Boşluklu imla hakkı

Boşluklu imla hakkı infilak enerjisini bir nokta üzerinde toplayıp bir istikamete hareket ettirecek biçimde imal edilmiş bir patlayıcı maddedir.  Nükleer silahları harekete geçirmek, zırh delmek, metalleri kesmek veya şekle sokmak için kullanılır. Tipik bir modern astar şeklindeki patlayıcı normal patlayıcıya göre 7 veya daha kalın zırhı delebilir.

Genel bakış 

Alman (Cranz, Schardin, Thomanek) ve İsviçre’li  (Dr. Henry Mohaupt) mucitlerin bağımsız olarak geliştirdikleri ve lisansını aldıkları  sistem  İngiltere, Almanya ve ABD’de üretilmiştir..  İlk modelleri Alman planör piyadesi birlikleri tarafından Belçika  sınırları içerisindeki Eben Emael saldırısında kullanılmıştır.

Boşluklu imla hakkı tanksavar füzesi (güdümlü veya güdümsüz) bunun yanında silahtan atılan (yivli veya yivsiz) mermilerde, tüfek bombaları, mayın, bombacık, torpido ve değişik türden hava/kara/denizden fırlatılan güdümlü füzelerin savaş başlıklarında kullanılmaktadır. Askeri terminolaji içerisinde boşluklu imla hakkı bulunan savaş başlıklarına kısaltma olarak HEAT (İngilizce; High Explosive Anti-Tank, Türkçesi; yüksek patlayıcılı tanksavar) denir. Bunun yanında bu mantık özellikle artık kullanılmayan ve yıkılması istenen binaların temellerinde kullanılan metal aksamın tahrip edilerek çökmesini  sağlamak için inşaat yıkım ekiplerincede kullanılır. Boşluklu imla hakkı askeri kullanımı dışında en çok petrol ve doğal gaz sanayinde kullanılır. Petrol veya gaz platform belli bir derinliğe ulaştığı zaman bir metal çubuk sondaj yatağına yollanır. Bu metal çubuk üzerinde sarmal biçimde delikleri olan ve her delikte boşuklu imla hakkı prensibiyle çalışan patlayıcılar yerleştirilmiştir. Sondaj yatağının en uç noktasına gönderilen bu çubuk üzerindeki patlayıcılar sırayla patlatılarak yatak üzerinde delikler açılarak yeraltından daha fazla sıvı veya gazın çekilmesi sağlanır.
Tipik düzenek silindir şeklindeki patlayıcının içerisine koni şeklinde metal astar, koninin uç kısmında ateşleyici bulunur.  Ateşleyici ile harekete geçen patlayıcının yarattığı muazzam basınç astarı dönüştürme odası içinde merkez ekseni üzerine daraltmak için içeri doğru hareket ettirir. Ortaya çıkan formlar ve yansıtmalar sonucunda metal yüksek bir çıkış hızıyla ileri püskürtülür. Jet malzemenin çoğu içteki tabaka liner kalınlığının yaklaşık% 10 ila% 20’den kaynaklanır. Astar malzemesinden geride kalan tembel materyal, görüntüsünden ötürü havuç olarak adlandırılır.  
Varyasyonlar nedeniyle astar boyunca farklılıklar nedeniyle çıkış hızında düşme olur. Çıkış hızındaki bu değişim püskürtmeyi uzatır ve sonunda parçacıklar halinde dağılmasına yol açar. Zamanla parçacıklar uyumlarını kaybetme eğilimindedir ki bu uyumsuzluk zırhın içinden akma eğilimlerinin düşmesine neden olur.

Ayrıca jetin en önünde yani koninin tepesinde, astarı hızlandıracak, yani tamamıyla jetin bir parçası olmasını sağlayacak zaman yoktur. Bunun sonucunda ana jetin arkasında daha düşük çıkış hızlı başka bir jet daha oluşur.

Çoğu jet hipersonik hızla hareket eder. Jetin ucu muazzam bir çıkış hızı (7 ila 14 km/s), jetin kuyruğu daha düşük çıkış hızı ile (1 ila 3 km/s), ve tembel kısım ise çok daha düşük çıkış hızıyla ilerler (1 km/s dan daha düşük). Gerçek çıkış hızı kullanılan patlayıcı karışımına, patlayıcı türüne, astardaki materyale ve ateşleyici malzemeye göre değişir. Tipik çıkış hızlarında, nufüz etme işlemi ortaya muazzam bir basınç çıkartır ki bu hidrodinamik olarak düşünülebilir ki bu yüzden jet ve zırh kendi maddi güçlerini göz ardı ederek sürtünmesiz ve sıkıştırılamaz akışkanlar olarak ele alınabilir.

Astar 
Liner en yaygın şekli, 40 ila 90 derece arasında bir iç apeks açısı olan koniktir. Farklı apeks açıları jet kütlesi ve hızının farklı dağıtımları verir.  Küçük apeks açıları oluşan jetin çatlamasına yani iki kola ayrılmasına , hatta tüm jet formunun  başarısızlığına neden olabilir. Bu belli bir eşiğin üstünde olan çöküş hızına atfedilir, Normal de astar malzemenin toplu ses hızı biraz daha yüksektir. Diğer yaygın olarak kullanılan şekilleri hemisferlerin, lale, trompet, elips, ve bi-koniklerdir. Bu  çeşitli şekillerde, farklı hız ve kütle dağıtımları jetlerin verimi etkiler.

Patlayıcı içerisindeki astarda birçok farklı malzeme, çeşitli metlalar ve cam kullanılmaktadır. Derin sızmalar yoğun ve sünek metallar ile elde edilir. Bu yüzden çok yaygın biçimde bakır kullanılır.  Günümüz bazı zırh delici silahlarda Molibden veya sözde alaşımları tungsten dolgu ve bakır bağlayıcı (9:1, thus density is ~18 Mg/m³) adapte edilmiştir. . Hemen hemen her sık görülen bir metalik element denenmiştir, bunlar içerisinde  aluminyum, volfram, tantal, zayıflatılmış uranyum, kurşun, kalay, kadmiyum, kobalt, magnezyum, titanyum, çinko, zirkonyum, molibden, berilyum, nikel, gümüş, hatta altın ve  platin bulunmaktadır. Bu seçilen metaller değişik türden hedeflere karşı farklı etkiler verebilmektedir. Örneğin alüminyum  beton hedeflere karşı çok daha başarılıdır. 

İlk üretilen tanksavar silahlarında astar malzemesi olarak en çok kullanılan metal bakırdı. Ardından 1970'li yıllarda bakıra nazaran çok daha yüksek yoğunluk ve yüksek gerilme oranlarında çok yüksek sünekliğe sahip tantal kullanılmaya başlandı.   Diğer yüksek yoğunluklu metal ve alaşımlarının, fiyat, toksisite, radyoaktivite veya süneklik eksikliğine eğilimleri olmasından ötürü sakıncaları bulunuyordu.

İyi bir sızma için, saf metaller iyi sonucu verir. Çünkü saf metallerin gösterdiği büyük süneklik partiküller halinde uzanan jetin parçalanması geciktirir. , or Ag71.9Cu28.1), form a metal-matrix composite material with ductile matrix with brittle dendrites; such materials reduce slug formation but are difficult to shape. A metal-matrix composite with discrete inclusions of low-melting material is another option; the inclusions either melt before the jet reaches the well casing, weakening the material, or serve as crack nucleation sites, and the slug breaks up on impact. The dispersion of the second phase can be achieved also with castable alloys (e.g., copper with a low-melting-point metal insoluble in copper, such as bismuth, 1-5% lithium, or up to 50% (usually 15-30%) lead; the size of inclusions can be adjusted by thermal treatment. Non-homogeneous distribution of the inclusions can also be achieved. Other additives can modify the alloy properties; tin (4-8%), nickel (up to 30% (often together with tin), up to 8% aluminium, phosphorus (forming brittle phosphides) or 1-5% silicon form brittle inclusions serving as crack initiation sites. Up to 30% zinc can be added to lower the material cost and to form additional brittle phases. -->

Oksit cam astarları,düşük yoğunlukta jet ürettiğinden bu nedenle daha az penetrasyon derinliği elde edilir. Çift katmanlı astarlarda, bir tabakada daha az yoğun ama pyrophoric metal bulunursa  (örneğin aluminyum veya magnezyum), bu zırh delici eylemi kışkırtıcı efektler arttırmak için de kullanılabilir; Bunun için patlayıcı kaynağı kullanılır ki  metal-metal arabirimi homojen ise, önemli miktarda intermetalik içermez, ve bu iki katmanın jet oluşumuna olumsuz etkisi yoktur.

II. Dünya Savaşı  sırasında,astar  gömleklerinde kullanılmak üzere diğer malzemeler denenmiş ya da araştırılmıştır ancak, en çok bakır veya çelikten yapılmıştır. The precision of the charge's construction and its detonation mode were both inferior to modern warheads. This lower precision caused the jet to curve and to break up at an earlier time and hence at a shorter distance. The resulting dispersion decreased the penetration depth for a given cone diameter and also shortened the optimum standoff distance. Since the charges were less effective at larger standoffs, yan ve taret gömleği (bilinen adıyla Schürzen) takılan bazı Alman tanklarını Rus tanksavar tüfeği ateşine karşı korumuştur. were fortuitously found to give the jet room to disperse and hence reduce its penetrating ability.

Patlayıcı 
Optimum penetrasyon için, normal olarak yüksek bir patlama hızı ve basınca sahip bir yüksek patlayıcı seçilir. Yüksek performanslı bir anti-zırh savaş başlığında  kullanılan en yaygın patlayıcı [HMX] (octogen)dir. Ancak çok hassas olduğu için hiçbir zaman saf halde kullanılmamıştır. Doğal olarak patlayıcı içerisine az miktarda plastik bağlaçlar karıştırılır.Örneğin  polimer gümrüklü patlayıcı (PBX) LX-14 gibi, ya da daha az duyarlı TNT ile karıştırılarak Octol oluşturur.  Diğer yüksek performans patlayıcıları ise RDX bulunan  kompozisyonlar, PBXs veya TNT karışımları (Composition B ve Cyclotol) veya ciladır ( Cyclonites). Bazı patlayıcıların patlama ve patlama sıcaklığı artırmak için toz alüminyum dahil edilir. Ancak bu ilave malzeme boşluklu imla hakkının etkinliğini azaltır.  İlk başlarda içerisine çok yüksek performanslı ama hassas CL-20 kullanılan savaş başlığı, bu patlayıcının hassasiyeti nedeniyle, şu anda, PBX kompozit LX-19 şeklinde patlayıcı ile değiştirilmiştir. (CL-20 ve Estane binder)

Medyadaki örnekleri 
Gelecek Silahlar programı Discovery Channel 'Krakatoa' , Alford Technologies tarafından tasarlanmış basit şekilli şarj silah sistemini  göstermektedir. Silah basit bir plastik dış kabuk, bir bakır koni ve plastik patlayıcı bir ses oluşuyordu. Düzenek birkaç metreden 25 mm kalınlığındaki çelik zırhın içine işleyebilmiştir.

Boşluklu imla hakkı varyasyonları 
Birkaç farklı formları vardır.

Doğrusal biçimli patlayıcılar 

Doğrusal biçimli patlayıcılar (Linear Shaped Charge (LSC) V-şeklindeki profile ve değişen uzunlukta bir astara sahiptir. Astar patlayıcı ile çevrili olup, patlayıcı sonra bu patlamayı korumak ve sınırlandırmak (bastırıp sıkıştırmak) için hizmete uygun bir malzeme ile kaplıdır. Patlayıcı astar ucunun üstündeki patlayıcı ile ateşlenir. Patlama astarı sürekli, bıçağa benzer(düzlemsel)  bir jete dönüştürür. Bu jet patlayıcı miktarına göre yoluna çıkan herhangi bir kalınlıktaki materyali  keser.Karmaşık geometriklerin kesimi için doğrusal biçimli patlayıcıların esnek sürümleri de bulunmaktadır. Bunun için kurşun ve yüksek yoğunlukta köpük ile kaplı biçimlendirilebilir/esnek astar malzeme kullanılır. PONE’lar haddelenmiş çelik kirişleri (RSJ) ve binaların kontrollü yıkımı gibi yapısal hedefleri  kesmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. PONE’lar ayrıca uzay mekiklerin  çok aşamalı roketlerini ayırmak için kullanılır.

Patlayarak oluşan nüfuz edici 

Patlayarak Oluşan Nüfuz Edici (İngilizce explosively formed penetrator-EFP) ya da bilinen adlarıyla Kendinden Dövme Patlayıcı (Self-Forging Fragment (SFF)), Patlayarak Şekillendirilmiş Mermi (Explosively Formed Projectile (EFP)), Kendinden Dövme Mermi (SElf-FOrging Projectile (SEFOP)), Tabaka Patlayıcı, ve Misznay-Schardin (MS) Patlayıcı. PONE yumuşak ve işlenmemiş metal parçasının( bakır, demir veya tantal)  patlayıcının( çok daha az paylayıcı kullanarak)  patlaması ile şekil değiştirmesi ve yüksek çıkış hızına sahip mermiye dönüşmesidir. Bu işlenmemiş metal parçası, hedefe doğru saniyede iki kilometre hıza uulaştığı tahmin edilmektedir. Klaik boşluklu imla hakkına nazaran PONE’ların en önemli artısı muazzam etkinliğidir ki bu  normal patlayıcının çapının yüzlerce katına eşittir.

Peşpeşe sıralı(tandem) savaş başlığı 
Bazı günümüz tanksavar silahlarında (RPG-27, RPG-29) ve füzelerde  (TOW 2B, ERYX, HOT, MILAN) kullanılan  peşpeşe sıralı savaş başlıklı boşluklu imla hakkı  basit olarak biri önde diğeri arkada bulunan ve aralarında belirli bir mesafe bulunan iki boşluklu imla hakkından oluşur. İlk olarak 1980'li yıllarda geliştirilen TOW-2B tanksavar silahında kullanılmıştır. Sikahın gelişimindeki en önemli etken ABD Ordusu üzerindeki medya ve ABD Kongresinden gelen baskılardır. Bunun sebebi NATO envanterinde  bulunan tanksavar silahlarının SSCB tarafından geliştirilen yeni nesil Reaktif zırhla kaplı tanklara karşı etkisiz  kaldığının anlaşılmasıydı. Ordu bunun üzerine 40mm öncü boşluklu imla haklı savaş başlığını  TOW-2B uyarladı. Genellikle, öncelikli amacı Era zırhı ve fayansı bozmaya yönelik olan öncü patlayıcı arkasındakine nazaran daha küçüktü.  Buna örnek peşpeşe sıralı savaş başlıkları US patents 7363862  ve  US 5561261 dir.  ABD yapımı Hellfire antizırh füzesi ikisi de aynı çapa sahip boşluklu imla haklı savaş başlıkları tasarımı ile bir  müdendislik harikasıdır. Son olarak Rusya 125 mmlik tank topu için aynı mantıkla çalışan bir top mermisi geliştirmiştir. Yapılan denemelerde arka kısımda bulunan set  öndeki sete müdahale etmiş bu da merminin sızma etkisini azaltmıştır.  Sonuç olarak hem Hellfire hem de Rus yapımı 125mm muhimmata ait aynı çaptaki peşpeşe sıralı savaş başlıkları zırha nüfuz etmesi azalmış ancak Sonraki zırh etkisi denilen gerideki zırha yaptığı etki ve darbe artmıştır.

Voitenko kompresörü 

1965 yılında bir Rus bilim insanı tarafından geliştirilen araç, asıl amacı kalın zırha sızmak olan boşluklu imla hakkını şok dalgalarına dönüştürmekti. Elde edilen araç, görünüşte küçük bir rüzgar tüneline benziyordu. Adı da Voitenko kompresörüydü. Voitenko kompresöründe başlıklı imla hakkı ile uysal çelik plaka arasında test gazı  bulunuyordu.  Boşluklu imla hakkı ateşlendiğinde enerjinin büyük bir kısmı çelik levhaya odaklanıyor ve onu ileri ittiyordu. Bu itme levhanın diğer tarafındaki gaza baskı yaratıyordu. Ames bu fikri kendinden imhalı şok tüpü olarak çevirdi. 66-pound ağırlığındaki boşluklu imha hakkı ile 3 cm kalınlığında 2 metre uzunluğunda cam duvarlı tüp içerisindeki gaz hızlandırıldı. Ortaya çıkan hız saniyede 220,000 feet (67 km/sn)di. Patlama sonucunda  tüm düzenek tahrip oldu ama çok faydalı veriler elde edildi. Tipik bir  Voitenko kompesöründe, boşluklu imla hakkı ile  hızlandırılan hidrojen gazı ince bir diski 40 km/s hıza ulaştırmıştır. Voitenko kompresörü üzerinde ufak değişiklikler ile elde edilen konsept ile super-şıkıştırılmış patlama elde edilmiştir. Ama cihazın çelik kompresör odasında geleneksel gaz karışımı yerine şıkıştırılabilir sıvı veya katı yakıt kullanılmıştır. Bu teknolojinin daha da geliştirilmişi patlayıcı elmas örs hücresi, birden fazla aksi yönde boşluklu imla hakkı  hidrojen gibi bir yakıt hafif çelik içerisine kapsüllenir.Bu cihazlarda kullanılan yakıtlar, ikincil yanma reaksiyonları ve uzun patlamanın dürtü ile birlikte, yakıt-hava ve thermobaric patlayıcılarla karşılaşılan benzer koşullar üretir.

Nükleer boşluklu imla hakkı 
Project Orion nükleer itme sistemi ile ilgili tasarım ve  denemede kullanılan  nükleer boşluklu imla hakkı ile ilgili bir bilgi yoktur.  Ancak nükleer boşluklu imla hakkı bulunan başlık kullanıldığına dair şüphe yoktur. 1950'li yılların sonları ile 1961 arasındaki tasarımlarda   22.5 derecelik bir koni içine paralelleştirilmiş verim noktasına ulaşmıştı.

Ayrıca bakınız
 Patlayıcıların patlama hızlarının listesi
Munroe etkisi

Kaynakça 
Notes

Bibliography

Fundamentals of Shaped Charges, W.P. Walters, J.A. Zukas, John Wiley & Sons Inc., June 1989, ISBN 0-471-62172-2.
Tactical Missile Warheads, Joseph Carleone (ed.), Progress in Astronautics and Aeronautics Series (V-155), Published by AIAA, 1993, ISBN 1-56347-067-5.

Dış bağlantılar 
1945 Popular Science article that at last revealed secrets of shaped charge weapons; article also includes reprints of 1900 Popular Science drawings of Professor Munroe's experiments with crude shaped charges 
Elements of Fission Weapon Design
Blaster Exchange Explosives Industry Portal
Shaped bombs magnify Iraq attacks 
Shaped Charges Pierce the Toughest Targets
The development of the first Hollow charges by the Germans in WWII 
 Use of shaped charges and protection against them in WWII
Hayrick Demolition Charge (Linear shaped charge) 
Beehive Demolition Charge (Explosively Formed Penetrator) 
NR50 11kg Shaped Charge (Explosively Formed Penetrator) 
Rapid Crater Kit (Explosively Formed Penetrator) 
Video Animation Demonstrating How Shaped Charges Work (Well Perforation) 

Mühimmat
Tanksavarlar
Patlayıcı maddeler