NO325007B1

NO325007B1 - Explosive charge for a warhead

Info

Publication number: NO325007B1
Application number: NO20024589A
Authority: NO
Inventors: Werner Arnold; Helmut Muthig
Original assignee: Tdw Ges Fuer Wehrtechnische Wi
Priority date: 2000-03-25
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2008-01-14
Also published as: DE10015070A1; EP1269104B1; NO20024589L; AU2001252228A1; WO2001073370A1; NO20024589D0; DE10015070B4; DE50112790D1; EP1269104A1

Description

Oppfinnelsen angår en sprengladning for et stridshode som ved siden av tenningskjeden for detonerende initiering av sprengladningen har en annen tenningskjede for deflagrativ initiering. The invention relates to an explosive charge for a warhead which, next to the ignition chain for detonating initiation of the explosive charge, has another ignition chain for deflagrative initiation.

Innsatsfeltet for dagens stridshoder forandrer seg tiltagende. Det blir stadig oftere valgt ut mål i urbane strøk for å svekke motstandernes infrastruktur. Disse målene utmerker seg gjennom ekstrem lokal nærhet til sivile og andre innretninger som ikke skal bli eller bare bli litt skadet. Da de utvalgte virkningsretningene til et stridshode er gitt på forhånd gjennom konstruksjonen blir det bare som mulighet for reduksjon av skadene i omgivelsene til målet påvirkningen av effekten til stridshodet. The field of action for today's warheads is increasingly changing. Targets are increasingly being selected in urban areas to weaken the adversary's infrastructure. These targets are characterized by extreme local proximity to civilians and other facilities that should not be damaged or only slightly damaged. As the selected directions of action of a warhead are given in advance through the construction, the impact of the effect of the warhead is only as an opportunity to reduce the damage in the surroundings of the target.

Det er også kjent å redusere kontrollert effekten av et stridshode ved at den detonerende initieringen blir motvirket av en deflagrativ initiering. Derved kan effekten i forhold til de hittil uforandrete utformingene av sprengladningen i stridshodet innstilles mellom 0 og 100 %. It is also known to reduce the effect of a warhead in a controlled manner in that the detonating initiation is counteracted by a deflagrative initiation. Thereby, the effect in relation to the previously unchanged designs of the explosive charge in the warhead can be set between 0 and 100%.

Det er oppfinnelsens formål å understøtte den valgfrie detonerende eller deflagrative initieringen av sprengladningen ved hjelp av utformingen av sprengladningen og å la initieringen forløpe funksjonssikrere. It is the purpose of the invention to support the optional detonating or deflagrative initiation of the explosive charge by means of the design of the explosive charge and to allow the initiation to proceed more reliably.

Dette formål blir på en enkel måte oppnådd gjennom karakteristikken angitt i krav 1. Fordelaktige utforminger av oppfinnelsen er beskrevet i de uselvstendige krav. This purpose is achieved in a simple way through the characteristic stated in claim 1. Advantageous designs of the invention are described in the independent claims.

Med formen på sprengladningen for et stridshode ifølge oppfinnelsen blir det oppnådd forskjellige fordeler. Gjennom passene valg av detonerende eller deflagrativt omsettelige sprengstoff og også inerte materialer til de forskjellige sjiktene forløper den målrettet påbegynte deflagrasjonen kontrollert og sannsynligheten for overgangen fra en deflagrasjon til en detonasjon blir undertrykket mest mulig. With the shape of the explosive charge for a warhead according to the invention, various advantages are achieved. Through the appropriate selection of detonating or deflagratively exchangeable explosives and also inert materials for the various layers, the purposefully initiated deflagration proceeds in a controlled manner and the probability of the transition from a deflagration to a detonation is suppressed as much as possible.

Et utformingseksempel på oppfinnelsen er i tegningene vist skjematisk forenklet og blir beskrevet i det etterfølgende. Her viser figur la et snitt gjennom en sprengladning med avvekslende forskjellige sjikt, figur lb viser forløpet for den omsatte effekten avhengig av løpsstrekningen, figur 2 viser et alternativ til løsningen vist i figur la, figur 3 viser en sprengladning med blenderlignende barrierer, figur 4 er et diagram for å vise hvordan krumningsradien (h.h.v. tilløpsstrekning) R forholder seg til initieringstrykket P. A design example of the invention is shown schematically in the drawings and is described in the following. Here figure la shows a section through an explosive charge with alternating different layers, figure lb shows the course of the converted effect depending on the course length, figure 2 shows an alternative to the solution shown in figure la, figure 3 shows an explosive charge with aperture-like barriers, figure 4 is a diagram to show how the radius of curvature (or inlet length) R relates to the initiation pressure P.

Figur la viser sterkt forenklet som eksempel på oppfinnelsen et snitt gjennom sprengladningen til et stridshode. Sprengladningen har en sjiktaktig oppbygning, slik at hvert av sjiktene 3a, ..., 3d med detonerende omsettelig sprengstoff veksler med andre sjikt 4a, ..., 4c av bare deflagrativt omsettelig sprengstoff. Med detonerende omsettelig sprengstoff blir det innen rammen for oppfinnelsen forstått et høyenergetisk (brisant) sprengstoff som er lett å initiere, mens det deflagrativt omsettelige sprengstoffet består av et mindre energetisk sprengstoff vanskeligere å initiere. Det er innen rammen for oppfinnelsen absolutt mulig i sprengstoff sjiktene 3 a, ..., 3d å anvende sprengstoff med forskjellig brisans og følsomhet. Som andre alternativ er det istedenfor et eller flere andre sjikt 4a, ... 4c, også forutsatt bruk av inerte sjikt. Disse dempningssjiktene består da av kunststoff, metaller eller sandwichsjikt av disse materialene. PU-skum kan bli anvendt like godt som dempningsmateriale. Videre er det innen rammen for oppfinnelsen mulig å anvende eller å kombinere i en sprengladning så vel deflagrativt omsettelige som også inerte sjikt. Figure la shows a greatly simplified example of the invention, a section through the explosive charge of a warhead. The explosive charge has a layer-like structure, so that each of the layers 3a, ..., 3d of detonating exchangeable explosive alternates with other layers 4a, ..., 4c of only deflagrative exchangeable explosive. Within the scope of the invention, detonating exchangeable explosive means a high-energy (explosive) explosive that is easy to initiate, while the deflagrative exchangeable explosive consists of a less energetic explosive that is more difficult to initiate. Within the framework of the invention, it is absolutely possible in the explosive layers 3a, ..., 3d to use explosives with different explosiveness and sensitivity. As a second alternative, there is instead one or more other layers 4a, ... 4c, also assuming the use of inert layers. These damping layers then consist of plastic, metals or sandwich layers of these materials. PU foam can be used just as well as cushioning material. Furthermore, within the scope of the invention, it is possible to use or combine in an explosive charge both deflagratively exchangeable and also inert layers.

Initieringen til deflagrativ eller detonerende omsetning foregår fortrinnsvis fra hver sin ende av sprengladningen. Til den deflagrative utløsningen er det forutsatt tenningskjeden 1 på venstre side, mens tenningskjede 2 på høyre side tjener til den detonerende initieringen. The initiation of deflagrative or detonating reaction takes place preferably from each end of the explosive charge. Ignition chain 1 on the left side is provided for the deflagrative release, while ignition chain 2 on the right side serves for the detonating initiation.

Prinsippet med sprengstoffene i sjikt h.h.v. de alternerende sjiktene av sprengstoff og inert materiale har til følge at en uønsket overgang inne i et detonerende omsettelig sprengstoffsjikt fra en deflagrasjon til en detonasjon i det derpå følgende ufølsomme sjiktet igjen blir tilbakeført til en deflagrasjon. Forutsetningen for dette, at tenningskjede 1 for den deflagrative initieringen bringer til anvendelse et lavere energinivå (stimulus) på det derpå følgende sprengstoffsjiktet 3a enn den andre tenningskjeden 2 som på grunn av sin høye stimulus straks initierer detonerende sprengstoffsjiktet 3d som det er lettere å initiere. The principle of the explosives in layers or the alternating layers of explosive and inert material result in an unwanted transition within a detonating exchangeable explosive layer from a deflagration to a detonation in the subsequent insensitive layer again reverting to a deflagration. The prerequisite for this, that ignition chain 1 for the deflagrative initiation brings to use a lower energy level (stimulus) on the following explosive layer 3a than the second ignition chain 2 which, due to its high stimulus, immediately initiates the detonating explosive layer 3d which is easier to initiate.

I figur lb er det i den nedre halvdelen av tegningen fra venstre mot høyre trukket opp forløpet tilsvarende en deflagrativ utløsning ved hjelp av tenningskjede 1 for trykknivået PL (reaksjonsnivå) i de på hverandre følgende sjiktene over lengden L for sprengladningen. Etter utløsningen av tenningskjeden 1 (kurve ZK1) ligger trykket først på et relativt lavt nivå. Så kommer det i det detonerende omsettelige sjiktet en stigning og videre i det deflagrativt omsettelige eller inerte sjiktet igjen et fall til omtrent startnivået. På grunn av det sagtannformede forløpet forblir trykknivået P tilsvarende figur 4 innenfor en båndbredde omkring verdien PL som kan forhåndsbestemmes ved hjelp av dimensjoneringen av sjiktene, og ikke eskalerer til en uønsket detonasjon. I den øvre halvdelen av figur lb er fra venstre mot høyre trykknivået P nådd ved en detonerende initiering ved hjelp av tenningskjeden 2 (kurve ZK2) som er trukket opp over lengden L for sprengladningen. Her viser det seg innenfor det detonerende omsettelige sjiktet 3d et konstant høyt reaksjonsnivå som tydelig avtar når detonasjonsfronten kommer inn i den deflagrativt omsettelige h.h.v. inerte sjiktet 4c. Men når det neste detonerende omsettelige sjiktet 3c blir nådd er trykknivået ennå ikke sunket til en verdi tydelig under trykkmerket PH som bare ville tillate en deflagrativ initiering av det følgende detonerende omsettelige sjiktet 3c. Derfor stiger reaksjonsnivået i sjiktet 3c raskt til verdien av detonasjonstrykket allerede oppnådd i sjiktet 3d som blir holdt til det neste deflagrativt omsettelige h.h.v. inerte sjiktet 4b. In Figure 1b, in the lower half of the drawing, from left to right, the course corresponding to a deflagrative release by means of ignition chain 1 for the pressure level PL (reaction level) in the successive layers over the length L of the explosive charge is drawn up. After the release of the ignition chain 1 (curve ZK1), the pressure is initially at a relatively low level. Then there is a rise in the detonating exchangeable layer and further in the deflagrative exchangeable or inert layer again a fall to approximately the starting level. Due to the sawtooth-shaped course, the pressure level P corresponding to Figure 4 remains within a bandwidth around the value PL which can be predetermined by means of the dimensioning of the layers, and does not escalate to an unwanted detonation. In the upper half of figure lb, from left to right, the pressure level P is reached by a detonating initiation by means of the ignition chain 2 (curve ZK2) which is drawn up over the length L of the explosive charge. Here, within the detonating exchangeable layer 3d, a constant high level of reaction is evident, which clearly decreases when the detonation front enters the deflagratively exchangeable i.e. inert layer 4c. However, when the next detonating exchangeable layer 3c is reached, the pressure level has not yet dropped to a value clearly below the pressure mark PH which would only allow a deflagrative initiation of the following detonating exchangeable layer 3c. Therefore, the reaction level in layer 3c rises rapidly to the value of the detonation pressure already achieved in layer 3d, which is held until the next deflagratively negotiable i.e. inert layer 4b.

På den detonerende inngangssiden av sprengladningen blir en høy stimulus for den videre tenningskjeden 2 brakt til anvendelse på et lett initierbart sprengstoffsjikt 3d. Dermed løper en detonasjon som opprettholder seg selv, som til tross for de mellomliggende dempende sjiktene forplanter seg til et samlet tydelig høyere trykknivå. On the detonating input side of the explosive charge, a high stimulus for the further ignition chain 2 is applied to an easily initiated explosive layer 3d. Thus, a self-sustaining detonation proceeds, which, despite the intermediate damping layers, propagates to an overall clearly higher pressure level.

Figur 2 viser en annen løsning som utfylling til figur la. Her foregår den deflagrative initieringen ved hjelp tenningskjeden 1 på et sprengladningssjikt 5 med lavere brisans, slik at bare en deflagrativ omsetning blir innledet. Den videre sjiktoppbygningen tilsvarer figur la med alternerende sprengstoffsjikt 3a, ..., 3d som kan omsettes detonerende og sprengstoffsjikt 4a, ..., 4c som kan omsettes deflagrativt h.h.v. dempende sjikt. Derved blir også i dette tilfelle trykknivået innenfor en mindre båndbredde ifølge figur lb. Den detonerende utløsningen foregår igjen over den andre tenningskjeden 2 til sprengstoffsjiktet 3d med høy brisans. Figure 2 shows another solution as a supplement to figure la. Here, the deflagrative initiation takes place by means of the ignition chain 1 on an explosive charge layer 5 with lower explosiveness, so that only a deflagrative reaction is initiated. The further layer structure corresponds to Figure 1a with alternating explosive layers 3a, ..., 3d which can be converted detonatingly and explosive layers 4a, ..., 4c which can be converted deflagratively or damping layer. Thereby, also in this case, the pressure level is within a smaller bandwidth according to Figure 1b. The detonating release takes place again over the second ignition chain 2 to the explosive layer 3d with high explosiveness.

Det kan innen rammen for den foreliggende oppfinnelsen ikke utelukkes også å anvende kombinasjoner av sprengladninger bygget opp sjiktvis som forklart ved hjelp av eksemplene. Within the framework of the present invention, it cannot also be ruled out to use combinations of explosive charges built up in layers as explained with the help of the examples.

I figur 3 er det vist et alternativ til utformingseksemplene vist til nå. Den deflagrative initieringen foregår over tenningskjeden 1 med lavere stimulus på sprengstoffet 3 med høy brisans. Til dempning av trykknivået som utvikler seg er det forutsatt mekaniske dempningssjikt 4a, ..., 4d. Disse strekker seg som en slags barriere bare over en del av tverrsnittet av sprengladningen 3. Som materialer kan det for dempningssjiktene ved siden av PU-skum eller kunststoffplater også anvendes sandwichforbindelsessjikt av kunststoff og metall. På hverandre følgende dempningssjikt er anordnet slik at de som en slags labyrint overdekker hverandre vekselvis i løperetningen for detonasjonsbølgen. Derved forløper detonasjonsfronten i buer med radien R bortover de barrierelignende dempningssj iktene 4a, ..., 4d. Men detonasjonsfronten kan ikke bevege seg rundt barrierene på hvilke som helst radier R (smlgn. figur 4). Under en minimumsverdi avhengig av hver sprengstofftype blir utbredelsen av detonasjonen undertrykket. Over denne verdien foregår den ønskede dempningen av energinivået på et nivå, hvor det i gjennomsnitt finner sted en deflagrativ omsetning av alt sprengstoffet. Men blir sprengladningen 3 av den andre tenningskjeden 2 initiert detonerende med en høyere stimulus så skaper detonasjonen støtbølger med amplitude som ikke kan reduseres så mye av de mekaniske dempningssj iktene 4a, ..., 4d at gjennomløpingen for detonasjons-bølgen ville kunne bli forhindret. Detonasjonen forløper uhindret. Dessuten er krum-ningsradiene for detonasjonen (R < RH smlgn. figur 4) så liten at detonasjonen kan løpe rundt barrierene. Figure 3 shows an alternative to the design examples shown so far. The deflagrative initiation takes place over the ignition chain 1 with a lower stimulus on the explosive 3 with high explosiveness. To dampen the pressure level that develops, mechanical damping layers 4a, ..., 4d are provided. As a kind of barrier, these extend only over part of the cross-section of the explosive charge 3. As materials, sandwich connection layers of plastic and metal can also be used for the damping layers next to PU foam or plastic sheets. Succeeding damping layers are arranged so that, like a kind of labyrinth, they cover each other alternately in the direction of travel of the detonation wave. Thereby, the detonation front extends in arcs with radius R beyond the barrier-like damping layers 4a, ..., 4d. But the detonation front cannot move around the barriers at any radii R (cf. Figure 4). Below a minimum value depending on each type of explosive, the propagation of the detonation is suppressed. Above this value, the desired attenuation of the energy level takes place at a level where, on average, a deflagrative turnover of all the explosive material takes place. But if the explosive charge 3 of the second ignition chain 2 is initiated detonatingly with a higher stimulus, then the detonation creates shock waves with an amplitude that cannot be reduced so much by the mechanical damping layers 4a, ..., 4d that the passage of the detonation wave could be prevented. The detonation proceeds unimpeded. Furthermore, the radii of curvature for the detonation (R < RH see Figure 4) are so small that the detonation can run around the barriers.

Diagrammet i figur 4 viser den fysikalske sammenhengen mellom krumnings-forholdet av sprengstoffdetonasjonsbølger i den ikkelineære avhengigheten av initieringstrykket (h.h.v. stimulus). Slik kan en løpende detonasjonsbølge med bare lite trykk PL h.h.v. liten stimulus bare løpe rundt store radier R = RL ifølge figur 3 uten risiko for å dø ut. Jo høyere initieringstrykket P h.h.v. stimulus stiger desto mindre radier R kan bli løpt rundt. The diagram in Figure 4 shows the physical relationship between the curvature ratio of explosive detonation waves in the non-linear dependence on the initiation pressure (or stimulus). In this way, a running detonation wave with only a small pressure PL or small stimulus just run around large radii R = RL according to Figure 3 without risk of dying out. The higher the initiation pressure P or the stimulus rises, the smaller radii R can be run around.

En likeartet sammenheng viser seg også når istedenfor krumningsradien R løpestrekningen L ifølge figur lb (nedre halvdel) blir betraktet. Løpsstrekningen 1 (smlgn. figur lb) mellom to barrierer 4b, 4c må på den ene siden være tydelig mindre enn verdien LL, slik at det ved initieringstrykket PL for tenningskjeden ZK1 med lavere stimulus ikke kommer til noe tilløp til detonasjon. Tilløpsstrekningen for dette er LL. På den andre siden skal strekningen 1 være noe større en verdien LH, slik at det ved det høyere initieringstrykket PH for den rett overfor liggende tenningskjeden ZK2 kommer til en sikker detonasjon. Tilløpsstrekningen for dette er LH- A similar relationship also appears when, instead of the radius of curvature R, the running length L according to Figure 1b (lower half) is considered. The running distance 1 (cf. Figure 1b) between two barriers 4b, 4c must, on the one hand, be clearly smaller than the value LL, so that at the initiation pressure PL for the ignition chain ZK1 with a lower stimulus there is no approach to detonation. The access route for this is LL. On the other side, the stretch 1 must be somewhat greater than the value LH, so that at the higher initiation pressure PH for the directly opposite ignition chain ZK2, a safe detonation occurs. The access route for this is LH-

Claims

1. Explosive charge for a warhead which, next to the ignition chain (2) for detonating initiation of the explosive charge, has another ignition chain (1) for deflagrative initiation, characterized in that the explosive charge in the axial direction is built up in layers, so that for every first, third , etc. explosive layer (3a-3d) which can be converted detonatingly follows a second, fourth, etc. deflagratively convertible or inert layer (4a-4d).

2. Explosive charge for a warhead according to claim 1, characterized in that the deflagration initiation (1) takes place on a deflagrative exchangeable explosive layer (L3a).

3. Explosive charge for a warhead according to the preceding claim, characterized in that the inert layer (4a-4c) is designed as a mechanical damping layer.

4. Explosive charge for a warhead according to claim 3, characterized in that the mechanical damping layer (4a-4c) consists of plastic or metal or a combination of the two materials of suitable thickness.

5. Explosive charge for a warhead according to claim 3, characterized in that the mechanical damping layer (4a-4c) consists of a foam material layer.

6. Explosive charge for a warhead according to claims 3-5, characterized in that the inert layer (4a-4d) completes the cross-section of the explosive charge (3) completely or only partially as a kind of blender.

7. Explosive charge for a warhead according to claim 6, characterized in that the successive aperture-like inert layers (4a-4d) are arranged offset in relation to each other, like a kind of labyrinth.