DE2831415C1 - Aktive Schicht aus Explosivstoffen für Schutzanordnungen gegen Hohlladungs- und Wuchtgeschosse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine aktive Schicht aus Explosivstoffen für Schutzanordnungen gegen Hohlladungs- und Wuchtgeschosse, mit der Fähigkeit einer unmittelbaren intensiven Gasbildung bei Stoß­ wellenbelastung durch das auftreffende Geschoß, wobei eine ört­ liche Begrenzung der Gasbildung auf den Einschlagbereich des Ge­ schosses erfolgt.

Aus der DE-AS 20 53 345 ist für komplette Schutzanordnungen in Rede stehender Zweckbestimmung bereits eine Lösung zur örtlichen Begrenzung der Gasbildung bekannt. Hierbei handelt es sich um ei­ ne starke Unterteilung der aktiven Schicht in eine Vielzahl klei­ ner Felder und eine Anordnung inerter Begrenzungen zwischen die­ sen, wobei es Sinn und Zweck der Feldbegrenzungen ist, im Detona­ tionsfall eines Feldes eine Mitinitiierung einer größeren Anzahl von Nachbarfeldern auszuschließen. Als Nachteil wird bei dieser vermeintlich befriedigenden Lösung empfunden, daß sie konstruktiv sehr aufwendig ist und dementsprechend schwer ausfällt. Außerdem muß mit den vielen kleinflächigen Schichtfeldern, von denen jedes auf der Außenseite eine inerte Störschicht aufweist, eine abge­ schwächte Schutzwirkung an deren Rändern in Kauf genommen werden. In den zahlreichen Randzonen kommt es nämlich bei einem Geschoß- bzw. Stacheldurchgang nicht während der gesamten Durchgangszeit zu einem störenden Eingriff von Störschichtmaterial in die Ge­ schoß- bzw. Stachelbahn. Bleibt in diesem Zusammenhang noch anzu­ merken, daß zur Herabsetzung der Schockbelastung durch die frei fliegenden Störschichten Dämpfungsschichten erforderlich sind, mit denen sich allerdings keine nennenswerte Verminderung der Durchschlagsleistung erzielen läßt. Nennenswert ist dagegen, daß besagte Dämpfungsschichten zusätzliches Gewicht und höhere Mate­ rialkosten bedeuten bzw. weitere konstruktive Probleme nach sich ziehen.

Schutzanordnungen mit großflächigen aktiven Schichten gibt es zwar auch schon, aber durchweg nur solche, bei denen die groß­ flächige aktive Schicht bei einem Geschoßeinschlag eine statio­ när verlaufende Detonation ergibt, d. h. gänzlich durchdetoniert, also eine örtliche Begrenzung der Gasbildung vermissen läßt (vgl. z. B. die DE-PS 20 08 156).

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, eine aktive Schicht ein­ gangs genannter Gattung zu entwickeln, bei der sich so aufwendi­ ge konstruktive und ein hohes Gewicht ergebende Maßnahmen, wie die Schichtunterteilung in Felder und Anordnung inerter Begren­ zungen zwischen diesen zur Realisierung einer örtlichen Begren­ zung der Gasbildung auf den Einschlagbereich des Geschosses er­ übrigen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die örtli­ che Begrenzung durch entsprechende Wahl der Schichtdicke und der­ artige Wahl des Explosivstoffes bzw. -gemisches oder eines Explo­ sivstoff enthaltenden Gemisches erfolgt, daß eine auslaufende De­ tonation gewährleistet ist.

Dadurch erübrigt es sich, die aktive Schicht zur Vermeidung über­ mäßiger Stoßwellen- und/oder Schwadenbelastungen unter Inkaufnah­ me eines beachtlichen Mehrgewichtes und höherer Kosten mittels konstruktiv aufwendiger Gerüste in kleine Schichtfelder zu unter­ teilen. In Fortfall kommt somit auch die bereits an anderer Stel­ le erwähnte Beeinträchtigung der Schutzwirkung an den zahlreichen Randzonen solch kleiner Schichtfelder. Schockbelastungen durch hochbeschleunigte frei fliegende Störschichten bzw. Belegungs­ platten treten ebenfalls nicht mehr in Erscheinung. Im Fall ei­ nes Treffers kommt es durch die erfindungsgemäß beschaffene ak­ tive Schicht nämlich nicht mehr zur gänzlichen Loslösung derar­ tiger Störschichten bzw. Belegungsplatten. Diese werden vielmehr lediglich im Einschlagbereich des Hohlladungsstachels bzw. Wucht­ geschosses zum Aufbeulen gebracht, und zwar so schnell und in solch starkem Maße, daß die Durchschlagsleistung des Hohlladungsstachels bzw. Wuchtgeschosses eine nachhaltige Reduzierung auf einen unbe­ deutenden Restwert erfährt, vor allem im Falle einer Schrägstel­ lung der betreffenden Schutzanordnung zur Hauptschußrichtung.

Zum Aufbau der erfindungsgemäßen Schicht sind Explosivstoffe, Ex­ plosivstoffgemische oder Explosivstoff enthaltende Stoffgemische geeignet, bei welchen der Detonationsdruck höher als der Initi­ ierdruck ist. In diesem Fall gewährleistet eine Schichtdicke un­ terhalb der für eine stationär verlaufende Detonation erforderli­ chen Mindestdicke, daß eine durch einen Hohlladungsstachel oder ein Wuchtgeschoß initiierte detonative Umsetzung von Schichtmate­ rial mit heftiger Gasbildung von sich aus auf den Bereich des Stachel- bzw. Geschoßeinschlags begrenzt bleibt. Dies geschieht deshalb, weil die für eine Detonationsfortpflanzung über den Ein­ schlagbereich hinaus nötige Reaktionsenergie nicht zur Verfügung steht, und zwar aufgrund eines Abströmens derselben in die Umge­ bung über die Ränder der Schicht als Folge eines Hineinlaufens von Verdünnungsfächern in letztere nach der Stoßwellenfront. Ob mit der detonativen Reaktion auch jede weitere Reaktion, wie Ab­ brand, Verbrennung oder Deflagration zum Erliegen kommt, ist da­ bei eine Frage der Materialwahl.

Weist das betreffende detonationsfähige Schichtmaterial die Nei­ gung auf, vom Einschlagbereich aus in weitere Schichtbereiche hinein verbrennungsmäßig weiterzureagieren, kann dem mit einfa­ cheren Mitteln als den für Detonationsunterbrechungen erforder­ lichen begegnet werden, beispielsweise mittels dünner Querstege.

Bleibt in diesem Zusammenhang noch anzumerken, daß sich für hoch­ brisante Sprengstoffe, wie TNT, Hexogen, Oktogen und Nitropenta nach der Detonationszonentheorie kritische Schichtdicken im Zehn­ telmillimeter- und Millimeterbereich ergeben. Bereichsdetonatio­ nen wären daher nur bei noch kleineren Schichtdicken möglich, de­ ren Energie aber dann für eine intensive Störung der eindringen­ den Geschosse nicht ausreichen würde.

Dagegen können verschiedene Treibladungspulver, insbesondere Fest­ treibstoffe für Raketen, kritische Schichtdicken von vielen Zenti­ metern, ja sogar Metern aufweisen. Somit läßt sich mit praktikab­ leren Schichtdicken bereits eine Bereichsdetonation erzielen, wenn letztere statt der vorerwähnten hochbrisanten Sprengstoffe als ak­ tives Schichtmaterial Verwendung finden. Als besonders vorteilhaft für diesen Verwendungszweck erweist sich auch noch deren über die zahlreichen Zusammensetzungsmöglichkeiten in weiten Grenzen vari­ ierbare Initiierempfindlichkeit und gute Anpassungsfähigkeit an die spezifischen Anforderungen der Herstellbarkeit und die gege­ benen Verdämmungsverhältnisse.

Für aktive Schichten, welche in einer vorzugsweise aus nichtex­ plosiblen Polymeren, wie Polyolefinen oder Polyurethanen und/oder aus explosiblen Bindern, wie Nitrocellulose oder Polyvinylnitrat, und Plastifizierungsmittel, wie Nitroglycerin, Diglykoldinitrat und Phtalsäureestern bestehenden Bindermatrix hochbrisante Spreng­ stoffe wie Hexogen, Oktogen und Nitropenta für sich allein oder gemischt enthalten, empfiehlt sich ein Gewichtsanteil hochbrisan­ ten Sprengstoffs oder Sprengstoffgemisches unterhalb desjenigen für eine stationär verlaufende Detonation erforderlichen zugun­ sten eines entsprechend höheren Binderanteils am Schichtgesamtge­ wicht als wirksame Alternative oder flankierende Maßnahme zum aus­ gestaltenden Erfindungsmerkmal gemäß Anspruch 2, um eine Detona­ tionsfortpflanzung über den Einschlagsbereich eines Hohlladungs­ stachels oder Wuchtgeschosses hinaus zu unterbinden.

Eine Schicht in Rede stehender Art bleibt außerhalb desjenigen Bereiches, in dem ein Stachel- bzw. Wuchtgeschoßeinschlag erfolg­ te, auch dann weiterhin voll reaktionsfähig bzw. aktionsbereit, wenn sie in Ausgestaltung der Erfindung bei gleichem Binderanteil am Schichtgesamtgewicht einen geringeren Gewichtsanteil hochbri­ santen Sprengstoffs oder Sprengstoffgemisches zugunsten eines Sprengstoffes bzw. Sprengstoffgemisches geringerer Empfindlichkeit, wie Ammoniumnitrat, Nitroguanidin, Methylammoniumnitrat oder der­ gleichen und/oder eines nichtexplosiblen Zusatzes aufweist. Zweck­ mäßige Zusätze stellen hierbei u. a. solche Stoffe oder Stoffgemi­ sche dar, die wie Oxalsäurediamid und Ammoniumoxalat bei detona­ tiver Umsetzung des Sprengstoffanteils vorzugsweise unter Wärme­ bindung gasförmige Zersetzungsprodukte in beträchtlicher Menge ent­ stehen lassen.

Als Zusatz bestens geeignet sind in gleicher Weise solche Stoffe oder Stoffgemische, die bei detonativer Umsetzung des Sprengstoff­ anteils teilweise unter Wärmebindung gasförmige Reaktionsprodukte in beachtlicher Menge liefern. Angesprochen sind damit vorwiegend Stickstoff und Kohlendioxid erzeugende Chemikalien anorganischer oder organischer Natur. Als Beispiele für erstere seien Guanidin- Derivate, aliphatische und aromatische Amine sowie Heterocyclan mit Stickstoffatomen genannt. Unter die Rubrik der letzteren fal­ len u. a. Carbonate und Oxalate. Bleibt noch der Hinweis auf die Brauchbarkeit von Keramikpulver wie Al₂O₃ und pulverförmigem Me­ tall wie Kupfer als Zusatz. Bei detonativer Umsetzung des Spreng­ stoffanteils kommt es nämlich zur Störung des Hohlladungsstachels durch die beschleunigten Pulverteilchen.

Eine auf den Einschlagsbereich eines Hohlladungsstachels oder Wuchtgeschosses begrenzt bleibende Detonation ist auch dann ge­ währleistet, wenn in Weiterbildung der Erfindung sogenannte in­ verse Explosivstoffe oder Explosivstoffgemische als aktives Schichtmaterial Verwendung finden. Dieser Sachverhalt erklärt sich aus dem Erfordernis eines über dem Detonationsdruck liegenden Ini­ tiierdruckes. Aufgrund dessen können derartige Explosivstoffe oder Explosivstoffgemische für sich allein nie eine konstante De­ tonationsgeschwindigkeit aufweisen. Dort, wo über deren Initiier­ druck liegende Stoßwellendrücke auftreten, vermögen sie aber mit den Eigenschaften detonativer Umsetzung, d. h. mit starken eigenen Stoßwellendrücken und intensiver Gaserzeugung zu reagieren. Ört­ lich und zeitlich begrenzt ist diese Reaktion deshalb, weil die Stoßwellenbelastung nach einer bestimmten Laufstrecke infolge Dämpfungseffekten auf Druckwerte unterhalb des erforderlichen Ini­ tiierdruckes abfällt.

Weitere Einzelheiten können den in der Zeichnung schematisch dar­ gestellten und nachfolgend näher beschriebenen Ausführungsbeispie­ len entnommen werden. Es zeigen:

Fig. 1 das Auftreffen eines angedeuteten Hohlladungsgeschosses auf eine dreischichtige Schutzanordnung mit entstehendem Hohlladungsstachel,

Fig. 2 die Schutzanordnung gemäß Fig. 1 während der Durchdrin­ gungsphase des Hohlladungsstachels, der seine volle Län­ ge noch nicht erreicht hat und

Fig. 3 die Schutzanordnung gemäß Fig. 2 mit dem bereits nach­ haltig gestörten, voll ausgebildeten Hohlladungsstachel.

In Fig. 1 ist ausschnittsweise eine zur Hauptschußrichtung 1 schräggestellte Schutzanordnung 2 gegen Hohlladungs- und Wuchtge­ schosse im Querschnitt wiedergegeben. Eingesetzt werden kann sie beispielsweise als Zusatzpanzerung vor einer Panzerplatte 3 und/oder als Zwischenschott hinter einer gestrichelt dargestellten Vorpan­ zerung 4. Von deren beispielsweise drei Schichten ist die mittle­ re eine aktive Schicht 6 gemäß der Erfindung. 5 und 7 sind die Bezugszeichen der zwei anderen sogenannten Störschichten, mit de­ nen erstere auf beiden Seiten belegt ist. Diese Belegung kann auch lediglich einseitig, insbesondere nur auf der Rückseite der Schicht 6 vorhanden sein. Als Störschichtmaterial in Betracht kommt solches, das in der Lage ist, das Durchschlagsvermögen ei­ nes Hohlladungsstachels oder Wuchtgeschosses nachhaltig zu redu­ zieren. Hierfür eignen sich in erster Linie Metalle. Die Verbin­ dung zwischen der aktiven Schicht 6 und den Störschichten 5 und 7 kann z. B. durch Kleben erfolgen, d. h. durch Maßnahmen, die nur relativ geringe Zugfestigkeiten aufweisen.

Bei dem in Fig. 1 außerdem andeutungsweise zur Darstellung ge­ langten Geschoß handelt es sich z. B. um ein Hohlladungsgeschoß 8. Dieses ist gerade auf die vorbeschriebene Schutzanordnung 2 auf­ getroffen. Die Detonation seiner Sprengladung hat bereits statt­ gefunden, wobei die Ausbildung eines Hohlladungsstachels 9 im Gange, jedoch noch nicht abgeschlossen ist.

Was diesen Hohlladungsstachel 9 anbelangt, so hat dessen vorderer Teil in Fig. 2 die Schutzanordnung 2 bereits durchbohrt. Dabei kommt es im Einschuß- und Ausschußbereich durch Ausnutzung des Stoßwellenphänomens zu Loslösungserscheinungen zwischen den Stör­ schichten 5, 7 und der aktiven Schicht 6 gemäß der Erfindung. Die Stoßwellenbelastung und die zu dieser hinzukommenden Gaskräfte aus der auf den Einschlagbereich begrenzt bleibenden detonativen Umsetzung aktiven Schichtmaterials sorgen sodann dafür, daß ein starkes Aufbeulen mit nachfolgendem Aufreißen und Abplatzen der losgelösten Störschichtabschnitte rasch vonstatten geht. Dadurch wird - wie aus Fig. 3 ersichtlich - der ursprünglich zusammenhän­ gende Stachel 9 nicht nur zerhackt, sondern darüber hinaus noch bewirkt, daß einzelne Stachelpartien seitlich abgelenkt werden, und zwar in weit stärkerem Maß als es bislang der Fall war.

Claims (9)

1. Aktive Schicht (6) aus Explosivstoffen für Schutzanordnungen (2) gegen Hohlladungs- und Wuchtgeschosse, mit der Fähigkeit einer unmit­ telbaren intensiven Gasbildung bei Stoßwellenbelastung durch das auftreffende Geschoß (8), wobei eine örtliche Begrenzung der Gasbildung auf den Einschlagbereich des Geschosses erfolgt, da­ durch gekennzeichnet, daß die örtliche Begren­ zung durch entsprechende Wahl der Schichtdicke und derartige Wahl des Explosivstoffes bzw. -gemisches oder eines Explosiv­ stoff enthaltenden Gemisches erfolgt, daß eine auslaufende De­ tonation gewährleistet ist.

2. Schicht nach Anspruch 1, wobei der Detonationsdruck höher als der Initiierdruck ist, gekennzeichnet durch ei­ ne Schichtdicke unterhalb der für eine stationär verlaufende Detonation erforderlichen Mindestdicke.

3. Schicht nach Anspruch 1 oder 2, welche in einer Bindermatrix als Explosivstoffe hochbrisante Sprengstoffe, wie Hexogen, Ok­ togen und Nitropenta, für sich allein oder gemischt enthält, gekennzeichnet durch einen Gewichtsanteil hoch­ brisanten Sprengstoffes oder -gemisches unterhalb desjenigen für eine stationär verlaufende Detonation erforderlichen zu­ gunsten eines entsprechend höheren Binderanteils am Schichtge­ samtgewicht.

4. Schicht nach Anspruch 1 oder 2, welche in einer Bindermatrix als Explosivstoffe hochbrisante Sprengstoffe, wie Hexogen, Ok­ togen und Nitropenta, für sich allein oder gemischt enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei gleichem Binderanteil am Schichtgesamtgewicht einen geringeren Gewichts­ anteil hochbrisanten Sprengstoffes oder -gemisches zugunsten eines Sprengstoffs bzw. -gemisches geringerer Empfindlichkeit und/oder eines nichtexplosiblen Zusatzes aufweist.

5. Schicht nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch eine Bindermatrix aus nichtexplosiblen Polymeren und/oder aus explosiblen Bindern und Plastifizierungsmitteln.

6. Schicht nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatz solche Stoffe oder Stoffgemische Verwendung finden, die bei detonativer Umsetzung des Sprengstoffanteils, vorzugs­ weise unter Wärmebindung, gasförmige Zersetzungsprodukte in be­ achtlicher Menge entstehen lassen.

7. Schicht nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatz solche Stoffe oder Stoffgemische Verwendung finden, die bei detonativer Umsetzung des Sprengstoffanteils, teilweise unter Wärmebindung, gasförmige Reaktionsprodukte in beachtli­ cher Menge liefern.

8. Schicht nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatz Keramikpulver oder pulverförmiges Metall Verwen­ dung findet.

9. Schicht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sogenannte inverse Explosivstoffe bzw. Stoffgemische mit gegen­ über dem Detonationsdruck höherem Initiierdruck als aktives Schichtmaterial verwendet werden.