Una carga conformada es una carga explosiva diseñada para enfocar el efecto de la energía del explosivo. Se utilizan diferentes tipos de cargas conformadas 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 metálico en la cavidad de carga, puede penetrar el acero de la armadura hasta una profundidad de siete o más veces el diámetro de la carga (diámetros de carga, CD), aunque a profundidades de 10 CD y superiores [1] [ 2] se han logrado. Contrariamente a una idea errónea, posiblemente resultante del acrónimo de antitanque altamente explosivo , HEAT, la carga con forma no depende en modo alguno del calentamiento o la fusión para su eficacia; es decir, el chorro de una carga moldeada no derrite el blindaje, ya que su efecto es de naturaleza puramente cinética [3] ; sin embargo, el proceso genera un calor significativo y, a menudo, tiene un efecto incendiario secundario significativo después de la penetración.
El efecto Munroe o Neumann es la concentración 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 remonta a 1792. Franz Xaver von Baader (1765-1841) era un ingeniero de minas alemán en aquella época; En una revista de minería, defendió un espacio cónico en el extremo delantero de una carga explosiva para aumentar el efecto del explosivo y así ahorrar pólvora. [4] La idea fue adoptada, durante un tiempo, en Noruega y en las minas de las montañas de Harz en Alemania, aunque el único explosivo disponible en ese momento era la pólvora, que no es un explosivo potente y por lo tanto incapaz de producir la onda de choque. que requiere el efecto de carga conformada. [5]
El primer efecto de carga hueca verdadero lo logró en 1883 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 de Torpedos Naval de los EE. UU. en Newport, Rhode Island , notó que cuando un bloque de algodón de pólvo explosivo con el nombre del fabricante estampado en él fue detonado junto a una placa de metal, las letras fueron cortadas en la placa. Por el contrario, si las letras estuvieran elevadas en relieve sobre la superficie del explosivo, entonces las letras de la placa también estarían elevadas por encima de su superficie. [10] En 1894, Munroe construyó su primera carga con forma tosca: [11] [12]
Entre los experimentos realizados... hubo uno sobre un cubo seguro de veintinueve pulgadas, con paredes de cuatro pulgadas y tres cuartos de espesor, compuesto de placas de hierro y acero... Cuando se introdujo una carga hueca de dinamita de nueve libras y media de diámetro. Se detonó sobre él un peso ligero y sin apisonar, se hizo 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, colocando la boca abierta de esta última hacia abajo. [13]
Aunque el experimento de Munroe con la carga moldeada fue ampliamente publicitado en 1900 en Popular Science Monthly , la importancia del "revestimiento" de la carga hueca de lata permaneció sin ser reconocida 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 conformada. Fue este artículo el que finalmente reveló al público en general cómo la Bazooka del Ejército de los Estados Unidos funcionó realmente contra 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 hendidura cónica. [16] [17] La utilidad militar del trabajo de Munroe y Neumann no fue apreciada durante mucho tiempo. Entre las guerras mundiales, académicos de 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 Estados Unidos [20]. – reconoció que durante las explosiones podrían formarse proyectiles.
En 1932, 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 llevar adelante 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 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. [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 conformada (o Hohlladungs-Auskleidungseffekt (efecto 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 moldeada en 1935, que se demostró a los ejércitos suizo, francés, británico y estadounidense. [25]
Durante la Segunda Guerra Mundial, Alemania ( Panzerschreck , Panzerfaust , Panzerwurfmine , Mistel ), Gran Bretaña ( PIAT , Beehive cratering charge), la Unión Soviética ( RPG-43 , RPG-6 ), Estados Unidos ( bazooka ) desarrollaron municiones de carga moldeada . , [26] [27] e Italia ( proyectiles Effetto Pronto Speciale para varias piezas de artillería). [28] El desarrollo de cargas perfiladas revolucionó la guerra antitanques . Los tanques se enfrentaban a una grave vulnerabilidad debido a un arma que podía ser transportada por un soldado de infantería o un avión.
Uno de los primeros usos de cargas moldeadas fue por parte de las tropas alemanas a bordo de 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 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 subir a las torretas y romper los cañones de las armas. [31]
El término común en la terminología militar para las ojivas de carga moldeada es ojiva antitanque de alto explosivo (HEAT). Las ojivas HEAT se utilizan con frecuencia en misiles guiados antitanque , cohetes no guiados , proyectiles disparados (tanto girados ( estabilizados por giro ) como sin girar), granadas de fusil , minas terrestres , minibombas , torpedos y varias otras armas.
Durante la Segunda Guerra Mundial , la precisión de la construcción de la carga y su modo de detonación eran inferiores a las de las ojivas modernas. Esta menor precisión provocó que el chorro se curvara y se desintegrara antes y, por tanto, a una distancia más corta. La dispersión resultante disminuyó la profundidad de penetración para un diámetro de cono determinado 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 la torreta (conocidos como Schürzen ) instalados en algunos tanques alemanes para proteger contra los rifles antitanques ordinarios [32] daban al chorro espacio para dispersarse y, por lo tanto, también reducir el CALOR. penetración. [ cita necesaria ]
El uso de faldones blindados espaciados adicionales en vehículos blindados puede tener el efecto contrario y, de hecho, aumentar la penetración de algunas ojivas de carga conformada. Debido a limitaciones en la longitud del proyectil/misil, la distancia incorporada 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 posición óptima. [33] El zócalo no debe confundirse con la armadura de jaula que se usa principalmente para dañar el sistema de espoleta de los proyectiles RPG-7 , pero también puede causar que un proyectil HEAT se incline hacia arriba o hacia abajo al impactar, alargando la trayectoria de penetración de la carga con forma. arroyo. Si la sonda de la nariz golpea uno de los listones de la armadura de la jaula, la ojiva funcionará normalmente.
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 de metal [34] [35] [36] y para perforar agujeros. [37] En la fabricación de acero , a menudo se utilizan cargas de formas pequeñas para perforar grifos que se han obstruido con escoria. [37] También se utilizan en canteras, romper hielo, romper troncos, talar árboles y perforar agujeros para postes. [37]
Las cargas conformadas se utilizan más ampliamente en las industrias del petróleo y del gas natural , en particular en la terminación de pozos de petróleo y gas , en las que se detonan para perforar la carcasa metálica del pozo a intervalos para admitir la entrada de petróleo y gas. [38] [39] Otro uso en la industria es apagar incendios de petróleo y gas privándolos de oxígeno.
En la misión Hayabusa2 en el asteroide 162173 Ryugu se utilizó una carga con forma de 4,5 kg (9,9 lb) . La nave espacial arrojó el artefacto 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. [40]
Un dispositivo típico consiste en un cilindro sólido de explosivo con un hueco cónico revestido de metal en un extremo y un detonador central , conjunto de detonadores o 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 darle forma al explosivo concentrará la energía explosiva en el vacío. Si el hueco tiene la forma adecuada, generalmente 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 metálicas 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 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 fragmentación en partículas. Con el tiempo, las partículas tienden a desalinearse, lo que reduce la profundidad de penetración en enfrentamientos prolongados.
En el vértice del cono, que forma la parte delantera del chorro, el transatlántico no tiene tiempo de acelerarse por completo antes de formar parte del chorro. Esto da como resultado que una pequeña parte del chorro se proyecte a una velocidad menor que la del chorro que se forma más tarde detrás de él. Como resultado, las partes iniciales del chorro se fusionan para formar una porción de punta pronunciada y más ancha.
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 jet a una velocidad menor (1 a 3 km/s) y la masa 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 ; En una buena aproximación, el chorro y la armadura pueden tratarse como fluidos no viscosos y comprimibles (ver, por ejemplo, [41] ), ignorando la resistencia de sus materiales.
Una técnica reciente que utiliza análisis de difusión magnética demostró que la temperatura del 50% exterior en volumen de la punta de un chorro de cobre mientras estaba en vuelo estaba entre 1100 K y 1200 K, [42] mucho más cerca del punto de fusión del cobre (1358 K) de lo que se suponía anteriormente. . [43] Esta temperatura es consistente con un cálculo hidrodinámico que simuló todo el experimento. [44] En comparación, las mediciones de radiometría de dos colores de finales de la década de 1970 indican temperaturas más bajas para diversos materiales de revestimiento de carga con forma, construcción de cono y tipo de relleno explosivo. [45]
Una carga conformada cargada con Comp-B con un revestimiento de cobre y un ápice cónico 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 porción exterior permanece sólida y no puede equipararse con la temperatura global. [46]
La ubicación de la carga con respecto a su objetivo es crítica 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, normalmente bastante menos de dos metros. En tales puntos de separación, 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 enfrentamientos muy prolongados, 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 agujero 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 conformadas pueden penetrar una placa de acero con un espesor de entre el 150% y el 700% [47] de su diámetro, dependiendo de la calidad de la carga. La cifra es para placas de acero básicas, no para armaduras compuestas , armaduras reactivas u otros tipos de armaduras modernas.
La forma más común del revestimiento es cónica , con un ángulo del vértice interno de 40 a 90 grados. Diferentes ángulos de vértice producen diferentes distribuciones de masa y velocidad del chorro. Los ángulos de ápice pequeños pueden provocar la bifurcación del chorro, o incluso la imposibilidad de que se forme el chorro; esto se atribuye a que la velocidad de colapso está por encima de un cierto umbral, normalmente ligeramente superior a la velocidad del sonido en masa 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 [48] y vidrio. Las penetraciones más profundas se logran con un metal denso y dúctil , y una elección muy común ha sido el cobre . Para algunas armas antiblindajes 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 , el cobalto , el magnesio , el titanio , el zinc , el circonio , el molibdeno , el berilio , el níquel , la plata e incluso el oro y el platino . [ cita necesaria ] La selección del material depende del objetivo a penetrar; por ejemplo, se ha descubierto que el aluminio es ventajoso para objetivos concretos .
En las primeras armas antitanques, el cobre se utilizaba 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 mayor y su 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. [49]
Para las penetraciones más profundas, los metales puros dan los mejores resultados, porque presentan la mayor ductilidad, lo que retrasa la fragmentación del chorro en partículas a medida que se estira. Sin embargo, en los cargos por terminación de pozos petroleros , es esencial que no se forme una babosa sólida o "zanahoria", ya que taparía el agujero recién perforado e interferiría con el flujo de petróleo. Por lo tanto, en la industria petrolera, los revestimientos se fabrican generalmente mediante pulvimetalurgia , a menudo con pseudoaleaciones que, si no se sinterizan , producen chorros compuestos principalmente de finas partículas metálicas dispersas.
Sin embargo, los revestimientos no sinterizados prensados en frío no son impermeables y tienden a ser quebradizos , lo que los hace fáciles de dañar durante la manipulación. Se pueden utilizar revestimientos bimetálicos , normalmente de cobre revestidos 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. Se pueden utilizar aleaciones de bajo punto de fusión (por debajo de 500 °C) o tipo soldadura fuerte (p. ej., 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 pozo. Otras aleaciones, eutécticas binarias (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, debilitando el material, o sirven como sitios de nucleación de grietas , y el trozo se rompe con el impacto. La dispersión de la segunda fase también se puede lograr con aleaciones moldeables (por ejemplo, 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 conseguir una distribución no homogénea de las inclusiones. Otros aditivos pueden modificar las propiedades de la aleación; El estaño (4-8%), el níquel (hasta el 30% y a menudo junto con el estaño), hasta el 8% de aluminio, el fósforo (que forma fosfuros quebradizos) o el 1-5% de silicio forman inclusiones frágiles que sirven como sitios de iniciación de grietas. Se puede añadir hasta un 30% de zinc para reducir el coste del material y formar fases frágiles adicionales. [50]
Los revestimientos de vidrio de óxido producen chorros de baja densidad, por lo que producen una menor profundidad de penetración. Se pueden utilizar revestimientos de doble capa, con una capa de un metal menos denso pero pirofórico (por ejemplo, aluminio o magnesio ), para mejorar los efectos incendiarios tras la acción perforante; Se puede utilizar soldadura explosiva 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. [51]
La profundidad de penetración es proporcional a la longitud máxima del chorro, que es 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 en masa 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. [52] La velocidad puede alcanzar los 10 km/s, alcanzando su punto máximo unos 40 microsegundos después de la detonación; la punta del cono está sometida a una aceleración de unos 25 millones de g. La cola del jet 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 explica este comportamiento propone un núcleo fundido y una envoltura sólida del chorro. Los mejores materiales son los metales cúbicos centrados en las caras , ya que son los más dúctiles, pero incluso los conos cerámicos de grafito y de ductilidad cero muestran una penetración significativa. [53]
Para una penetración óptima, normalmente se elige un explosivo potente con una alta velocidad de detonación y presión. El explosivo más utilizado en las ojivas antiblindaje de alto rendimiento es el HMX (octógeno), aunque nunca en estado puro, ya que sería demasiado sensible. Normalmente se combina con un pequeño porcentaje de algún tipo de aglutinante plástico, como en el explosivo ligado a polímeros (PBX) LX-14, o con otro explosivo menos sensible, como el TNT , con el que se 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 ciclotoles ) o cera (ciclonitas). Algunos explosivos incorporan polvo de aluminio para aumentar su explosión y temperatura de detonación, pero esta adición generalmente resulta en un menor 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 moldeada, pero, en la actualidad, debido a su sensibilidad, se ha utilizado la forma del compuesto PBX LX-19 (CL-20 y carpeta Estane).
Un "formador de ondas" es un cuerpo (normalmente un disco o bloque cilíndrico) de un material inerte (normalmente sólido o plástico 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. Dado que el espacio de posibles formas de onda es infinito, se han desarrollado métodos de aprendizaje automático para diseñar formas de onda más óptimas que puedan mejorar el rendimiento de una carga con forma mediante diseño computacional. [54]
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 una velocidad suficiente para formar un chorro eficaz. En una carga subcalibrada, esta parte del dispositivo se corta efectivamente, lo que resulta en una carga más corta con el mismo rendimiento.
Hay varias formas de carga con forma.
Una carga de forma lineal (LSC) tiene un revestimiento con perfil en forma de V y longitud variable. El revestimiento se rodea con explosivo, que luego se encierra dentro de un material adecuado que sirve para proteger el explosivo y confinarlo (apisonarlo) en el momento de la detonación. "En el momento de 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". [55] La detonación se proyecta hacia 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 alrededor de 1 a 1,2 veces [56] el ancho de la carga. Para el corte de geometrías complejas, también existen versiones flexibles de la carga de forma lineal, éstas con un revestimiento de plomo o espuma de alta densidad y un material de revestimiento dúctil/flexible, que a menudo también es plomo. Los LSC se utilizan comúnmente para cortar 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 cohetes de varias etapas y destruirlas cuando se desvían. [57]
El penetrador formado explosivamente (EFP) también se conoce como fragmento autoforjado (SFF), proyectil formado explosivamente (EFP), proyectil autoforjado (SEFOP), carga de placa y carga Misnay-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 una masa compacta de alta densidad. proyectil de velocidad, comúnmente llamado bala. Esta bala se proyecta hacia el objetivo a unos dos kilómetros por segundo. La principal ventaja del EFP sobre una carga de forma convencional (por ejemplo, cónica) es su eficacia en distancias muy grandes, equivalentes a cientos de veces el diámetro de la carga (quizás cien metros para un dispositivo práctico).
El EFP relativamente no 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 que alcanzar con éxito el objetivo se convierta en un problema. El impacto de una bola o babosa EFP provoca normalmente un agujero de gran diámetro pero relativamente poco profundo, de, como máximo, un par de CD. Si el EFP perfora el blindaje, se producirán desconchones y efectos extensos detrás del blindaje (BAE, también llamado daño detrás del blindaje, BAD).
El BAE es causado principalmente por el blindaje de alta temperatura y alta velocidad y los fragmentos de balas que se inyectan en el espacio interior y la sobrepresión de la 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 (babosas estiradas), de múltiples balas y de varillas/babosas con aletas. Las varillas largas son capaces de 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 limita principalmente a áreas ligeramente blindadas de los tanques de batalla principales (MBT), como las áreas blindadas superior, inferior y trasera. Es muy adecuado para atacar otros vehículos blindados de combate (AFV) menos protegidos y para atacar 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. Ya se han utilizado en combate armas que utilizan el principio EFP; las submuniciones " inteligentes " de la bomba de racimo CBU-97 utilizada por la Fuerza Aérea y la Armada de EE.UU. en la guerra de Irak de 2003 emplearon este principio, y se informa que el ejército de EE.UU. está experimentando con proyectiles de artillería guiados con precisión en el marco del Proyecto SADARM (Buscar y Destruir Armadura). ). 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 [58] y US6606951. [59]
Algunos cohetes antitanque modernos ( RPG-27 , RPG-29 ) y misiles ( TOW-2 , TOW-2A, Eryx , HOT , MILAN ) utilizan una carga en forma de ojiva en tándem , que consta de dos cargas con formas separadas, una delante de el otro, 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 estadounidense tuvo que revelar bajo la presión de los medios de comunicación y del Congreso debido a la preocupación de que los misiles antitanques de la OTAN fueran ineficaces contra los tanques soviéticos instalados. con las nuevas cajas ERA . El Ejército reveló que una ojiva de carga con forma precursora de 40 mm estaba instalada en la punta de las sondas plegables TOW-2 y TOW-2A. [60]
Por lo general, la carga frontal es algo más pequeña que la trasera, ya que su objetivo principal es alterar las casillas o mosaicos de ERA. Ejemplos de ojivas en tándem son las patentes estadounidenses 7363862 [61] y US 5561261. [62] El misil antiblindaje estadounidense Hellfire 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 bala 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 flujo de penetración no interfiera con el flujo de penetración de la carga 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 .
En 1964, un científico soviético propuso adaptar una carga moldeada originalmente desarrollada para perforar armaduras de acero gruesas a la tarea de acelerar ondas de choque. [63] El dispositivo resultante, que se parece un poco a un túnel de viento, se llama compresor Voitenko. [64] El compresor Voitenko separa inicialmente un gas de prueba de una carga conformada 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. El Laboratorio Ames tradujo esta idea en un tubo de descarga autodestructivo. Una carga moldeada de 66 libras aceleró el gas en un tubo de 3 cm con paredes de vidrio y 2 metros de longitud. 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, no sin antes extraer datos útiles. [sesenta y cinco]
En un compresor Voitenko típico, una carga conformada acelera el gas hidrógeno , que a su vez acelera un disco delgado hasta unos 40 km/s. [66] [67] Una ligera modificación del concepto de compresor Voitenko es una detonación supercomprimida, [68] [69] un dispositivo que utiliza un combustible líquido o sólido comprimible en la cámara de compresión de acero en lugar de una mezcla de gases tradicional. [70] [71] Una extensión adicional de esta tecnología es la celda explosiva de yunque de diamante , [72] [73] [74] [75] que utiliza múltiples chorros de carga con formas opuestas proyectados en un solo combustible encapsulado de acero, [76] como como hidrógeno. Los combustibles utilizados en estos dispositivos, junto con las reacciones de combustión secundaria y el impulso de explosión prolongado, producen condiciones similares a las que se encuentran en los explosivos termobáricos y de combustible-aire . [77] [78] [79] [80]
El sistema de propulsión nuclear propuesto por el Proyecto Orión habría requerido el desarrollo de cargas con forma nuclear para acelerar la reacción de las naves espaciales. Los efectos de carga formada provocados por explosiones nucleares se han discutido de manera especulativa, pero no se sabe que se hayan producido en la realidad. [81] [82] [83] Por ejemplo, el primer diseñador de armas nucleares, Ted Taylor, 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) de diámetro mil pies (305 m) en roca sólida." [84] Además, en la década de 1960 aparentemente se propuso un penetrador formado explosivamente impulsado por energía nuclear para la defensa terminal contra misiles balísticos. [85] [86]
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