Penetrationsmechanik

kurze Wechselwirkung zwischen zwei Teilchen oder Körpern, verbunden mit Änderung von Geschwindigkeit, Impuls oder Energie der Stoßpartner

Unterscheidung elastischer und plastischer Stoß

• elastischer Stoß für Endballistik irrelevant

Druck des Penetrators beim Auftreffen ist niedriger als Fließgrenze, aber höher als Dehngrenze des Zielmaterials

Energie:

• Teil E_kin wird zu U umgewandelt

• Teil Energie in Form von Strahlung und Druckwellen wieder abgegeben

• Energie- und Impulserhaltungssatz gelten

p = rho_z * c_z * v_rel

• c_z ist Schallgeschw. im Ziel

Energieerhaltung:

• vor Stoß: E_kin = m1/2 * v1^2 + m2/2 * v2^2

  • p = m1*v1 + m2*v2

• nach Stoß: E_kin = m1/2 * v1’^2 + m2/2 *v2’^2 + U

  • p = m1*v1’ + m2*v2’

• innere Energie: U = [m1*m2] / [m1+m2] * (v1-v2)^2

Penetratordruck > Fließgrenze

getroffener Festkörper verhält sich wie Flüssigkeit

• —> Fluiddynamik

Lochdurchmesser > Geschossdurchmesser

Geschoss pilzt während Eindringen auf

Stoßwellen weiten Material auf

• Ausbreitungsgeschw. > Geschossgeschw.

Verdrängung des Materials

• —> tieferes Eindringen des Geschosses

Erzeugung Splitter mittels HE-Mun

KE-Geschosse

Hohlladung (HL)

Wirkprinzip:

• kegelförmige Metalleinlage (möglichst hohe Dichte und gut verformbar) mit nach vorne gerichteter Öffnung

• belegt mit möglichst brisantem Sprengstoff

• Zündung —> Ausbreitung Detonationswelle in Richtung der Metalleinlage

• Kaltverformung der Metalleinlage in Richtung Symmetrieachse

• Ausbildung eines Stachels und eines Stößels

• Abstand Zündung: 2,5-3 Kaliber

• symmetrische Einlage wichtig für gute Stachelbildung

• Flügelstabilisierung da Durchschlagsleistung durch Drall stark abnimmt (Strahlaufweitung durh Zentrifugalkraft)

• Stachel 7-10 km/s (bis doppelte Detonationsgeschw.)

• hydrodynamischer Eindringvorgang

• Entzünden von Treibstoff und Munition

• Löst Sekundärsplitter aus Panzerung heraus

• Einsatz von pyrophorem Material führt zu Bränden

Besonderheiten:

• Geschossgeschw. von geringer Bedeutung, da hohe Geschwindigkeit kurz vor Ziel erzeugt wird

  • —> langsame, rückstoßarme Geschosse

  • —> geringes Gewicht der Abschussvorrichtung

projektilbildende Ladung

sphärische oder parabolische Einlage

Erzeugung aerodynamisch stabiler Penetrator

Zündung 50-100 Kaliberlängen vor Ziel

v ~ 2-3km/s

• höhere Penetratormasse —> höhere Durchschlagsleistung

• Bsp: SMART-Munition

Geschossgeschw.

Masse

Form

Material

Auftreffwinkel Geschossachse zum Ziel

Widerstandsfähigkeit des Ziels

Wirkung des Sprengsmittels/zusätzliche Wirkmechanismen (HL)

Formel:

• L = l * rho_S / rho_Z

Annahmen:

• Penetrator ändert Form nicht

• Ziel verhält sich wie strukturloses Fluid

• Vernachlässigung aero- und hydrodynamischer Effekte

• vollständige Übertragung des Impulses auf das Ziel

• Druck beim Aufprall führt zur verlustfreien Überwindung der Festigkeitsgrenze des Ziels

• —> nur für hohe Geschwindigkeit gültig

Penetrator sollte möglichst lang sein

Penetrator sollte möglichst hohe Dichte aufweisen

Panzerformel von Krapp:

• S_b = 0,019 * vierteWurzel(E^3 / k^5)

  • S_b: stärke Stahlblech [mm]

  • E: Auftreffenergie Geschoss [J]

  • k: Kaliber Geschoss [cm]

Hinweise:

• reinempirische Formel

• Geschossgeschw. + Geschossmasse werden berücksichtigt

• keine Berücksichtigung von Zielmaterialeigenschaften (nur definiertes Stahlblech gültig)

• m und v möglichst noch bei kleinem Kaliber

Durchschuss (spröde):

• t/d < 0,42; Geschw. nahe Grenzgeschw. für Penetration

Durchschuss (duktil):

• t/d > 0,42; Geschw. nahe Grenzgeschw. für Penetration

Durchschuss (aufpilzend):

• hohe Radial- und Umfangsspannung aufgrund hoher Geschw. des Geschosses

Sekundärsplitter:

• kein Durchdringen, große Sekundärsplitter aufgrund von Rissausbreitung entlang lokaler Inhomogenitäten

Sekundärsplitter (spröde):

• keine Durchdringung, kleine Sekundärsplitter aufgrund geringer Zugfestigkeit