the sheath 2 is cylindrical at the end of the metal cone 5 from the cavity pile 1 and tapers in the shape of a truncated cone towards the detonator 4. The shape of the cavity charge 1 according to the invention can of course vary within certain limits, but so that the ratio of explosive to metal cone 5 is almost constant so that the ratio of the mass of the explosive to the mass of the metal cone is about 2: 1. In order to achieve the object of the invention, it is further advantageous that the ratio of the thickness of the explosive 3 to the thickness s of the metal cone by the arbitrary normal 1 of the cone is about 12: 1.

Panososan räjähtäessä eli detonoidessa metallikartioon 5 kohdistuva lämpö ja paine-energia muuttaa sen plastiseen tilaan, jossa metallikartion kullakin massa-alkiolla on tietty lähtö-nopeus ja -suunta. Metallikartion 5 keksinnön mukaisella muotoilulla sekä mitoittamalla ontelopanos pallorintamateoriaa käyttäen, jolloin räjähdysainesuhde panoksen helmassa on merkittävä, saadaan metallikartion massa-alkioiden lähtönopeudet ja suunnat sellaisiksi, että kartion massa saadaan hyödynnetyksi lähes 100 prosenttisesti yhden suuren iskumassan muodostamiseen. Tämän yhden iskumassan vaikutus perustuu siihen, että iskumassan liike-energia muuttuu vaikutuskohdassaan isku-energiaksi. Tämä vaikutus on olennaisesti erilainen kuin suih-kuperiaatteella toimivalla ontelopanoksella, jonka räjähtäessä syntyy metallikartiosta suurinopeuksinen ja pienimassainen suihku, jonka vaikutus suuressa määrin muistuttaa suurteho-polttoleikkuria (vrt. plasmapoltin). Suurin osa metallikartion massasta jää massamöykyksi, jonka nopeus pyritään pitämään mahdollisimman pienenä (200 - 300 m/s), koska tällöin saavutetaan suuri suihkun nopeus.When the charge part explodes, i.e. the detonation, the heat and pressure energy applied to the metal cone 5 change it into a plastic state in which each mass element of the metal cone has a certain output velocity and direction. By designing the metal cone 5 according to the invention and dimensioning the hollow charge using spherical front theory, whereby the explosive ratio in the hem of the charge is significant, the starting velocities and directions of the metal cone mass elements are such that the cone mass is utilized almost 100% to form one large impact mass. The effect of this single impact mass is based on the fact that the kinetic energy of the impact mass changes into impact energy at its point of action. This effect is fundamentally different from a jet-blown hollow charge which, when exploded, generates a high-velocity and low-mass jet from a metal cone, the effect of which largely resembles a high-power incinerator (cf. plasma torch). Most of the mass of the metal cone remains in the pulp block, the speed of which is kept as low as possible (200 - 300 m / s), because then a high jet speed is achieved.

Keksinnön mukaisen ontelopanoksen iskuenergia on noin 5,3 -36 MJ, kun matka ontelopanoksesta räjäytettävään kohteeseen on 15 m ja muodostuvan iskumassan paino 2 - 8 kg sekä nopeus 2300 - 3000 m/s.The impact energy of the hollow charge according to the invention is about 5.3 to 36 MJ when the distance from the hollow charge to the object to be detonated is 15 m and the weight of the impact mass formed is 2 to 8 kg and the speed is 2300 to 3000 m / s.

Kuviosta 2 esille käyvällä tavalla on metallikartion 5 reunaosat 8 uritettu ja metallikartioon 5 on painosorvaamalla lii- ________ - 1“ 6 65085 tetty levyrengas 9. Levyrenkaan 9 avulla laetallikartlo 5 liitetään ontelopanoksen 1 vaippaan 2. Ontelopanos suunnataan ammuttavaan kohteeseen esim. tähtäämällä tähtäinsangassa 10 olevan ohuen putken läpi.As shown in Fig. 2, the edge portions 8 of the metal cone 5 are grooved and a plate ring 9 is press-connected to the metal cone 5. By means of the plate ring 9 the sheet metal carton 5 is connected to the shell 2 of the hollow cartridge 1. through the pipe.

Claims

7 65085

A hollow charge (1) having a directed explosive effect, comprising a shell (2) of the charge part, an explosive (3) embedded therein, a detonator (4) arranged at one end of the charge (1) and a metal cone (5) arranged at the opposite end of the charge (1), wherein the casing (2) of the cartridge (1) and the metal cone (5) are precisely centered on a common axis of symmetry (6) on which the detonator (4) is located, characterized in that the pure object of the hollow cartridge (1), preferably copper, the shape of the cone (5) is paraboloidal or hyperboloidal such that the cone angle (2a) corresponding to the concavity of the uniform wall (7) over the entire cone of the cone (5) is greater than 120 ° but less than 180 °, whereby due to the shape of the metal cone (5) when the charge (1) is detonated, its mass elements form mainly a single impact mass and only minor metal splashes.

Hollow charge according to Claim 1, characterized in that the ratio of the thickness of the explosive (3) to the thickness (s) of the metal cone by the arbitrary normal (1) of the cone is approximately 12: 1.

A cavity charge according to claim 1, characterized in that the line of intersection of the plane passing through the metal cone (5) and its axis of symmetry is a hyperbola following the equation x = (b + Ay) 2 - b2, where a and b = Half-axes of which b is on the axis of symmetry Ay = the length of the cone in the direction of the half-axis b and where a is chosen so that the angle of incidence (σ) of the detonation wave with respect to the metal cone is <15 ° {*** 10 °) in the center of the cone and decreases towards zero.