Shaped Chargeexplosiv geformtes Projektil (EFP)Explosiv geformter penetrierender (EFP) Warheadexplosiv geformter Penetrator (EFP) Warheadexplosiv geschmiedeter Penetrator (EFP) Gefechtskopf

Eine Formladung ist eine konkave Metallhalbkugel oder ein Kegel (bekannt als Liner), der von einem hochexplosiven Sprengstoff in einem Stahl- oder Aluminiumgehäuse umgeben ist. Wenn der hochexplosive Sprengstoff gezündet wird, wird der Metallliner komprimiert und nach vorne gedrückt, wodurch ein Strahl entsteht, dessen Spitze sich bis zu 10 Kilometer pro Sekunde bewegen kann.Herkömmliche geformte Ladungen sind mit einem Ladungsgehäuse, einem hohlen konischen Liner innerhalb des Gehäuses und einem hochexplosiven Material zwischen Liner und Gehäuse konstruiert. Ein Zünder wird aktiviert, um das explosive Material zu initiieren, um eine Detonationswelle zu erzeugen. Diese Welle bricht den Liner zusammen und es bildet sich ein metallischer Hochgeschwindigkeitsstrahl. Der Strahl durchbohrt das Bohrlochgehäuse und die geologische Formation, und gleichzeitig wird eine sich langsam bewegende Schnecke gebildet. Die Strahleigenschaften hängen von der Ladungsform, der freigesetzten Energie sowie der Linermasse und -zusammensetzung ab. Es kann erwartet werden, dass ein Formladungsgefechtskopf mit Monroe-Effekt eine Panzerung durchdringt, die 150-250% des Gefechtskopfdurchmessers entspricht.

Theorie der Formladung

Die hydrodynamische Penetration ist ein komplexer Mechanismus, der auftritt, wenn die Schlaggeschwindigkeit einen kritischen Wert überschreitet, typischerweise etwa 1.150 m / s für aktuelle Penetratoren gegen RHA-Ziele (Rolled Homogenous Armor). Das volle hydrodynamische Verhalten tritt erst auf, wenn die Schlaggeschwindigkeit mehrere Kilometer pro Sekunde erreicht, wie dies bei Formladungsmunition der Fall ist. Bei Schlaggeschwindigkeiten von weniger als etwa 1.150 m / s erfolgt das Eindringen von Metallpanzerungen hauptsächlich durch den Mechanismus der plastischen Verformung. Ein typischer Penetrator erreicht je nach Reichweite eine Auftreffgeschwindigkeit von etwa 1.500m / s bis 1.700m / s. Zieleffekte zeigen daher im Allgemeinen sowohl hydrodynamisches Verhalten als auch plastische Verformung.

Eine Reihe von Modellen mit unterschiedlichem Komplexitätsgrad wurde entwickelt, um die Leistung von Langstabpenetratoren vorherzusagen. Ein gemeinsames Merkmal, das sich aus diesen Modellen ergibt, ist die Bedeutung einer hohen Schlaggeschwindigkeit, um den hydrodynamischen Penetrationsmechanismus besser auszunutzen, was wiederum durch die Verwendung längerer Penetratoren mit höheren Dichten im Verhältnis zur Zielmaterialdichte weiter verbessert wird. Dies wird durch experimentelle Arbeiten reichlich unterstützt. Die Formladung ist in der Tat ein außergewöhnliches Phänomen, das jenseits der normalen Physik liegt, was erklärt, warum ihr grundlegender theoretischer Mechanismus keineswegs vollständig verstanden ist.

Die Formladungsstrahlspitze erreicht etwa 40 µs nach der Detonation 10 kms-l, was eine Kegelspitzenbeschleunigung von etwa 25 Millionen g ergibt. Bei dieser Beschleunigung würde die Spitze die Lichtgeschwindigkeit erreichen, wenn dies möglich wäre, in etwa 1,5 Sekunden. Aber natürlich erreicht es nach nur 40 Millionstelsekunden eine Endgeschwindigkeit. Es ist schwierig, sich ein anderes terrestrisches Ereignis vorzustellen, das so schnell ist wie eine geformte Ladungsstrahlspitze. Der Strahlschwanz hat eine Geschwindigkeit von 2-5 kms-l und so dehnt sich der Strahl auf eine Länge von etwa 8 Kegeldurchmessern (CDs) aus, bevor Partikel auftreten. Die Dehnung erfolgt mit einer hohen Dehnungsrate, was eine hervorragende dynamische Duktilität des Kegelmaterials bei Temperaturen bis etwa 450 ° C erfordert. Bei Erreichen eines Ziels kann der Druck zwischen der Strahlspitze und dem sich bildenden Krater bis zu 10 Mbar (10 Millionen Atmosphären) betragen, ein Vielfaches des höchsten im Erdkern vorhergesagten Drucks.

Es ist allgemein anerkannt, dass der Kollaps des konischen Liners und das Eindringen des Ziels beide durch hydrodynamische Strömung erfolgen. Durch Röntgenbeugung wurde jedoch festgestellt, dass der Strahl festes Metall und nicht geschmolzen ist. Darüber hinaus deuten die besten Schätzungen der Strahltemperatur nach Glühfarbe auf einen Mittelwert von etwa 450 ° C hin, und Kupfer schmilzt bei Atmosphärendruck bei 1083 ° C. Das folgende Rätsel ist also die erste Verwirrung: Der Strahl scheint sich wie eine Flüssigkeit zu verhalten, und doch ist er als Feststoff bekannt. Eine neuere Theorie, die helfen würde, dies zu erklären, ist, dass der Jet einen geschmolzenen Kern hat, aber mit einer festen äußeren Hülle.

Der hydrodynamische Aufprall mit hoher Geschwindigkeit (im Gegensatz zu einer geringeren Geschwindigkeit der Penetration) führt zu einer Pilzkopfpenetration, so dass der Lochdurchmesser größer ist als der Penetratordurchmesser. Die dynamische Streckdruckspannung des Targets wird mindestens tausendfach überschritten, so dass nur die Dichten des Targets und der Materialien von Bedeutung sind. Beide Materialien fließen, als wären sie Flüssigkeiten, und das Penetrationsereignis kann mit der Bernoulli-Gleichung für inkompressible Strömung ziemlich genau modelliert werden, um die bekannte hydrodynamische Penetrationsgleichung zu erhalten.