Carga moldada - Shaped charge

Rodada antitanque de alto explosivo seccionado com a carga em forma interna visível
Sectioned RL-83 Blindicide foguete
1: Cobertura aerodinâmica; 2: Cavidade cheia de ar; 3: Liner cônico; 4: Detonador; 5: Explosivo; 6: Gatilho piezoelétrico

Uma carga moldada é uma carga explosiva moldada para focar o efeito da energia do explosivo. Diferentes tipos de cargas moldadas são usados ​​para diversos fins, como corte e formação de metal, iniciação de armas nucleares , penetração de blindagem ou perfuração de poços na indústria de petróleo e gás .

Uma carga de forma moderna típica, com um revestimento de metal na cavidade de carga, pode penetrar o aço blindado a uma profundidade de sete ou mais vezes o diâmetro da carga (diâmetros de carga, CD), embora profundidades maiores de 10 CD e acima tenham sido alcançadas . Ao contrário de um equívoco generalizado (possivelmente resultante da sigla HEAT , abreviação de ogiva anti-tanque de alto explosivo), a carga moldada não depende de forma alguma de aquecimento ou fusão para sua eficácia; ou seja, o jato de uma carga moldada não derrete seu caminho através da armadura, já que seu efeito é puramente cinético por natureza - entretanto, o processo cria calor significativo e freqüentemente tem um efeito incendiário secundário significativo após a penetração.

Efeito Munroe

O efeito Munroe ou Neumann é a focalização da energia da explosão por um corte oco ou vazio na superfície de um explosivo. A primeira menção de cargas ocas ocorreu em 1792. Franz Xaver von Baader (1765-1841) era um engenheiro de minas alemão na época; em um jornal de mineração, ele defendeu um espaço cônico na extremidade dianteira de uma carga de detonação para aumentar o efeito do explosivo e, assim, economizar pólvora. A ideia foi adotada, por um tempo, na Noruega e nas minas das montanhas Harz , na Alemanha, embora o único explosivo disponível na época fosse a pólvora, que não é um alto explosivo e, portanto, incapaz de produzir a onda de choque que a moldou -Efeito de carga requer.

O primeiro efeito de carga oca verdadeiro foi alcançado em 1883, por Max von Foerster (1845–1905), chefe da fábrica de nitrocelulose da Wolff & Co. em Walsrode , Alemanha.

Em 1886, Gustav Bloem de Düsseldorf , Alemanha, havia entrado com a patente americana 342.423 para detonadores de metal de cavidade hemisférica para concentrar o efeito da explosão em uma direção axial. O efeito Munroe tem o nome de Charles E. Munroe , que o descobriu em 1888. Como um químico civil que trabalhava na US Naval Torpedo Station em Newport, Rhode Island , ele percebeu que quando um bloco de explosivo guncotton com o nome do fabricante estampado nele foi detonado próximo a uma placa de metal, as letras foram cortadas na placa. Por outro lado, se as letras fossem levantadas em relevo acima da superfície do explosivo, então as letras na placa também seriam levantadas acima de sua superfície. Em 1894, Munroe construiu a primeira carga em forma bruta:

Entre os experimentos feitos ... estava um sobre um cubo seguro de vinte e nove polegadas, com paredes de quatro polegadas e três quartos de espessura, feito de placas de ferro e aço ... [Quando] uma carga oca de dinamite de nove libras e a metade do peso e destampada foi detonada sobre ela, um buraco de três polegadas de diâmetro foi aberto através da parede ... O cartucho oco foi feito amarrando as varas de dinamite em torno de uma lata, a boca aberta desta última sendo colocada para baixo.

Embora a descoberta de Munroe da carga moldada tenha sido amplamente divulgada em 1900 no Popular Science Monthly , a importância do "forro" de lata da carga oca permaneceu sem reconhecimento por outros 44 anos. Parte daquele artigo de 1900 foi reimpresso na edição de fevereiro de 1945 da Popular Science , descrevendo como as ogivas de carga moldada funcionavam. Foi este artigo que finalmente revelou ao público em geral como a lendária Bazuca realmente funcionou contra veículos blindados durante a Segunda Guerra Mundial.

Em 1910, Egon Neumann, da Alemanha, descobriu que um bloco de TNT , que normalmente amassaria uma placa de aço, fazia um orifício se o explosivo tivesse uma reentrância cônica. A utilidade militar do trabalho de Munroe e Neumann não foi apreciada por um longo tempo. Entre as guerras mundiais, acadêmicos de vários países - Myron Yakovlevich Sukharevskii (Мирон Яковлевич Сухаревский) na União Soviética, William H. Payment e Donald Whitley Woodhead na Grã-Bretanha e Robert Williams Wood nos EUA - reconheceram que os projéteis podem se formar durante as explosões. No entanto, foi somente em 1932 que Franz Rudolf Thomanek, um estudante de física na Technische Hochschule de Viena , concebeu uma munição antitanque baseada no efeito de carga oca. Quando o governo austríaco não mostrou interesse em seguir a ideia, Thomanek mudou-se para a Technische Hochschule de Berlim , onde continuou seus estudos com o especialista em balística Carl Julius Cranz. Lá, em 1935, ele e Hellmuth von Huttern desenvolveram um protótipo de bala anti-tanque. Embora o desempenho da arma tenha se mostrado decepcionante, Thomanek continuou seu trabalho de desenvolvimento, colaborando com Hubert Schardin no Waffeninstitut der Luftwaffe (Instituto de Armas da Força Aérea) em Braunschweig.

Em 1937, Schardin acreditava que os efeitos da carga oca eram devidos às interações das ondas de choque. Foi durante o teste dessa ideia que, em 4 de fevereiro de 1938, Thomanek concebeu o explosivo de carga moldada (ou Hohlladungs-Auskleidungseffekt (efeito de revestimento de carga oca)). (Foi Gustav Adolf Thomer quem, em 1938, visualizou pela primeira vez, por radiografia flash, o jato metálico produzido por uma explosão de carga moldada.) Enquanto isso, Henry Hans Mohaupt , um engenheiro químico na Suíça, havia desenvolvido de forma independente uma munição de carga moldada em 1935 , que foi demonstrado aos militares suíços, franceses, britânicos e americanos.

Durante a Segunda Guerra Mundial, munições de carga moldada foram desenvolvidas pela Alemanha ( Panzerschreck , Panzerfaust , Panzerwurfmine , Mistel ), Grã-Bretanha ( PIAT , carga de crateras em colmeias), União Soviética ( RPG-43 , RPG-6 ), Estados Unidos ( bazuca ) e Itália ( cartuchos Effetto Pronto Speciale para várias peças de artilharia). O desenvolvimento de cargas moldadas revolucionou a guerra antitanque . Os tanques enfrentaram uma séria vulnerabilidade de uma arma que poderia ser carregada por um soldado de infantaria ou aeronave.

Um dos primeiros usos de cargas moldadas foi por tropas alemãs transportadas por planadores contra o Forte Eben-Emael belga em 1940. Essas cargas de demolição - desenvolvidas pelo Dr. Wuelfken do Gabinete de Artilharia Alemã - eram cargas explosivas sem revestimento e não produziam um jato de metal como as modernas ogivas HEAT. Devido à falta de revestimento de metal, eles sacudiram as torres, mas não as destruíram, e outras tropas aerotransportadas foram forçadas a subir nas torres e quebrar os canos das armas.

Formulários

Militar moderno

O termo comum na terminologia militar para ogivas de carga moldada é ogiva antitanque de alto explosivo (HEAT). As ogivas HEAT são freqüentemente usadas em mísseis guiados antitanque , foguetes não guiados , projéteis disparados (girados e não girados), granadas de rifle , minas terrestres , minibombas , torpedos e várias outras armas.

Não militar

Em aplicações não militares, cargas moldadas são usadas na demolição explosiva de edifícios e estruturas , em particular para cortar estacas, colunas e vigas de metal e para fazer furos. Na produção de aço , cargas de formato pequeno são freqüentemente usadas para perfurar torneiras que ficaram entupidas com escória. Eles também são usados ​​na extração de pedreiras, na quebra do gelo, na quebra de toras, no corte de árvores e na perfuração de poços em postes.

Cargas moldadas são utilizadas mais extensivamente nas indústrias de petróleo e gás natural , em particular na completação de poços de petróleo e gás , nos quais são detonadas para perfurar o revestimento metálico do poço em intervalos para admitir o influxo de petróleo e gás.

Um explosivo de carga em forma de 4,5 kg (9,9 lb) foi usado na missão Hayabusa2 no asteróide 162173 Ryugu . A espaçonave largou o dispositivo explosivo no asteróide e o detonou com a espaçonave atrás da cobertura. A detonação cavou uma cratera com cerca de 10 metros de largura, para fornecer acesso a uma amostra imaculada do asteróide.

Função

Um 'projétil formado' de Composição B de 40 lb (18 kg) usado por engenheiros de combate. A carga moldada é usada para perfurar um buraco para uma carga de cratera.

Um dispositivo típico consiste em um cilindro sólido de explosivo com uma cavidade cônica revestida de metal em uma extremidade e um detonador central , conjunto de detonadores ou guia de onda de detonação na outra extremidade. A energia explosiva é liberada diretamente da ( normal à ) superfície de um explosivo, portanto, moldar o explosivo concentrará a energia explosiva no vazio. Se a cavidade tiver o formato adequado (geralmente cônico), a enorme pressão gerada pela detonação do explosivo leva o revestimento na cavidade oca para dentro e desmorona sobre seu eixo central. A colisão resultante forma e projeta um jato de alta velocidade de partículas de metal para a frente ao longo do eixo. A maior parte do material do jato se origina da parte mais interna do forro, uma camada de cerca de 10% a 20% da espessura. O resto do forro forma uma massa de material que se move mais lentamente, que, devido à sua aparência, às vezes é chamada de "cenoura".

Devido à variação ao longo do liner em sua velocidade de colapso, a velocidade do jato também varia ao longo de seu comprimento, diminuindo a partir da frente. Essa variação na velocidade do jato o estica e, eventualmente, leva à sua fragmentação em partículas. Com o tempo, as partículas tendem a sair do alinhamento, o que reduz a profundidade de penetração em grandes distâncias.

Além disso, no ápice do cone, que forma a própria frente do jato, o liner não tem tempo para ser totalmente acelerado antes de formar sua parte do jato. Isso resulta em sua pequena parte do jato sendo projetada a uma velocidade mais baixa do que o jato formado mais tarde atrás dele. Como resultado, as partes iniciais do jato coalescem para formar uma porção de ponta mais larga pronunciada.

A maior parte do jato viaja em velocidade hipersônica . A ponta se move a uma velocidade de 7 a 14 km / s, a cauda do jato em uma velocidade mais baixa (1 a 3 km / s) e a lesma em uma velocidade ainda mais baixa (menos de 1 km / s). As velocidades exatas dependem da configuração e do confinamento da carga, do tipo de explosivo, dos materiais usados ​​e do modo de iniciação do explosivo. Em velocidades típicas, o processo de penetração gera pressões tão enormes que pode ser considerado hidrodinâmico ; para uma boa aproximação, o jato e a armadura podem ser tratados como fluidos compressíveis e invíscidos (ver, por exemplo,), com suas resistências de material ignoradas.

Uma técnica recente usando a análise de difusão magnética mostrou que a temperatura dos 50% externos em volume de uma ponta de jato de cobre durante o vôo estava entre 1100K e 1200K, muito mais próxima do ponto de fusão do cobre (1358 K) do que anteriormente assumido. Essa temperatura é consistente com um cálculo hidrodinâmico que simulou todo o experimento. Em comparação, as medições de radiometria de duas cores do final dos anos 1970 indicam temperaturas mais baixas para vários materiais de revestimento de carga com formato, construção de cone e tipo de enchimento explosivo. Uma carga moldada carregada Comp-B com um revestimento de cobre e ápice do cone pontiagudo tinha uma temperatura de ponta de jato variando de 668 K a 863 K em uma amostragem de cinco disparos. Cargas carregadas de octol com um ápice de cone arredondado geralmente tinham temperaturas de superfície mais altas com uma média de 810 K, e a temperatura de um forro de estanho-chumbo com preenchimento Comp-B era em média 842 K. Enquanto o jato de estanho-chumbo era determinado como líquido , os jatos de cobre estão bem abaixo do ponto de fusão do cobre. No entanto, essas temperaturas não são completamente consistentes com a evidência de que as partículas de jato de cobre recuperadas mostram sinais de fusão no núcleo, enquanto a parte externa permanece sólida e não pode ser equiparada à temperatura total.

A localização da carga em relação ao seu alvo é crítica para a penetração ideal por duas razões. Se a carga for detonada muito perto, não haverá tempo suficiente para o jato se desenvolver totalmente. Mas o jato se desintegra e se dispersa após uma distância relativamente curta, geralmente bem abaixo de dois metros. Em tais afastamentos, ele se quebra em partículas que tendem a rolar e se desviar do eixo de penetração, de modo que as partículas sucessivas tendem a alargar em vez de aprofundar o buraco. Em impasses muito longos, a velocidade é perdida para a resistência do ar , degradando ainda mais a penetração.

A chave para a eficácia da carga oca é seu diâmetro. Conforme a penetração continua através do alvo, a largura do orifício diminui levando a uma ação característica de "punho a dedo", onde o tamanho do eventual "dedo" é baseado no tamanho do "punho" original. Em geral, cargas moldadas podem penetrar em uma placa de aço com espessura de 150% a 700% de seu diâmetro, dependendo da qualidade da carga. A figura é para placas de aço básicas, não para armaduras compostas , armaduras reativas ou outros tipos de armaduras modernas.

Forro

O formato mais comum do liner é cônico , com um ângulo interno de vértice de 40 a 90 graus. Diferentes ângulos de vértice geram diferentes distribuições de massa e velocidade do jato. Pequenos ângulos de vértice podem resultar na bifurcação do jato , ou mesmo na falha do jato em se formar; isso é atribuído à velocidade de colapso estar acima de um certo limite, normalmente um pouco mais alta do que a velocidade do som em massa do material de revestimento. Outras formas amplamente utilizadas incluem hemisférios, tulipas, trombetas, elipses e bicônicas; as várias formas produzem jatos com diferentes velocidades e distribuições de massa.

Os forros foram feitos de muitos materiais, incluindo vários metais e vidro. As penetrações mais profundas são obtidas com um metal denso e dúctil , e uma escolha muito comum é o cobre . Para algumas armas anti-blindadas modernas, foram adotados molibdênio e pseudo-ligas de enchimento de tungstênio e ligante de cobre (9: 1, portanto, a densidade é ≈18 Mg / m 3 ). Quase todos os elementos metálicos comuns foram testados, incluindo alumínio , tungstênio , tântalo , urânio empobrecido , chumbo , estanho , cádmio , cobalto , magnésio , titânio , zinco , zircônio , molibdênio , berílio , níquel , prata e até ouro e platina . A seleção do material depende do alvo a ser penetrado; por exemplo, o alumínio foi considerado vantajoso para alvos de concreto .

Nas primeiras armas antitanque, o cobre era usado como material de revestimento. Mais tarde, na década de 1970, verificou-se que o tântalo é superior ao cobre, devido à sua densidade muito maior e ductilidade muito alta em altas taxas de deformação. Outros metais e ligas de alta densidade tendem a ter desvantagens em termos de preço, toxicidade, radioatividade ou falta de ductilidade.

Para as penetrações mais profundas, os metais puros apresentam os melhores resultados, pois exibem a maior ductilidade, o que retarda a fragmentação do jato em partículas à medida que se estende. Nas cargas de completação de poços de petróleo , no entanto, é essencial que não se forme uma lesma sólida ou "cenoura", uma vez que obstruiria o orifício recém-penetrado e interferiria no influxo de óleo. Na indústria do petróleo, portanto, os liners são geralmente fabricados pela metalurgia do pó , muitas vezes de pseudo-ligas que, se não sinterizadas , produzem jatos compostos principalmente de partículas finas de metal dispersas.

Os revestimentos prensados ​​a frio não sinterizados , no entanto, não são à prova d'água e tendem a ser quebradiços , o que os torna fáceis de danificar durante o manuseio. Podem ser usados ​​revestimentos bimetálicos , geralmente cobre revestido de zinco; durante a formação do jato, a camada de zinco vaporiza e não se forma uma massa; a desvantagem é um custo aumentado e a dependência da formação do jato na qualidade de ligação das duas camadas. Podem ser utilizadas soldas de baixo ponto de fusão (abaixo de 500 ° C) ou ligas semelhantes a brasagem (por exemplo, Sn 50 Pb 50 , Zn 97,6 Pb 1,6 ou metais puros como chumbo, zinco ou cádmio); estes derretem antes de chegar ao revestimento do poço, e o metal fundido não obstrui o orifício. Outras ligas, eutéticos binários (por exemplo, Pb 88,8 Sb 11,1 , Sn 61,9 Pd 38,1 ou Ag 71,9 Cu 28,1 ), formam um material compósito com matriz de metal com matriz dúctil com dendritos quebradiços ; tais materiais reduzem a formação de lesmas, mas são difíceis de moldar.

Um compósito com matriz de metal com inclusões discretas de material de baixo ponto de fusão é outra opção; as inclusões derretem antes que o jato alcance o revestimento do poço, enfraquecendo o material, ou servem como locais de nucleação de trinca , e a lesma se quebra com o impacto. A dispersão da segunda fase pode ser alcançada também com ligas fundíveis (por exemplo, cobre) com um metal de baixo ponto de fusão insolúvel em cobre, como bismuto, 1–5% de lítio ou até 50% (geralmente 15–30 %) liderar; o tamanho das inclusões pode ser ajustado por tratamento térmico. A distribuição não homogênea das inclusões também pode ser alcançada. Outros aditivos podem modificar as propriedades da liga; estanho (4–8%), níquel (até 30% e frequentemente junto com o estanho), até 8% de alumínio, fósforo (formando fosfetos quebradiços) ou 1–5% de silício formando inclusões quebradiças que servem como locais de iniciação de rachaduras. Pode-se adicionar até 30% de zinco para reduzir o custo do material e formar fases frágeis adicionais.

Os forros de óxido de vidro produzem jatos de baixa densidade, resultando em menor profundidade de penetração. Os forros de camada dupla, com uma camada de um metal menos denso, mas pirofórico (por exemplo, alumínio ou magnésio ), podem ser usados ​​para aumentar os efeitos incendiários após a ação perfurante; Para sua confecção pode-se utilizar solda explosiva , pois a interface metal-metal é homogênea, não contém quantidade significativa de intermetálicos e não tem efeitos adversos à formação do jato.

A profundidade de penetração é proporcional ao comprimento máximo do jato, que é um produto da velocidade da ponta do jato e do tempo de particulação. A velocidade da ponta do jato depende da velocidade do som em massa no material do revestimento, o tempo para a particulação depende da ductilidade do material. A velocidade máxima de jato atingível é cerca de 2,34 vezes a velocidade do som no material. A velocidade pode chegar a 10 km / s, com pico de cerca de 40 microssegundos após a detonação; a ponta do cone está sujeita a uma aceleração de cerca de 25 milhões de g. A cauda do jato atinge cerca de 2–5 km / s. A pressão entre a ponta do jato e o alvo pode chegar a um terapascal. A imensa pressão faz com que o metal flua como um líquido, embora a difração de raios-X tenha mostrado que o metal permanece sólido; uma das teorias que explicam esse comportamento propõe o núcleo fundido e a bainha sólida do jato. Os melhores materiais são metais cúbicos de face centrada , por serem os mais dúcteis, mas mesmo os cones de cerâmica de grafite e de ductilidade zero apresentam penetração significativa.

Carga explosiva

Para uma penetração ideal, um alto explosivo com alta velocidade de detonação e pressão é normalmente escolhido. O explosivo mais comum usado em ogivas anti-armadura de alto desempenho é o HMX (octogen), embora nunca em sua forma pura, pois seria muito sensível. Normalmente é composto por uma pequena porcentagem de algum tipo de aglutinante plástico, como no explosivo ligado a polímero (PBX) LX-14, ou com outro explosivo menos sensível, como TNT , com o qual forma Octol . Outros explosivos comuns de alto desempenho são composições baseadas em RDX , novamente como PBXs ou misturas com TNT (para formar a Composição B e os Ciclotóis ) ou cera (Ciclonitas). Alguns explosivos incorporam alumínio em pó para aumentar sua temperatura de explosão e detonação, mas essa adição geralmente resulta em desempenho reduzido da carga moldada. Tem havido pesquisas sobre o uso do explosivo CL-20 de muito alto desempenho, mas sensível em ogivas com carga em forma, mas, no momento, devido à sua sensibilidade, tem sido na forma do composto PBX LX-19 (CL-20 e ligante Estane).

Outras características

Um 'formador de onda' é um corpo (normalmente um disco ou bloco cilíndrico) de um material inerte (normalmente sólido ou espuma de plástico, mas às vezes metal, talvez oco) inserido dentro do explosivo com a finalidade de alterar o caminho da onda de detonação. O efeito é modificar o colapso do cone e a formação do jato resultante, com a intenção de aumentar o desempenho de penetração. Os Waveshapers costumam ser usados ​​para economizar espaço; uma carga mais curta com um formador de onda pode atingir o mesmo desempenho que uma carga mais longa sem um formador de onda.

Outra característica útil do projeto é a sub-calibração , o uso de um forro com um diâmetro (calibre) menor do que a carga explosiva. Em uma carga comum, o explosivo próximo à base do cone é tão fino que é incapaz de acelerar o revestimento adjacente a velocidade suficiente para formar um jato eficaz. Em uma carga subcalibrada, esta parte do dispositivo é efetivamente cortada, resultando em uma carga mais curta com o mesmo desempenho.

Defesas

Durante a Segunda Guerra Mundial , a precisão da construção da carga e seu modo de detonação eram inferiores às ogivas modernas. Essa menor precisão fez com que o jato se curvasse e se quebrasse mais cedo e, portanto, a uma distância menor. A dispersão resultante diminuiu a profundidade de penetração para um determinado diâmetro de cone e também encurtou a distância de afastamento ideal. Como as cargas eram menos eficazes em impasses maiores, as saias laterais e da torre (conhecidas como Schürzen ) instaladas em alguns tanques alemães para proteção contra rifles antitanque comuns foram fortuitamente descobertas para dar ao jato espaço para se dispersar e, portanto, também reduzir a penetração de CALOR.

O uso de saias blindadas espaçadas adicionais em veículos blindados pode ter o efeito oposto e, na verdade, aumentar a penetração de algumas ogivas de carga em forma. Devido a restrições no comprimento do projétil / míssil, o impasse embutido em muitas ogivas é menor do que a distância ideal. Nesses casos, o contorno aumenta efetivamente a distância entre a armadura e o alvo, e a ogiva detona mais perto de seu impasse ideal. O rodapé não deve ser confundido com a armadura de gaiola que é usada para danificar o sistema de fusão dos projéteis RPG-7 . A armadura funciona deformando as ogivas internas e externas e encurtando o circuito de disparo entre a ponta de prova piezoelétrica do foguete e o conjunto do fusível traseiro . A armadura de gaiola também pode fazer com que o projétil se incline para cima ou para baixo no impacto, alongando o caminho de penetração para o fluxo de penetração da carga moldada. Se a ponta de prova atingir uma das ripas da armadura da gaiola, a ogiva funcionará normalmente.

Variantes

Existem várias formas de carga moldada.

Cargas de forma linear

Carga de forma linear

Uma carga de forma linear (LSC) tem um forro com perfil em forma de V e comprimento variável. O forro é envolvido por explosivo, o explosivo então envolto em um material adequado que serve para proteger o explosivo e confiná-lo (compactá-lo) na detonação. "Na detonação, o foco da onda explosiva de alta pressão quando ela incide na parede lateral causa o colapso do revestimento de metal do LSC - criando a força de corte." A detonação se projeta no forro, para formar um jato contínuo, semelhante a uma faca (planar). O jato corta qualquer material em seu caminho, até uma profundidade que depende do tamanho e dos materiais usados ​​na carga. Geralmente, o jato penetra em torno de 1 a 1,2 vezes a largura da carga. Para o corte de geometrias complexas, também existem versões flexíveis da carga de forma linear, estas com um revestimento de chumbo ou espuma de alta densidade e um material de revestimento dúctil / flexível, que também é freqüentemente de chumbo. LSCs são comumente usados ​​no corte de vigas de aço laminado (RSJ) e outros alvos estruturais, como na demolição controlada de edifícios. LSCs também são usados ​​para separar os estágios de foguetes de vários estágios .

Penetrador formado de forma explosiva

Formação de uma ogiva EFP. Laboratório de Pesquisa da USAF

O penetrador formado de forma explosiva (EFP) também é conhecido como fragmento de auto-forjamento (SFF), projétil de formação explosiva (EFP), projétil de auto-forjamento (SEFOP), carga de placa e carga de Misznay-Schardin (MS). Um EFP usa a ação da onda de detonação do explosivo (e, em menor medida, o efeito propulsor de seus produtos de detonação) para projetar e deformar uma placa ou prato de metal dúctil (como cobre, ferro ou tântalo) em um compacto alto projétil de velocidade, comumente chamado de lesma. Esta lesma é projetada em direção ao alvo a cerca de dois quilômetros por segundo. A principal vantagem do EFP sobre uma carga de forma convencional (por exemplo, cônica) é sua eficácia em distâncias muito grandes, iguais a centenas de vezes o diâmetro da carga (talvez cem metros para um dispositivo prático).

O EFP é relativamente afetado pela armadura reativa de primeira geração e pode viajar até talvez 1000 diâmetros de carga (CD) s antes que sua velocidade se torne ineficaz na penetração da armadura devido ao arrasto aerodinâmico, ou acertar o alvo com sucesso torna-se um problema. O impacto de uma bola ou lesma EFP normalmente causa um furo de grande diâmetro, mas relativamente raso, de, no máximo, alguns CDs. Se o EFP perfurar a armadura, ocorrerão fragmentação e efeitos extensos por trás da armadura (BAE, também chamado de dano por trás da armadura, BAD). O BAE é causado principalmente pela blindagem de alta temperatura e alta velocidade e fragmentos de lesma sendo injetados no espaço interior e a sobrepressão de explosão causada por esses detritos. Versões de ogivas EFP mais modernas, por meio do uso de modos de iniciação avançados, também podem produzir varetas longas (projéteis esticados), projéteis de varetas múltiplas e projéteis de varetas / projéteis. As long-rods são capazes de penetrar em uma profundidade muito maior de armadura, com alguma perda para BAE, multi-slugs são melhores em derrotar alvos leves ou de área e os projéteis com barbatanas são muito mais precisos.

O uso desse tipo de ogiva é restrito principalmente às áreas blindadas leves dos tanques de batalha principais (MBT), como as áreas blindadas superior, abdominal e traseira. É bem adequado para o ataque de outros veículos de combate blindados menos fortemente protegidos (AFV) e na violação de alvos materiais (edifícios, bunkers, suportes de pontes, etc.). Os projéteis de haste mais novos podem ser eficazes contra as áreas mais fortemente blindadas de MBTs. Armas que usam o princípio EFP já foram usadas em combate; as submunições " inteligentes " na bomba de fragmentação CBU-97 usada pela Força Aérea e Marinha dos EUA na guerra do Iraque de 2003 empregaram esse princípio, e o Exército dos EUA está supostamente experimentando projéteis de artilharia guiados com precisão sob o Projeto SADARM (Seek And Destroy ARMor ) Existem também vários outros projéteis (BONUS, DM 642) e submunições de foguetes (Motiv-3M, DM 642) e minas (MIFF, TMRP-6) que usam o princípio EFP. Exemplos de ogivas EFP são as patentes dos EUA 5038683 e US6606951.

Ogiva em tandem

Alguns foguetes antitanque modernos ( RPG-27 , RPG-29 ) e mísseis ( TOW 2B , Eryx , HOT , MILAN ) usam uma carga em forma de ogiva em tandem , consistindo em duas cargas em forma separada, uma na frente da outra, normalmente com alguma distância entre eles. TOW-2A foi o primeiro a usar ogivas tandem em meados da década de 1980, um aspecto da arma que o Exército dos EUA teve de revelar sob a mídia de notícias e pressão do Congresso, resultante da preocupação de que os mísseis antitanque da OTAN fossem ineficazes contra os tanques soviéticos instalados com as novas caixas ERA . O Exército revelou que uma ogiva de carga em forma de precursor de 40 mm foi instalada na ponta da sonda dobrável TOW-2B. Normalmente, a carga frontal é um pouco menor do que a traseira, pois se destina principalmente a interromper as caixas ou ladrilhos ERA. Exemplos de ogivas tandem são as patentes dos EUA 7363862 e US 5561261. O míssil antiarmor US Hellfire é um dos poucos que realizou a complexa façanha de engenharia de ter duas cargas em forma de mesmo diâmetro empilhadas em uma ogiva. Recentemente, uma firma de armas russa revelou um tiro de canhão de tanque de 125 mm com duas cargas de mesmo diâmetro, uma atrás da outra, mas com a parte de trás deslocada para que seu fluxo de penetração não interfira com o fluxo de penetração da carga em formato frontal. O raciocínio por trás das munições Hellfire e russas de 125 mm com ogivas tandem do mesmo diâmetro não é aumentar a penetração, mas aumentar o efeito além da armadura .

Compressor voitenko

Em 1964, um cientista russo propôs que uma carga moldada originalmente desenvolvida para perfurar uma armadura de aço espessa fosse adaptada para a tarefa de acelerar as ondas de choque. O dispositivo resultante, que se parece um pouco com um túnel de vento, é chamado de compressor Voitenko. O compressor Voitenko inicialmente separa um gás de teste de uma carga moldada com uma placa de aço maleável . Quando a carga moldada detona, a maior parte de sua energia é concentrada na placa de aço, impulsionando-a para frente e empurrando o gás de teste à sua frente. Ames traduziu essa ideia em um tubo de choque autodestrutivo. Uma carga em forma de 66 libras acelerou o gás em um tubo de parede de vidro de 3 cm e 2 metros de comprimento. A velocidade da onda de choque resultante foi de 220.000 pés por segundo (67 km / s). O aparato exposto à detonação foi completamente destruído, mas não antes de dados úteis serem extraídos. Em um compressor Voitenko típico, uma carga modelada acelera o gás hidrogênio que, por sua vez, acelera um disco fino a cerca de 40 km / s. Uma ligeira modificação no conceito de compressor Voitenko é uma detonação supercomprimida, um dispositivo que usa um líquido compressível ou combustível sólido na câmara de compressão de aço em vez de uma mistura de gás tradicional. Uma extensão adicional dessa tecnologia é a célula de bigorna de diamante explosiva , utilizando vários jatos de carga de formas opostas projetadas em um único combustível encapsulado em aço, como o hidrogênio. Os combustíveis usados ​​nesses dispositivos, juntamente com as reações de combustão secundária e o longo impulso de explosão, produzem condições semelhantes às encontradas em combustível-ar e explosivos termobáricos .

Cargas em forma nuclear

O sistema de propulsão nuclear proposto pelo Projeto Orion teria exigido o desenvolvimento de cargas em forma de núcleo para a aceleração da reação de espaçonaves. Os efeitos da carga moldada impulsionados por explosões nucleares foram discutidos especulativamente, mas não se sabe que foram produzidos de fato. Por exemplo, o primeiro designer de armas nucleares Ted Taylor foi citado como tendo dito, no contexto de cargas moldadas, "Um dispositivo de fissão de um quiloton, moldado corretamente, poderia fazer um buraco de dez pés (3 m) de diâmetro de mil pés (305 m) em rocha sólida. " Além disso, na década de 1960, aparentemente, foi proposto um penetrador formado de forma explosiva, movido a energia nuclear, para a defesa terminal contra mísseis balísticos.

Exemplos na mídia

O Krakatoa Shaped Charge System da Alford Technologies Ltd.
  • O programa Future Weapons do Discovery channel apresentou o Krakatoa , um sistema de arma de carga em forma simples projetado pela Alford Technologies para o desdobramento de operações especiais. A arma consistia em um invólucro externo de plástico simples, um cone de cobre e um volume de explosivo plástico. Este dispositivo foi eficaz na penetração de placas de aço de 1 polegada de espessura (25 mm) a uma distância de vários metros.

Veja também

Referências

Leitura adicional

  • Fundamentals of Shaped Charges , WP Walters, JA Zukas, John Wiley & Sons Inc., junho de 1989, ISBN  0-471-62172-2 .
  • Tactical Missile Warheads , Joseph Carleone (ed.), Progress in Astronautics and Aeronautics Series (V-155), publicado pela AIAA, 1993, ISBN  1-56347-067-5 .

links externos