FI79611C - Haolladdning med riktad spraengverkan. - Google Patents

Description

1 79611

Suunnatun räjähdysvaikutuksen omaava ontelopanos Halladdning med riktad sprängverkan

Keksinnön kohteena on suunnatun räjähdysvaikutuksen omaava ontelopanos käsittäen varsinaisen panososan vaipan, sen sisään sovitetun räjähdysaineen, vaipan toiseen päähän sovitetun metallikartion ja toiseen päähän sovitetun aloite-panoksen, sekä aloitepanoksen vaipan, sen sisään sovitetun räjähdysaineen, aloitepanoksen päähän sovitetun räjäyttimen siten, että aloitepanoksen räjäytin on keskitetty tarkoin panoksen vaipan kanssa samankeskeiseksi ja että aloitepanos on keskitetty panososan vaipan ja metallikartion kanssa samankeskeiseksi siten, että panososan vaipan ja kartion yhteinen symmetria-akseli, sekä aloitepanoksen symmetria-akseli muodostavat yhden suoran, niin tarkoin kuin se käytännössä on mahdollista, ja että aloitepanoksen räjäyttimen ja panososan väliin on järjestetty samankeskisesti mainitun suoran kanssa räjähtämätön inertti linssi, ns. massalinssi, joka on sopivimmin kovaa, tasalaatuista puuta, puumassaa, muovia tai kipsiä.

Tämän tyyppisissä tunnetuissa ontelopanoksissa on hyödynnetty vain joko metallikartion osasta muodostuvaa suuri-nopeuksista, mutta lähes massatonta kärkisuihkua, jonka vaikutusetäisyys on noin 3-8 kertaa panoksen kaliberi-eli halkaisi jämittä, tai kaukovaikutteista noin 300 - 1000 kertaa panoksen kaliberimitan etäisyydeltä vaikuttavaa ontelopanosta, jossa vaikutus perustuu joko metallikartion osamassojen liike-energiaan (esim. suomalainen patentti n:o 66988) tai lähes koko metallikartion massasta muovatun, mutta suhteellisen pieninopeuksisen massa-ammuksen liike-::: energiaan (esim. suomalainen patentti n:o 66085).

2 79611

Keksinnön tarkoituksena on kehittää kaukovaikutteista, yhden massa-ammuksen muodostavaa ontelopanosta siten, että räjähdysaineontelon vuorausaineena voidaan käyttää useita eri metalleja ja että vuorausaineena käytetyn kartiometallin lähes koko massasta muovataan suurinopeuksinen ammus, jonka liikeenergiaa käytetään erilaisten esteiden murtamiseen.

Tämän tarkoituksen saavuttamiseksi on keksinnön mukainen ontelopanos tunnettu siitä, että massalinssin muoto ja siinä olevien kanavien muoto, koko, lukumäärä ja sijainti on valittu siten, että linssi oikaisee aloitepanoksessa palloaaltorinta-mana alkavan ja etenevän räjähdysaineen palorintaman sellaiseksi, että se metallikartion sisältävässä varsinaisessa panososassa etenee lähes tasomaisena, ja että ammuttavan kohteen suunnasta katsottuna ontelopanoksen kartion muoto on valittu siten, että suoraseinämäisen kartion avautumis-kulma seinämän suoralla osuudella on 155° - 175°.

Kartion suuresta avautumiskulmasta ja tasomaisesta räjähdysaineen palo- eli detonaatiorintamasta johtuen detonaatio-aallon suuntaa kuvaavan vektorin ja metallikartion kyljen välinen kulma on niin suuri kuin se käytännössä voi olla, jotta kartio vielä muovautuisi massa-ammukseksi.

Kartiokulman vaihtelurajat 155° - 175° johtuvat mm. seuraa-vista syistä: - käytettäessä hyvin muovaantuvia metalleja, kuten esim. kuparia voidaan käyttää pienempää kartiokulmaa, - huonommin muovaantuvan esim. niukkahiilisen teräksen kohdalla joudutaan käyttämään suurempaa kartiokulmaa mm. muovaantumisen aikana tapahtuvan muokkauslujittumisen takia.

3 79611

Seuraava sääntö pätee: Mitä pienempi on kartiokulma, sitä suurempi on muotoutuneen ammuksen suhteellinen venymä, ts. suhdeluku, ammuksen pituus suhteessa ammuksen halkaisijaan, kasvaa.

Kun suhdeluku on riittävän suuri, mistä tahansa metallista tehty kartio kuroutuu ammukseksi muovaantumisvaiheen aikana kahdeksi osaksi, ts. ammuksen helmaosa kuroutuu irti kärkiosasta.

Kartiokulmaan vaikuttaa myös käytetty räjähdysaine, lähinnä sen palo- eli detonaationopeus: Käytettäessä suuren detonaatio-nopeuden omaavaa räjähdysainetta joutudaan kartiokulmaa myös suurentamaan.

Tässä ontelopanoskeksinnössä on lähdetty siitä, että käytettäisiin räjähdysainetta, jonka detonaationopeus olisi noin 7700 - 8000 m/s.

Keksinnön mukaisessa ontelopanoksessa detonaatioaallon suunta-vektorin ja kartion kyljen välinen kulma koko kartion alueella on noin puolet kartion avautumiskulmasta, eli noin 75° - 90°, kun se vastaavissa aikaisemmin tunnetuissa ontelopanoksissa (esim. suomalaiset patentit n:ot 66085 ja 66988) varsinkin metallikartion helmaosissa, jolla alueella pääosa kartion massasta sijaitse, on vain noin 10° - 25°.

Keksinnön edullisessa sovellutusmuodossa ontelopanoksen kartio on metallia, sopivimmin kuparia, messinkiä tai niukkahiilistä terästä.

Vielä eräässä keksinnön edullisessa sovellutusmuodossa on mainitun suoran suuntaisella mielivaltaisella normaalilla räjähdysaineen paksuuden suhde kartion seinämäpaksuuteen käytetystä räjähdysaineesta ja kartiometallista, sekä metallin käsittelystä riippuen jopa 16 - 25:1, kun syntyneen ammuksen massa m ^ 0,90 x metallikartion massa M.

4 79611

Detonaatioaallon kohtaamiskulmalla kartioon nähden on räjäh-dysainelatauksen paksuuden ja kartion seinämäpaksuuden keskinäisen suhteen ohella suuri merkitys sille, kuinka suuren lähtönopeuden muotoutunut massa-ammus saavuttaa, ts. kuinka suuri osa räjähdysaineen räjähdysenergiasta siirtyy lentävän projektiilin liike-energiaksi. Ideaalitilanne syntyy silloin, kun tasorintamaperiaatteella toimiva räjähdysainelataus vuorataan suoralla metallisella ympyrälevyllä; tällöin detonaatio-aalto kohtaa metallilevyn sen koko alueella 90°:een kulmassa.

Levylle voidaan aikaansaada suurin mahdollinen lähtönopeus rikkomatta levyä; levystä ei kuitenkaan voida muotoilla ammusta, lentävää projektiilia, jonka lentorata ja -ominaisuudet ovat vakaat.

Keksinnön mukaiselle lähes koko kartion massasta muotoutuneelle ammukselle voidaan aikaansaada lähtönopeus, joka on noin puolet käytetyn räjähdysaineen detonaationopeudesta, käytännössä siis noin 3000 - 4000 m/s.

Keksinnön mukainen ontelopanos voidaan välimatkan päästä suunnata ja laukaista betoni- tai teräsestettä, tukkeutunutta kaivoskuilua, jääpätoa tai murrettavaa seinää kohti.

Keksinnön mukaisen ontelopanoksen kyky murtaa esteitä on ensisijaisesti seurausta ammuksen suuresta iskunopeudesta, sekä lähes koko kartiometallin ammukseksi muovatusta massasta ja toissijaisesti ammuksen muodosta, pintakovuudesta, ammuksen aiheuttamasta iskupinta-alasta jne.

5 79611

Panoksen räjäyttämällä muovatusta metallikartiosta muotoutunut massa-ammus singotaan suurella nopeudella kohti estettä, johon se törmäyshetkellä tunkeutuu, siihen asti kunnes ammuksen tunkeutumisessa vähenevä, massan aiheuttama pintapaine tai puristusjännitys ei enää miltään osin ylitä kohteen materiaalista riippuvaa leikkaus- tai murtojännitysrajaa ammuksen ja kohteen kosketuskohdassa tai sen välittömässä läheisyydessä.

Keksintö käy tarkemmin selville seuraavasta selvityksestä ja oheisista piirustuksista, joissa: kuvio 1 esittää keksinnön mukaista ontelopanosta aloite- panoksen suunnasta ylhäältäpäin viistosti katsottuna, kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaisen ontelopanoksen sivuleikkaus- kuvaa ja kuvio 3 selvittää keksinnön mukaisen, tasorintamaperiaatteella toimivan ontelopanoksen toiminnallista periaatetta.

Kuvioiden 1 ja 2 mukaisesti ontelopanokseen A kuuluu panososan 1 vaippa 2, sen sisään sovitettu räjähdysaine 3, vaipan 2 toiseen päähän sovitettu metallikartio 4 ja toiseen päähän sovitettu aloitepanos 5.

Kuvioiden 1 ja 2 mukaisesti aloitepanokseen 5 kuuluu aloite-panoksen 5 vaippa 6, sen sisään sovitettu räjähdysaine 7, aloitepanoksen 5 vaipan 6 toiseen päähän sovitettu massalinssi 8 ja toiseen päähän sovitettu räjäytin 9.

Kuvioiden 1 ja 2 mukaisesti massalinssi 8 on muotoiltu siten, ja linssissä 8 olevien kanavien 10 muoto, koko, lukumäärä ja sijainti valittu niin, että ontelopanoksen A detonaatioaalto etenee massalinssin 8 jälkeen varsinaisessa panososassa 1 6 79611 kuviossa 3 esitetyllä tavalla lähes tasomaisesti.

Aloitepanoksen 5 vaipan 6, massalinssin 8 ja räjäyttimen 9 yhteinen symmetria-akseli muodostaa panososan 1 vaipan 2 ja kartion 4 yhteisen symmetria-akselin kanssa yhden suoran niin tarkoin kuin se käytännössä on mahdollista.

Kuvion 3 mukaisesti detonaatioaallon suuntaverktorin D ja metallikartion 4 suoran kyljen välinen kulma = 2o(/2 = 155° - 175°/2 (20( = kartion avautumiskulma); kartion 4 pyöris-tyssäteen r alueella suuntavektorin D ja kartion 4 kaarevan kyljen välinen kulma on 20(/2 < /& < 90°; ts.0f<./3< 90°.

Kuvion 3 mukaisesti syttymispisteestä sp palloaaltona alkava räjähdysaineen 7 palorintama on inertillä massalinssillä 8 oikaistu siten, että palorintama kohtaa ontelopanoksen A panososan 1 metallikartion 4 kärjen ajan t^ kuluttua sytty-mishetkestä (tp = 0) ja saavuttaa kartion reunaosat ajassa t2.

Suuresta kartion 4 avautumiskulmasta 2o< ja oikaistusta tasomaisesti kartion 4 kohtaavasta räjähdysaineen 3 detonaatiorin-tamasta johtuen aikaero dt kartion 4 kärkiosan ja helmaosan välillä muodostuu pieneksi.

Aikaero dt, jonka suuruuteen vaikuttaa lisäksi ontelopanoksen A halkaisija eli kaliberi, on valittu siten, että se riittää aiheuttamaan ontelopanoksen A räjähtäessä, sen kartion 4 muotoutumisen massa-ammukseksi kuvion 3 kohdissa I - III esitetyllä tavalla.

Käyttämällä suurta avautumiskulmaa 2<χ ja tasomaisesti etenevää detonaatiorintamaa on minimoitu se muodonmuutostyö, joka tarvitaan, että ontelopanoksen metallikartiosta räjähdyspaine-muovausta hyväksikäyttäen voidaan aikaansaada lentävä, halut- ? 79611 tuun kohteeseen etukäteen suunnattava, lentovaiheen aikana stabiilisti käyttäytyvä projektiili, massa-ammus.

Muodonmuutostyön minimoinnilla voidaan saavuttaa seuraavia etuja: (1) kartion räjäyttämällä tapahtuva massa-ammukseksi muovaaminen on ilmiönä luotettavasti toistettavissa, vaikka ontelopanoksessa, sen rakenteessa olisikin vähäisiä valmistus-, raaka-aine tmv. virheitä, ts. massa-ammuksen rikkoontumisen todennäköisyys muovaantumisvaiheen aikana on pieni, (2) ontelopanoksen kartioaineena voidaan käyttää puhdasta muokattua kuparia huonommin muovaantuvia metalleja, kuten eräitä messinki- ja teräslaatuja, (3) muodonmuutostyön minimoimisesta johtuen voidaan räjähdys-ainelatauksen paksuus mitoittaa suhteessa latauksen ontelon vuorausaineena käytetyn kartion seinämäpaksuuteen nähden aikaisempia tunnettuja keksintöjä suuremmaksi.

Kun suomalaisen patentin n:o 66085 mukaisen keksinnön patenttivaatimuksissa todetaan, että räjähdysaineen paksuuden suhde metallikartion paksuuteen nähden kartion mielivaltaisella normaalilla on 12:1, voi keksinnön mukaisessa rakenteessa räjähdysainepaksuuden S2 suhde metallikartion seinämäpaksuuteen s^ olla suoran t suuntaisella mielivaltaisella normaalilla käytetystä räjähdysaineesta ja kartiometallista, sekä metallin käsittelystä riippuen 16 - 25:1, kun syntyneen ammuksen massa m 0,90 x metallikartion massa M. (kuvio 3).

Räjähdysainepaksuuden suhteellinen lisääminen metallikartion seinämäpaksuuteen nähden merkitsee sitä, että kartiossa rauova- s 79611 tulle massa-ammukselle voidaan saada aikaisempiin vastaaviin keksintöihin nähden huomattavasti suurempi lähtönopeus.

Ammuksen suuri lentonopeus antaa ontelopanokselle aikaisempia vastaavia keksintöjä paremman kyvyn murtaa erilaisia esteitä ja aikaansaa näin huomattavan parannuksen mm. kaivoksissa tukkeutuneiden tai holvautuneiden kuilujen avaamisessa käytettyjen ontelopanosten tehojen suhteen.

Claims (3)

9 79611

1. Suunnatun räjähdysvaikutuksen omaava ontelopanos (A) käsittäen varsinaisen panososan (1) vaipan (2), sen sisään sovitetun räjähdysaineen (3), vaipan (2) toiseen päähän sovitetun metallikartion (4) ja toiseen päähän sovitetun aloitepanoksen (5), sekä aloitepanoksen (5) vaipan (6), sen sisään sovitetun räjähdysaineen (7), aloitepanoksen (5) päähän sovitetun rä-jäyttimen (9) siten, että aloitepanoksen (5) räjäytin (9) on keskitetty tarkoin panoksen (5) vaipan (6) kanssa samankeskei-seksi ja että aloitepanos (5) on keskitetty panososan (1) vaipan (2) ja metallikartion (4) kanssa samankeskeiseksi siten, että panososan (1) vaipan (2) ja kartion (4) yhteinen symmetria-akseli, sekä aloitepanoksen (5) symmetria-akseli muodostavat yhden suoran (/), niin tarkoin kuin se käytännössä on mahdollista, ja että aloitepanoksen (5) räjäyttimen (9) ja panososan (1) väliin on järjestetty samankeskisesti mainitun suoran (/) kanssa räjähtämätön inertti linssi, ns. massalinssi (8), joka on sopivimmin kovaa, tasalaatuista puuta, puumassaa, muovia tai kipsiä, tunnettu siitä, että massalinssin (8) muoto ja siinä olevien kanavien (10) muoto, koko, lukumäärä ja sijainti on valittu siten, että linssi (8) oikaisee aloite-panoksessa (5) palloaaltorintamana alkavan ja etenevän räjähdysaineen (7) palorintaman sellaiseksi, että se metallikartion (4) sisältävässä varsinaisessa panososassa (1) etenee lähes tasomaisena, ja että ammuttavan kohteen suunnasta katsottuna ontelopanoksen (A) kartion (4) muoto on valittu siten, että suoraseinämäisen kartion avautumiskulma (2c?C) seinämän suoralla osuudella on 155° - 175°.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ontelopanos, tunnet-t u siitä, että ontelopanoksen (A) kartio (4) on metallia, sopivimmin kuparia, messinkiä tai niukkahiilistä terästä. 10 7961 1

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen ontelopanos, tunnettu siitä, että suoran (/) suuntaisella mielivaltaisella normaalilla räjähdysaineen (3) paksuuden S2 suhde kartion (4) seinämäpaksuuteen s^ on käytetystä räjähdysaineesta (3) ja kartiometallista, sekä metallin käsittelystä riippuen jopa 16 - 25:1, kun syntyneen ammuksen massa m > 0,90 x metallikartion massa M. 11 79611