Carga con forma

Explosivo con efecto enfocado

Ronda antitanque de alto explosivo seccionado con la carga con forma interna visible

Seccionada RL-83 BLINDICIDE cohete

1: Funda aerodinámica; 2: cavidad llena de aire; 3: revestimiento cónico; 4: Detonador; 5: explosivo; 6: gatillo piezoeléctrico

Una carga con forma es una carga explosiva con forma para enfocar el efecto de la energía del explosivo. Se utilizan diferentes tipos de cargas perfiladas para diversos fines, como cortar y formar metal, iniciar armas nucleares , penetrar armaduras o perforar pozos en la industria del petróleo y el gas .

Una carga de forma moderna típica, con un revestimiento de metal en la cavidad de carga, puede penetrar el acero de la armadura a una profundidad de siete o más veces el diámetro de la carga (diámetros de carga, CD), aunque profundidades mayores de 10 CD o más ^{[1] [2]} se han logrado. Contrariamente a una idea errónea generalizada (posiblemente como resultado del acrónimo HEAT , abreviatura de ojiva antitanque altamente explosiva), la carga moldeada no depende de ninguna manera del calentamiento o la fusión para su efectividad; es decir, el chorro de una carga con forma no se derrite a través de la armadura, ya que su efecto es de naturaleza puramente cinética ^[3]  ; sin embargo, el proceso crea un calor significativo y, a menudo, tiene un efecto incendiario secundario significativo.después de la penetración.

Efecto Munroe

El efecto Munroe o Neumann es el enfoque de la energía de la explosión mediante un corte hueco o vacío en la superficie de un explosivo. La primera mención de cargas huecas ocurrió en 1792. Franz Xaver von Baader (1765-1841) era un ingeniero de minas alemán en ese momento; en un diario de minería, abogó por un espacio cónico en el extremo delantero de una carga explosiva para aumentar el efecto del explosivo y, por lo tanto, ahorrar polvo. ^[4] La idea fue adoptada, durante un tiempo, en Noruega y en las minas de las montañas Harz de Alemania, aunque el único explosivo disponible en ese momento era la pólvora, que no es un explosivo de alta potencia y, por tanto, incapaz de producir la onda de choque. que requiere el efecto de carga moldeada. ^[5]

El primer verdadero efecto de carga hueca se logró en 1883, por Max von Foerster (1845-1905), ^[6] jefe de la fábrica de nitrocelulosa de Wolff & Co. en Walsrode , Alemania. ^{[7] [8]}

En 1886, Gustav Bloem de Düsseldorf , Alemania, había presentado la patente estadounidense 342,423 para detonadores metálicos de cavidad hemisférica para concentrar el efecto de la explosión en una dirección axial. ^[9] El efecto Munroe lleva el nombre de Charles E. Munroe , quien lo descubrió en 1888. Como químico civil que trabajaba en la Estación Naval de Torpedos de los EE. UU . En Newport, Rhode Island , notó que cuando un bloque de algodón pólvora explosivocon el nombre del fabricante grabado en él fue detonado junto a una placa de metal, la inscripción se cortó en la placa. Por el contrario, si las letras se levantaran en relieve sobre la superficie del explosivo, las letras de la placa también se levantarían sobre su superficie. ^[10] En 1894, Munroe construyó la primera carga de forma cruda: ^{[11] [12]}

Entre los experimentos hechos ... había uno en un cubo seguro de veintinueve pulgadas, con paredes de diez centímetros y tres cuartos de espesor, compuesto de placas de hierro y acero ... [C] uando una carga hueca de dinamita nueve libras y se detonó la mitad de su peso y sin sellar, se abrió un agujero de tres pulgadas de diámetro a través de la pared ... El cartucho hueco se hizo atando los cartuchos de dinamita alrededor de una lata, colocándose la boca abierta de este último hacia abajo. ^[13]

Aunque el descubrimiento de Munroe de la carga moldeada fue ampliamente publicitado en 1900 en Popular Science Monthly , la importancia del "revestimiento" de lata de la carga hueca permaneció sin reconocer durante otros 44 años. ^[14] Parte de ese artículo de 1900 se reimprimió en la edición de febrero de 1945 de Popular Science , ^[15] describiendo cómo funcionaban las ojivas de carga moldeada. Fue este artículo el que finalmente reveló al público en general cómo el legendario Bazooka realmente funcionó contra los vehículos blindados durante la Segunda Guerra Mundial.

En 1910, Egon Neumann de Alemania descubrió que un bloque de TNT , que normalmente abollaría una placa de acero, perforaba un agujero si el explosivo tenía una muesca cónica. ^{[16] [17]} La utilidad militar del trabajo de Munroe y Neumann no fue apreciada durante mucho tiempo. Entre las guerras mundiales, académicos en varios países: Myron Yakovlevich Sukharevskii (Мирон Яковлевич Сухаревский) en la Unión Soviética, ^[18] William H. Payment y Donald Whitley Woodhead en Gran Bretaña, ^[19] y Robert Williams Wood en los Estados Unidos ^[20]  - reconoció que podrían formarse proyectiles durante las explosiones. Sin embargo, no fue hasta 1932 que Franz Rudolf Thomanek, estudiante de física en laTechnische Hochschule , concibió una ronda antitanque que se basó en el efecto de carga hueca. Cuando el gobierno austríaco no mostró interés en seguir la idea, Thomanek se trasladó a la Technische Hochschule de Berlín , donde continuó sus estudios con el experto en balística Carl Julius Cranz. ^[21] Allí, en 1935, él y Hellmuth von Huttern desarrollaron un prototipo de munición antitanque. Aunque el rendimiento del arma resultó decepcionante, Thomanek continuó su trabajo de desarrollo, colaborando con Hubert Schardin en el Waffeninstitut der Luftwaffe (Instituto de Armas de la Fuerza Aérea) en Braunschweig. ^[22]

En 1937, Schardin creía que los efectos de las cargas huecas se debían a las interacciones de las ondas de choque. Fue durante la prueba de esta idea que, el 4 de febrero de 1938, Thomanek concibió el explosivo de carga moldeada (o Hohlladungs-Auskleidungseffekt (efecto de revestimiento de carga hueca)). ^[23] (Fue Gustav Adolf Thomer quien en 1938 visualizó por primera vez, mediante radiografía flash, el chorro metálico producido por una explosión de carga moldeada. ^[24] ) Mientras tanto, Henry Hans Mohaupt , un ingeniero químico en Suiza, había desarrollado de forma independiente un munición de carga perfilada en 1935, que se demostró a los militares suizos, franceses, británicos y estadounidenses. ^[25]

Durante la Segunda Guerra Mundial, Alemania ( Panzerschreck , Panzerfaust , Panzerwurfmine , Mistel ), Gran Bretaña ( PIAT , carga de cráteres de colmena), la Unión Soviética ( RPG-43 , RPG-6 ), Estados Unidos ( bazooka ) desarrollaron municiones de carga moldeada . , ^{[26] [27]} e Italia ( obuses Effetto Pronto Speciale para diversas piezas de artillería). ^[28] El desarrollo de cargas moldeadas revolucionó la guerra antitanques . Los tanques se enfrentaban a una grave vulnerabilidad por un arma que podía llevar un soldado de infantería o un avión.

Uno de los primeros usos de las cargas moldeadas fue por las tropas alemanas en planeadores contra el fuerte belga Eben-Emael en 1940. ^[29] Estas cargas de demolición - desarrolladas por el Dr. Wuelfken de la Oficina de Artillería Alemana - eran cargas explosivas sin revestimiento ^[30] y no produjo un chorro de metal como las ojivas HEAT modernas. Debido a la falta de revestimiento metálico, sacudieron las torretas pero no las destruyeron, y otras tropas aerotransportadas se vieron obligadas a trepar a las torretas y romper los cañones de las armas. ^[31]

Aplicaciones

Militar moderno

Más información: ojiva antitanque de alto explosivo

El término común en la terminología militar para ojivas de carga perfilada es ojiva antitanque de alto explosivo (HEAT). Las ojivas HEAT se utilizan con frecuencia en misiles guiados antitanque , cohetes no guiados , proyectiles disparados con armas de fuego (tanto hilados como no hilados), granadas de rifle , minas terrestres , bombas , torpedos y varias otras armas.

No militar

En aplicaciones no militares, las cargas perfiladas se utilizan en la demolición explosiva de edificios y estructuras , en particular para cortar pilotes, columnas y vigas metálicas ^{[32] [33] [34]} y para perforar agujeros. ^[35] En la fabricación de acero , las cargas de forma pequeña se utilizan a menudo para perforar grifos que se han tapado con escoria. ^[35] También se utilizan para extraer canteras, romper hielo, romper troncos, talar árboles y perforar postes. ^[35]

Las cargas perfiladas se utilizan más ampliamente en las industrias del petróleo y el gas natural , en particular en la terminación de pozos de petróleo y gas , en las que se detonan para perforar el revestimiento metálico del pozo a intervalos para admitir la entrada de petróleo y gas. ^[36]

Se utilizó un explosivo de carga con forma de 4,5 kg (9,9 lb) en la misión Hayabusa2 en el asteroide 162173 Ryugu . La nave espacial dejó caer el dispositivo explosivo sobre el asteroide y lo detonó con la nave espacial a cubierto. La detonación cavó un cráter de unos 10 metros de ancho, para proporcionar acceso a una muestra prístina del asteroide. ^[37]

Función

Un 'proyectil formado' de Composición B de 40 lb (18 kg) utilizado por ingenieros de combate. La carga moldeada se usa para perforar un agujero para una carga de cráteres.

Un dispositivo típico consiste en un cilindro sólido de explosivo con un hueco cónico revestido de metal en un extremo y un detonador central , una serie de detonadores o una guía de ondas de detonación en el otro extremo. La energía explosiva se libera directamente lejos de ( normal a ) la superficie de un explosivo, por lo que dar forma al explosivo concentrará la energía explosiva en el vacío. Si el hueco tiene la forma adecuada (generalmente cónica), la enorme presióngenerado por la detonación del explosivo impulsa el revestimiento en la cavidad hueca hacia adentro para colapsar sobre su eje central. La colisión resultante forma y proyecta un chorro de partículas metálicas a alta velocidad hacia adelante a lo largo del eje. La mayor parte del material de chorro se origina en la parte más interna del revestimiento, una capa de aproximadamente el 10% al 20% del espesor. El resto del revestimiento forma un trozo de material de movimiento más lento que, debido a su apariencia, a veces se denomina "zanahoria".

Debido a la variación a lo largo del revestimiento en su velocidad de colapso, la velocidad del chorro también varía a lo largo de su longitud, disminuyendo desde el frente. Esta variación en la velocidad del chorro lo estira y eventualmente conduce a su descomposición en partículas. Con el tiempo, las partículas tienden a desalinearse, lo que reduce la profundidad de penetración en distancias largas.

Además, en el vértice del cono, que forma la parte delantera del chorro, el revestimiento no tiene tiempo para acelerarse por completo antes de formar parte del chorro. Esto da como resultado que su pequeña parte del chorro se proyecte a una velocidad más baja que el chorro formado más tarde detrás de él. Como resultado, las partes iniciales del chorro se fusionan para formar una porción de punta más ancha y pronunciada.

La mayor parte del avión viaja a velocidad hipersónica . La punta se mueve a una velocidad de 7 a 14 km / s, la cola del chorro a una velocidad menor (1 a 3 km / s) y la babosa a una velocidad aún menor (menos de 1 km / s). Las velocidades exactas dependen de la configuración y el confinamiento de la carga, el tipo de explosivo, los materiales utilizados y el modo de iniciación del explosivo. A velocidades típicas, el proceso de penetración genera presiones tan enormes que puede considerarse hidrodinámico ; con una buena aproximación, el chorro y la armadura pueden ser tratados como no viscosos , compresibles fluidos (véase, por ejemplo, ^[38] ), con sus resistencias de los materiales ignorados.

Una técnica reciente que utiliza el análisis de difusión magnética mostró que la temperatura del 50% exterior por volumen de una punta de chorro de cobre durante el vuelo estaba entre 1100 K y 1200 K, ^[39] mucho más cerca del punto de fusión del cobre (1358 K) de lo que se suponía anteriormente. . ^[40] Esta temperatura es consistente con un cálculo hidrodinámico que simuló todo el experimento. ^[41] En comparación, las mediciones de radiometría de dos colores de finales de la década de 1970 indican temperaturas más bajas para varios materiales de revestimiento de carga de forma, construcción de cono y tipo de relleno explosivo. ^[42]Una carga con forma cargada de Comp-B con un revestimiento de cobre y un ápice de cono puntiagudo tenía una temperatura de la punta del chorro que variaba de 668 K a 863 K en un muestreo de cinco disparos. Las cargas cargadas con octol con un ápice de cono redondeado generalmente tenían temperaturas superficiales más altas con un promedio de 810 K, y la temperatura de un revestimiento de estaño-plomo con relleno de Comp-B promedió 842 K. Mientras que se determinó que el chorro de estaño-plomo era líquido. , los chorros de cobre están muy por debajo del punto de fusión del cobre. Sin embargo, estas temperaturas no son completamente consistentes con la evidencia de que las partículas de chorro de cobre recuperadas blandas muestran signos de fusión en el núcleo, mientras que la parte exterior permanece sólida y no puede equipararse con la temperatura global. ^[43]

La ubicación de la carga en relación con su objetivo es fundamental para una penetración óptima por dos razones. Si la carga se detona demasiado cerca, no hay tiempo suficiente para que el chorro se desarrolle por completo. Pero el chorro se desintegra y se dispersa después de una distancia relativamente corta, generalmente muy por debajo de los dos metros. En tales separaciones, se rompe en partículas que tienden a girar y alejarse del eje de penetración, de modo que las partículas sucesivas tienden a ensanchar el agujero en lugar de profundizarlo. En distancias muy largas, la velocidad se pierde debido al arrastre del aire , lo que degrada aún más la penetración.

La clave de la eficacia de la carga hueca es su diámetro. A medida que la penetración continúa a través del objetivo, el ancho del orificio disminuye, lo que lleva a una acción característica de "puño a dedo", donde el tamaño del eventual "dedo" se basa en el tamaño del "puño" original. En general, las cargas perfiladas pueden penetrar una placa de acero con un grosor de entre el 150% y el 700% ^[44] de su diámetro, según la calidad de la carga. La figura es para la placa de acero básica, no para la armadura compuesta , armadura reactiva u otros tipos de armadura moderna.

Transatlántico

La forma más común del revestimiento es cónica , con un ángulo de vértice interno de 40 a 90 grados. Diferentes ángulos de vértice producen diferentes distribuciones de masa y velocidad del chorro. Los ángulos de vértice pequeños pueden dar lugar a la bifurcación del chorro , o incluso a que el chorro no se forme; esto se atribuye a que la velocidad de colapso está por encima de un cierto umbral, normalmente un poco más alta que la velocidad del sonido a granel del material de revestimiento. Otras formas ampliamente utilizadas incluyen hemisferios, tulipanes, trompetas, elipses y bicónicas; las diversas formas producen chorros con diferentes distribuciones de masa y velocidad.

Los revestimientos se han fabricado con muchos materiales, incluidos varios metales ^[45] y vidrio. Las penetraciones más profundas se logran con un metal denso y dúctil , y una opción muy común ha sido el cobre . Para algunas armas antiblindaje modernas, se han adoptado molibdeno y pseudoaleaciones de relleno de tungsteno y aglutinante de cobre (9: 1, por lo que la densidad es ≈18 Mg / m ³ ). Se han probado casi todos los elementos metálicos comunes, incluidos el aluminio , el tungsteno , el tantalio , el uranio empobrecido , el plomo , el estaño , el cadmio y el cobalto., magnesio , titanio , zinc , circonio , molibdeno , berilio , níquel , plata e incluso oro y platino . La selección del material depende del objetivo a penetrar; por ejemplo, se ha encontrado que el aluminio es ventajoso para objetivos concretos .

En las primeras armas antitanques, el cobre se usaba como material de revestimiento. Más tarde, en la década de 1970, se descubrió que el tantalio es superior al cobre, debido a su densidad mucho más alta y ductilidad muy alta a altas tasas de deformación. Otros metales y aleaciones de alta densidad tienden a tener inconvenientes en términos de precio, toxicidad, radiactividad o falta de ductilidad. ^[46]

Para las penetraciones más profundas, los metales puros producen los mejores resultados, porque muestran la mayor ductilidad, lo que retrasa la ruptura del chorro en partículas a medida que se estira. Sin embargo, en los cargos por la terminación de pozos de petróleo , es esencial que no se forme una babosa sólida o "zanahoria", ya que taponaría el agujero recién penetrado e interferiría con la entrada de petróleo. En la industria del petróleo, por lo tanto, los revestimientos se fabrican generalmente mediante pulvimetalurgia , a menudo de pseudoaleaciones que, si no están sinterizadas , producen chorros que están compuestos principalmente de partículas metálicas finas dispersas.

Los revestimientos prensados ​​en frío sin sinterizar , sin embargo, no son impermeables y tienden a ser frágiles , lo que los hace fáciles de dañar durante la manipulación. Pueden utilizarse revestimientos bimetálicos , generalmente de cobre revestido de zinc; durante la formación del chorro, la capa de zinc se vaporiza y no se forma una pastilla; la desventaja es un mayor coste y la dependencia de la formación del chorro de la calidad de la unión de las dos capas. Bajo punto de fusión (por debajo de 500 ° C) de soldadura - o soldadura fuerte -como aleaciones (por ejemplo, Sn ₅₀ Pb ₅₀ , Zn _97,6 Pb _1,6, o metales puros como plomo, zinc o cadmio); estos se derriten antes de llegar al revestimiento del pozo y el metal fundido no obstruye el orificio. Otras aleaciones, eutécticos binarios (por ejemplo, Pb _88,8 Sb _11,1 , Sn _61,9 Pd _38,1 o Ag _71,9 Cu _28,1 ), forman un material compuesto de matriz metálica con matriz dúctil con dendritas frágiles ; tales materiales reducen la formación de babosas pero son difíciles de moldear.

Otra opción es un compuesto de matriz metálica con inclusiones discretas de material de bajo punto de fusión; las inclusiones se derriten antes de que el chorro llegue al revestimiento del pozo, lo que debilita el material, o sirven como sitios de nucleación de grietas , y la bala se rompe con el impacto. La dispersión de la segunda fase se puede lograr también con aleaciones moldeables (p. Ej., Cobre) con un metal de bajo punto de fusión insoluble en cobre, como bismuto, 1-5% de litio o hasta 50% (generalmente 15-30 %) dirigir; el tamaño de las inclusiones se puede ajustar mediante tratamiento térmico. También se puede lograr una distribución no homogénea de las inclusiones. Otros aditivos pueden modificar las propiedades de la aleación; estaño (4-8%), níquel (hasta 30% y a menudo junto con estaño), hasta 8% de aluminio, fósforo (formando fosfuros quebradizos) o 1-5% de silicioforman inclusiones frágiles que sirven como sitios de inicio de grietas. Se puede agregar hasta un 30% de zinc para reducir el costo del material y para formar fases frágiles adicionales. ^[47]

Los revestimientos de vidrio de óxido producen chorros de baja densidad, por lo que producen menos profundidad de penetración. Los revestimientos de doble capa, con una capa de un metal menos denso pero pirofórico (por ejemplo, aluminio o magnesio ), se pueden utilizar para mejorar los efectos incendiarios después de la acción de perforación del blindaje; Se puede usar soldadura explosiva para hacerlos, ya que entonces la interfaz metal-metal es homogénea, no contiene una cantidad significativa de intermetálicos y no tiene efectos adversos para la formación del chorro. ^[48]

La profundidad de penetración es proporcional a la longitud máxima del chorro, que es un producto de la velocidad de la punta del chorro y el tiempo hasta la formación de partículas. La velocidad de la punta del chorro depende de la velocidad del sonido a granel en el material del revestimiento, el tiempo hasta la formación de partículas depende de la ductilidad del material. La velocidad máxima alcanzable del chorro es aproximadamente 2,34 veces la velocidad del sonido en el material. ^[49]La velocidad puede alcanzar los 10 km / s, alcanzando un máximo de unos 40 microsegundos después de la detonación; la punta del cono se somete a una aceleración de unos 25 millones de g. La cola de chorro alcanza aproximadamente 2-5 km / s. La presión entre la punta del chorro y el objetivo puede alcanzar un terapascal. La inmensa presión hace que el metal fluya como un líquido, aunque la difracción de rayos X ha demostrado que el metal permanece sólido; una de las teorías que explican este comportamiento propone núcleo fundido y vaina sólida del chorro. Los mejores materiales son los metales cúbicos centrados en las caras , ya que son los más dúctiles, pero incluso los conos de cerámica de grafito y de ductilidad cero muestran una penetración significativa. ^[50]

Carga explosiva

Para una penetración óptima, normalmente se elige un explosivo de gran potencia con una alta velocidad y presión de detonación. El explosivo más utilizado en las ojivas anti-blindadas de alto rendimiento es el HMX (octógeno), aunque nunca en su forma pura, ya que sería demasiado sensible. Normalmente se combina con un pequeño porcentaje de algún tipo de aglutinante plástico, como el explosivo ligado con polímero (PBX) LX-14, o con otro explosivo menos sensible, como TNT , con el que forma Octol . Otros explosivos comunes de alto rendimiento son las composiciones basadas en RDX , nuevamente como PBX o mezclas con TNT (para formar la Composición B y los Ciclotol ) o cera (Ciclonitas). Algunos explosivos incorporan polvoaluminio para aumentar su temperatura de explosión y detonación, pero esta adición generalmente da como resultado una disminución del rendimiento de la carga moldeada. Se han realizado investigaciones sobre el uso del explosivo CL-20 de muy alto rendimiento pero sensible en ojivas de carga con forma, pero, en la actualidad, debido a su sensibilidad, se ha realizado en la forma del compuesto PBX LX-19 (CL-20 y aglutinante Estane).

Otras características

Un 'formador de ondas' es un cuerpo (típicamente un disco o bloque cilíndrico) de un material inerte (típicamente plástico sólido o espumado, pero a veces de metal, quizás hueco) insertado dentro del explosivo con el propósito de cambiar la trayectoria de la onda de detonación. El efecto es modificar el colapso del cono y la formación de chorro resultante, con la intención de aumentar el rendimiento de penetración. Los Waveshapers se utilizan a menudo para ahorrar espacio; una carga más corta con un modelador de ondas puede lograr el mismo rendimiento que una carga más larga sin un modelador de ondas.

Otra característica de diseño útil es la subcalibración , el uso de un revestimiento que tiene un diámetro (calibre) menor que la carga explosiva. En una carga ordinaria, el explosivo cerca de la base del cono es tan delgado que no puede acelerar el revestimiento adyacente a la velocidad suficiente para formar un chorro efectivo. En una carga subcalibrada, esta parte del dispositivo se corta efectivamente, lo que resulta en una carga más corta con el mismo rendimiento.

Defensas

Durante la Segunda Guerra Mundial , la precisión de la construcción de la carga y su modo de detonación fueron inferiores a las ojivas modernas. Esta menor precisión hizo que el chorro se curvara y se rompiera en un momento anterior y, por lo tanto, a una distancia más corta. La dispersión resultante disminuyó la profundidad de penetración para un diámetro de cono dado y también acortó la distancia óptima de separación. Dado que las cargas eran menos efectivas en los enfrentamientos más grandes, se encontró fortuitamente que los faldones laterales y de la torreta (conocidos como Schürzen ) instalados en algunos tanques alemanes para proteger contra rifles antitanques ordinarios ^[51] daban al jet espacio para dispersarse y, por lo tanto, también reducían el CALOR. penetración. ^{[ cita requerida ]}

El uso de faldones de blindaje espaciados adicionales en vehículos blindados puede tener el efecto contrario y, de hecho, aumentar la penetración de algunas ojivas de carga con forma. Debido a las limitaciones en la longitud del proyectil / misil, el punto muerto integrado en muchas ojivas es menor que la distancia óptima. En tales casos, el borde aumenta efectivamente la distancia entre la armadura y el objetivo, y la ojiva detona más cerca de su punto de separación óptimo. ^{[52] El} faldón no debe confundirse con la armadura de jaula que se usa para dañar el sistema de fusión de los proyectiles RPG-7 . Las obras de armadura deformando el interior y exterior ojivas y un cortocircuito en el circuito de disparo de cohetes entre lasSonda de punta piezoeléctrica y conjunto de fusible trasero . La armadura de la jaula también puede hacer que el proyectil se incline hacia arriba o hacia abajo al impactar, alargando el camino de penetración para la corriente de penetración de la carga con forma. Si la sonda de la nariz golpea uno de los listones de la armadura de la jaula, la ojiva funcionará con normalidad.

Variantes

Hay varias formas de carga con forma.

Cargas de forma lineal

Carga de forma lineal

Una carga de forma lineal (LSC) tiene un revestimiento con perfil en forma de V y longitud variable. El revestimiento se rodea con explosivo, luego el explosivo se encierra dentro de un material adecuado que sirve para proteger el explosivo y confinarlo (apisonarlo) al momento de la detonación. "En la detonación, el enfoque de la onda explosiva de alta presión cuando incide en la pared lateral hace que el revestimiento metálico del LSC colapse, creando la fuerza de corte". ^[53] La detonación se proyecta en el revestimiento para formar un chorro continuo en forma de cuchillo (plano). El chorro corta cualquier material a su paso, a una profundidad que depende del tamaño y los materiales utilizados en la carga. Generalmente, el chorro penetra entre 1 y 1,2 veces ^[54]el ancho de carga. Para el corte de geometrías complejas, también existen versiones flexibles de la carga de forma lineal, estas con un revestimiento de plomo o espuma de alta densidad y un material de revestimiento dúctil / flexible, que también suele ser de plomo. Los LSC se utilizan comúnmente en el corte de vigas de acero laminado (RSJ) y otros objetivos estructurales, como en la demolición controlada de edificios. Los LSC también se utilizan para separar las etapas de los cohetes multietapa .

Penetrador formado explosivamente

Artículo principal: penetrador formado explosivamente

Formación de una ojiva EFP. Laboratorio de Investigación de la USAF

El penetrador de formación explosiva (EFP) también se conoce como fragmento de autoforja (SFF), proyectil de formación explosiva (EFP), proyectil de autoforja (SEFOP), carga de placa y carga de Misznay-Schardin (MS). Un EFP utiliza la acción de la onda de detonación del explosivo (y, en menor medida, el efecto propulsor de sus productos de detonación) para proyectar y deformar una placa o plato de metal dúctil (como cobre, hierro o tantalio) en un alto contenido compacto. proyectil de velocidad, comúnmente llamado babosa. Esta babosa se proyecta hacia el objetivo a unos dos kilómetros por segundo. La principal ventaja del EFP sobre una carga de forma convencional (p. Ej., Cónica) es su efectividad en distancias muy grandes, igual a cientos de veces el diámetro de la carga (quizás cien metros para un dispositivo práctico).

El EFP no se ve relativamente afectado por la armadura reactiva de primera generación y puede viajar hasta quizás 1000 diámetros de carga (CD) antes de que su velocidad se vuelva ineficaz para penetrar la armadura debido a la resistencia aerodinámica, o golpear con éxito el objetivo se convierta en un problema. El impacto de una bola o babosa EFP normalmente causa un agujero de gran diámetro pero relativamente poco profundo, de, como máximo, un par de CD. Si el EFP perfora la armadura, se producirán descascaramientos y efectos extensos detrás de la armadura (BAE, también llamado daño detrás de la armadura, BAD). El BAE es causado principalmente por la alta temperatura y alta velocidad de la armadura y los fragmentos de babosas que se inyectan en el espacio interior y la sobrepresión de la explosión.causado por estos escombros. Las versiones de ojivas EFP más modernas, mediante el uso de modos de iniciación avanzados, también pueden producir proyectiles de varillas largas (babosas estiradas), babosas múltiples y varillas / babosas con aletas. Las varillas largas pueden penetrar una profundidad de armadura mucho mayor, con cierta pérdida para BAE, las babosas múltiples son mejores para derrotar objetivos ligeros o de área y los proyectiles con aletas son mucho más precisos.

El uso de este tipo de ojiva está restringido principalmente a áreas ligeramente blindadas de los tanques de batalla principales (MBT), como las áreas blindadas superior, del vientre y de la parte trasera. Es muy adecuado para el ataque de otros vehículos de combate blindados (AFV) menos protegidos y en la ruptura de objetivos materiales (edificios, búnkeres, soportes de puentes, etc.). Los proyectiles de varilla más nuevos pueden ser efectivos contra las áreas más blindadas de MBT. Las armas que utilizan el principio EFP ya se han utilizado en combate; las submuniciones " inteligentes " de la bomba de racimo CBU-97 utilizada por la Fuerza Aérea y la Armada de los EE. UU. en la guerra de Irak de 2003 emplearon este principio, y el Ejército de los EE. UU. está experimentando con proyectiles de artillería guiados con precisión en el marco del Proyecto SADARM.(Busca y destruye ARMOR). También hay varios otros proyectiles (BONUS, DM 642) y submuniciones de cohetes (Motiv-3M, DM 642) y minas (MIFF, TMRP-6) que utilizan el principio EFP. Ejemplos de ojivas EFP son las patentes estadounidenses 5038683 ^[55] y US6606951. ^[56]

Ojiva en tándem

Algunos cohetes antitanques modernos ( RPG-27 , RPG-29 ) y misiles ( TOW 2B , Eryx , HOT , MILAN ) usan una carga en forma de ojiva en tándem , que consta de dos cargas de forma separada, una frente a la otra, típicamente con cierta distancia entre ellos. TOW-2A fue el primero en usar ojivas en tándem a mediados de la década de 1980, un aspecto del arma que el ejército de los EE. UU. Tuvo que revelar bajo la presión de los medios de comunicación y del Congreso como resultado de la preocupación de que los misiles antitanques de la OTAN eran ineficaces contra los tanques soviéticos que se instalaron. con las nuevas cajas ERA. El Ejército reveló que se colocó una ojiva de carga con forma de precursor de 40 mm en la punta de la sonda plegable TOW-2B. ^[57] Por lo general, la carga frontal es algo más pequeña que la trasera, ya que está destinada principalmente a interrumpir las cajas o baldosas de ERA. Ejemplos de ojivas en tándem son las patentes estadounidenses 7363862 ^[58] y US 5561261. ^[59] The US HellfireEl misil antiarmor es uno de los pocos que ha logrado la compleja hazaña de la ingeniería de tener dos cargas con forma del mismo diámetro apiladas en una ojiva. Recientemente, una empresa de armas rusa reveló una ronda de cañón de tanque de 125 mm con dos cargas del mismo diámetro, una detrás de la otra, pero con la parte trasera desplazada para que su flujo de penetración no interfiera con el flujo de penetración de la carga de forma frontal. El razonamiento detrás de las municiones Hellfire y rusas de 125 mm que tienen ojivas en tándem del mismo diámetro no es aumentar la penetración, sino aumentar el efecto más allá del blindaje .

Compresor Voitenko

Artículo principal: compresor Voitenko

En 1964, un científico ruso propuso que una carga con forma desarrollada originalmente para perforar armaduras de acero grueso se adaptara a la tarea de acelerar las ondas de choque. ^[60] El dispositivo resultante, que se parece un poco a un túnel de viento, se llama compresor Voitenko. ^[61] El compresor Voitenko inicialmente separa un gas de prueba de una carga con forma con un acero maleableplato. Cuando la carga con forma detona, la mayor parte de su energía se concentra en la placa de acero, impulsándola hacia adelante y empujando el gas de prueba por delante. Ames tradujo esta idea en un tubo de choque autodestructivo. Una carga en forma de 66 libras aceleró el gas en un tubo con paredes de vidrio de 3 cm y 2 metros de largo. La velocidad de la onda de choque resultante fue de 220.000 pies por segundo (67 km / s). El aparato expuesto a la detonación fue completamente destruido, pero no antes de que se extrajeran datos útiles. ^[62] En un compresor Voitenko típico, una carga con forma acelera el gas hidrógeno que a su vez acelera un disco delgado hasta unos 40 km / s. ^{[63] [64]} Una ligera modificación al concepto de compresor Voitenko es una detonación supercomprimida, ^[65][66] un dispositivo que utiliza un combustible líquido o sólido comprimible en la cámara de compresión de acero en lugar de una mezcla de gas tradicional. ^{[67] [68]} Una extensión adicional de esta tecnología es la celda explosiva de yunque de diamante , ^{[69] [70] [71] [72] que} utiliza múltiples chorros de carga de forma opuesta proyectados en un solo combustible encapsulado de acero, ^[73] como hidrógeno. Los combustibles utilizados en estos dispositivos, junto con las reacciones de combustión secundaria y el impulso de explosión prolongada, producen condiciones similares a las que se encuentran en el combustible-aire y losexplosivos termobáricos . ^{[74] [75] [76] [77]}

Cargas de forma nuclear

El sistema de propulsión nuclear propuesto por el Proyecto Orión habría requerido el desarrollo de cargas de forma nuclear para la aceleración de la reacción de las naves espaciales. Se han discutido especulativamente los efectos de carga modelada provocados por explosiones nucleares, pero no se sabe que se hayan producido de hecho. ^{[78] [79] [80]} Por ejemplo, el diseñador de armas nucleares temprano Ted Taylor fue citado diciendo, en el contexto de cargas moldeadas, "Un dispositivo de fisión de un kilotón, con la forma adecuada, podría hacer un agujero de diez pies (3 m) de diámetro mil pies (305 m) en roca sólida ". ^[81] Además, un penetrador formado explosivamente impulsado por energía nuclearaparentemente fue propuesto para la defensa terminal de misiles balísticos en la década de 1960. ^{[82] [83]}

Ejemplos en los medios

El sistema de carga en forma de Krakatoa de Alford Technologies Ltd.

• El programa Future Weapons del canal Discovery presentó el Krakatoa , ^[84] un sistema de armas de carga con forma simple diseñado por Alford Technologies para el despliegue de operaciones especiales. ^[85] El arma consistía en una simple capa exterior de plástico, un cono de cobre y un volumen de explosivo plástico. Este dispositivo fue eficaz para penetrar una placa de acero de 1 pulgada de espesor (25 mm) a una distancia de varios metros.

Ver también

• Lente explosiva
• Cabeza de calabaza de alto explosivo

Referencias

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Otras lecturas

• Fundamentals of Shaped Charges , WP Walters, JA Zukas, John Wiley & Sons Inc., junio de 1989, ISBN 0-471-62172-2 . 
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enlaces externos

• Cargas moldeadas-Efecto Munroe explicado (Explosiones y ondas de choque) en YouTube
• 1945 Artículo de Popular Science que finalmente reveló los secretos de las armas de carga moldeada; El artículo también incluye reimpresiones de dibujos de 1900 Popular Science de los experimentos del profesor Munroe con cargas de forma tosca.
• Elementos del diseño de armas de fisión
• Las bombas con forma magnifican los ataques de Irak
• Cargas moldeadas perforan los objetivos más difíciles
• El desarrollo de las primeras cargas Hollow por parte de los alemanes en la Segunda Guerra Mundial.
• Uso de cargas moldeadas y protección contra ellas en la Segunda Guerra Mundial