[0001] Die Erfindung betrifft einen Penetrator mit einer Hohlladung, einer Sprengladung,
einem die Sprengladung umgebenden Mantel und einer Zündeinrichtung, die von der Einlage
der Hohlladung beabstandet in einer rohrförmigen Vorrichtung angeordnet ist.
[0002] Derartige Penetratoren sind in der Vergangenheit bekannt geworden. So zeigt die
DE 199 17 144 B4 ein Kombinationswirksystem. Dieses verbindet die bis dahin nur einzeln verfügbaren
Fähigkeiten einer Hohlladung, einer Splitter erzeugenden Blastladung und eines Penetrators
in einem einzigen Wirksystem. Dazu wurde eine Hohlladung in einen Penetrator integriert.
[0003] In der Folgezeit wurden verschiedene Verbesserungen veröffentlicht, die der Erhöhung
der Sicherheit der Initiierung einer solchen Ladung dienen. Beispielsweise zeigt die
DE 10 2010 018187.0 eine Zündeinrichtung für einen Penetrator, bei der die Verstärkerladung beweglich
gelagert ist. Im Fall der Penetration eines sehr harten Ziels kann die Einlage der
Hohlladung kollabieren. Die bewegliche Verstärkerladung behält jedoch den Kontakt
zur sich verschiebenden Sprengladung bei. Damit wird eine sichere Initiierung erzielt.
Die damit jedoch erzwungenen Einfallswinkel der Detonationsfront relativ zur Einlage
sind ungünstig, was sich erheblich auf die Leistung bei der Stachelbildung auswirkt.
[0004] Ein weiteres Problem liegt darin, dass Penetratoren dicke Metallhüllen benötigen
um die Perforation eines harten Zieles überstehen zu können. Derartige Metallhüllen
neigen dazu, bei der Detonation der Sprengladung asymmetrisch aufzureißen. Hierbei
kann es zu lokalen Rissen kommen, aus denen bereits Sprengladungs-Schwaden austreten
bevor in benachbarten Bereichen die Hülle zerlegt wird. Solche Asymmetrien pflanzen
sich über die Sprengladung bis zur Einlage fort mit dem Resultat, dass die Stachelbildung
ebenfalls asymmetrisch erfolgt. Der daraus resultierende gekrümmte Stachel führt zu
nicht unerheblichen Leistungseinbußen.
[0005] Bisherige Lösungsansätze haben diese in Tests ermittelten Probleme nicht berücksichtigt.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Initiierung der in einem Penetrator
integrierten Hohlladung zu optimieren um durch Vermeidung der oben genannten Probleme
die Leistung zu steigern.
[0006] Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Zündeinrichtung eine Verstärkerladung aufweist,
deren der Sprengladung zugewandte und für die Initiierung vorgesehene Querschnitt
gerade diejenige Fläche aufweist, die zur detonativen Initiierung der daran anschließenden
Sprengladung ausreicht, dass die nicht für die Initiierung vorgesehene Mantelfläche
der Verstärkerladung mit einer Dämpfungsschicht umgeben ist, die mindestens eine solche
Dicke aufweist, dass eine Durchzündung sicher vermieden wird und dass zwischen dem
für die Initiierung vorgesehenen Querschnitt der Verstärkerladung und der Einlage
der Hohlladung ein Detonationswellenlenker angeordnet ist.
[0007] Mittels der Kombination mehrerer konstruktiver Maßnahmen, nämlich der Verringerung
der auf die Sprengladung gerichteten Querschnittsfläche der Verstärkerladung auf fast
den kritischen Durchmesser der Sprengladung, der Vermeidung der Durchzündung über
die Mantelfläche der Verstärkerladung und schließlich dem Einfügen eines Detonationswellenlenkers
zwischen der Verstärkerladung und der Einlage der Hohlladung werden die bisherigen
Probleme vermieden und in vorteilhafter Weise durch homogenen und symmetrischen Verlauf
der Detonationswelle auf die Einlage zu einer hinsichtlich der Leistung optimierte
Stachelbildung erreicht.
[0008] Weiterhin hat es sich als günstig erwiesen, dass zwischen dem für die Initiierung
vorgesehenen Querschnitt der Verstärkerladung und dem Detonationswellenlenker eine
Übertragerplatte angeordnet ist, welche die Sprengladung in eine erste und eine zweite
Sprengladung teilt.
[0009] Als zusätzliche wirksame Ausgestaltung hat sich bewährt, dass zwischen der ersten
Sprengladung und der Übertragerplatte eine Dämpfungsschicht angeordnet ist.
[0010] In einer vorteilhaften Kombination mit der vorgenannten Übertragerplatte kann die
erste Sprengladung aus einem Sprengstoff mit hoher Blastwirkung bestehen und die zweite
Sprengladung einen Sprengstoff hoher Brisanz enthalten.
[0011] Zusätzlich kann die zur Zündeinrichtung benachbart angeordnete erste Sprengladung
mit einem die Blastwirkung verstärkenden Metallpulver vermischt sein, wobei das Metallpulver
überwiegend oder ganz aus Aluminium-Pulver bestehen kann.
[0012] Es hat sich als vorteilhaft erwiesen im Mantel Vorrichtungen zur kontrollierten Zerlegung
desselben anzuordnen. Das kann beispielsweise dadurch geschehen, dass der Mantel ein
Kerbgitter aufweist, wobei die Kerben symmetrisch oder asymmetrisch geformt sein können,
oder dass im Bereich der Innenseite des Mantels eine Halterung mit einer Vielzahl
von Pellets angeordnet ist, oder dass in der Mantelfläche der Sprengladung Kerben
eingelassen sind, die örtlich wie kleine Hohl- oder Schneidladungen auf die Innenseite
des Mantels des Penetrators einwirken.
[0013] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im
Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1: eine Lösung mit reduzierter Initiierungsfläche und integriertem Detonationswellenlenker,
Fig. 2: eine Erweiterung mit einer Überträgerplatte und unterschiedlichen Sprengladungen,
Fig. 3: eine Ausführungsform mit einer zusätzlichen Dämpfungsschicht,
Fig. 4: den Verlauf der Detonationsfronten in den beiden Sprengladungsteilen,
Fig. 5: einen erfindungsgemäßen Penetrator mit Einrichtungen zur kontrollierten Zerlegung
des Mantels.
[0014] Der erste erfindungsgemäße Lösungsvorschlag betrifft die Verbesserung der Initiierung
und bewirkt eine auf die Hohlladung abgestimmte Zündung der Sprengladung SP.
[0015] Bei den bisher bekannten Penetratoren gleicher Bauart wird die Sprengladung sowohl
über die Mantelfläche M der Verstärkerladung VL, als auch über die Stirnseite F der
Verstärkerladung VL initiiert, wobei die Zündeinrichtung in der Längsachse des Penetrators
ausgerichtet ist. Die Erfahrung zeigt, dass damit die Sprengladung fast nie wirklich
exakt symmetrisch gezündet wird, weil große Initiierflächen nicht gleichmäßig reagieren.
Dazu kommt, dass die Detonationsfront in der Verstärkerladung VL an ihrer Mantelfläche
streifend verläuft und somit nur etwa die Hälfte des Initiierdrucks gegenüber der
Sprengladung aufweist.
[0016] Ein weiterer Nachteil entsteht dadurch, dass die Detonationsfronten in der Sprengladung
SP mehr oder weniger streifend auf die Hohlladungs-Einlage E auftreffen. Dadurch wird
das Material der Einlage E weitaus geringer zum Kollapspunkt hin beschleunigt, wo
der Stachel ausgebildet wird. In Folge dessen wird die Spitzengeschwindigkeit des
Stachels geringer ausfallen, was sich letztlich auf die erzielbare Leistung auswirkt.
[0017] In der Fig. 1 ist beispielhaft eine erfindungsgemäße Lösung für die vorgenannten
Nachteile bekannter Bauformen dargestellt. Die Zündeinrichtung ist auch hier zusammen
mit der Verstärkerladung in Richtung der Hauptachse des Penetrators angeordnet. Erfindungsgemäß
wird die Verstärkerladung VL im Durchmesser auf das notwendige Minimum verkleinert,
so dass die frontale zur Initiierung verwendete Fläche F nur geringfügig über dem
so genannten kritischen Durchmesser liegt, unterhalb dessen eine Sprengladungssäule
mit eben diesem Durchmesser nicht mehr in der Lage ist durchzudetonieren. Denkbar
wären auch Bauformen der Verstärkerladung VL in der Form eines in der Mitte verjüngten
Diabolos.
[0018] Die Mantelfläche M der Verstärkerladung VL ist vollständig von einem Dämpfungsmaterial
D1 umgeben, so dass mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit eine Initiierung über die Mantelfläche
unmöglich ist. Die Initiierung der Sprengladung SP erfolgt somit ausschließlich annähernd
punktförmig, weshalb auch eine symmetrische Zündung erreicht wird.
[0019] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform wird ein an sich bekannter Detonationswellenlenker
DWL in der Sprengladung SP integriert. Dieser verhindert, dass die Front der Detonationwelle
direkt auf die Einlage E zulaufen kann. Stattdessen wird sie um den Detonationswellenlenker
herum und anschließend direkt auf die trichterförmige Einlage E geführt. Somit ist
bei fachmännischer Ausführung des Detonationswellenlenkers DWL eine geradlinige Durchinitiierung
von der Verstärkerladung VL direkt in Richtung auf die Spitze der Einlage E unmöglich.
[0020] In der Figur 2 ist eine vorteilhafte Erweiterung des bisher beschriebenen Penetrators
mit Hohlladung dargestellt. Etwa mittig zur Sprengladung SP ist zwischen der Verstärkerladung
und dem Detonationswellenlenker DWL eine aus Sprengstoff bestehende Übertragerplatte
SPÜ angeordnet, die etwa den gesamten Querschnitt der Sprengladung SP abdeckt und
direkt von der Verstärkerladung VL initiiert wird. Somit sollte die Sprengladung dieser
Übertragerplatte SPÜ eine möglichst kurze Anlaufstrecke zur Detonation aufweisen.
[0021] Die Übertragerplatte SPÜ initiiert ihrerseits den vorderen Teil der Sprengladung
SP2 ringförmig über den Rand des Detonationswellenlenkers DWL. Mit der Übertragerplatte
wird die Sprengladung SP in zwei Teile SP1 und SP2 aufgeteilt, unterschiedliche Eigenschaften
haben können.
[0022] So kann der vordere Teil der Sprengladung SP2 als typische Ladung zur Beschleunigung
von Metallbelegungen und somit für eine Hohlladung hoher Leistung ausgelegt sein.
[0023] Der hintere Teil der Sprengladung SP1 besteht in idealer Weise aus einer typischen
Druck erzeugenden Sprengladung mit hohem Blasteffekt. Aus diesem Grund ist die Beimischung
eines Brand beschleunigenden Metallpulvers, insbesondere eines Aluminium-Pulvers in
die Sprengladung SP1 empfehlenswert. Dieser hintere Teil der Sprengladung SP1 trägt
zwar nichts zur Leistung der Hohlladung bei, erhöht aber dennoch die Gesamtleistung
des Penetrators durch die Erzeugung von Splittern aus dem aus Metall bestehenden Mantel
PM des Penetrators, sowie durch entsprechende Blastleistung. Somit wird durch die
Aufteilung der Sprengladung SP in eine vordere Sprengladung SP2 und eine hintere Sprengladung
SP1 eine Optimierung der Erfüllung ihrer Aufgaben erreicht.
[0024] Weiterhin wird durch die Aufteilung der Sprengladung ein weiterer vorteilhafter Effekt
erzielt. Typische Blastladungen wie hier die hintere Sprengladung SP1 haben in der
Regel eine weitaus geringere Detonationsgeschwindigkeit als brisante Sprengladungen
wie die vordere Sprengladung SP2. Dadurch erreichen die Detonationsfronten im hinteren
Teil der Sprengladung den Mantel PM des Penetrators zu einem späteren Zeitpunkt als
im vorderen Teil, wo die Einlage E mit der Detonationsfront beaufschlagt wird. Dadurch
findet die Stachelbildung der Hohlladung etwas früher statt als das Aufreißen des
metallischen Mantels PM im Bereich der hinteren Sprengladung SP1, das zwangsläufig
asymmetrisch abläuft.
[0025] Der vorgenannte Effekt kann noch gesteigert werden indem zwischen die Übertragerplatte
und die hintere Sprengladung SP1 eine weitere Dämpfungsschicht D2 eingefügt wird.
Damit kann die Zeitdifferenz ΔT= t
2-t
1 zwischen der Detonation der vorderen und der hinteren Sprengladung mittels Wahl der
Dicke und des Materials der weiteren Dämpfungsschicht D2 beeinflusst werden.
[0026] In der Figur 4 ist gestrichelt dargestellt wie sich die Detonationswellen im vorderen
und im hinteren Teil der Sprengladung des Penetrators mit Hohlladung entwickeln. Aus
dem mit den Ziffern 1 bis 5 benannten Frontverläufen ist der zeitliche Ablauf gut
erkennbar. zusätzlich ist erkennbar, dass die Front der Detonationswelle in der vorderen
Sprengladung SP2 nun nahezu senkrecht auf die Außenwand der Einlage E einfällt, wodurch
die Ausbildung des Stachels aus der Einlage E optimiert wird.
[0027] Im hinteren Teil der Sprengladung SP1 führt die langsamere Ausbreitung der Detonation
dazu, dass das asymmetrische Aufreißen des Mantels M erst dann stattfindet, wenn der
Hauptteil des Stachels bereits ausgebildet ist. Weiterhin wird die volle Blast- und
Splitter-Leistung zum idealen Zeitpunkt nach dem Eindringen in das Ziel abgegeben.
[0028] Um den Einfluss des potenziell immer möglichen asymmetrischen Aufreißens des Mantels
M weiter zu reduzieren, werden erfindungsgemäß weitere Maßnahmen vorgeschlagen. Jede
Modifikation des Mantels oder im Bereich des Mantels M, die zu einem kontrollierten
Aufreißen und Zerlegen des Mantels führt, wirkt dem asymmetrischen Aufreißen entgegen.
So ist in Figur 5 in der oberen Hälfte des Mantels M ein Kerbgitter Z angedeutet,
welches den Mantel gezielt und kontrolliert in definierte Splitter zerlegt. Dabei
werden unmittelbar nach der Detonation in dem Mantel Sollbruchstellen erzeugt. Somit
wird das zufällige Auffinden von Schwachstellen im Mantelmaterial durch ein gezieltes
Erzeugen von Bruchstellen ersetzt.
[0029] Neben den passiven Kerbgittern kann eine aktive Maßnahme zum Einsatz gebracht werden
indem anstelle des Kerbgitters ein in Bereich des Mantels M angeordneter Halter ZH
mit einer Vielzahl von Pellets angeordnet wird. In jedem Fall wird durch gleich wirkende
Maßnahmen die Gefahr der Ausbildung von Asymmetrien auf ein Minimum reduziert.
1. Penetrator mit einer Hohlladung, einer Sprengladung (SP), einem die Sprengladung umgebenden
Mantel (PM) und einer Zündeinrichtung (ZK), die von der Einlage (E) der Hohlladung
beabstandet in einer rohrförmigen Vorrichtung (R) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
- dass die Zündeinrichtung (ZK) eine Verstärkerladung (VL) aufweist, deren der Sprengladung
(SP) zugewandte und für die Initiierung vorgesehene Querschnitt gerade diejenige Fläche
(F) aufweist, die zur detonativen Initiierung der daran anschließenden Sprengladung
(SP) ausreicht,
- dass die nicht für die Initiierung vorgesehene Mantelfläche (M) der Verstärkerladung (VL)
mit einer Dämpfungsschicht (D1) umgeben ist, die mindestens eine solche Dicke aufweist,
dass eine Durchzündung sicher vermieden wird,
- dass zwischen dem für die Initiierung vorgesehenen Querschnitt der Verstärkerladung (VL)
und der Einlage (E) der Hohlladung ein Detonationswellenlenker (DWL) angeordnet ist.
2. Penetrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem für die Initiierung vorgesehenen Querschnitt der Verstärkerladung (VL)
und dem Detonationswellenlenker (DWL) eine Übertragerplatte (SPÜ) angeordnet ist,
welche die Sprengladung in eine erste (SP1) und eine zweite Sprengladung (SP2) teilt.
3. Penetrator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Sprengladung (SP1) und der Übertragerplatte (SPÜ) eine Dämpfungsschicht
(D2) angeordnet ist.
4. Penetrator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Sprengladung (SP1) aus einem Sprengstoff mit hoher Blastwirkung besteht
und die zweite Sprengladung (SP2) einen Sprengstoff hoher Brisanz enthält.
5. Penetrator nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Zündeinrichtung (ZK) benachbart angeordnete erste Sprengladung (SP1) mit
einem die Blastwirkung verstärkenden Metallpulver vermischt ist.
6. Penetrator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallpulver überwiegend oder ganz aus Aluminium-Pulver besteht.
7. Penetrator nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Mantel (PM) Vorrichtungen (Z) zur kontrollierten Zerlegung desselben angeordnet
sind.
8. Penetrator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (PM) ein Kerbgitter aufweist.
9. Penetrator nach Anspruch 8. dadurch gekennzeichnet, dass die Kerben symmetrisch oder asymmetrisch geformt sind.
10. Penetrator nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Innenseite des Mantels (PM) eine Halterung mit einer Vielzahl von
Pellets angeordnet ist.
11. Penetrator nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, dass in der Mantelfläche der Sprengladung (SP) eine Vielzahl von Kerben angeordnet ist.