Carga en forma
Una carga con forma es una carga explosiva que tiene la forma de un penetrador de forma explosiva (EFP) para concentrar el efecto de la energía del explosivo. Se utilizan diferentes tipos de cargas con forma 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 blindado a una profundidad de siete veces o más el diámetro de la carga (diámetros de carga, CD), aunque a profundidades mayores de 10 CD y superiores. Ha sido logrado. Contrariamente a una idea errónea (posiblemente como resultado del acrónimo de antitanque de alto explosivo, HEAT), el jet EFP de carga formada no depende de ninguna manera del calentamiento o la fusión para su efectividad; es decir, el chorro de EFP de una carga con forma no se abre paso a través de la armadura, ya que su efecto es de naturaleza puramente cinética; sin embargo, el proceso genera un calor significativo y, a menudo, tiene un efecto incendiario secundario significativo después 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 se menciona en 1792. Franz Xaver von Baader (1765–1841) era un ingeniero de minas alemán en ese momento; en una revista de minería, abogó por un espacio cónico en el extremo delantero de una carga explosiva para aumentar el efecto del explosivo y así ahorrar pólvora. 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 lo tanto incapaz de producir la onda de choque que la forma. -El efecto de carga requiere.
El primer efecto de carga hueca real se logró en 1883, por Max von Foerster (1845–1905), jefe de la fábrica de nitrocelulosa de Wolff & Co. en Walsrode, Alemania.
Para 1886, Gustav Bloem de Düsseldorf, Alemania, había presentado EE.UU. Patente 342.423 para detonadores metálicos de cavidad hemisférica para concentrar el efecto de la explosión en dirección axial. 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 pólvora explosiva con el fabricante nombre estampado en él fue detonado junto a una placa de metal, las letras fueron cortadas en la placa. Por el contrario, si las letras se elevaran en relieve sobre la superficie del explosivo, las letras de la placa también se elevarían sobre su superficie. En 1894, Munroe construyó su primera carga de forma tosca:
Entre los experimentos realizados... fue uno sobre un cubo seguro de veintinueve pulgadas, con paredes de cuatro pulgadas y tres cuartos de grosor, compuesto de placas de hierro y acero... [W]hen una carga hueco de dinamita nueve libras y medio de peso y sin mancha fue detonado en él, un agujero de tres pulgadas de diámetro fue soplado a través de la pared... El cartucho hueco fue hecho atando los palos de dinamita alrededor de una lata de lata, la boca abierta de este último siendo colocado hacia abajo.
Aunque el experimento de Munroe con la carga con forma fue ampliamente publicitado en 1900 en Popular Science Monthly, la importancia del "revestimiento" de la carga hueca permaneció sin ser reconocida por otros 44 años. Parte de ese artículo de 1900 se reimprimió en la edición de febrero de 1945 de Popular Science, describiendo cómo funcionaban las ojivas de carga hueca. Fue este artículo el que finalmente reveló al público en general cómo la Bazooka del Ejército de los Estados Unidos 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, la perforaba si el explosivo tenía una hendidura cónica. La utilidad militar del trabajo de Munroe y Neumann no fue apreciada durante mucho tiempo. Entre las dos guerras mundiales, académicos de varios países: Myron Yakovlevich Sukharevskii (Мирон Яковлевич Сухаревский) en la Unión Soviética, William H. Payment y Donald Whitley Woodhead en Gran Bretaña, y Robert Williams Wood en los EE. UU., reconocieron que se podían formar proyectiles durante las explosiones. Sin embargo, no fue hasta 1932 que Franz Rudolf Thomanek, estudiante de física en la Technische Hochschule de Viena, concibió un proyectil antitanque basado en el efecto de carga hueca. Cuando el gobierno austriaco no mostró interés en continuar con la idea, Thomanek se mudó a la Technische Hochschule de Berlín, donde continuó sus estudios con el experto en balística Carl Julius Cranz. Allí, en 1935, él y Hellmuth von Huttern desarrollaron un prototipo de proyectil 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.
En 1937, Schardin creía que los efectos de carga hueca 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 con forma (o Hohlladungs-Auskleidungseffekt (efecto de revestimiento de carga hueca)). (Fue Gustav Adolf Thomer quien en 1938 visualizó por primera vez, mediante radiografía flash, el chorro metálico producido por una explosión de carga con forma). Mientras tanto, Henry Hans Mohaupt, un ingeniero químico en Suiza, había desarrollado de forma independiente una munición con carga con forma en 1935., que se demostró a los militares suizo, francés, británico y estadounidense.
Durante la Segunda Guerra Mundial, Alemania (Panzerschreck, Panzerfaust, Panzerwurfmine, Mistel), Gran Bretaña (PIAT, Beehive cratering charge), la Unión Soviética (RPG-43, RPG-6), la Unión Soviética (RPG-43, RPG-6), EE. UU. (bazooka) e Italia (proyectiles Effetto Pronto Speciale para diversas piezas de artillería). El desarrollo de cargas con forma revolucionó la guerra antitanque. Los tanques se enfrentaron a una grave vulnerabilidad de un arma que podría llevar un soldado de infantería o un avión.
Uno de los primeros usos de las cargas con forma fue por parte de las tropas alemanas transportadas en planeadores contra el fuerte belga Eben-Emael en 1940. Estas cargas de demolición, desarrolladas por el Dr. Wuelfken de la Oficina Alemana de Artillería, estaban sin revestimiento cargas explosivas y no produjo un chorro de metal como las modernas ojivas HEAT. Debido a la falta de revestimiento metálico, sacudieron las torretas pero no las destruyeron, y otras tropas aerotransportadas se vieron obligadas a subirse a las torretas y romper los cañones de las armas.
Aplicaciones
Militar moderna
(feminine)El término común en la terminología militar para ojivas de carga hueca es ojiva antitanque altamente explosiva (HEAT). Las ojivas HEAT se utilizan con frecuencia en misiles guiados antitanque, cohetes no guiados, proyectiles disparados por armas de fuego (tanto giratorios (estabilizados por giro) como no giratorios), granadas de rifle, minas terrestres, bombetas, torpedos y varias otras armas.
Protección
Durante la Segunda Guerra Mundial, la precisión de la construcción de la carga y su modo de detonación eran 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 de separación óptima. Dado que las cargas eran menos efectivas en enfrentamientos más grandes, se descubrió fortuitamente que los faldones laterales y de torreta (conocidos como Schürzen) instalados en algunos tanques alemanes para protegerlos contra los rifles antitanque ordinarios le daban al avión espacio para dispersarse y por lo tanto, también reduce la penetración de CALOR.
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 hueca. Debido a las limitaciones en la longitud del proyectil/misil, el distanciamiento integrado en muchas ojivas es menor que la distancia óptima. En tales casos, el faldón aumenta efectivamente la distancia entre el blindaje y el objetivo, y la ojiva detona más cerca de su distancia óptima. El faldón no debe confundirse con la armadura de jaula, que se usa principalmente para dañar el sistema de fusión de los proyectiles RPG-7, pero también puede hacer que un proyectil HEAT se incline hacia arriba o hacia abajo al impactar, alargando la trayectoria de penetración de la carga moldeada. corriente de penetración. Si la sonda del morro golpea uno de los listones de la armadura de la jaula, la ojiva funcionará con normalidad.
No militar
En aplicaciones no militares, las cargas con forma se utilizan en la demolición con explosivos de edificios y estructuras, en particular para cortar pilotes, columnas y vigas de metal y para perforar agujeros. En la fabricación de acero, a menudo se utilizan pequeñas cargas con forma para perforar los grifos que se han tapado con escoria. También se usan en canteras, rompiendo hielo, rompiendo atascos de troncos, talando árboles y perforando agujeros para postes.
Las cargas con forma 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 los que se detonan para perforar el revestimiento metálico del pozo a intervalos para admitir la entrada de petróleo y gas. gas.
Se utilizó una 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 detrás de la cubierta. La detonación cavó un cráter de unos 10 metros de ancho, para dar acceso a una muestra prístina del asteroide.
Función
Un dispositivo típico consta de un cilindro sólido de explosivo con un hueco cónico revestido de metal en un extremo y un detonador central, un conjunto 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 de forma cónica), la enorme presión generada por la detonación del explosivo impulsa el revestimiento de la cavidad hueca hacia adentro para colapsar sobre su eje central. La colisión resultante forma y proyecta un chorro de partículas de metal a alta velocidad hacia adelante a lo largo del eje. La mayor parte del material del chorro se origina en la parte más interna del revestimiento, una capa de alrededor del 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 avión también varía a lo largo de su longitud, disminuyendo desde el frente. Esta variación en la velocidad del chorro lo estira y finalmente conduce a su fragmentación 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 de acelerarse por completo antes de que forme 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 unen para formar una porción de punta más ancha.
La mayor parte del jet viaja a una velocidad hipersónica. La punta se mueve a una velocidad de 7 a 14 km/s, la cola del chorro a una velocidad más baja (1 a 3 km/s) y la bala a una velocidad aún más baja (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; en una buena aproximación, el chorro y la armadura pueden tratarse como fluidos no viscosos y comprimibles (ver, por ejemplo), ignorando las resistencias de sus materiales.
Una técnica reciente que utiliza análisis de difusión magnética mostró que la temperatura del 50 % exterior por volumen de la punta de un chorro de cobre durante el vuelo estaba entre 1100 K y 1200 K, mucho más cerca del punto de fusión del cobre (1358 K) de lo que se suponía anteriormente.. Esta temperatura es consistente con un cálculo hidrodinámico que simuló todo el experimento. 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 hueca, construcción de cono y tipo de relleno explosivo. Una carga conformada cargada con Comp-B con un revestimiento de cobre y un ápice de cono puntiagudo tenía una temperatura en la punta del chorro que oscilaba entre 668 K y 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 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 blandas de chorro de cobre recuperadas muestran signos de fusión en el núcleo mientras que la parte exterior permanece sólida y no se puede equiparar con la temperatura global.
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, por lo general muy por debajo de los dos metros. En tales puntos de separación, se rompe en partículas que tienden a dar vueltas y a la deriva fuera del eje de penetración, de modo que las partículas sucesivas tienden a ensanchar el agujero en lugar de hacerlo más profundo. En distancias muy largas, la velocidad se pierde debido a la resistencia 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 un característico "puño a dedo" acción, donde el tamaño del eventual "dedo" se basa en el tamaño del "puño" original. En general, las cargas con forma pueden penetrar una placa de acero con un espesor del 150 % al 700 % de su diámetro, dependiendo de la calidad de la carga. La cifra es para la placa de acero básica, no para la armadura compuesta, la armadura reactiva u otros tipos de armaduras modernas.
Revestimiento
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 como resultado la bifurcación del chorro, o incluso que el chorro no se forme en absoluto; esto se atribuye a que la velocidad de colapso está por encima de cierto umbral, normalmente ligeramente más alta que la velocidad del sonido a granel del material del revestimiento. Otras formas ampliamente utilizadas incluyen hemisferios, tulipanes, trompetas, elipses y bicónicas; las diversas formas producen chorros con diferentes velocidades y distribuciones de masa.
Los revestimientos se han fabricado con muchos materiales, incluidos varios metales 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/m3). Se han probado casi todos los elementos metálicos comunes, incluidos aluminio, tungsteno, tantalio, uranio empobrecido, plomo, estaño, cadmio, 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 antitanque, 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 su ductilidad muy alta a altas velocidades de deformación. Otros metales y aleaciones de alta densidad tienden a tener inconvenientes en términos de precio, toxicidad, radiactividad o falta de ductilidad.
Para las penetraciones más profundas, los metales puros dan 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 una babosa sólida o "zanahoria" no se formaría, ya que taparía el orificio recién penetrado e interferiría con la entrada de aceite. En la industria del petróleo, por lo tanto, los revestimientos generalmente se fabrican mediante pulvimetalurgia, a menudo con pseudoaleaciones que, si no se sinterizan, producen chorros que se componen principalmente de partículas metálicas finas dispersas.
Sin embargo, los revestimientos prensados en frío sin sinterizar no son impermeables y tienden a ser quebradizos, lo que hace que se dañen fácilmente durante la manipulación. Se pueden usar revestimientos bimetálicos, generalmente cobre revestido de zinc; durante la formación del chorro, la capa de zinc se vaporiza y no se forma una babosa; la desventaja es un coste incrementado y la dependencia de la formación del chorro de la calidad de la unión de las dos capas. Aleaciones de bajo punto de fusión (por debajo de 500 °C) para soldadura blanda o blanda (p. ej., Sn50Pb50, Zn97,6Pb 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 pozo. Otras aleaciones, eutécticos binarios (por ejemplo, Pb88,8Sb11,1, Sn61,9Pd38,1 o Ag 71,9Cu28,1), forman un material compuesto de matriz metálica con matriz dúctil con dendritas quebradizas; tales materiales reducen la formación de tapones 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 el tapón se rompe con el impacto. La dispersión de la segunda fase también se puede lograr con aleaciones moldeables (p. ej., cobre) con un metal de bajo punto de fusión insoluble en cobre, como bismuto, 1 a 5 % de litio o hasta 50 % (generalmente 15 a 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 a 8 %), níquel (hasta un 30 % y, a menudo, junto con estaño), hasta un 8 % de aluminio, fósforo (que forma fosfuros quebradizos) o 1 a 5 % de silicio forman inclusiones quebradizas que sirven como sitios de iniciación de grietas. Se puede agregar hasta un 30% de zinc para reducir el costo del material y formar fases frágiles adicionales.
Los revestimientos de vidrio de óxido producen chorros de baja densidad, por lo que producen una menor 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 que siguen a la acción de perforación del blindaje; la soldadura explosiva se puede utilizar para fabricarlos, 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.
La profundidad de penetración es proporcional a la longitud máxima del chorro, que es el producto de la velocidad de la punta del chorro y el tiempo de 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 de 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. La velocidad puede alcanzar los 10 km/s, con un pico de unos 40 microsegundos después de la detonación; la punta del cono está sujeta a una aceleración de unos 25 millones de g. La cola del chorro alcanza entre 2 y 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 cubierta sólida del chorro. Los mejores materiales son los metales cúbicos centrados en la cara, ya que son los más dúctiles, pero incluso los conos cerámicos de ductilidad cero y grafito muestran una penetración significativa.
Carga explosiva
Para una penetración óptima, normalmente se elige un alto explosivo con una alta velocidad y presión de detonación. El explosivo más común utilizado en ojivas antiblindaje de alto rendimiento es HMX (octógeno), aunque nunca en su forma pura, ya que sería demasiado sensible. Normalmente se compone con un pequeño porcentaje de algún tipo de aglutinante plástico, como en el explosivo unido a polímeros (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 ciclotols) o cera (ciclonitas). Algunos explosivos incorporan aluminio en polvo para aumentar su temperatura de explosión y detonación, pero esta adición generalmente da como resultado una disminución del rendimiento de la carga con forma. Ha habido investigaciones sobre el uso del explosivo CL-20 de muy alto rendimiento pero sensible en ojivas de carga hueca, pero, en la actualidad, debido a su sensibilidad, esto ha sido en la forma del compuesto PBX LX-19 (CL-20 y ligante Estane).
Otras funciones
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 metal, quizás hueco) insertado dentro del explosivo con el fin 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 formadores de ondas se utilizan a menudo para ahorrar espacio; una carga más corta con un formador de ondas puede lograr el mismo rendimiento que una carga más larga sin un formador de ondas.
Otra característica de diseño útil es la subcalibración, el uso de un revestimiento que tiene un diámetro (calibre) más pequeño 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 de manera efectiva, lo que da como resultado una carga más corta con el mismo rendimiento.
Variantes
Hay varias formas de carga con forma.
Cargas 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, el explosivo luego se encierra dentro de un material adecuado que sirve para proteger el explosivo y confinarlo (apisonarlo) en la detonación. "En la detonación, el enfoque de la onda explosiva de alta presión a medida que incide en la pared lateral hace que el revestimiento de metal del LSC se colapse, creando la fuerza de corte." La detonación se proyecta en el revestimiento para formar un chorro continuo (planar) en forma de cuchillo. 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 alrededor de 1 a 1,2 veces el ancho de la 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 plomo. Los LSC se usan 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 de varias etapas.
Penetradora formada explosivamente
(feminine)
El penetrador de formación explosiva (EFP), también conocido como fragmento de autoforja (SFF), proyectil de formación explosiva (EFP), proyectil de autoforja (SEFOP), son los productos de una carga con forma. 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, plato o cono de metal dúctil (como cobre, hierro o tantalio).) en un proyectil compacto de alta velocidad, babosa, varilla o chorro. Este EFP se proyecta hacia el objetivo a unos dos kilómetros por segundo.
El EFP apenas se ve afectado por el blindaje reactivo de primera generación y puede viajar hasta quizás 1000 diámetros de carga (CD) antes de que su velocidad se vuelva ineficaz para penetrar el blindaje debido a la resistencia aerodinámica, o alcanzar el objetivo con éxito se convierta en un problema. El impacto del EFP normalmente provoca un agujero de gran diámetro pero relativamente poco profundo, de, como máximo, un par de CD. Si el EFP perfora la armadura, se producirán desconchados y efectos extensos detrás de la armadura (BAE, también llamado daño detrás de la armadura, BAD). El BAE es causado principalmente por la inyección de armadura y fragmentos de alta temperatura y alta velocidad en el espacio interior y la sobrepresión de explosión causada por estos escombros. Las versiones más modernas de ojivas EFP, mediante el uso de modos de iniciación avanzados, también pueden producir proyectiles de varillas largas (balas estiradas), multi-babosas y varillas/babosas con aletas. Las varillas largas pueden penetrar una profundidad de armadura mucho mayor, con cierta pérdida para BAE, las balas 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 se restringe principalmente a las áreas con blindaje ligero de los tanques de batalla principales (MBT), como las áreas blindadas superior, inferior y trasera. Es muy adecuado para el ataque de otros vehículos blindados de combate (AFV) menos protegidos y para 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 los MBT. Las armas que utilizan el principio EFP ya se han utilizado en combate; el "inteligente" Las submuniciones de la bomba de racimo CBU-97 utilizadas por la Fuerza Aérea y la Marina de los EE. UU. en la guerra de Irak de 2003 emplearon este principio y, según se informa, el Ejército de los EE. UU. está experimentando con proyectiles de artillería guiados con precisión en el marco del Proyecto SADARM (Seek And Destroy ARMor). También hay otras submuniciones de proyectiles (BONUS, DM 642) y cohetes (Motiv-3M, DM 642) y minas (MIFF, TMRP-6) que utilizan el principio EFP. Ejemplos de ojivas EFP son las patentes estadounidenses 5038683 y US6606951.
Ojiva tándem
Algunos cohetes antitanque modernos (RPG-27, RPG-29) y misiles (TOW 2B, Eryx, HOT, MILAN) utilizan una carga en forma de ojiva en tándem, que consiste en dos cargas en forma separadas, una frente a la otra., normalmente con cierta distancia entre ellos. TOW-2A fue el primero en utilizar ojivas en tándem a mediados de la década de 1980, un aspecto del arma que el Ejército de EE. UU. tuvo que revelar bajo la presión de los medios de comunicación y del Congreso debido a la preocupación de que los misiles antitanque de la OTAN fueran ineficaces contra los tanques soviéticos que estaban instalados. con las nuevas cajas ERA. El Ejército reveló que se instaló una ojiva precursora de carga en forma de 40 mm en la punta de la sonda plegable TOW-2B. Por lo general, la carga delantera es algo más pequeña que la trasera, ya que está destinada principalmente a desbaratar los cuadros o mosaicos de ERA. Ejemplos de ojivas en tándem son las patentes estadounidenses 7363862 y US 5561261. El misil antiblindaje Hellfire de EE. UU. es uno de los pocos que ha logrado la compleja hazaña de 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 trasera desplazada para que su corriente de penetración no interfiera con la corriente de penetración de la carga frontal. El razonamiento detrás de las municiones Hellfire y rusas de 125 mm que tienen ojivas tándem del mismo diámetro no es aumentar la penetración, sino aumentar el efecto más allá de la armadura.
Compresor Voitenko
En 1964, un científico soviético 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. El dispositivo resultante, que se parece un poco a un túnel de viento, se llama compresor Voitenko. El compresor Voitenko inicialmente separa un gas de prueba de una carga moldeada con una placa de acero maleable. 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 delante de ella. Ames tradujo esta idea en un tubo de choque autodestructivo. Una carga con 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 quedó completamente destruido, pero no antes de que se extrajeran datos útiles. En un compresor típico de Voitenko, una carga con forma acelera gas hidrógeno que, a su vez, acelera un disco delgado hasta unos 40 km/s. Una ligera modificación al concepto del compresor Voitenko es una detonación súper comprimida, 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. Otra extensión de esta tecnología es la celda explosiva de yunque de diamante, que utiliza múltiples chorros de carga de forma opuesta proyectados en un solo combustible encapsulado en acero, como el hidrógeno. Los combustibles utilizados en estos dispositivos, junto con las reacciones de combustión secundaria y el impulso de explosión largo, producen condiciones similares a las que se encuentran en los explosivos de combustible-aire y termobáricos.
Cargas de forma nuclear
El sistema de propulsión nuclear del Proyecto Orión propuesto habría requerido el desarrollo de cargas de forma nuclear para la aceleración de la reacción de las naves espaciales. Los efectos de carga con forma impulsados por explosiones nucleares se han discutido especulativamente, pero no se sabe que se hayan producido de hecho. Por ejemplo, Ted Taylor, uno de los primeros diseñadores de armas nucleares, fue citado diciendo, en el contexto de las cargas con forma, "Un dispositivo de fisión de un kilotón, con la forma adecuada, podría hacer un agujero de diez pies (3,0 m) en un diámetro de mil pies (305 m) en roca sólida. Además, en la década de 1960, aparentemente se propuso un penetrador de formación explosiva de propulsión nuclear para la defensa contra misiles balísticos terminales.
Ejemplos en los medios
- El programa Future Weapons del canal Discovery contó con la Krakatoa, un sistema de armas de carga simple diseñado por Alford Technologies para el despliegue de operaciones especiales. El arma consistía en una simple cáscara exterior de plástico, un cono de cobre y un volumen de explosivo plástico. Este dispositivo fue eficaz para penetrar la placa de acero de 1 pulgada (25 mm) a una gama de varios metros.
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