Fragenkatalog_Schmidt

• Eignung zu:

  • Selbstverteidigung, Schutz, Beeindrucken anderer

• Distanz halten können: Kämpfen über größerer Entfernung (mehr Reichweite als der Gegner)

  • Wirksamkeit steigern

• wirksame Reichweite:

  • bleibt bestimmender Faktor für Auslegung von Waffen und Munition

  • die maximale Entfernung zum Gegner unter der man noch gezielt und effizient wirken kann

  • je größer, desto besser. Bestmöglich, wenn größer als die des Feinds

• Beispiele:

  • von Speer zu Schleuder zu Bogen zu Gewehr

    • als Erhöhung der wirksamen Reichweite mit der Zeit

  • effektive Kampfentfernung einer Waffe

    • als Beispiel für die Definition

• Verbindung oder Gemisch aus Substanzen, in denen der zur Reaktion notwendige Sauerstoff chemisch gebunden ist.

• Die Reaktion im metastabilen Material kann sich nach Auslösung ohne Zutritt weiterer Stoffe selbstständig fortpflanzen (im Gegensatz zu Diesel als reiner Brennstoff, der ein Oxidationsmittel benötigt)

• Die Auslösung der Reaktion kann durch Wärme, mechanische Belastung oder auch elektrostatische Entladung erfolgen

• Feuer:

  • mehr Energiezufuhr, Nutzung als Waffe, Nutzung für Umformprozesse

• pflanzliche Öle:

  • Nutzung für Fackeln, Brandpfeile und -geschosse

• byzanitisches Feuer:

  • erster pyrotechnischer Satz, bei dem ein Brandmittel mittels einfacher Pumpe über wenige Meter gen Feind gespritzt wird

• Schwarzpulver:

  • zunächst nur als Feuerwerk; später militärisch

  • Umsetzungsgeschw. ~400m/s

• erster Primärsprengstoff:

  • Quecksilber-Fulminat = “Knallquecksilber“

  • Anzündmittel für Papierpatrone für Hinterladergewehr

• Erdöl:

  • Verwendung als Sprengöl (z.B. bei Nitroglycerin)

• Sprengstoffe:

  • Primär-/Sekundärsprengstoffe

  • ab 1840er Jahre Sekundärsprengstoffe (Nitroglycerin)

• Initialzündung:

  • Sprengkapsel für Nitroglycerin

  • 1863 Erfunden von Alfred Nobel

• Kernspaltung:

  • 1945 Erfindung Atombombe

  • Atomwaffen, Atomsprengköpfe

• Energetisches Material, welches zu dem Zweck der Anwendung als solches (Explosion) hergestellt wurde

• Explosivstoff, der in seiner Anwendung in der Umsetzungsart Detonation umsetzen soll und als Stoff im wesentlichen für diesen Zweck hergestellt wird (Molekül zerfällt während Belastung druch Stoßwelle)

• Ein Treibladungspulver, welches anteilig den Sprengstoff RDX enthält, dadurch grundsätzlich detonationsfähig ist, aber in seiner Anwendung für den Abbrand ausgelegt ist, ist somit kein Sprengstoff

• Explosionsgefährlicher Stoff:

  • energetisches Material, welches bzgl der Auslösung der Reaktion unterhalb definierter Schwellen liegt (niedrige Auslöseschwelle)

• Explosionsfähiger Stoff:

  • energetisches Material, welches nicht zwangsläufig zu diesem Zweck hergestellt wurde

  • alle zu einer oben genannten Umsetzung fähigen Stoffe!

• Sprengstoff:

  • Alle Sprengstoffe sind Explosivstoffe, aber nicht alle Explosivstoffe sind Sprengstoffe

  • Sprengstoffe sind Explosivstoffe, die in der Umsetzungsart Detonation umsetzen soll

• pyrotechnischer Stoff:

  • soll abbrennen/deflagrieren, daher Explosivstoff, aber kein Sprengstoff (welcher detonieren soll)

• Primärsprengstoff hat hohe Empfindlichkeit und kann daher leicht entzündet werden (z.B. auch durch Beschuss/mechanische Belastung -> ungewollte Zündung)

• durch gesicherten Einbau setzt lediglich der Primärsprengstoff um ohne die Hauptladung dabei zu zünden, da die Zündkette nicht geschlossen ist

  • Haupt- und Zwischenladung setzt nicht um, sodass die Sicherheit deutlich erhöht wird

• Wärme als Reaktionswärme (Explosionswärme)

• Gas als Reaktionsprodukt (Schwaden, Schwadenvolumen)

• Energiegehalt Sprengstoff:

  • meist 4.000 bis 6.000 kJ/kg

• Energiegehalt Diesel:

  • ca. 43.000 kJ/kg

• Unterschied:

  • im Sprengstoff ist bereits der Sauerstoff gebunden, wodurch die Reaktion insgesamt schneller ablaufen kann (da der Sauerstoff nicht aus der Umgebung kommen muss)

    • durch den gebundenen Sauerstoff ist der Energiegehalt geringer

• Umsetzungsart

• Geschwindigkeit

• Verbrennung, Verpuffung: Lagerfeuer, Kraftstoff-Luft-Gemisch im Motor

  • bezeichnet jede Oxidationsreaktion, auch unter Zutritt von Luftsauerstoff

  • Verpuffung ist die schneller ablaufende Form. Im Gegensatz zur Deflagration ohne signifikanten Druckaufbau, geringere Geschwindigkeit (0,01-1m/s)

• Abbrand: Antrieb einer Feststoffrakete

  • Umsetzungsprozess, der durch Wärmeleitung & Wärmeübergang gekennzeichnet ist und grundsätzlich ohne Zutritt von Luftsauerstoff möglich ist (Sauerstoff chemisch im abbrennenden Stoff mindestens teilweise gebunden)

• Deflagration: Umsetzung einer pyrotechnischen Mischung

  • Zersetzungsreaktion, die wesentlich unterhalb der Schallgeschwindigkeit des Stoffes abläuft und hinzutreten von Luftsauerstoff nicht bedarf (mehrere 100 m/s)

  • pflanzt sich durch die freiwerdende Reaktionswärme in Verbindung mit Gasströmung fort

• Detonation: Initiierung und Detonation einer Sprengladung

  • Reaktionsform der Umsetzung eines Explosivstoffs, bei der die chemische Reaktion mit einer Stoßwelle gekoppelt ist

  • stoßwelleninduzierte Umsetung, die sich mit einer Geschwindigkeit oberhalb der Ruheschallgeschwindigkeit des Explosivstoffes, mit der Detonationsgeschwindigkeit ausbreitet (mehrere 1000 m/s)

• Verbrennung/Abbrand:

  • Wärme

  • langsame Gasentwicklung

  • langsamer Druckanstieg

• Verpuffung/Deflagration:

  • Wärme

  • schnelle Gasentwicklung

  • schnelle, aber schiebende Druckwirkung

• Detonation:

  • Wärme

  • sehr schnelle Gasentwicklung

  • sehr hoher Druck mit Richtungswirkung

• Abbrand:

  • Wärmeleitung

• Abbrand im Pulverbett:

  • Wärmeleitung (Anzündung: Gasströmung)

• Deflagration:

  • Gasströmung

• Detonation:

  • Stoßwelle

• Verbrennung: 0,0001 - 0,001 m/s

• Verpuffung: 1 m/s

• Abbrand: 0,001 - 1 m/s

• Deflagration: 100 m/s

• Detonation: 10.000 m/s

• primäre Sprengstoffe:

  • Zündmittel

  • Beispiel: Detonatoren oder Anzündmittel (Anstich, elektrisch, flammempfindlich)

• sekundäre Sprengstoffe:

  • Wirkladung zur Erzielung endballistischer Gefechtswirkung

  • Beispiele: Gefechtskopf, Bombe

• Treibstoffe (Pulver und Treibsätze):

  • Antrieb von Geschossen, Raketen und Lenkflugkörpern

• pyrotechnische Stoffe:

  • Signalgebung, Tarnung, Täuschung, Aufklärung

• Kombinationen: Anzündmittel, pyrotechnische Stoffe, Treibstoffe

  • Hilfmittel zur Erzeugung pneumatischer, mechanischer und thermischer Funktionen

  • Beispiel: Gasgenerator, pyrotechnische Seilschneider

• nach Zusammensetzung/Mischung:

  • einheitlicher Stoff

  • Gemische

• nach molekularem Aufbau und Funktionsgruppen:

  • einheitlicher Stoff

  • Oxidationsmittel in Gemischen

  • Reaktionsmittel in Gemischen

Gasförmig

• Allgemein:

  • In der Praxis werden TLP und Sprengstoffe selten als rein-einheitliche Stoffe eingesetzt. Durch Beifügen von anderen Stoffen können:

    • für TLP:

      • Abbrandverhalten und Schwadeneigenschaften

    • für Sprengstoffe:

      • Verarbeitbarkeit, mechanische Eigenschaften und Empfindlichkeit

  • beeinflusst werden

• Aluminuim:

  • starke Brandwirkung, sorgt für Nachreaktionen in Sprengstoffschwade

    • —> erhöhen des Druckimpulses (Gasschlag)

• Kaliumperchlorat:

  • geringer spezifischer Impuls, sehr hohe Abbrandgeschw. (linear)

    • —> gut für Starttriebwerke (von Raketen)

• Zündmittel:

  • Knallquecksilber, Bleiazid

• Treibladungspulver:

  • Nitrocellulose, Schwarzpulver

• Sekundärsprengstoffe:

  • Hexogen (=RDX), TNT

• Melt-Cast-Mischungen: z.B. TNT oder DNAN als schmelzbare Phase, RDX und HMX als feste Phase

  • Ziel: Beeinflussung Verarbeitbarkeit, mechanische Eigenschaften der Ladung und/oder Empfindlichkeit

• Ein-Basig:

  • Schießbaumwolle, Nitrozellulose + Stabilisator

• Zwei-Basig:

  • Ein-Basig + Sprengöl (Nitroglycerin)

• Drei-Basig:

  • Zwei-Basig + Sprengstoff (Nitroguanidin oder RDX)

• Zudem:

  • Drei-Basig + spezielle Beschichtung der Pulverkörner

• Ziel:

  • Beeinflussung Abbrandverhalten und Eigenschaften der Schwaden

• Ausbreitungsgeschwindigkeit der Störung mit Schallgeschwindigkeit

• sehr hohe Materialgeschwindigkeit

• sehr hohe Drücke

• Vorgänge, die in ihrer wesentlichen Auswirkung in kürzester Zeit abgeschlossen sind

  • —> adiabat; nicht mit menschlichen Sinnen wahrnehmbar

• Aufgrund der Drücke sind Gegenstände der Untersuchung nach Ablauf des Vorgangs nicht mehr als Ganzes vorhanden. Maximal eine Rekonstruktion ist möglich

• Prozessverständnis ermöglicht technischen Fortschritt

• Analytischer Kreislauf:

• Gase: 250 - 1.250 m/s

  • CO2 (250m/s); H2 (1250m/s)

• Flüssigkeiten: 1.450 m/s

  • H2O

• Festkörper: 2.000 - >10.000 m/s

  • Blei (2.000 m/s); Keramiken (>10.000 m/s)

• Stoßwelle:

  • entsteht durch sehr schnelle Änderung der Belastung

  • Ausbreitung der Belastung geschieht in Form einer Stoßwelle

  • führt zu plötzlicher Änderung der Zustandsgrößen

    • kompressibler Festkörper

• charakteristisch:

  • Richtungsabhängigkeit

• Kollision von Festkörpern

• Kontakt von Festkörper mit einer detonierenden Sprengladung

• Schnittpunkt ablesen

  • Bsp: Stahl und Wolfram:

    • Wolfram geht mit ca. 700 m/s in die Stahlplatte

    • Stoßdruck ist ca. 26,5 GPa

• Massenerhaltung:

  • überstrichene Masse = komprimierte Masse

• Impulserhaltung:

  • Impuls der komprimierten Masse = Impuls der Stoßwelle

• Energieerhaltung:

  • Stoßenergie = kinetische Energie + innere Energie

• Länge überstrichener Bereich

• Länge komprimierter Bereich

• Verkürzung des betrachteten Bereichs durch Kompression

• Z: Stoßimpedanz

  • Z = rho_0 * U = rho_0 * C_0

    • U = Stoßgeschwindigkeit

    • C_0 ist Stoßparameter (E-Modul aus Mechanik IV?)

  • beschreibt den Wellenwiderstand des Materials

• Das Material mit der höheren Impedanz erfährt die größere Geschwindigkeitsänderung

  • weil u = V_0 * Z(A) / [Z(A) + Z(B)], somit ist u proportional zu Z, sodass größeres u auch größeres Z bedeutet

• Absorption:

  • exponentielles Schwächungsgesetz: Druckabnahme

    • p(x) = p0 * e^[-a*x]

• Radiale Fokussierung und Defokussierung:

  • Druck Zu- oder Abnahme 2D

    • p1 = p0 * R0/R1

• Sphärische Fokussierung oder Defokussierung:

  • Druck Zu- oder Abnahme 3D

    • p1 = p0 * (R0 / R1)^2

• Annahmen:

  • stationärer Pozess mit konstanter Detonationsgeschwindigkeit

  • Detonationsfront ist eine Stoßwelle

  • Breite der Reaktionszone ist vernachlässigbar klein

  • Reaktionsprodukte, die die Reaktionszone verlassen, sind im chemischen und thermodynamischen GGW. Die Reaktion ist abgeschlossen

  • Randeffekte können vernachlässigt werden (keine Rückwirkung auf Detonation)

• gelten in sehr guter Näherung für die meisten militärischen Sprengstoffe

• Erhaltungssätze und Zustandgleichung nach Chapman & Jouguet ergeben:

  • Berechnung Detonationsdruck:

    • p_CJ = rho_Ex * D^2 / [gamma+1] = rho_Ex * D^2 / 4

  • Berechnung Schwadendichte:

    • rho_CJ = rho_Ex * [gamma+1] / gamma = rho_Ex * 4/3

  • Berechnung Schwadengeschwindigkeit:

    • w_CJ = D / [gamma+1] = D/4

• für die Stärke eines Sprengstoffs

• Dichteeffekt:

  • falls von der TMD abweichend = fast immer

• Effekt durch Mischung: von HE/Inertstoff

  • falls abseits der reinen Form = fast immer

• Durchmessereffekt:

  • falls unzureichende Distanz zu kritischem Durchmesser

• Verdämmungseffekt:

  • falls Detonation im grenzwertig stabilen Bereich

• Effekt der Initiierung:

  • Nutzung der Richtungswirkung von Stoßwellen

• Effekt der Anlaufstrecke:

  • falls L/D der Ladung < 2 = fast immer

Die Detonationsgeschwindigkeit sinkt mit geringer werdender Dichte in guter Näherung linear. Hieran angelehnt kann der Detonationsdruck über der Dichte abgeschätzt werden

• Bei Mischungen aus ideal detonierenden Sprengstoffen ändert sich die Detonationsgeschwindigkeit proportional zu Anteil und Eigenschaft der jeweiligen Komponente

  • Ausnahme: sich gegenseitig beeinflussende Reaktionsprodukte

• Bei der Beimischung substantieller Anteile inerter Stoffe kann diese einfache Gesetzmäßigkeit unter Nutzung einer charakteristischen Geschwindigkeit für diesen Inertstoff weiter angewendet werden

• Der kritische Durchmesser markiert den kleinstmöglichen Durchmesser bei dem noch eine stationäre Detonation ablaufen kann

• Bis zu diesem Durchmesser sinkt die Detonationsgeschwindigkeit kontinuierlich bis die Detonation schließlich abbricht. Etwa ab dem 4-fachen des kritischen Durchmessers ist nur noch ein vernachlässigbarer Einfluss auf die Detonationsgeschw. festzustellen

  
  

• Rückwirkung der Verdämmung auf die Detonationsgeschwindigkeit falls Detonation im grenzwertig stabilen Bereich

• verändertes Schwadenprojektil und Druckwirkung der Ladung

• durch mehrfache oder gelenkte Initiierung können fokussierende Detonationswellen den Effekt einer Ladung deutlich verstärken

• Ab einer Ladungslänge des 2- bis 3-fachen des Ladungsdurchmessers kein weiterer Zuwachs des Effektes. Stationäre Detonation mit Schwadenprojektil ist voll ausgeprägt

Durchmessereffekt:

• Durchmessereffekt

• Verdämmungseffekt (mit Rückwirkung auf Detonation)

• —> Detonationsgeschw. steigt mit größer werdendem Radius der Ladung und mit Dichte und Stärke der Dämmung

Abgangsgeschwindigkeit von Belegungen

• Erhaltungssatz:

  • Energieerhaltung

• Bilanz:

• Definition:

  • µ = C / M

    • C: Explosivmasse (Explosivstoffmasse/Querschnittsfläche)

    • M: Belegungsmasse (Belegungsmasse / Querschnittsfläche)

• Größenordnung:

  • meist ca. 1/3

• zwischen 2,7 mm/ms und 3,1 mm/ms

  • Durchschnitt: 2,97 mm/ms

• Limitierungen:

  • bei genauen Berechnungen, da lediglich grobe Abschätzung

  • bei nicht-militärischen Sprengstoffen (z.B. IEDs)

  • ??? starke Abweichungen in der Praxis ggfs., wenn nicht Normalbedingungen vorliegen (z.B. Unterwasserbombe) ???

• gute Ergebnisse:

  • militärische Sprengstoffe

Abknickwinkel einer Sprengstoffbelegung

• Formel:

  • theta = 2 * arcsin (v / 2*D)

  • hier:

    • theta = 2 * arcsin (1.500 / 2*7.000)

      • theta = 12,301°

• Ermittlung Gurney-Geschwindigkeit:

  • Bei bekanntem Abknickwinkel theta und bekannter Detonationsgeschwindigkeit D lässt sich die Abgangsgeschwindigkeit v ermitteln.

    • v = 2 * D * sin(theta/2)

  • Mittels der Abgangsgeschwindigkeit v kann die Gurney-Geschwindigkeit berechnet werden:

    • v_Gurney = v * sqrt(1/µ + 1/2)

• Versuchsaufbau:

• Unterschiede:

  • Militärisch:

    • hohe Brisanz (Beschleunigungsvermögen, Zerstörwirkung)

    • hohe Insensitivität gegen mechanische und thermische Belastung (Beschussicher und gutmütig bei Bränden)

    • gute Verarbeitbarkeit

    • langjährige Haltbarkeit

    • vielseitig: formbar, spritzbar, Folie, Schnur

    • spezielle Eigenschaften für Sonderanwendungen (z.B. Unterwasser)

    • Preis spielt untergeordnete Rolle (5-300€/kg, meist 20-80€/kg)

  • Zivil:

    • hohes Arbeitsvermögen (Schwadenvolumen, Explosionswärme)

    • handhabungssicher

    • geringer Preis (0,5-5€/kg)

    • gute Verarbeitbarkeit für die Anwendung vor Ort (patroniert, pumpbar, rieselfähig)

    • umweltverträglich

    • spezielle Eigenschaften für Sonderanwendungen (z.B. Wettersprengstoffe Bergbau)

• Ergeben sich aus:

  • unterschiedliche Anwendung:

    • Militär: Wirkung im Ziel dominierend; ingesamt höhere Anforderungen (wegen Lagerung, Spezialverwendungen, etc)

    • Zivil: Handhabungssicherheit und Preis dominierend

• Anwendungen:

  • Bergbau

  • Explosivplattieren (Schweißen zweier Platten)

  • Gebäudeabriss

• Eigenschaften:

  • hohes Arbeitsvermögen

  • gute Verarbeitbarkeit für die Verwendung vor Ort

    • pumpbar, patroniert, rieselfähig

• Hohlladung (HL):

  • punktuelle Wirkung

  • bei entsprechender Präzision entsprechende Tiefenwirkung

  • abstandsabhängige Wirkung (Ort der Detonation)

  • relativ leicht störbar

• Hemisphärische Ladung (HEMI):

  • punktuelle Ladung

  • mittlere Tiefenwirkung bei gutmütigeren Präsizionsanforderungen

  • abstandsabhängige Wirkung (Ort der Detonation)

  • relativ leicht störbar

• Projektilbildende Ladung (P-Ladung, EFP):

  • punktuelle Wirkung

  • wenig abstandsabhängig, Überbrückung größerer Entfernungen vom Ort der Detonation aus

  • Präzision für Projektilbildung und Treffleistung

  • eher schwer störbar

• Vollkaliber: P/D = 0,5-2,5

  • 0,5-1: mit/ohne Haube

  • 0,5-1,5: mit HE & Zünder, mit/ohne Kappe

  • 1-2,5: mit Hartkern & leichter Hülle

• Pfeilgeschoss: P/D = 2-6

  • 2-3: Unterkaliber mit Drall (APDS)

  • 3-6: Unterkaliber, flügelstabilisiert (APFSDS)

• Wurzel-Rho-Gesetz:

  • P = L * sqrt(rho_0S / rho_0Z)

    • P - Penetrationstiefe

    • L - Länge Stachel

    • rho_0S/Z - Ausgangsdichte Stachel/Ziel

• Hohlladungseffekt:

  • entdeckt: 1883

    • Max von Föster publiziert Effekt des Hohlraumes in Sprengladungen

  • militärisch verwendet: 1935

    • Franz Thomanek, 70mm-Tank-Gewehr als erste HL-Waffe

• idealer Einsatzbereich:

  • Panzerfaust, Gefechtsköpfe von Raketen, Hafthohlladungen

• weniger geeignet:

  • Rohrwaffen mit Drall, da sich der Drall störend auf die Wirkung der Hohlladung auswirkt

• Raketenantrieb

  • Penetration 300mm RHA

• Davis-Kanone (Gegenmassekanone) & Rakete

  • Penetration 540mm RHA

  • geeignet für Verschuss aus geschlossenen Räumen, da kein Gasstrahl aus Düse (wie bei Raketenantrieb)

• Belegungsdichte

• Brisanz des Sprengstoffs (Detonationsdruck)

• Einlagenwinkel

7-8 Kaliberdurchmesser

• Zünder liegt auf Rückseite der Ladung. Belegungskegel mit hochbrisantem Sprengstoff umgeben.

• Belegung wird beschleunigt und fließt im Idealfall symmetrisch auf der Seelenachse der Ladung zusammen. Dieser Kollisionspunkt bewegt sich mit ca. 4km/s

• Aus dem Kollisionspunkt heraus wird das Material in beide Richtungen der Seelenachse beschleunigt

• Durch Addition der Geschwindigkeiten bildet sich der sehr schnelle Stachel (bis 10km/s) und durch gegenseitige Kompensation ein deutlich langsamerer Stößel (0,5km/s), in dem ein Großteil der Masse der Einlage anfällt

• Das gesamte Projektil weißt einen starken Geschwindigkeitsgradienten auf

  • Stachel: 2-10km/s; Stößel 0,5km/s

• Für die Wirkung im Ziel ist ausnahmslos nur der Stachel verantwortlich

  • Bei Ladungen ohne Einlage bildet sich ein Gasstrahl aus Luft und Schwaden, der für die Wirkung im Ziel verantwortlich ist

• die mit einer spitzen Einlage ist schneller:

• Stand-Off-Kurve:

• beruht auf der Abstandsabhängigkeit der Wirkung

  • idealer Stachel penetriert vs partikulierter Stachel penetriert

• Stachel, der sich in der Luft auflöst:

• hat nicht dieselbe Eindringleistung, wie radiale Hohlladungen

  • Schneidladung hat gezielt gerichtete Durchschlagskraft, die durch das Bündeln höher ist

• Tandem-HL:

• Wirkung auf ein Ziel:

  • gebündelt als Stachel

    • —> kleines Einschussloch

• Wirkung hinter penetrierter Panzerung:

• Funktion Reaktivpanzerung:

  • Stachel wird zu partikuliertem Stachel, sodass Wirkung in der Fläche der “Grundpanzerung” und nicht in der Tiefe

• Gegenmaßnahmen:

  • Tandem-Hohlladung:

    • zwei HL-Stachel fliegen hintereinander. Erster wird zerstört, zweiter wirkt

  • Täuschkörper gegen aktiven Schutz

• Hohlladung:

  • punktuelle Wirkung

  • bei entsprechender Präzision große Tiefenwirkung

  • abstandsabhänigige Wirkung (Ort der Detonation)

  • relativ leicht störbar

• P-Ladung:

  • punktuelle Wirkung

  • eher geringere Tiefe

  • wenig abstandsabhängig

  • Präzision für Projektilbildung und Treffleistung

  • eher schwer störbar

• Eindringleistung:

  • Hohlladung: ca. 700-800mm

  • P-Ladung: schätzungsweise 500mm

• Abstand zum Ziel bei Zündung:

  • Hohlladung: 2,5-3 Kaliberlängen

    • Kegelförmige Einlage, dünner Stachel

  • P-Ladung: 50-100 Kaliberlängen

    • parabolische Einlage, Geschoss vergleichbar mit Gewehrgeschoss

• Einsatz gegen gepanzerte Ziele aus größerer Entfernung

  • Smart-Munition Artillerie; Richtmine

• Thermische Wirkung / Brandwirkung

• Blast-Wirkung / Druckwirkung

• Splitterwirkung & Trümmerwurf

  • größte Reichweite

• Entfernung zur Sprengladung

• zeitliche Länge des Impulses

• ab 5-15bar tödlich, ab über 2 bar lebensgefährlich

  • Werte sind von zeitlicher Länge des Impulses abhängig

• Quetschkopfmunition = HESH (high explosive squash head)

• beim Auftreffen auf das Ziel wird plastischer Sprengstoff (weich und formbar) verteilt (breitgequetscht) und erst dann gezündet

  • größflächiger Druckwirkung auf das Ziel

• nützlich für Zerstörung von Gebäuden oder Mauern

• mittels Splittermatrix

  • Richtung der Splitter

  • Massenverteilung /geometrische Form

  • Geschwindigkeit / Geschwindigkeitsverteilung

  • —> Je Winkelgruppe werden Geschwindigkeit und Anzahl je Massenklasse definiert. In Summe sollte die Splittermatrix die Gesamtmasse und Gesamtanzahl der vom Gefechtskopf ausgesendeten Splitter widerspiegeln. Insgesamt spiegelt dies auch die ausgesendete Energie wider.

• Einstufung als wirksame/unwirksame Splitter:

  • Splitter durchschlägt 1,5mm verzinktes Stahlblech

  • Splitter durchschlägt 2mm Dural-Al-Blech

  • Aufprallenergie > 80J

  • Energiedichte > 1,5 J/m^2 oder > 5 J/mm^2

  • Aufprallgeschw. > 430 * m_S^-0,4 [in m/s und g]

• Abdeckung Treffaussicht:

  • Zielfläche Personenziel = 0,4 m^2

    • notwendige Dichte wirksamer Splitter: 2,5 / m^2

  • rechnerische Ableitung von Treff- und Kill-Wahrscheinlichkeiten (Ph, Pk)

• Sprenggrube

  • Auffangen von Splittern in Sand

• Sprenggarten

  • Wirkungsermittlung anhand von Nachweisblechen

• Unterwassersprenganlage

  • Auffangen von Splittern in Wasser

• Sprengtheke

  • Auffangen von Splittern in Sand

• Gefährdung von Personen:

  • Auge: 0,018 J/mm^2

  • Haut: 0,1 J/mm^2

• Letal:

  • 5 J /mm^2

• Streumunition:

  • konventionelle Munition, die dazu bestimmt ist, explosive Submunition (Bomblets) zu verstreuen

• Abkommen zur Limitierung:

  • Oslo Konvention (2010)

• Minenarten:

  • Personenminen

    • Blast Minen

    • Splitterminen

    • Springminen

    • Richtminen

  • Fahrzeugminen

    • Blast Minen

    • Minen mit fokussierenden Ladungen

      • Verlegeminen, Wurfminen, Richtminen

• Abkommen zum Verbot einiger Minen:

  • Ottawa-Convention (1997)

  • Verbot der Personenminen

    • Fahrzeugminen sind nicht verboten!

• Eingangsgrößen:

  • Ablieferbedingungen: Winkel, Geschwindigkeit, Streuung

  • Splittermatrix: Ausgangsleistung des Wirkkörpers

  • Außenballistik der Splitter (Formfaktor, …)

  • ggfs. Geländeeinfluss (Bewuchs, Welligkeit, …)

  • Zielmodellierung (Modelle mit variablen Parametern)

  • Berechnungsparameter (Lösungsverfahren, Numerik, …)

  • Einstellungen zu Ausgabedaten (Berechnungsart der Wirkfläche, …)

• Ausgangsgrößen:

  • Treff- und Kill-Wahrscheinlichkeiten (Ph, Pk)

  • Wirkfläche, MAE, Wirkradien, Single-Shot-Kill-Probability-Wert

  • Darstellung der Wirkung einzelner Einflussparameter

• Zielgeschwindigkeit

• Einfallswinkel der Ablieferung

• Höhe Sprengpunkt (Höhe bei Umsetzung)

• Ablage = systematische Abweichung

• Streuung Scharfschützengewehr:

  • 0,05-0,25 mil = 0,05-0,25 Strich

• Bedeutung auf 1.000m:

  • 1 Strich ist Querabweichung von 1m auf 1.000m Entfernung:

    • 0,05 Strich: 0,05m = 5cm Abweichung

    • 0,25 Strich: 0,25m = 25cm Abweichung

• Defensivhandgrananten:

  • Wirkung: Blast und Splitter

  • Aufbau:

• Offensivhandgranaten:

  • Wirkung: nur Blast

  • Aufbau: wie Defensiv, aber nur der Zünder und Wirkladung (keine Splitter!)

• Irritationswurfkörper:

  • Wirkung: laut und helle Effekte, um Gegner zu irritieren

  • Aufbau:

30m-50m

• Wirkung im Ziel:

  • Überdruck

• Explodiert vor Aufschlag auf dem Boden:

  • keine Abschattung: Wirkung auch, wenn Gegner in Deckung liegt

• Bekämpfung von Gegnern in Deckung und außerhalb der Reichweite von Handgranaten, sowie Bekämpfung von leicht gepanzerten Fahrzeugen durch Infanterie

  • unabhängig von anderen Waffengattungen (z.B. Mörsern)

    
    

• Fähigkeitslücke:

  • zwischen Infanterie (mit Gewehrgranten) und Artillerie (Mörser, etc)

• Abgrenzung zu Gewehrgranate:

  • Reichweite:

    • Gewehrgranate: 400-800m (LV bzw. MV)

    • GraMaWa (HV): 2,2km

  • GraMaWa ist vollautomatisch; Gewehrgranate ist Vorderlader

• Kopfzünder:

  • Zünder im Gefechtskopf verbaut, sodass bei Aufschlag gezündet wird

  • Verwendung bei: Sprengbomben, Torpedos, Land-/Seeminen, Lenkflugkörper, etc.

  • Unterscheidung zwischen direkt wirkend und indirekt wirkend (verzögert)

• Bodenzünder:

  • Zünder im Boden des Gefechtskopfes verbaut, sodass Zerstörung beim Auftreffen auf das Ziel verhindert wird

  • zündet erst, wenn die nach dem Aufschlag durch das Geschoss laufende Stoßwelle diesen erreicht

  • Verwendung, wenn eine Granate vom Granatboden aus gezündet werden soll (z.B. bei Hohlladungseffekt) oder wenn aufgrund Durchschlagung von Panzerungen kein Kopfzünder eingesetzt werden kann

• um die Sicherheit zu erhöhen:

  • empfindlichster Explosivstoff ist bis zur Entsicherung nicht in Reihe mit restlicher Zündkette, sodass Zündung ohne Entsicherung unwahrscheinlicher ist

  • immer größer werdende Mengen mit zunehmender Unempfindlichkeit

• um die unempfindliche Hauptladung zu zünden

  • Stoßwelle der anderen Ladungen notwendig

• Unterscheidung:

• typische Anzündkette:

• Sicherheit:

  • Sicherung der Zündkette einer Munition

  • Sicherheit bei:

    • Lagerung, Transport, Handhabung & Verwendung

  • realisiert durch Sicherungsvorrichtung mit Abgangssensoren

  • Zuverlässigkeit: Fehlerrate < 1/10^6

• Funktion:

  • Entsicherung im Moment des Einsatzes

  • Einleiten der Detonation

    • an einem gewollten Ort

    • zu einer gewollten Zeit

  • Realisierung durch Auslösevorrichtung mit Zündsensor

  • Zuverlässigkeit: Fehlerrate < 1/10^2

• Fazit: Sicherheit geht immer vor Funktion!

• Sicherung des Zünders durch Unterbrechung der Zündkette, um einen gefahrlosen Umgang mit der Munition zu gewährleisten

• Entsicherung des Zünders bei Einsatz der Munition durch Aufhebung der Zündkettenunterbrechung und ggfs. Bereitstellung der Zündenergie

Zünder, der sowohl durch Aufschlag als auch nach einer bestimmten Zeit zünden kann

• Umsetzungsarten:

  • Abbrand: bei gepressten Sätzen

  • Deflagration: bei unverdichteten/weniger verdichteten Sätzen

• zudem abhängig von:

  • Vermischung (homogen)

  • Oberfläche der Reaktionspartner und Porosität

  • Reaktionskinetik

    
    

• Aufklärung und Signalgebung

• Tarnen und Täuschen

• Simulation und Darstellung

• Baugruppe zur Verbringung, Verschuss, Ausstoß oder Anbringung

• Fluggeschoss mit Ausstoß und ggfs. Baugruppen zur Entdrallung und Reduzierung der Sinkgeschw. (Fallschirm)

• Anzündbaugruppe, ggfs. mit Sicherungs- und Verzögerungselementen

• Wirkkörper (Payload) zur Darstellung der Funktion, bestehend aus:

  • Hülle oder Behälter (meist Al)

  • Anzündsatz (besonders anzündempflindlich)

  • Satz zur Darstellung der Funktion

• Sätze werden entweder pulverförmig (porös) oder verpresst (homogen) eingesetzt

• Sauerstoffträger (Nitrate, Chlorate, Perchlorate, Oxide, Peroxide, …)

• Brennstoff (Metallpulver, C, P, S, B, …)

• ggfs. zusätzlichem Wirkträger (z.B. Farbstoffe, Gasbildung, Salze für bestimmte Lichtspektren, …)

• ggfs. Binder (Gummi, Kunststoffe, …)

• ggfs. Hilfsstoff (Katalysatoren, Beeinflussung Weiterverarbeitung, …)

• Leucht-Munition

• Signal-Munition

• Nebel-Munition

• Simulation & Aufklärung

• Scheinziel-Munition

• pyrotechnischer Satz:

  • 3.000 bis 15.000 kJ/kg

    • meist 6.000 bis 10.000 kJ/kg

• Sekundärsprengstoffe:

  • ca. 3.000 bis 7.000 kJ/kg

• gepresst:

  • Verzögerungssätze

  • Leucht- und Signalsätze

• unverdichtet / weniger verdichtet:

  • Anzündpulver

  • Blitz-Knall-Sätze

  • [Schwarzpulver]

• Pyrotechnische Sätze:

  • verpresst: Abbrand

    • Verzögerungssatz: 0,1-0,5 mm/s

    • Leucht-/Signalsätze: 2-10 mm/s

  • porös: Deflagration

    • Anzündsätze: 1-500 m/s

    • Schwarzpulver: 500 m/s

    • Blitz-Knall-Satz: 1.000 m/s

• Sprengstoffe bei Detonation:

  • zivil: 2.000 - 6.000 m/s

  • militärisch: 6.000 - 9.000 m/s

• Unterschied kommt daher, dass:

  • unterschiedliche Umsetzungsart (Detonation vs Abbrand/Deflagration)

    • Abbrand/Deflagration: mehr Porosität führt zu höherer Umsetzungsgeschw.

    • Detonation: weniger Porosität führt zu höherer Umsetzungsgeschwindigkeit

• Class I:

  • Masse < 150 kg

  • Payload-Masse < 50 kg

  • Geschwindigkeit < 100 km/h

  • Reichweite < 80 km

• Class II:

  • Masse < 600 kg

  • Payload-Masse < 100 kg

  • Geschwindigkeit < 200 km/h

  • Reichweite < 200 km (10h)

• Class III:

  • Masse > 600 kg

  • Payload-Masse > 100 kg

  • Geschwindigkeit > 200 km/h

  • Reichweite > 24h

• zivil:

  • Hobby/Spielzeug, Filmen/Fotografieren, Transport

• militärisch:

  • unbewaffnet:

    • Aufklärung, Zielkoordinaten für Artillerie und Luftwaffe, Zielmarkierung (Laser-Designator), Wirkungsbeobachtung

  • bewaffnet:

    • Sturzflug-/ Kamikaze-/ Suizide-Drohne (Einwegdrohne), Waffenträger (z.B. für Hellfire, Bomben)

• klein und schnell

  • schwer zu sehen, geringe Radarsignatur

• leise

• je nach Hintergrund nahezu unsichtbar

  • z.B. schwarze Drohne vor dunklem Wald

• teure Munition benötigt (teilweise Munition teurer als Drohne)

  • Streumunition (Air-Burst-Munition vom SPz PUMA oder MANTIS)

  • Raketen (für größere Drohnen): PATRIOT-System der Lw

    • nur in Ausnahmefällen!!

• Erforderlich:

  • Anpassung Zielerfassungs- und Erkennungssysteme

  • Tracking-Systeme

  • geeignete Munition

• Effiziente Abwehr durch:

  • Hoch-Energie-Laser

    • optisches Wirkmittel: Sicht zur Drohne notwendig

  • MK-Waffen (z.B.MANTIS)

  • GK-Waffen (z.B. 155mm bei befähigten Systemen)