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Holle lading

Das Hohlladung ist eine bestimmte Form, die an a . angehängt ist explosiv kann zur Verfügung gestellt werden. Dieses Formular wird oft verwendet in Panzerabwehrwaffen, zur Detonation von Atomwaffen, im zivilen Bereich zum Abbruch von Gebäuden und Stahlkonstruktionen mit Schneidladungen und bei der Öl- und Gasförderung zum Perforieren des unteren Teils des Bohrgestänges zur Erhöhung der Durchflussmenge.

Die Theorie der Hohlladung wurde eingeführt in 1888 beschrieben vom Amerikaner Charles Edward Munroe. Hohlladungen wurden zuerst von deutschen Streitkräften beim Angriff auf die Geschütztürme und Kasematten von dem Fort Eben-Emael am frühen Morgen von 10. Mai1940 am Anfang von Herbst Gelba.

Prinzip

Eine Granate mit einem Hohlladungssprengkopf. Die Hohlladung ist in der Mitte mit einer leicht gebogenen konischen Vertiefung im beigefarbenen Sprengstoff zu sehen; der weiße Sprengstoff links ist die Treibladung im Gehäuse; der Konus rechts dient nur der Aerodynamik und hat den Zünder in der Spitze
Ein stark schematischer Querschnitt einer explodierenden Hohlladung; in Braun die Metallverkleidung des Kegels; die rote Linie ist der "Rücken" aus verformtem Metall, der übrigens im wirklichen Leben breiter ist
Eine halbierte Hohlladung

Bei einem kugelförmigen Sprengstoff ist sowohl ein nach außen gerichteter Explosion erscheinen, als ein Inneres Implosion. Beide Effekte haben nur einen relativ geringen Einfluss auf eine Stahlpanzerplatte. Eine nur zwanzig Millimeter dicke Panzerplatte mit einer normalen Explosion im Zentimeterabstand aufzureißen, ist bereits eine schwere Last von etwa zwanzig Kilogramm. TNT erforderlich. Bei einer kugelförmigen Ladung ist die Implosion ziemlich kraftlos, da sich die Implosionskräfte gegenseitig aufheben.

Letzteres ist anders, wenn in der Längsachse eines zylindrischen Sprengstoffs eine große kegelförmige Vertiefung eingebracht wird. Wenn eine solche "hohle" Ladung explodiert, werden die Implosionskräfte von der der Vertiefung gegenüberliegenden Seite nicht mehr durch eine entgegengesetzte Implosion zurückgehalten. Dadurch wird eine enorme Kraft in der Längsachse der Ladung in Richtung der Öffnung ausgeübt. Gleichzeitig wird die Implosionsenergie des die Vertiefung umgebenden Teils des Sprengstoffs in dessen Zentrum konzentriert. Durch die Beschichtung der Wand der konischen Vertiefung mit einer Schicht aus weichem Metall schlägt die Implosion sie zur Mitte hin und schleudert sie in Form einer "Spitze" mit etwa 13 km pro Sekunde nach außen. Dies geschieht so schnell, dass das Metall nicht einmal Zeit zum Schmelzen hat: Es wird lediglich durch Überschreiten der maximalen Druck- und Zugbelastung verformt. Dies wird oft etwas ungenau als a . bezeichnet Plasma oder die Geschichte wird vereinfacht, indem man fälschlicherweise von einem "Strahl aus geschmolzenem Metall" spricht. Denn die Bildung der Wirbelsäule braucht eine gewisse Zeit, obwohl das noch nicht ist Millisekunde, die Geschwindigkeit ihrer Teile ist sehr unterschiedlich: Die Spitze, die dort gebildet wird, wo die Kräfte am größten sind, und die aus den Teilen der Metallbeschichtung besteht, die sich nahe der Oberfläche und um das Zentrum der Hohlladung befinden, hat die höchste Geschwindigkeit, bis 13 km/s befindet sich jedoch die größte Masse des Metalls im „Plug“, der nur auf 1 km/s beschleunigt wird. Dadurch dehnt sich die Wirbelsäule, wenn sie den Platz hat, bis zu zwei Meter und zerfällt dann. Gäbe es keine Atmosphäre, würden die schnellsten von ihnen die Erde verlassen, denn ihre Geschwindigkeit ist größer als die Fluchtgeschwindigkeit; Aufgrund des Luftwiderstands in Kombination mit ihrer geringen Masse werden sie tatsächlich schnell abgebremst.

Wenn der "hypertensile" Metallrücken auf eine Panzerplatte trifft, übt er eine enorme Kraft auf einen kleinen Bereich aus und durchdringt diese Platte relativ leicht. Die Energie eines Sprengstoffs kann daher mehrere tausend Mal effizienter genutzt werden als bei einer normalen Explosion. Aus diesem Grund wird die Hohlladung seit dem Zweiten Weltkrieg in fast allen Geschossen eingesetzt, die nicht über genügend kinetische Energie verfügen: Wurfminen und Geschosse von rückstoßfreie Waffen (wie Panzerfaust) und Raketenwerfer und gelenkte Panzerabwehrraketen. Aber auch Panzerabwehrgranaten, die von (Panzer-)Geschützen abgefeuert werden, machen sich dieses Prinzip oft zu Nutze, sowie Clusterbomben und Anti-Panzer-Minen.

Neben dem Metalldorn, der ein ziemlich dünnes Loch in die Panzerplatte bohrt, können auch heiße Gase in das dahinterliegende Fahrzeug eindringen und eine Druckwelle erzeugen. Die "Requisite" ist für die Aufteilung von geringer Bedeutung. Aufgrund dieses Mehrfacheffekts wird die Hohlladung auf Russisch zu a kumulativBelastung genannt. Der meiste Schaden wird normalerweise von der Wirbelsäule verursacht, und da sie eine relativ geringe Masse hat, kann der Effekt oft – für den Angreifer – enttäuschend gering sein, es sei denn, der Treibstoff- oder Munitionsvorrat explodiert. Es gibt eine hartnäckige Legende, dass der Überdruck allein die Crew töten würde. Heutzutage hat ein Panzer eine anderthalbmal höhere Chance, eine Hohlladungsdurchdringung zu überstehen, als einen Durchschlag durch einen Panzer Penetrator.

Geschichte

Die Ausarbeitung einer primitiven kugelförmigen Ladung auf einem runden gepanzerten Turm von Fort Eben-Emael; die große Menge Sprengstoff hat die gesamte Oberseite erodiert und sogar den Panzerturm gespalten

Die ersten Hohlladungswaffen waren noch primitiv und hatten die Form einer Halbkugel. Es wurde bald entdeckt, dass ein Kegel eine effizientere Form ist. Die Durchschlagsfestigkeit ist abhängig von der Homogenität der verwendeten Materialien, dem Abstand, in dem die Ladung gezündet wird, dem Durchmesser und der sonstigen Form der Vertiefung, dem verwendeten Sprengstoff und dem verwendeten Beschichtungsmetall, von denen insbesondere die Dichte relevant. In der Vergangenheit wurde hauptsächlich Kupfer und Blei verwendet und die Produktionsqualität war geringer. Typischerweise wurde dann ein Durchbruch erreicht, der das Ein- bis Eineinhalbfache des Sprengkopfdurchmessers betrug. Bis 1965 verbesserten sich die verwendeten Sprengstoffe und die dielektrische Kraft erhöhte sich auf das Vierfache des Durchmessers bei einem 100-mm-Sprengkopf und das Sechsfache des Durchmessers bei 150 mm. Das Verhältnis, das in einer einfachen Formel nicht richtig ausgedrückt werden kann, ist daher nicht linear, sondern quadratisch. In den letzten Jahrzehnten, Uran und Tantal bekannter. Die Hohlladung ist am effektivsten, wenn sie etwa einen halben Meter vom Ziel entfernt gezündet wird. Die modernsten Typen verfügen daher über einen weit nach vorne ragenden Magnetzünder. Die schwersten einsatzfähigen Panzerabwehrraketen haben eine Durchschlagskraft, die sich wahrscheinlich zwei Metern homogenem Stahl nähert.

Gegenmaßnahmen

Designer von gepanzerte Fahrzeuge versuchten bald, Methoden zu entwickeln, um ihre Fahrzeuge vor der neuen Bedrohung zu schützen. Das hat zunächst nicht viel gebracht. In den letzten dreißig Jahren wurden jedoch große Fortschritte erzielt. Verschiedene Arten sind:

  • Fernkampfrüstung: Durch die Detonation der Hohlladung bereits in Entfernung vom Ziel kann das Fahrzeug geschützt werden. Das Problem dabei ist, dass die Hohlladung nur mit zunehmendem Abstand effektiver wird. Das Projektil müsste daher in einem Abstand von etwa einem Meter gestoppt werden, was an den Seiten eines Panzers eher unpraktisch ist. Die Sowjetunion hat T-64 Es wurde ein sogenannter "Kiemenpanzer" entwickelt, mit seitlich ausklappbaren Paneelen, die Schutz vor einem schrägen Angriff boten. Außerdem entwickelten sie eine Art Faltgitter, das vorne am Geschützrohr befestigt werden musste. Beide Mechanismen wurden jedoch außer Dienst gestellt, da sie bei Fahrten in bewaldetem Gelände sehr schnell beschädigt wurden. Da sich die Hohlladung durch den Fernzünder nun jedoch in optimaler Entfernung selbst detoniert, ist es dennoch vorteilhaft, eine Fernkampfpanzerung, wie z Leopard 2 A5 hast. Brandpositionen von Panzern oder Beobachtungsposten können statisch geschützt werden, da sie sich nicht mit Hindernissen wie in den Boden gerammten Pfählen oder einem gespannten Netz bewegen. Eine Variante davon ist der jüngste amerikanische Lamellenpanzerung; das Fahrzeug wird durch horizontale Kunststofflamellen geschützt, die dazu dienen, dass leichte Panzerabwehrraketen, wie sie von tragbaren Raketenwerfern abgefeuert werden, überhaupt nicht explodieren, sondern zwischen den Lamellen stecken bleiben, deren Abstand der Art der Rakete am häufigsten im Konflikt , ic de Rollenspiel-7. Dieses sehr leichte System ist besonders nützlich für ansonsten völlig ungeschützte Fahrzeuge wie Lastwagen und Jeeps.
  • Kompartimentierung: Da die Wirbelsäule eine so geringe Masse hat, ist es ganz einfach, ihre Auswirkungen nach einer Panne zu reduzieren, indem alle Teile des Tanks in separaten Fächern aufbewahrt werden. Verwendung moderner Panzer Diesel- als Brennstoff; diese wird wegen der Wirbelsäule nicht explodieren, sondern eher verlangsamen. Die Treibstofftanks können so die Besatzung vor einer Hohlladung schützen. Die sauerstoffreiche Munition stellt die größte Gefahr dar, kann aber in einem separaten Raum im Turm gelagert werden, dessen Dach schwach gesichert ist, damit eine Explosion abgeworfen und nach oben geleitet wird.
  • Laminatrüstung: Die Wirbelsäule wird gestört, wenn sie in einem schiefen Winkel auf die Panzerplatte trifft. Durch das Anbringen mehrerer schräger Panzerplatten hintereinander mit geringem Abstand zwischen ihnen können Sie die Durchschlagskraft bei gleichem Panzergewicht um etwa 50% reduzieren.
  • Keramikrüstung: einige neokeramische Materialien, wie z. B. Fliesen aus Aluminiumoxid, Borcarbid oder Siliziumkarbid, sind extrem hart und auch recht spröde. Während Stahl ziemlich ordentlich ist hydrodynamisch von der hohlen Ladungsspitze zur Seite gedrückt (die Metalle verhalten sich wie Flüssigkeiten), bricht die Keramikfliese unter dem Druck. Der Durchbruchkanal ist daher nicht glatt und rund, sondern gebrochen und asymmetrisch. Dadurch werden auch starke asymmetrische Scherkräfte auf die Wirbelsäule ausgeübt, die dadurch ihre Idealform zu verlieren beginnt, während sie aufgrund ihrer geringen Masse entscheidend darauf angewiesen ist, die Panzerung zu durchdringen. Dies wiederum führt zu noch mehr zerbrochener Keramik und erzeugt einen Teufelskreis, der das Eindringen stoppt. Die neuesten Verbundwerkstoffe können bei gleichem Panzerungsgewicht im Vergleich zu Stahl den Ausfall um etwa 96 % reduzieren. Der Nachteil ist, dass sie extrem teuer sind, etwa zehn Dollar pro Kubikzentimeter oder etwa 4000 Dollar pro Fliese. Keramikrüstung, auch genannt Chobham-Rüstung benannt nach der Anlage in England, in der erstmals ein brauchbarer Typ hergestellt wurde, wird in den USA verwendet M1 Abrams und die Briten Herausforderer 2.
  • Schaum: Kunststoffschaum ist sehr zäh und hat eine sehr geringe Dichte. Schaum ist daher für eine gegebene Masse sehr effektiv, um die relativ kleine Masse der Wirbelsäule zu verlangsamen; außerdem verformt es sich beim Aufprall, was die Wirbelsäule aus ihrer Bahn lenkt und den Zusammenbruch weiter reduziert. Ende der 1960er Jahre wurde in England durch Zufall entdeckt, dass Verpackungsmaterial, das in einem Versuchsaufbau von einer Hohlladungsspitze getroffen wurde, nicht durchstochen wurde. Während die große Dicke, die erforderlich ist, um es als Hauptverteidigung zu dienen, unpraktisch ist – auch wegen seiner großen Anfälligkeit für normale Projektile – wird es als Füllmaterial in den vielen Hohlräumen von Fernkampf-, Schlag- oder Laminatpanzern verwendet. Der frühe M1 verwendet Polypropylen, spätere Versionen Polyurethan; das deutsche System hat Polystyrol in den Hohlräumen. Keramikpulver wird als Beimischung für den Feuerwiderstand und zur Erhöhung der Masse (bei einer bestimmten Dicke) verwendet. Schaumstoff hat den Vorteil, dass er extrem günstig in Anschaffung und Unterhalt ist.
  • Explosive Reaktionsrüstung: Dieser Typ wurde in den 1960er Jahren von der Sowjetunion entwickelt und besteht aus einer mit Sprengstoff gefüllten Stahlkiste. Die Boxen werden modular außen am Fahrzeug befestigt. Der Sprengstoff hat die besondere Eigenschaft, dass er nicht durch Kugeln oder Granatsplitter gezündet werden kann; nur durch einen Hohlladungsstachel. Wenn es ihn trifft, explodiert es. Die Explosion schleudert zuerst die Stahlaußenseite der Kiste schräg in den Weg des Spikes und dann die Innenseite, die gegen die Fahrzeugwand zurückprallt. Beide Metallplatten fressen teilweise die Wirbelsäule. Es ist also nicht so, dass die Explosion selbst die Wirbelsäule zerstört, wie oft behauptet wird. Diese Explosive reaktive Rüstung oder EPOCHE kann bei gegebenem Gewicht die Durchschlagsfestigkeit im Vergleich zu Stahl um ca. 70 % reduzieren.
  • Elektrische Rüstung: Bei dieser noch in der Entwicklung befindlichen Technik wird das Fahrzeug von einer äußeren Schicht umgeben, die zwei übereinanderliegende feinmaschige Netze aus einem leitfähigen Metall mit einer Spannung von mehreren Tausend Volt zwischen ihnen enthält. Eine auftreffende Hohlladungsspitze ist selbstleitend, erzeugt also einen Kurzschluss und lädt sich daher selbst auf. Dies dauert eine gewisse Zeit, und die Ladungsunterschiede zwischen den Teilen der Wirbelsäule stören ihre Geometrie – einige Berichte sagen: „Es explodiert schließlich“ – und reduziert ihre weitere Durchschlagskraft auf fast Null. Ob sich dies als praktikable Methode erweist, hängt davon ab, ob Batterien ausgelegt werden können, die sowohl ausreichend leistungsstark als auch ausreichend leicht sind.
  • Aktive Rüstung: Rüstung wird nur im metaphorischen Sinne verwendet. Der Schutz wird in diesem Fall erreicht, indem eine kleine Kanone oder ein Raketenwerfer auf dem Fahrzeug platziert wird, der die Panzerabwehrrakete abschießt, bevor sie den Panzer erreicht. Ein solches System wurde erstmals Ende der 1970er Jahre von der Sowjetunion entwickelt und eingeführt. Diese Methode stellt sehr hohe Anforderungen an die Zielerfassung, Reaktionszeit und Feuerkontrolle, die die Sowjets durch den Einsatz riesiger Schrotflinten, die nicht immer effektiv waren, etwas reduzierten. Modernere Systeme versuchen mit modernster Elektronik mit einem einzigen schweren Metallstabprojektil ein besseres Ergebnis zu erzielen. Es erweist sich jedoch als sehr schwierig, mit einem relativ leichten Waffensystem die erforderliche Genauigkeit zu erreichen. Eine explodierende hochexplosive Granate hingegen wäre bei der Genauigkeit, die ein Penetrator erreichen kann, effektiv, wird sie jedoch nicht erreichen, da sie viel sperriger ist. Eine Lösung wurde gefunden, indem man das Hohlladungsprinzip wieder nutzt, jetzt in Form einer Resonanzwaffe: Eine Doppelkanone feuert zwei Hohlladungen ab, die durch gleichzeitige Detonation eine Interferenzwelle erzeugen, die bei Annäherung eine Interferenzwelle erzeugen kann Rakete oder Penetrator. Resonanz denn das zerreißt ihn. Auch hier wird die Explosionsenergie um ein Vielfaches effizienter genutzt als bei Kugelladungen.

Diese Gegenmaßnahmen sind oft auch gegen andere Bedrohungen wirksam, wie zum Beispiel Granaten, die kinetische Energie verwenden; umgekehrt schützt eine gegen Penetratoren wirksame Panzerung auch vor der Hohlladungsspitze, deren Prinzip sich im Prinzip wenig unterscheidet. Die modernsten Panzer haben eine Frontpanzerung, die einen Schutz gegen Eindringlinge von etwa einem Meter Panzerstahläquivalent bietet; das ist mehr als genug, um leichte Panzerabwehrraketen und Raketen einer früheren Generation als der jetzigen zu stoppen.

Neue Entwicklungen

Wie so oft haben die Gegenmaßnahmen ein Wettrüsten ausgelöst. Panzerabwehrraketen sind schwerer und effizienter geworden. Die modernsten sind auch in der Lage, ein gepanzertes Fahrzeug von oben anzugreifen, sodass die viel dünnere Dachpanzerung getroffen wird. Drei Entwicklungen haben sich speziell innerhalb der Hohlladungstechnologie ergeben:

  • Tandem-Kampfkopf: Dies ist ein Sprengkopf, der aus zwei hintereinander angeordneten Hohlladungen besteht. Der kleinste ist vorne und dient dazu, mögliche ERA zu zünden, damit die zweite Hauptladung ungestört ihre Arbeit verrichten kann.
Wie entsteht ein EFP
  • Explosionsgeformtes Projektil: das EFP wird durch eine Hohlladung gebildet, die so angeordnet ist, dass bei der Detonation weniger ein Dorn als eine Metallmasse entsteht, die einem altmodischen Granatenkopf sehr ähnelt. Dadurch verringert sich die Durchschlagskraft auf kurze Distanz, allerdings wird das „Geschoss“ durch den Luftwiderstand weniger schnell abgebremst, sodass die Durchschlagskraft auf größere Distanz größer ist oder sogar erhalten bleibt – schließlich fällt die Wirbelsäule schnell auseinander. Eine Panzerabwehrrakete mit seitlichem EFP-Kopf muss nur mehrere Meter über dem Ziel horizontal fliegen, um es mit einer seitlichen Explosion, die die Dachpanzerung durchschlägt, zu zerstören. Streuraketen können Bomben abwerfen, die von einem Fallschirm über das Zielgebiet schwingen, bis sie auf einen Panzer zeigen, wo sie explodieren und ein EFP abfeuern.
  • Mehrzweck-Kampfkopf: Auch bei einer Hohlladung kommt es zu einer nach außen gerichteten Explosion. Dies ist sekundär gegenüber dem Zweck, eine Panzerplatte zu durchbohren, hätte aber ansonsten die gleiche Wirkung wie eine hochexplosive Granate, wenn nur der Sprengkopf einen zerbrechlichen Metallmantel für die Splitterwirkung hätte. Da moderne Panzer großkalibrige Kanonen mit begleitenden großen Granaten tragen, können sie relativ wenig Munition tragen, aber etwa vierzig Schuss. Dies macht es nützlich, die Funktion der Hohlladungsgranate (auf Englisch Hochexplosive Panzerabwehr angerufen, entweder HITZE) mit der einer hochexplosiven Granate (Hoch Explosiv, oder HALLO) und deshalb in den 1970er Jahren die MehrzweckGranate, die mit einem Scherbenmantel versehen ist. Eine neue Entwicklung besteht darin, dass diese Granate die Splitter auf eine solche Geschwindigkeit beschleunigt, dass sie ERA täuschen und zur Detonation bringen: Beispielsweise kann eine ganze Seite eines Panzers ihrer explosiven Reaktionspanzerung beraubt werden, sodass eine weitere Granate das Fahrzeug zerstört. Sie können auch einen Kranz aus kleinen Hohlperlen verwenden, die schräg nach vorne gerichtet sind. Das US-Militär hat die Mehrzweck-Anti-Panzer oder MPAT die über eine spezielle Schussposition für die Detonation auch in größerer Entfernung vom Ziel verfügt, um Kampfhubschrauber zu bekämpfen, auf denen ein direkter Treffer schwierig ist.