PT1225416E - Elemento de munição explosiva de fragmentação - Google Patents

Description

ΡΕ1225416 1 DESCRIÇÃO "ELEMENTO DE MUNIÇÃO EXPLOSIVA DE FRAGMENTAÇÃO" 0 presente invento situa-se no âmbito militar, mais particularmente no âmbito das munições explosivas de fragmentação, como por exemplo as bombas, de fragmentação controlada ou não, destinadas por exemplo a operações anti-pistas, anti-bunkers ou anti-veiculos (navios, carros, blindados, etc.)·

As munições explosivas de fragmentação compreendem geralmente um invólucro metálico, pré-fragmentado ou não, contendo uma carga explosiva.

Quando se dá a detonação da carga, o invólucro fractura-se, formando estilhaços cujos efeitos destrutivos são desejados. Esses efeitos são tanto mais intensos quanto mais elevada for a velocidade dos estilhaços. É bem conhecido o processo que consiste em fazer aumentar essa velocidade através da utilização de explosivos mais potentes, mas estes são mais caros e mais sensíveis, portanto mais perigosos de manipular e de armazenar.

Os especialistas na matéria têm permanentemente o receio de, para melhorar a eficácia das munições explosivas 2 PE1225416 de fragmentação, designadamente das bombas, experimentar, para um determinada carga explosiva, novos conceitos, designadamente de arquitectura, que permitam aumentar a velocidade dos estilhaços obtidos. 0 presente invento propõe uma solução para esse problema. 0 objectivo do presente invento consiste em propor um novo elemento de munição explosiva de fragmentação que compreende: um invólucro, de preferência metálico, susceptível de gerar estilhaços, tendo um eixo de revolução; uma carga explosiva contida no referido invólucro e revestida pelo referido invólucro, quer dizer envolta no referido invólucro, e comportando um furo em forma de canal cilíndrico cujas geratrizes são paralelas ao eixo de revolução da carga explosiva; e uns meios únicos de escorvamento da referida carga explosiva.

Este novo elemento de munição de acordo com o invento é caracterizado por os referidos meios únicos de escorvamento serem uns meios de escorvamento periféricos e pontuais, quer dizer localizados num único ponto na superfície de revolução da carga explosiva. 0 termo "meios únicos de escorvamento" significa 3 ΡΕ1225416 que a carga explosiva nao compreende mais nenhuns outros meios de escorvamento. 0 termo "superfície de revolução" significa classicamente uma superfície engendrada pela rotação de uma curva (geratriz) em torno de uma recta fixa (eixo de revolução) . 0 termo "geratrizes" do canal cilíndrico significa classicamente o conjunto das rectas paralelas que se apoiam numa curva plana fechada (directriz) definindo um cilindro.

Este novo conceito de arquitectura de acordo com o invento não deve ser interpretado com um rigor matemático. 0 canal pode designadamente ter uma forma apenas próxima da forma cilíndrica e as geratrizes podem ser apenas aproximadamente paralelas ao eixo de revolução da carga, cuja forma pode não ser rigorosamente de revolução.

No estado da técnica são descritos diversos conceitos de escorvamento de munições explosivas de fragmentação . A patente FR 2.778.978 descreve por exemplo um projéctil de artilharia, de fragmentação, compreendendo uma carga explosiva contida num invólucro. 0 escorvamento da carga efectua-se centralmente na carga explosiva ou no lado do fundo da carga explosiva. 4 ΡΕ1225416 A patente FR 2.748.102 descreve uma munição de fragmentação cuja carga explosiva comporta um canal central cilíndrico no qual se acham alojados os meios de escorva-mento da carga. A patente GB 2 318 613 descreve um elemento cilíndrico de munição explosiva essencialmente constituída, por um lado, por uma parede anular oca em aço na qual se encontra encastrada uma carga explosiva, e, por outro lado, por um sistema de escorvamento multi-pontos da carga explosiva . A patente FR 2.679.640 descreve uma aparelhagem de escorvamento multi-pontos destinada a constituir um con-formador de onda de detonação para as cargas enformadas ou de estilhaços. A carga explosiva não comporta nenhum furo em forma de canal cilíndrico. A patente US 4.579.059, que forma uma base para as reivindicações 1 e 9, descreve um projéctil tubular de fragmentação cuja parede, oca, delimita uma câmara anular contendo uma carga explosiva que fica assim totalmente encastrada no tubo. Além disso, os meios de escorvamento da carga situam-se ao nível de uma face lateral dessa carga, e não na sua periferia.

Por conseguinte, o anteriormente referido conceito de arquitectura de acordo com o invento não é conhecido pelos especialistas na matéria. Este conceito permite, de 5 ΡΕ1225416 maneira inesperada e particularmente simples e económica, aumentar consideravelmente, para uma determinada carga explosiva, a velocidade dos estilhaços obtidos, sem fazer aumentar os riscos pirotécnicos associados à manipulação e ao armazenamento.

De acordo com uma variante particularmente preferida do invento, o invólucro de revolução susceptível de gerar estilhaços e a carga explosiva de revolução envolta neste invólucro têm uma forma cilíndrica ou ogival. Como exemplo de outras formas é possível referir as formas cónica e troncocónica.

De acordo com o invento, o termo "pontual" ou "ponto" não deve ser interpretado com um rigor matemático. Na prática, esse termo significa uma pequena superfície assimilável a um ponto, em comparação com a superfície total, de revolução, da carga. Uns meios de escorvamento usuais compreendendo um detonador e um retardador cilíndrico, de 10 mm de diâmetro, de explosivo do tipo hexocera, em contacto com a periferia de uma carga de 150 mm de diâmetro e 100 mm de comprimento, permitem assegurar um escorvamento periférico pontual no sentido do presente invento. O tiro com uma bala perfurante em aço representa um outro exemplo de meios de escorvamento pontual de acordo com o invento.

De uma maneira geral, é possível utilizar quaisquer meios de escorvamento usuais bem conhecidos dos especialistas na matéria, designadamente sistemas de escorva- 6 PE1225416 mento com intensificador (booster) de explosivo ou com elemento projectado.

De acordo com o invento, a transição para a detonação após o escorvamento pode ser de tipo Transição-Choque-Detonação (TCD) ou de tipo Transição para a Detonação retardada, ainda chamada transição "desconhecida" para a detonação (TXD). Estes dois mecanismos de transição para a detonação são bem conhecidos pelos especialistas na matéria. De acordo com a transição TCD, o escorvamento gera uma onda de choque cujo nível em termos de pressão e tempo de duração é superior ao limiar de aptidão para a detonação do material energético, que é uma característica deste material. De acordo com a transição TXD, cuja duração é bastante mais longa, o escorvamento gera uma onda de choque cujo nível em termos de pressão e tempo de duração é inferior ao anteriormente referido limiar de funcionamento TCD. Esta onda de choque pouco reactiva danifica fisicamente o material, uma vez que, depois de se reflectir na parede da munição e em combinação com uma outra onda, volta em sobre-pressão sobre o material danificado, o que provoca a sua decomposição química e a sua detonação.

Os especialistas na matéria sabem, por cálculo ou por experimentação, escolher uns meios de escorvamento capazes de, para uma determinada carga explosiva, obter uma transição para a detonação do tipo TCD ou de tipo TXD.

Segundo uma variante particularmente preferida do 7 ΡΕ1225416 invento, os meios únicos de escorvamento são capazes de provocar uma transição TXD, gerando uma onda de choque cujo nivel em termos de pressão e tempo de duração é inferior ao limiar de aptidão para a detonação da carga explosiva (limiar de funcionamento TCD) . De maneira particularmente inesperada, constatámos que esta variante permitia aumentar ainda mais a velocidade dos estilhaços obtidos em comparação com a variante de escorvamento com transição para a detonação de tipo TCD.

De acordo com uma outra variante preferida do invento, o furo em forma de canal cilíndrico acha-se situado na carga em posição central, de maneira que o eixo de revolução da carga explosiva atravessa o furo.

De acordo com uma outra variante preferida, a secção do canal cilíndrico que constitui o furo é circular, quadrada, rectangular, trapezoidal, poligonal ou em forma de estrela.

De maneira particularmente preferida, o furo é um canal cilíndrico de revolução, quer dizer que a sua secção é circular, cujo eixo coincide, de uma maneira rigorosa ou aproximada, com o eixo de revolução da carga explosiva. A relação entre a secção da carga explosiva e a secção do furo acha-se de preferência e em geral compreendida entre 5 e 100. 8 ΡΕ1225416 0 furo em forma de canal cilíndrico pode trespassar a carga explosiva, quer dizer comportar duas aberturas, o que é preferido, mas pode também comportar apenas uma única abertura, no lado do fundo ou no lado da frente da carga, ou então não comportar nenhuma abertura, quer dizer que nesse caso vai ficar aprisionado no interior da carga. 0 furo praticado na carga explosiva acha-se de preferência isento de qualquer material, quer dizer que não contém senão ar ou um gás qualquer, mas pode também, pelo menos parcialmente, conter um material inerte de baixa densidade . 0 termo "baixa densidade" significa uma densidade significativamente inferior à do material energético constitutivo da carga explosiva, quer dizer inferior a cerca de 70% da densidade do material energético. Como exemplo desses materiais inertes de baixa densidade pode-se citar as espumas e as borrachas tendo uma densidade compreendida entre cerca de 0,1 g/cm3 e cerca de 1,3 g/cm3.

De acordo com o invento, o explosivo de que é constituída a carga explosiva pode ser qualquer explosivo bem conhecido pelos especialistas na matéria no âmbito das munições de fragmentação. Este explosivo é em geral e de preferência um sólido, mas pode igualmente ser por exemplo um líquido viscoso. Nesse caso, o furo em forma de canal cilíndrico deve, bem entendido, ser materializado por um invólucro sólido, por exemplo metálico. Os explosivos com- 9 ΡΕ1225416 pósitos são particularmente preferidos como explosivos sólidos, quer dizer explosivos obtidos a partir de composições explosivas de ligante plástico preparadas por vazamento seguido de polimerização, constituídas por um ligante plástico carregado contendo pelo menos uma carga explosiva orgânica nitrada, como o hexogénio ou o octogénio. Como exemplos de outros explosivos sólidos adequados para serem utilizados no âmbito do presente invento, é possível citar os explosivos fundidos por vazamento, como os que são feitos à base de TNT (hexolites, octolites, etc...), e os explosivos de ligante plastificado preparados por compressão . 0 presente invento tem igualmente por objecto um processo que permite aumentar a velocidade dos estilhaços obtidos por ocasião de detonação de um elemento de munição explosiva de fragmentação, compreendendo: um invólucro susceptível de gerar estilhaços, tendo um eixo de revolução; - uma carga explosiva envolta no referido invólucro, tendo o mesmo eixo de revolução que o do invólucro e comportando um furo em forma de canal cilíndrico cujas geratrizes são paralelas ao eixo de revolução da carga explosiva; e uns meios únicos de escorvamento da carga explosiva.

Este novo processo de acordo com o invento é caracterizado por a detonação resultar de um escorvamento 10 PE1225416 da carga explosiva unicamente localizado na periferia da carga explosiva, e pontual.

De modo preferido, de acordo com este novo processo, os meios de escorvamento são capazes de provocar uma transição para uma detonação do tipo TXD, quer dizer que o escorvamento da carga explosiva gera uma onda de choque cujo nivel em termos de pressão e tempo de duração é inferior ao limiar de aptidão para a detonação da carga explosiva . A Figura 1 anexa é uma vista esquemática e em corte de um elemento de munição explosiva de fragmentação, de acordo com o invento.

Na realização esquematizada de acordo com a Figura 1, o elemento de munição compreende: um invólucro 1 metálico, cilíndrico, inteiriço, susceptível de gerar estilhaços, tendo um eixo de revolução 2; uma carga explosiva 3, contida no referido invólucro 1 e revestida pelo referido invólucro 1. Portanto esta carga explosiva 3 é cilíndrica e tem o mesmo eixo de revolução 2 que o do invólucro 1. A carga explosiva 3 comporta, ao longo de todo o seu comprimento, um furo 5 em forma de canal cilíndrico cujas geratrizes 6, 7 são paralelas ao eixo de revolução 2 da carga explosiva 3 e cuja parede é constituída pela 11 PE1225416 carga explosiva 3. 0 furo 5, que trespassa a carga explosiva 3, é um canal cilíndrico de revolução cujo eixo coincide com o eixo de revolução 2 da carga explosiva 3; - uns meios únicos de escorvamento 4 da carga explosiva 3, que permitem assegurar um escorvamento periférico da carga, num único ponto.

Um dispositivo experimental 9, não pormenorizado na Figura 1, bem conhecido dos especialistas na matéria, permite visualizar, com a ajuda de uma câmara de varrimento de fenda, os fenómenos e efeitos produzidos após o escorvamento da carga, e designadamente determinar o tipo da transição para a detonação e a velocidade dos estilhaços obtidos. 0 eixo da fenda está aproximadamente situado no eixo de escorvamento 10, no lado oposto ao escorvamento em relação ao elemento de munição.

Os exemplos não limitativos que se apresentam a seguir ilustram o invento e as vantagens que derivam do mesmo.

Exemplo 1

Foi realizado um elemento de munição explosiva de fragmentação, como esquematizado na Figura 1, com 100 mm de comprimento. O invólucro 1 é liso, em aço, com uma espessura PE1225416 12 de 1,5 mm. O diâmetro exterior da carga explosiva 3 é de 150 mm. O diâmetro do furo 5 é de 50 mm. O material energético de que é constituída a carga explosiva 3 é um explosivo compósito constituído por 55% em peso de octogénio, 12% em peso de perclorato de amónio, 3% em peso de alumínio e 30% em peso de uma matriz polimé-rica energética reticulada obtida por polimerização, pelo biureto tri-hexano isocianato (BTHI), de um poliadipato de dietilenoglicol na presença de um plastificante energético constituído por uma mistura de nitroglicerina e de trini-trato de butanotriol. O furo 5 é classicamente obtido com a ajuda de um macho central posicionado no molde antes de se proceder ao vazamento da composição explosiva não polimerizada.

Os meios de escorvamento 4 compreendem um habitual detonador de alta tensão, bem conhecido pelos especialistas na matéria, e um retardador cilíndrico em hexocera (95% de hexogénio e 5% de cera) de diâmetro 10 mm e altura 10 mm, bem em contacto com a superfície de revolução da carga explosiva 3, graças a uma perfuração de diâmetro correspondente praticada no invólucro 1. 13 ΡΕ1225416

Após o escorvamento foi possível constatar, com a ajuda do dispositivo experimental 9, o seguinte: um mecanismo de transição para a detonação de tipo TCD; uma expansão quase hemisférica do invólucro 1 em aço; uma velocidade de levantamento do invólucro 1 em função do tempo, medida ao nível da geratriz 11 oposta à geratriz 8 na qual se produz o escorvamento, permitindo deduzir uma velocidade inicial dos estilhaços de 2.870 m/s.

Exemplo 2

Foi realizado um elemento de munição explosiva de fragmentação idêntico ao do Exemplo 1, mas destituído do detonador, do seu retardador de hexocera e da perfuração correspondente praticada no invólucro 1. Foi obtido um escorvamento periférico da carga explosiva disparando-se contra a periferia do invólucro 1, com um ângulo de tiro de 90° em relação ao plano de tangencia do ponto de impacto, quer dizer segundo o eixo de escorvamento 10 do lado oposto ao dispositivo experimental 9 em relação ao elemento de munição, uma bala perfurante em aço de tipo PF1, de diâmetro 12,7 mm, à velocidade de 1.000 m/s.

Esta bala perfurante representa os meios únicos de escorvamento 4 de acordo com o invento e com a Figura 1. 14 ΡΕ1225416

Com a ajuda do dispositivo experimental 9, cons-tatou-se um mecanismo de transição para a detonação de tipo TXD, uma expansão do invólucro 1 qualitativamente idêntica à que foi observada para o Exemplo 1, mas quantitativamente superior, uma vez que a curva de velocidade de levantamento do invólucro 1 em função do tempo permite deduzir uma velocidade inicial dos estilhaços de 3.370 m/s.

Exemplo comparativo

Este exemplo comparativo não faz parte do invento. Ele foi realizado com o único objectivo de pôr bem em evidência as vantagens oferecidas pelo invento, e designa-damente o importante ganho obtido em termos de velocidade inicial dos estilhaços.

De acordo com este exemplo comparativo, em primeiro lugar foi realizado um elemento de munição explosiva de fragmentação rigorosamente idêntico ao do Exemplo 2.

Após um escorvamento plano convencional da carga explosiva, ao nivel de uma das duas faces planas, com a ajuda de um gerador de ondas planas (GOP) acoplado a um retardador de hexocera 95/5 de diâmetro 10 mm e altura 10 mm por sua vez ligado a um habitual detonador de alta tensão, foi possível constatar um mecanismo de transição para a detonação de tipo TCD e uma velocidade inicial dos estilhaços de 2.400 m/s. 15 ΡΕ1225416

Por conseguinte, o ganho obtido em velocidade inicial dos estilhaços de acordo com o invento é da ordem de 20% de acordo com a configuração objecto do Exemplo 1 e da ordem de 40% de acordo com a configuração objecto do Exemplo 2.

Lisboa, 20 de Dezembro de 2006

Claims (10)

1. PE1225416 1 REIVINDICAÇÕES 1. Elemento de munição explosiva de fragmentação, compreendendo: um invólucro (1) susceptível de gerar estilhaços, tendo um eixo de revolução (2); uma carga explosiva (3) envolta no referido invólucro (1), tendo o mesmo eixo de revolução (2) que o do invólucro (1) e comportando um furo (5) em forma de canal cilíndrico cujas geratrizes (6, 7) são paralelas ao eixo de revolução (2) da carga explosiva (3); e uns meios únicos (4) de escorvamento da referida carga explosiva (3), os referidos meios únicos de escorvamento (4) sendo uns meios de escorvamento periféricos e pontuais da carga explosiva (3).
2. 2. Elemento de munição explosiva, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o invólucro (1) gerador de estilhaços e a carga explosiva (3) terem uma forma cilíndrica ou ogival.
3. 3. Elemento de munição explosiva, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o furo (5) em forma de canal cilíndrico se achar situado em posição central de maneira a que o eixo de revolução (2) da carga 2 PE1225416 explosiva (3) vá passar através do furo (5).
4. 4. Elemento de munição explosiva, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o furo (5) ser um canal cilíndrico de revolução cujo eixo coincide com o eixo de revolução (2) da carga explosiva (3) .
5. 5. Elemento de munição explosiva, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por o furo (5) passar através da carga explosiva (3).
6. 6. Elemento de munição explosiva, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por a relação entre a secção da carga explosiva (3) e a secção do furo (5) se achar compreendida entre 5 e 100.
7. 7. Elemento de munição explosiva, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por o furo (5) conter um material inerte de baixa densidade.
8. 8. Elemento de munição explosiva, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por os meios de escorvamento (4) serem capazes de gerar uma onda de choque cujo nível em termos de pressão e de tempo de duração é inferior ao limiar de aptidão para a detonação da carga explosiva (3).
9. 9. Processo que permite aumentar a velocidade 3 ΡΕ1225416 dos estilhaços obtidos por ocasião da detonação de um elemento de munição explosiva de fragmentação, compreendendo: um invólucro (1) susceptível de gerar estilhaços, tendo um eixo de revolução (2); uma carga explosiva (3) envolta no referido invólucro (1), tendo o mesmo eixo de revolução (2) que o do invólucro (1) e comportando um furo (5) em forma de canal cilíndrico cujas geratrizes (6, 7) são paralelas ao eixo de revolução (2) da carga explosiva (3), indo a detonação resultar de um escorvamento da carga explosiva (3) unicamente localizado na periferia da carga explosiva (3), num único ponto.
10. 10. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por o escorvamento da carga explosiva (3) gerar uma onda de choque cujo nível em termos de pressão e tempo de duração é inferior ao limiar de aptidão para a detonação da carga explosiva (3). Lisboa, 20 de Dezembro de 2006