DE3111921C1 - Hohlladungsauskleidung - Google Patents

Description

• Die Ursachen hierfür werden in folgendem gesehen: Die Auskleidung wird durch die detonierende Sprengladung nicht in ihrer Gesamtheit sprunghaft auf die maximale Geschwindigkeit gebracht. Sie erfährt zwar entsprechend der Stoßwellenstärke eine Beschleunigung auf einen gewissen Geschwindigkeitswert, die Hochdruckgase der Sprengladung drücken jedoch noch einige Zeit nach mit dem Ergebnis einer Steigerung des stoßwellenbedingten anfänglichen Geschwindigkeitswertes um einen Faktor in der Größenordnung von 2 bis 3. Zu einer Geschwindigkeitssteigerung in diesem Ausmaß kommt es allerdings nur dann, wenn ein Nachbeschleunigungsweg bestimmter Länge zur Verfügung steht. Letzteres ist aber aufgrung des geringen Abstandes zur Auskleidungsachse für die Auskleidungselemente im Nahbereich des Auskleidungsscheitels zu verneinen. Daraus erklärt sich, weshalb die betreffenden Auskleidungselemente der bislang gebräuchlichen Hohlladungsauskleidungen nichts zur Bildung der Stachelspitze beitrugen.
• Aufgabe voliegender Erfindung ist es, Hohlladungsauskleidungen auf einfache Art und Weise dahingehend zu verbessern, daß sich mit deren Stacheln ein nennenswerter Gewinn an Tiefenleistung erzielen läßt.
• Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Gestaltungsmerkmale vorgesehen, wobei noch in den Unteransprüchen 2 bis 6 für die Aufgabenlösung vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen beansprucht werden.
• Bei den erfindungsgemäß ergriffenen Maßnahmen handelt es sich um solche, die sich kostengünstig realisieren lassen. Leistungsfördernd wirken sie sich insofern aus, als die Auskleidungselemente aus dem Scheitelnahbereich bei der detonativen Auskleidungsumformung zu einem Hohlladungsstachel mit nachfolgendem Bolzen nicht wie bislang in letzterem, sondern in ersterem vorzufinden sind, wo sie mit Geschwindigkeiten von einer bei Hohlladungsstacheln im Spitzenbereich bislang nicht zu verzeichnenden Höhe zu einer merklich verlängerten Stachelspitze führen oder ohne Erhöhung der Stachelspitzengeschwindigkeit durch ihre Masse den Stachelquerschnitt vergrößern. Der Vorteil eines solch großen Stachelquerschnitts wird darin gesehen, daß daraus in einer Zielplatte ein großes Einschußloch resultiert, durch das die nachfolgenden Stachelteile dann leichter weiter ins Zielinnere vordringen können. Besondere Bedeutung kommt dem zu, wenn es sich bei der angesprochenen Zielplatte um die vordere Platte einer Schottenzieles, beispielsweise derjenigen eines Nato-Dreifach-Zieles handelt.
• Bleibt in diesem Zusammenhang noch der Hinweis auf die bestehenden Grenzen für die Stachelspitzengeschwindigkeit. Gegeben sind diese zum einen durch die Einströmgeschwindigkeit des Auskleidungsmaterials und zum andern durch die Schallgeschwindigkeit desselben. Dabei ist nicht außer acht zu lassen, daß die Einströmgeschwindigkeit stets kleiner sein soll als die Schallgeschwindigkeit Andernfalls bildet sich nämlich im Kollapsbereich ein Staudruck aus, der eine radiale Zerlegung des Stachels beim Ausströmen aus dem Kollapsbereich hervorruft. In diese Hinsicht ist der Stachelspitzenbereich am meisten gefährdet, vor allem dann, wenn die Auskleidung im Vergleich zur Sprengladungsmenge relativ dünn ist.
• Diesem Umstand tragen die einfachen ausgestaltenden Merkmale gemäß den Unteransprüchen 2 bis 6 in optimaler Weise Rechnung. Mit ihnen lassen sich nämlich längere Stachelspitzen mit merklichen höheren Spitzengeschwindigkeiten als bei homogener Ausklei- dungsbeschaffenheit realisieren, und zwar ohne daß es dabei zu einer die Schallgeschwindigkeit übersteigenden Einströmgeschwindigkeit kommt.
• Die Merkmale der Erfindung und deren technische Vorteile ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen und der schematischen Zeichnung.
• Es zeigen in Form von Prinzipskizzen: F i g. 1 die Geschwindigkeitszunahme einer aus homogenem Werkstoff bestehenden herkömmlichen Auskleidung mit über die Länge konstanter Wandstärke als Funktion der Strecke, Fig.2 eine graphische Darstellung der Stachelbildung einer gemäß F i g. 1 beschaffenen Auskleidung herkömmlicher Art, Fig. 3 und 4 in Gegenüberstellung zur Fig. 2 die Stachelbildungsverhältnisse bei Auskleidungen gemäß der Erfindung und Fig.5 bis 9 verschiedene Ausführungsformen von Auskleidungen gemäß der Erfindung.
• F i g. 1 gibt bruchstückhaft eine Sprengladung 1 mit einer stachelbildenden Auskleidung 2 wieder. Bei letzterer handelt es sich dabei um eine solche herkömmlicher Art, die durchweg aus ein- und demselben homogenen Werkstoff besteht und vom Scheitel 3 bis zur Basis 4 eine konstante Wandstärke aufweist. Deren mit 5 bezeichnetes Auskleidungselement wird durch die detonierende Sprengladung 1 in erster Näherung fast senkrecht von der Auskleidungsoberfläche zur Auskleidungsachse 6 hin beschleunigt. Dabei nimmt es durch die Stoßwelle der detonierenden Sprengladung 1 sprunghaft eine Anfangsgeschwindigkeit 7 an. Längs eines Weges 9 erfolgt sodann durch den Schwadendruck der detonierenden Sprengladung 1 eine Nachbeschleunigung des betrachteten Auskleidungselementes 5. Dessen Geschwindigkeit nimmt dabei - wie durch Pfeile angedeutet - vom Anfangswert 7 bis zu einem Maximalwert 8 zu. Die Mindeststrecke zum Erreichen dieser maximalen Geschwindigkeit 8 stellt diejenige dar, die mit 9 bezeichnet ist In Anbetracht dessen gelangen alle Auskleidungselemente 10 zwischen dem Auskleidungselement 5 und dem Auskleidungsscheitel 3 mit Geschwindigkeiten in den Bereich der Auskleidungsachse 6, die unterhalb des maximalen Geschwindigkeitswertes 8 liegen.
• In diesem Zusammenhang soll noch folgendes nicht unerwähnt bleiben: Korrekterweise weist die Flugstrekke 9 des Ausldeidungselementes 5 einen Winkel d zur örtlichen Normalen der Auskleidung 2 auf. Dieser Winkel hängt ab vom Betrag V0 der maximalen Geschwindigkeit 8 und der Detonationsgeschwindigkeit D. Er ergibt sich zu: = = arcsin Vo/2D bei exakt streifender Detonationswelle. Andernfalls muß noch eine Korrektur zur Detonationsrichtung vorgenommen werden.
• Bekanntlich schält sich bei Detonation einer Hohlladung mit einer stachelbildenden Auskleidung ketztere auseinander, wobei der hohlraumseitige innere Auskleidungsteil für die Stachelbildung und der sprengladungsseitige äußere Auskleidungsteil für die Bolzenbildung maßgeblich ist.
• Zur Verdeutlichung der Stachel- und Bolzenbildung ist in F i g. 2 eine derartige Auskleidung in zehn Ringelemente 11 bis 20 aufgeteilt, von denen jedes längs der Mantellinie seinerseits nochmals in eine Innenschicht 111 bis 120 und eine Außenschicht 211 bis 220 untergliedert ist.
• F i g. 2 gibt desweiteren Aufschluß darüber, wie die Bildung eines Stachels 21 und Bolzens 22 aus den Ringelementen 11 bis 20 der betreffenden Auskleidung vorstatten geht, wenn letztere analog zu F i g. 1 von herkömmlicher Ausbildung ist.
• In diesem Fall bildet sich aus den Ringelementen 11 bis 13 im Nahbereich des Auskleidungsscheitels kein Stachel, weil - wie bereits an anderer Stelle dargelegt worden ist - dieselben nicht mit maximaler Geschwindigkeit zur Auskleidungsachse gelangen. So wie die Dinge liegen, trifft vielmehr erst die Innenschicht 114 des Ringelementes 14 mit einer so hohen Geschwindigkeit auf die Auskleidungsachse, daß sich daraus die Spitze des Stachels 21 bildet. Zur Bildung des Stachels 21 tragen in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise auch noch die Innenschichten 115 bis 120 der Ringelemente 15 bis 20 bei.
• Die Außenschichten 215 bis 220 der Ringelemente 15 bis 20 finden sich im Bolzen 22 an den F i g. 2 entnehmbaren Stellen wieder In den Bolzen 22 gehen auch die Ringelemente 11 bis 13 zur Gänze über, wo sie das stachelabgewandte Bolzenende darstellen.
• Anders liegen die Verhältnisse, wenn die Ringelemente 11 bis 13 aus spezifisch leichterem Werkstoff bestehen als die übrigen Ringelemente 14 bis 20, und zwar deshalb, weil nunmehr erstere höhere Geschwindigkeiten in dann zum Teil kürzeren Zeitspannen anzunehmen vermögen als letztere. Sieser Sachverhalt ist in den F i g. 3 und 4 skizzenhaft wiedergegeben.
• Im Fall der Fig. 3 bildet sich bereits aus der Innenschicht 111 des Ringelementes 11 ein sehr schnelles Stachelspitzenteil, dem die Innenschichten 112 bis 120 der Ringelemente 12 bis 20 in der genannten Reihenfolge als weitere den Stachel 21 bildende Teile folgen. Somit ist der Stachel 21 gegenüber demjenigen aus F i g. 2 um die Stachelteile 111 bis 113 verlängert, Der dem betreffenden Stachel 21 nacheilende Bolzen 22 besteht diesmal aus den Außenschichten 211 bis 220 der Ringelemente 11 bis 20. Gegenüber demjenigen aus F i g. 2 weist er im Restteil eine um die Innenschichten 111 bis 113 der Ringelemente 11 bis 13 reduzierte Masse auf.
• In F i g. 4 ist der Sonderfall skizziert, daß die Ringelemente 11 bis 13 beim Zusammenprall in der Kollapsebene im Nahbereich der Auskleidungsachse etwa gleichgroße Geschwindigkeiten aufweisen. Daraus resultiert ein Stachel 21, der sich von demjenigen aus Fig. 2 bei übereinstimmender Stachelspitzengeschwindigkeit durch eine merkliche größere Spitzenteilmasse unterscheidet, und zwar deshalb, weil zu den Innenschichten 114 bis 116 der Ringelemente 14 bis 16 noch die Innenschichten 111 bis 113 der Ringelemete 11 bis 13 hinzugekommen sind. Worin die Vorteile eines solch großmassigen Stachelspitzenteils zu sehen sind, fand bereits an anderer Stelle Erwähnung. Auf die dem relativ großmassigen Stachelspitzenteil folgenden Stachelteile und den dem Stachel 21 nacheilenden Bolzen braucht hier nicht mehr näher eingegangen zu werden, da diesbezüglich Übereinstimmung mit F i g. 3 besteht.
• F i g. 5 gibt eine Hälfte einer stachelbildenden Auskleidung 24 wieder, deren Wandstärke vom Scheitel 25 bis zur Basis 26 konstant ist. Aufgebaut ist dieselbe aus zwei gesonderten Formteilen 27 und 28. Dasjenige Formteil 27, das sich vom Auskleidunggscheitel 25 bis zu einer Auskleidungsquerebene 29 im Scheitelnahbereich erstreckt, besteht dabei aus Aluminium oder dergleichen Werkstoff geringer spezifischer Dichte und hoher Schallgeschwindigkeit. Beim anderen Formteil 28 handelt es sich hingegen um ein solches aus Werkstoff relativ hoher spezifischer Dichte und geringer Schallgeschwindigkeit, wie Kupfer.
• Von der Ausführung gemäß F i g. 5 unterscheiden sich die Auskleidungen gemäß F i g. 6 bis 8 lediglich darin, daß das Formteil 27 durch ein anderes Formteil 27a bzw.
• 27b bzw. 27c aus Werkstoff geringer spezifischer Dichte und hoher Schallgeschwindigkeit ersetzt worden ist, und zwar ein solches 27a, dessen Wandstärke größer ist als diejenige des Formteils 28 (F i g. 6) oder ein solches 27b bzw. 27c, dessen Wandstärke kleiner ist als diejenige des Formteils 28 (F i g. 7 bzw. F i g. 8).
• F i g. 9 gibt eine Auskleidung 30 wieder, bei der sich vom Scheitel 31 bis zur Basis 32 ein Formteil 35 erstreckt. Besagtes Formteil 35 ist dabei zwischen Auskleidungsscheitel 31 und einer Auskleidungsquerebene 33 im Scheitelnahbereich gegenüber dem Abschnitt zwischen besagter Auskleidungsquerebene 33 und Auskleidungsbasis 32 in der Wandstärke merklich reduziert.
• Um den in der Wandstärke reduzierten Abschnitt des Formteils 35 ist konzentrisch ein weiteres Fomteil 34 angeordnet. Im Vergleich zum Formteil 35 weist letzteres eine geringe spezifische Dichte bei hoher Schallgeschwindigkeit auf.

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Hohlladungsauskleidung, dadurch g e -k e II fl z e i c h n e t, daß sie zwischen Auskleidungsscheitel (25, 31) und einer Auskleidungsquerebene (29,33) im Scheitelnahbereich eine geringere Dichte als zwischen besagter Querebene (29, 33) und Auskleidungsbasis (26,32) aufweist.
2. 2. Auskleidung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein vom Auskleidungsscheitel (25) bis zur Auskleidungsquerebene (29) im Scheitelnahbereich sich erstreckendes gesondertes Formteil (27, 27a bis 27c) aus vorzugsweise eine hohe Schallgeschwindigkeit aufweisendem Werkstoff geringer spezifischer Dichte und ein von der betreffenden Auskleidungsquerebene (29) bis zur Auskleidungsbasis (26) sich erstreckendes gesondertes Formteil (28) aus vorzugsweise eine hohe Duktilität aufweisendem Werkstoff relativ hoher spezifischer Dichte.
3. 3. Auskleidung nach Anspruch 1 mit einem Formteil aus insbesondere eine hohe Duktilität aufweisendem Werkstoff relativ hoher spezifischer Dichte, das sich vom Auskleidungsscheitel bis zur Auskleidungsbasis erstreckt, und aus einem weiteren Formteil, das sich vom Auskleidungsscheitel bis zu einer Auskleidungsquerebene im Scheitelnahbereich erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Formteil (35) im Abschnitt zwischen Auskleidungsscheitel (31) und der betreffenden Auskleidungsquerebene (33) gegenüber dem Abschnitt zwischen dieser Auskleidungsquerebene (33) und Auskleidungsbasis (32) in der Wandstärke merklich reduziert ist und das weitere Formteil (34) aus vorzugsweise eine hohe Schallgeschwindigkeit aufweisendem Werkstoff geringer spezifischer Dichte besteht.
4. 4. Auskleidung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine konzentrische Anordnung des spezifisch leichten Formteils (34) um den spezifisch schweren Abschnitt des Formteils (35) zwischen dem Auskleidungsscheitel (31) und der Auskleidungsquerebene (33) im Scheitelnahbereich.
5. 5. Auskleidung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifisch leichte Formteil (27) dieselbe Wandstärke aufweist wie das spezifisch schwere Formteil (28) bzw. der spezifisch schwere Formteilabschnitt zwischen der Auskleidungsquerebene im Scheitelnahbereich und der Auskleidungsbasis.
6. 6. Auskleidung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifisch leichte Formteil (27b 27c) eine geringere Wandstärke aufweist als das spezifisch schwere Formteil (28) bzw.

   der spezifisch schwere Formteilabschnitt zwischen der Auskleidungsquerebene im Scheitelnahbereich und der Auskleidungsbasis.

   Die Erfindung bezieht sich auf eine Hohlladungsauskleidung.

   In der US-PS 30 25 794 ist eine Hohlladung beschrieben, deren stachelbildende Auskleidung aus zwei konzentrisch ineinander angeordneten Teilen zusammengesetzt ist. Hierbei besteht der hohlraumseitige Auskleidungsteil aus einem Metall hoher Dichte und Duktilität wie Kupfer und der sprengladungsseitige Auskleidungs- teil aus vergleichsweise spezifisch leichtem Metall niedrigen Verdampfungspunktes wie Zink oder Aluminium.

   Diese zweiteilige Auslegung beruht auf der Erkenntnis, daß sich bei einer detonativen Umformung von Auskleidungen homogener Beschaffenheit aus dem hohlraumseitigen Auskleidungsmaterial ein Stachel und aus dem sprengladungsseitigen Auskleidungsmaterial ein dem Stachel nacheilenden Bolzen bildet. Ausgehend von dieser Erkenntnis soll mit den zwei gesonderten konzentrischen Auskleidungsteilen und der getroffenen Materialwahl im vorliegenden Fall nichts anderes bezweckt werden, als daß bei der Ladungsdetonation der sprengladungsseitige Auskleidungsteil verdampft und somit nicht mehr in der Lage ist, einen den Stachel aus dem hohlraumseitigen Auskleidungsteil nacheilenden Bolzen zu bilden.

   Aus der DE-AS 11 06 646 ist eine Hohlladung mit einer stachelbildenden Auskleidung aus einzelnen, leicht verformbaren Abschnitten bekannt. Der damit verfolgte Zweck ist kein anderer als der, bei der Detonation der Sprengladung die für die Verformung der Auskleidung zum Stachel erforderliche Verformungsarbeit gegenüber einer üblichen massiv ausgebildeten Auskleidung zu reduzieren. Die angesprochene Verformungsarbeit fällt aber bei den sehr hohen Detonationsbrücken der für Hohlladungen gebräuchlichen hochbrisanten Sprengladungen kaum ins Gewicht. Davon abgesehen ist in der betreffenden Druckschrift mit Stößel keineswegs der Bolzen im anmeldungsgemäßen Sinn, sondern vielmehr der Stachel selbst gemeint. Bei dieser Sachlage bedeutet aber die Vergrößerung der anteiligen Masse der Auskleidung, die von den Gasschwaden durch den Stachelkanal um Zielmaterial in den dahinterliegenden Zielraum mitgerissen wird, auf Kosten des Stößels nichts anderes als eine entsprechende Reduzierung der Stachelmasse. Die damit verbundene Minderung der Stacheldurchschlagsleistung wird dabei bewußt in Kauf genommen, und zwar zugunsten einer gesteigerten Sekundärwirkung nach erfolgtem Zieldurchschlag.

   Schließlich gibt die DE-OS 23 06 189 u. a. eine Hohlladung wieder, welche eine konische stachelbildende Auskleidung aus Kupfer und im Spitzenbereich dieses Auskleidungskonus zwischen letzerem und der Sprengladung eine Schicht aus Kombinatiosmetall aufweist, wobei das Kombinationsmetall Aluminium enthält. Außer Aluminium enthält das besagte Kombinationsmetall aber ausdrücklich auch Palladium und/oder Ruthenium, also Platinmetalle, deren Dichten weit über derjenigen von Aluminium und sogar noch merklich über derjenigen von Kupfer liegen. Desweiteren sind bei der betreffenden Hohlladung Wandstärke und Dichte des kupfernen Auskleidungskonus im Bereich der Kombinationsmetallschicht ebenso groß bzw. hoch wie im übrigen Bereich. Das erklärte Ziel ist dabei ein Strömungsstrahl, für dessen Bolzen auf Kosten des vorauseilenden Stachels eine Wirkungsverstärkung verzeichnet werden kann.

   Bei Hohlladungsstacheln aus herkömmlichen Auskleidungen wie den beschriebenen läßt sich auf experimentellem Weg feststellen, daß die Stachelspitze keineswegs unmittelbar aus Auskleidungselementen des Scheitelnahbereichs entsteht. Die Stachelspitze resultiert bislang vielmehr gänzlich aus einer Auskleidungszone, die vom Auskleidungsscheitel einen Abstand in der Größenordnung von 15 bis 30% der Scheitelhöhe aufweist.