DE2036977A1

DE2036977A1 - Sprengkörper mit verbesserter Splitter wirkung

Info

Publication number: DE2036977A1
Application number: DE19702036977
Authority: DE
Inventors: Paul Dr 5090 Leverkusen; Martin Gerhard Dr. 5210 Troisdorf Lingens
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1970-07-25
Filing date: 1970-07-25
Publication date: 1972-02-03
Also published as: NO125864B; GB1354932A; BE770377A; FR2103286A5; US3786752A

Description

PATENTANWALT DR. HANS-GUNTHER EGGERT, DIPLOMCHEMIKER

5 ΚσΐΝ-LINDENTHAL PETER-KINTGEN-STRASSE 2

Köln, den 24. Juli 1970 Rö/mc/109

Dynamit Nobel AG, 5210 Troisdorf Sprengkörper mit verbesserter Splitterwirkung

Die Erfindung betrifft Sprengkörper mit erhöhter Splitterzahl, bezogen auf eine Gewichtseinheit Sprengstoff.

Bekannt ist, daß sich in Bohrungen, Kanälen oder Spalten von Sprengkörpern bei der detonativen Umsetzung Gasströmungen großer Geschwindigkeit und hoher Energiedichte ausbilden. Bedingt durch die Kompression der Luft vor einer solchen Gasströmung bildet sich eine Stoßwelle aus. Bei brisanten Sprengstoffen ist die Geschwindigkeit dieser Gasströmung zum Teil erheblich größer als die Detonationsgeschwindigkeit, d.h. eine solche Gasströmung eilt dann der Detonationsfront voraus.

Es wurde überraschend gefunden, daß beim Einströmen vorgenannter Gasströmungen großer Geschwindigkeit und hoher Energiedtchte in Hohlräume sich in diesen ein Gasstau hohen Druckes niit einer äußerst steilen Anstiegsflanke ausbildet, der ausreicht, Umhüllungen der Hohlräume von beträchtlicher Wandstärk-e zu zersplittern, wobei sich die Gasströmung durch Rohrleitungen entsprechender Festigkeit auch in ausserhalb der Sprengladung liegenden Hohlräumen fortleiten läßt.

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Gegenstand der Erfindung ist demgemäß ein Sprengkörper mit erhöhter Splitterzahl, der durch eine mit Sprengstoff gefüllte Kammer gekennzeichnet ist, von der aus eine oder mehrere Rohrleitungen in außerhalb der Sprengladung liegende, von der Sprengladungsumhullung umgebene Hohlräume führen.

Die außerhalb der Sprengladung liegenden Hohlräume können dabei mit einem gasförmigen und/oder flüssigen und/oder festen Medium gefüllt sein. Dieses Medium kann außerdem t pulverförmig vorliegen.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Erzeugung erhöhter Splitterzahl bei Sprengkörpern, das dadurch gekennzeichnet ist, daß Gasströmungen durch Rohrleitungen vom Sprengkörper in in der Sprengladungsumhüllung befindliche Hohlräume geleitet werden.

Da der Anstieg des Druckes in solchen Hohlräumen in äußerst kurzen Zeiten stattfindet, besitzt die Druckbelastung der Umhüllung dynamischen Charakter, d.h. sie entspricht einem sehr kurzzeitigen Druckimpuls oder -stoß. Dies bedingt Splitter großer Geschwindigkeit und damit auch ^ beträchtlicher Durchschlagskraft.

Im Sprengkörper kann eine zusätzlich angebrachte Bohrung zur Erzeugung der Gasströmung jeden beliebigen symmetrischen als auch unsymmetrischen Querschnitt oder aber unregelmäßige Begrenzung aufweisen und sich über ihre Länge kontinuierlich oder diskontinuierlich verändern.

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Für die Form des Querschnitts der Rohrleitungen zur Fortleitung der Gasströmungen Hohlräumen außerhalb der Sprengladung gilt das gleiche wie das vorweg bereits für den Querschnitt der Bohrung im Sprengkörper Erwähnte* Auch brauchen die Rohrleitungen nicht unbedingt gerade zu sein; sie können z.B. gekrümmt sein, mehrere Knicke, beliebigen Winkel oder auch die Form einer Spirale haben. .

Für die Hohlräume, in die die Gasströmung eintritt, ist es hierbei belanglos, ob sie unter Vakuum stehen oder eine Luft- bzw. Gasfüllung besitzen. Eine Verstärkung des Druckes zur Zerlegung der Umhüllung des Hohlraums kann durch eine Füllung mit einem zündbaren, explosiven Gas oder Gasgemisch bewirkt werden.

Im allgemeinen wird man den maximalen Querschnitt des Hohlraumes flächenmäßig dem der Sprengstoffsäule anpassen. Er kann aber auch größer und kleiner als dieser Querschnitt ausgebildet sein. Das Volumen des Hohlraumes ist der Energie und Brisanz des Sprengstoffs und der Länge und dem Querschnitt der Sprengstoffsäule anzupassen.

Die Zuführung des Gasstromes zum Hohlraum kann durch ein Rohr erfolgen, das beliebig tief in den Hohlraum hineinreicht oder sich nur von der Oberfläche des Sprengstoffs in den Hohlraum hinein erstreckt. Letzteres ergibt allerdings eine etwas verminderte Splitterwirkung. Das Rohr braucht dem Hohlraum nicht unbedingt axial zugeführt zu werden. So kann das Zuführungsrohr z.B. bei geometrischer Anordnung des Hohlraumes außerhalb, aber parallel der Symmetrieachse, geführt werden oder unter einem Winkel zu dieser Achse stehen. Auch kann das Zuführungsrohr für

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den Gasstrom, sofern es mit einer bestimmten Länge in den Hohlraum reicht, auf dieser Länge eine geringere Festigkeit besitzen. ■

Bei größeren Rohrlängen für die Zuführung des Gasstromes hat es sich als nützlich erwiesen,, ein aiii Ende verschlossenes Rohr zu benutzen, das bis zum Boden des Hohlraumes reicht und außerdem die Festigkeit des in den Hohlraum hineinreichenden Rohrstückes geringer zu halten als die des Zuführungsrohres. Hierbei entsteht der für die Zerlegung der Umhüllung erforderliche Druckstoß durch einen Stau der Gasströmung in dem im Hohlraum befindlichen Rohrende. Als übertragungsmedium für den Druckstoß vom Rohr auf die Umhüllung kann eine Flüssigkeit, z.B. Wasser, öl usw. oder ein Medium pulverförmiger oder fester Konsistenz dienen.

Anhand der in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung im folgenden näher erläutert.

Abb. 1 stellt einen Sprengkörper dar, der an beiden Seiten außerhalb der Sprengladung Hohlräume besitzt, in die jeweils eine Rohrleitung hineinführt.

Abb. 2 zeigt einen Sprengkörper, der drei hintereinander liegende Hohlräume außerhalb der Sprengladung besitzt, in die jeweils eine Rohrleitung führt.

Ein zylindrischer Metallkörper 1 ist durch zwei Zwischenwände 2 in drei Räume 3, 4 und 5 aufgeteilt. Von diesen Räumen enthält der mittlere Raum 3 einen brisanten Sprengstoff und die Räume ¹J und 5 entweder Gas und/oder ein flüssiges und/oder ein festes Medium. Ebenfalls ist eine Boh-

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rung 7.in der Sprengstoffsäule 3 angebracht, in der sich die der Detonationsfront vorauseilende Gasströmung ausbildet und die dann durch die Rohre 10 in die Räume k und 5 -weitergeleitet wird*

Die Zündung des Sprengstoffes in der Mitte des Raumes 3 erfolgt durch einen Zünder 13. Bei großem Querschnitt des Sprengkörpers ist es möglich, den Raum 3 mit mehreren Bohrungen 7 in der Sprengstoffsäule und den zugehörenden Zuleitungsrohren in die Räume 4 und 5 zu versehen. Bei Verwendung von Je einer Bohrung 7 in Richtung der beiden Seiten des Raumes 3 braucht diese nicht unbedingt in der Achse des Gebildes zu liegen. Sie kann auch außerhalb der Achse parallel oder unter einem Winkel dazu liegen.

Der in der Abb. 2 dargestellte Sprengkörper besteht aus einem zylindrischen Metallgehäuse 1, das durch drei Zwischenwände .2 in vier Räume unterteilt ist. Der Raum 5 ist mit einem brisanten Sprengstoff, und die Räume 4, 5 und 6 sind mit Gas und/oder einem flüssigen und/oder festen Medium gefüllt. In der Sprengstoffsäule 3 befinden sich drei Bohrungen 7, 8 und 9₉ in denen sich die der Detonationsfront vorauseilenden Gasströmungen ausbilden, die durch die Rohre 10, 11 und 12 in die mit Gas und/oder einem flüssigen und/oder festen Medium gefüllten Räume 4, 5 und 6 geleitet werden. Durch den Zünder 13 wird die detonative Umsetzung des Gebildes eingeleitet.

Die Anzahl der Kammern ohne Sprengstoff braucht nicht, wie in der Abb. 2 angegeben, auf drei beschränkt zu sein. Ihre Anzahl richtet sich nach der Länge und dem Querschnitt der mit Sprengstoff gefüllten Kammer. Auch kann ein solches

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Gebilde - ähnlich wie bei der Abb. 1 - an beiden Enden mit mehreren Kammern ohne Sprengstoff versehen werden:. In diesem Falle erfolgt die Zündung des Gebildes in der Mitte der Sprengstoffsäule. Die Querschnitte der einzelnen Kammern mit und ohne Sprengstoff bei den in den Abb. 1 und 2 angegebenen Gebilden können natürlich auch eine unter-. " schiedliche Größe und Form haben.

Es hat sich als praktisch erwiesen, in die direkt an die Sprengstoffsäule angrenzenden Kammern eine Luftfüllung zu geben und die weiter entfernt liegenden mit einem Übertragungsmedium, z.B. Wasser, öl, Sand usw., auszufüllen.

Durch eine unterschiedliche Länge der den einzelnen Kammern ohne Sprengstoff zugeordneten Bohrungen in der Sprengstoffsäule läßt sich die zeitliche Reihenfolge der Zerlegung der Umhüllung dieser Kammern im Zeitbereich der Umsetzung der gesamten Sprengstoffsäule steuern.

Es ist ratsam, die Länge der Bohrung in der Sprengstoffsäule, die der ersten Kammer vor der Sprengstoffsäule zugeordnet wird, am kürzesten zu .wählen·. Für die nächfolgenden Kammern sind die Längen der Bohrungen in abgestufter Reihenfolge zu vergrößern. ,

Die einzelnen Bohrungen in der Sprengstoffsäule nach der Abb. 2 können, brauchen aber nicht unbedingt symmetrisch und im gleichen Abstand von der Mittelachse des Gebildes zu liegen und die gleichen Durchmesser zu haben. Die Durchmesser der Bohrung können in weiten Grenzen variiert werden. Geeignete Werte hierfür sind solche, die zwischen 1 und 50 mm, vorzugsweise 4-8 mm, liegen.

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Besteht eine Sprengstoffsäule aus zwei ineinander gesteckten Säulen, von denen die eine massiv und die andere hohl ist und befindet sich zwischen den beiden Säulen ein.ringförmiger Luftzwischenraum, so bildet sich in diesem Zwischenraum bei der detonativen Umsetzung der Säule eine der Detonationsfront vorauseilende Gasströmung aus. Diese Strömung ist ebenfalls an der Spitze durch Luftkompression von einer Stoßwelle begleitet. Leitet man diese Gasströmung ,in einen am Ende der Sprengstoffsäule befindlichen Hohl- : raum, so entsteht in diesem durch die aufgestaute Gasströmung ein Druckstoß, der die Umhüllung des Hohlraumes zum Zersplittern bringt. Um den Druckstoß zu vergrößern, ist es ratsam, durch eine Portsetzung der massiven Sprengstoff säule mittels eines inerten Stückes in den Hohlraum hinein den Stauraum für die Gasströmung zu verkleinern.

Durch eine Mittelzündung der Sprengstoffsäulen lassen sich für eine zusätzliche SpIittefbildung Hohlräume an beiden Enden der Säule anbringen. Setzt man eine solche Säule aus mehreren Sprengstoffsäulen mit entsprechenden ringförmigen Luf tspal ten zusammen, von denen eine massiv ist und die anderen hohl sind, so kann man ähnlich dem in der Abb. 2 dargestellten Sprengkörper an beiden Enden mehrere Hohlräume anbringen. Jedem dieser Hohlräume ist ein bestimmter Ringkanal zuzuordnen*

Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf ringförmige Spalten in der Längsrichtung der Sprengstoffsäulen zur Ausbildung der Gasströmung. Solche Strömungen bilden sich bei bestimmten Sprengstoffen in jeder Art und Form entsprechend dimensionierter Spalten aus, um zur Zersplitterung von Umhüllungen von Hohlräumen ohne Vergrößerung der Spreng-

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stoffmenge ausgenutzt zu werden.

Zur Erzeugung der Gasströmung wurden in den folgenden Beispielen zylindrische Körper aus Composition B (59,5 Gew.-^ Trinitrotoluol, 59*5 Gew.-^ Cyc-lotrimethylentrinitramin, 1 Gew.-fo Wachs) mit JO mm Durchmesser und l4o mm Länge und einer axialen Bohrung von 10 mm Durchmesser benutzt. Die Zündung der Sprengkörper erfolgte an einem Ende unter Zwischenschaltung zweier Nitropenta-Preßiinge von 18 g (25 mm Durchmesser und 50 mm lang) durch eine Aluminium-Kapsel Nr. 8 (eine Sprengkapsel aus Al mit Zündpille, einem Primärsatz von 0,3 g Bleitrizinat und einer Sekundär-

™ ladung von 0,8 g Tetryl). Die Hohlkörper für diese Versuche wurden aus zwei zusammengeschweißten sechskantigen Rohrkappen (l 1/2", 5 mm Wandstärke, Schlüsselweite, Eckmaß 58,5 mm, Höhe 5^ und 56 mm) gebildet. Die Übertragungsrohre für die Gasströmung vom Sprengkörper zum Hohlkörper bestanden aus Glas, Kunststoff, Kupfer und Eisen von 10 mm lichter Weite und unterschiedlicher Wandstärke. Die Hohlkörper waren an einer Endfläche mit einer mittig oder außermittig liegenden Bohrung versehen, die zur Einführung der Rohrleitung in den Hohlkörper diente. Der Außendurchmesser des Rohres entsprach dem der Bohrung. Als Indikator für die Splitterzerlegung dienten Eisenfässer, in 'deren

^ axialer Mittellinie die Hohlkörper angebracht wurden. Aus den Splitterdurchschlägen dieser Pässer konnte auf Anzahl und Größe der durch die Zerlegung der Hohlkörper entstandenen Splitter geschlossen werden.

Beispiel 1

Hohlkörper mit Luftfüllung direkt an der Sprengstoffsäule, Splitterzahl 9O-IOO,

Splittergröße bis 6 cm.

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Beispiel 2

Hohlkörper rait Luftfüllung im Abstand von 50 mm von.der Sprengstoffsäule, Verbindungsrohr aus Glas, Splitterzahl 80-90, Splittergröße bis 6 cm.

Beispiel 3

Hohlkörper mit Sandfüllung im Abstand von 100 mm von der Sprengstoffsäule, Verbindungsrohr aus Kupfer, Splitterzahl 7O-8O, Splittergröße bis β cm.

Beispiel 4

Hohlkörper mit Wasserfüllung im Abstand von 150 mm von der Sprengstoffsäule, Verbindungsrohr aus Eisen, Splitterzahl 70-80, Splittergröße bis 6 cm.

Beispiel 5 . _

Hohlkörper mit Ölfüllung im Abstand von JOO mm von der Sprengstoffsäule, Verbindungsrohr aus Glas, Splitterzahl 6o-7O, Splittergrüße bis 8 cm,

Beispiel 6

Hohlkörper mit Wasserfüllung im Abstand von 450 mm von der Sprengstoffsäule, Verbiridunf--;srohr aus Glas, Splitterzahl 50.-40, ' röfJe bis 10 cm.

109086/0814 . bad-original

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Beispiel 7

Hohlkörper mit Masserfüllung im Abstand von I50 mm von der Sprengstoffsäule,

Bohrung in der Sprengstoffsäule β bzw. 12 mm, Verbindungsrohr aus Glas mit lichter V/eite von 6 bzw. 12 mm,.

Splitterzahl 70-80,

Splittergröße bis 6 cm.

Beispiel 8 -

Drei aneinander liegende Hohlkörper, von denen der erste ψ der Sprengstoffsäule direkt anliegt und eine Luftfüllung besitzt. Die beiden anderen Hohlkörper sind dagegen mit Wasser gefüllt. Die Sprengstoffsäule hatte einen Durchmesser von 50 mm und drei parallel symmetrisch liegende Längsbohrungen von 8 mm.Durchmesser. Jeder dieser Hohlkörper war mit je einer der drei Bohrungen im Sprengkörper durch ein Stahlrohrchen verbunden. Die Stahlröhrchen wurden durch den oder die Körper hindurchgeführt.

Bei der detonativen Umsetzung der Sprengstoffsäule wurden alle drei Hohlkörper in eine große Splitterzahl (150-200) zerlegt. Die Splitter waren bis zu 15 mm groß. Bei entsprechender Verlängerung der Sprengstoffsäule und deren ™ Mittezündung lassen sich Hohlkörper nach den Beispielen 1-8 an jedem der beiden Enden anbringen.

Dieses letztere Modell der Mittezündung einer geraden Sprengstoffsäule läßt sich auf zweidimensionale oder auf dreidimensionale Anordnungen mit zentraler Zündung ervreltern.

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Die vorliegende Erfindung läßt sich insbesondere auf solche Sprengkörper anwenden, die ohnehin bereits Hohlräume,beispielsweise zur Aufnahme von Elektronik wie bei Raketensprengköpfen oder dergleichen, besitzen, da hierdurch zusätzlich bewirkt werden kann, daß die die Hohlräume umschliessenden Wandungen ebenfalls zersplittert'werden, so daß eine größere Splitteranzahl und damit eine größere Wirkung des Sprengkörpers erzielt wird.

Claims

Patentansprüche

Sprengkörper mit erhöhter Splitterzahl, gekennzeichnet durch eine mit Sprengstoff gefüllte Kammer (j5) mit einer oder mehreren Rohrleitungen (10, 11, 12) in außerhalb •der Kammer (^) liegende von der Sprengladungsumhüllung (l) umgebene Hohlräume (4, 5> 6).

2. Sprengkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Hohlräume· (4, 5* 6) mit einem gasförmigen und/ W oder flüssigen und/oder festen Medium gefüllt sind.

J5. Sprengkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitungen (10, 11, 12) mit Bohrungen (7, 8, 9) in der Sprengstoffkammer (5) verbunden sind.

4. Verfahren zur Erzeugung erhöhter Splitterzahl bei Sprengkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß Gasströmungen vom Sprengkörper in in der Sprengladungsumhüllung befindliche Hohlräume geleitet werden.

_fc 5· Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ™ ■ die Gasströmungen durch Rohrleitungen geleitet werden. -

6. Verfahren nach Anspruch 5.» dadurch gekennzeichnet, daß die Gasströmungen durch Bohrungen in der Sprengladung zu den Rohrleitungen geleitet werden..

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