FK_Schmidt

• Eignung zu:

  • Selbstverteidigung, Schutz, Beeindrucken anderer

• Distanz halten können: Kämpfen über größere 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 Feindes

• Beispiel:

  • Von Speer zu Schleuder zu Bogen zu Gewehr

    • Als Erhöhung der wirksamen Reichweite mit der Zeit

  • Effektive Kapfentfernung 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 weitere Stoffe selbständig 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, Brandfeile und -Geschosse

• Byzanisches Feuer:

  • Erster pyrotechnischer Satz, bei dem ein Brandmittel mittels einfacher Pumpe über wenige Meter gegen den Feind gespritzt wird

• Schwarzpulver:

  • Zunächst nur als Feuerwerk; später militärisch

  • Umsetzungsgeschwindigkeit. Ungefähr 400m/s

• Erster Primärsprengstoff:

  • Quecksilber-Fulminat = “Knallquecksilber“

  • Anzündmittel für Papierpatronen für Hinterladergewehr

• Erdöl:

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

• Sprengstoffe:

  • Primär-/Sekundärsprengstoffe

  • Ab 1840er Jahre Sekundärsprengstoffe (Nytroglycerin)

• 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 Detornation umsetzten soll und als Stoff im wesentlichen für diesen Zweck hergestellt wird (Molekül zerfällt während Belastung durch 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

• Exposionsgefährlicher 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 Detornation umgesetzt werden 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

• Unterscheid:

  • 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 schnellere 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 ebenfalls kein Luftsauerstoff bedarf (mehrere 100 m/s)

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

• Detonation: Initiierung und Detornation einer Sprengladung

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

  • Stoßwelleninduzierte Umsetzung, 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

• Detornation:

  • Wärme

  • Sehr schnelle Gasentwicklung

  • Sehr hoher Druck mit Richtungswirkung

• Abbrand:

  • Wärmeleitung

• Abbrand im Pulverbett:

  • Wärmeleitung (Anzündung: Gasströmung)

• Deflagration:

  • Gasströmung

• Detornation:

  • Stoßwelle

• Verbrennung: 0,0001 - 0,001 m/s

• Verpuffung: 1 m/s

• Abbrand: 0,001 - 1 m/s

• Deflagration: 100 m/s

• Detornation: 10.000 m/s

• Primäre Sprengstoffe:

  • Zündmittel

  • Beispiel: Detonatoren oder Anzündemittel (Anstich, elektrisch, flammemfindlicjh)

• Sekundäre Sprengstoffe:

  • Wirkladung zur Erzielung endballistischer Gefechtswirkung

  • Beispiel: Gefechtskopf, Bombe

• Treibstoffe (Pulver und Treibsätze):

  • Antrieb von Geschossen, Raketen und Lenkflugkörpern

• Pyrotechnische Stoffe:

  • Signalgebung, Tarnung, Täuschung, Aufklärung

• Kombinationen: Anzündmittel, pyrotechnische Stoffe, Treibstoffe

  • Hilfsmittel zur Erzeugung pneumatischer, mechanischer und thermischer Funktionen

  • Beispiel: Gasgenerator, pyromatische 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 reineinhaltliche Stoffe eingesetzt. Durch Beifügen von anderen Stoffen können:

    • für TLP:

      • Abbrandverhalten und Schwadeneigenschaften

    • Für Sprengstoff:

      • Verarbeitbarkeit, mechanische Eigenschaften und Empfindliochkeit

  • Beeinflusst werden

• Aluminium:

  • Starke Brandwirkung, sorgt für Nachreaktionen in Sprengstoffschwade

    • —> erhöhen des Druckimpulses (Gasschlag)

• Kaliumperchlorat:

  • Geringer spezifischer Impuls, sehr hohe Abbrandgesch. (Linear)

    • —> gut für Starttriebwerke (von Raketen)

• Zündmittel:

  • Knallquedksilber, Bleiazid

• Treibladungspulver:

  • Nitrocellulose, Schwarzpulver

• Sekundärsprengstoff:

  • Exogene (=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-Basis:

  • Ein-Basig + Sprengöl (Nitroglycerin)

• Drei-Blasig:

  • Zwei-Basig + Sprengstoff (Nitroguanidin oder RDX)

• Zudem:

  • Drei-Basig + spezielle Beschichtung der Pulverkörner

• Ziel:

  • Beeinflussung Abbrandverhalten und Eigenschaften der Schwaden

• Ausbreitungsgeschwindigkeit der Strömung 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 Gegenstäönde der Untersuchung nach Ablauf des Vorgangs nicht mehr als Ganzes vorhanden. Maximal eine Reaktionsstruktion ist möglich

• Prozessverständnis ermöglicht technischen Fortschritt

• Analytischer Kreislauf:

• Gase: 250 - 1.250 m/s

  • CO2 (250 m/s); H2 (1250 m/s)

• Flüssigkeiten: 1450 m/s

  • H20

• 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 gescheit 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 Komression

• 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

• Absorbtion:

  • Exponetielles 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 Prozess mit idealer Detorantionsgeschwindigkeit

  • Detornationsfront ist eine Stoßwelle

  • Breite der Reaktionszone ist vernachlässigbar klein

  • Reaktionsprodukte, die die Reaktoonszone verlassen, sind im chemischen 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 Zustandsgleichung nach Chapman & Jouguet ergeben:

  • Berechnung Detornationsdruck:

    • 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

• Dicheteeffekt:

  • Falls von der TDM abweichend = fast immer

• Effekt durch Mischung: von HE/Inerstoff

  • Falls abseits der reinen Form = fast immer

• Durchmessereffekt:

  • Falls unzureichende Distanz zu kritischem Durchmesser

• Verdämmungseffekt:

  • Falls Detornation im Grenzwert stabilen Bereich

• Effekt der Initiierung:

  • Nutzung der Richtungswirkung von Stoßwellen

• Effekt der Anlaufstrecke:

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

Die Detornationsgeschwindigkeit sinkt mit geringerer werdender Dichte in guter Näherung linear. Hieran angelehnt kann der Detornationsdruck über der Dichte abgeschätzt werden

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

  • Ausnahme: sich gegenseitig beeinflussende Reaktionsprodukte

• Bei der Beimischung substantieller Anteile inverter 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 Detornation ablaufen kann

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

• Rückwirkuing der Verdämmung auf die Detornationsgeschwindigkeit falls Detornation im grenzwertig stabilen Bereich

• Verändertes Schwadenprojektil und Druckwirkung der Ladung

• Durch mehrfache oder gelenkte Initiierung können fokussierende Detornationswellen den Effekt einer Ladung deutlich verstärken

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

• Durchmessereffekt

• Verdämmungseffekt (mit Rückwirkung auf Detornation)

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

Abgangsgeschwindigkeit von Belegungen

• Erhaltungssatz:

  • Energieerhaltung

• Bilanz:

• Definition:

  • Mü = C /M

    • C : Explosionsmasse (Explosivstoffmasse/ Querschnittsfläche)

    • M : Belegungsmasse (Belegungsmasse / Querschnittfläche)

• Größenordnung:

  • Meist ca. 1/3

• Zwischen 2,7 mm/ms und 3,1 mm/ms

  • Durchschnitt: 2,97 mm/ms

• Limitierung:

  • 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 Grad

• 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 / mü + 1 / 2)

• Versuchsaufbau:

• Unterscheide:

  • Militärisch:

    • Hohe Brisanz (Beschleunigungsvermögen, Zerstörvermögen)

    • 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 Euro/kg, meist 20-80 Euro/kg)

  • Zivil:

    • Hohes Arbeitsvermögen (Schwadenvolumen, Explosionswärme)

    • Handhabungssicher

    • Geringer Preis (0,5-5 Euro/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; insgesamt 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 Präzisionsanforderungen

  • Abstandsabhängige Wirkung (Ort der Detonation)

  • Relativ leicht störbar

• Projektilbildene Ladung (P-Ladung, EFP):

  • Punktuelle Wirkung

  • Wenig Abstandsabhängige, Überbrückung größerer Entfernungen vom Ort der Detonation aus

  • Präzision für Projektilbildung und Treffleistung

  • Eher schwer störbar

• Vollkalliber: 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 Hohlraums in Sprengladungen

  • Militärisch verwendet : 1935

    • Franz Thomanek, 70mm - Tank-Gewehr als erste HL_Waffe

• Idealer Einsatzbereich:

  • Panzerfaust, Gefechtsköpfe von Raketen, Hafthohlladungen

• Einiger 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. 4 km/s

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

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

• Das gesamte Projektil weißt einen starken Geschwindigkeitsgradienten auf

  • Stachel: 2-10 km/s ; Stößel 0,5 km/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

• 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 Durchschlagkraft, 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 Witkung 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 Tiefenentwicklung

  • Abstandsabhängige Wirkung (Ort der Detonation)

  • Relativ leicht störbar

• P-Ladung:

  • Punktuelle Wirkung

  • Eher geringere Tiefe

  • Wenig Abstandsabhängige

  • 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 5-15 bar 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

  • Großflächige 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 Gesamtzahl der vom Gefechtskopf ausgesendeten Splitter widerspiegeln. Insgesamt spiegelt dies auch die ausgesendete Energie wider.

• Einstufung als wirksam/ unwirksame Splitter:

  • Splitter durchschlägt 1,5mm verzinktes Stahlblech

  • Splitter durchschlägt 2mm DUral-AI-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:

  • Zielflächige Personenziel = 0,4 m^2

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

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

• Sprenggrupe

  • Auffangen von Splittern in Sand

• Sprenggarten

  • Wirkungsermittlung anhand von Nachweisblechen

• Unterwassersprenganlage

  • Auffangen von Splittern in Wasser

• Sprengtheke

  • Auffangen von Splittern im 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

      • Verlegerinnen, 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-Wahrscheinlichkeit (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

• Defensivhandgranaten:

  • Wirkung: Blast und Splitter

  • Aufbau:

• Offensivhandgranaten:

  • Wirkung: nur Blast

  • Aufbau: wie Defensiv, aber nur der Zünder und Wirkung (Keine Splitter!)

• Irrationswurfkörper:

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

  • Aufbau

30-50m

• 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 Gewehrgranaten) und Artillerie (Mörser, etc)

• Abgrenzung zu Gewehrgranaten:

  • Reichweite:

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

    • GraMaWu (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

• Sicherheit:

  • Sicherung der Zündkette einer Munition

  • Sicherheit bei:

    • Ladung, Transport, Handhabung & Verwendung

  • Realisiert durch Sicherheitsvorrichtung mit Abgassensoren

  • Zuverlässigkeit: Fehlerrate < 1/10^6

• Funktion:

  • Entsicherung im Moment des Einsatzes

  • Einleitung 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 Unterbrechnung der Zündkette, um einen gefahrlosen Umgang mit der Munition zu gewährleisten

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

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

• Umsetzungsarten:

  • Abbrand: bei gepressten Sätzen

  • Deflagration: bei unverdichteten/weniger verdichteten Sätzen

• Zudem abhängig von:

  • Vermischung (homogen)

  • Oberfläche der Reaktionsparameter und Porosität

  • Reaktionskinetik

• Aufklärung und Signalgebung

• Tarnen und Täuschen

• Simulation und Darstellung

• Baugruppen zur Verbringung, Verschuss, Ausstoß oder Anbringung

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

• Anzündbaugruppe, ggfs. Mit Sicherung- und Verzögerungselementen

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

  • Hülle oder Behälter (meist Al)

  • Anzündsatz (besonders anzündeemfindlichkeit)

  • 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. Zusätzliche Wirkträger (z.B. Farbstoffe, Gasbildung, Salze für bestimmte Lichtsprekten, …)

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

• Leucht-Munition

• Signal-Munition

• Nebel-Munition

• Simulation & Aufklärung

• Scheinheilig-Munition

• pyrotechnischer Satz:

  • 3.00 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

  • Poräs: 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 (Detornation vs- Abbrand/Deflagration)

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

    • Detornation: weniger Porosität führt zu höherer Umsetzungsgeschwindigkeit

• Class 1:

  • Masse < 150kg

  • Payload-Masse < 50kg

  • Geschwindigkeit <100 km/h

  • Reichweite <80km

• Class 2:

  • Masse < 600kg

  • Payload-Masse < 100kg

  • Geschwindigkeit <200 km/h

  • Reichweite < 200km (10h)

• Class 3:

  • Masse > 600kg

  • Payload-Masse > 100kg

  • 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-/Suizid-Drohne (Einwegdrohne), Waffenträger (z.B. für Hellfire, Bomben)

• Klein und schnell

  • Schwer zu sehen, geringe Radarsigantur

• Leise

• Je nach Hintergrund nahezu unsichtbar

  • Z.B. Schwarze Drohnen vor dunker Wand

• Teure Munition benötigt (teilweise Munition teuerer als Drohne)

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

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

    • Nur in Ausnahmefällen!!

• Erforderlich:

  • Anpassung Zielerfassung- 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)