Spezifische Wärmekapazität von Sprengstoff?

[FirstBorg]

Hi!

Ich halte demnächst einen Vortrag über das SDI programm der USA.
Speziell über die Laserprojekte.
Ich will dafür eine Beispielrechnung machen die zeigt, wie lange man mit einem Laser einer bestimmten Leistung auf einen sprengkopf schießen muss, bis der hoch geht.
Dafür bräuchte ich aber die spezifische Wärme des sprengstoffes darin.
Die Rechnung müsste so gehen:
Ich gehe erstmal davon aus das die Hülle aus Stahl besteht und direkt dahinter der Sprengstoff ist. Wenn ich die Wärmeleitfähigkeit von Stahl kenne, weiss ich wieviel Energie pro Sekunde geleitet wird.
Nun müsste ich ja einfach wissen wieviel Energie der Sprengstoff darunter aufbauen muss um zu explodieren, also wieviel Wärme er übernimmt.
Daraus müsste dann die benötigte Zeit rauskommen.

Oder täusche ich mich da?
und, kennt jemand die spezifische Wärme von einem Sprengstoff?

[Enas Yorl]

Bedaure über solche Daten verfüge ich nicht. Man müsste auch erst mal wissen welcher Sprengstoff verwendet wird?
Meines Wissens ging es bei SDI nicht darum den Sprengkopf zu treffen, sondern die Rakete (ist schon schwer genug) bevor diese sich trennen. Auch kommt es bei Laserwaffen stark auf die Reflexionswerte der Hülle (Weiß oder noch besser verspiegelt) an.

[FirstBorg]

Jup, man kann natürlich auch den Treibstoff zur Explosion bringen.
Ist denn da was bekannt bei welchen Temperaturen dies geschieht?

[Sorcerer]

Schau doch mal in die Wikipedia, speziell die englische enthält eine Fülle an Informationen. Du müsstest zuerst rauskriegen, welcher Raketentyp beschossen werden soll, dann den in dieser Rakete verwendeten Treibstoff, seinen Flammpunkt im Zusammenhand mit der Wärmekapazität und die Isolation der entsprechenden Trägerrakete. ..

Sollte man alles zusammentragen können, dauert halt nur einen Moment.

[madhorst]

Wenngleich das SDI Projekt auch so verstanden werden kann, dass es reichen würde, die Flugkörper über dem Ozean einfach nur soweit zu beschädigen, dass sie in Wasser stürzen. Dazu würde schon ein relativ kleiner struktureller Schaden benötigt werden, der die Aerodynamik ruiniert. Und somit auch eine wesentlich geringere Energie als zur Detonation des Sprengstoffes nötig wäre. Zumal SDI ja auf strategisch-ballistische Waffen zielt, und ich es für zweifelhaft halte, den einen Punkt der Rakete zu treffen, der den Zünder enthält... Treibstofftank wäre natürlich als Ziel denkbar, aber siehe Zeilen 1-4.

[Nopper]

Ich glaube kaum das in der Wiki Wärmekapazitäten von solch speziellen Stoffen aufgeführt werden, dort sind meist zur Veranschaulichung gängigere Stoffe aufgeführt.
Von der Umsetzung des Vorhabens mal abgesehen könnten dir die chemischen Voraussetzungen bei ChemieOnline - Forum, Information, Service und Wissen besser erläutert werden.

[Nighthawk_]

Hi!

Ich halte demnächst einen Vortrag über das SDI programm der USA.
Speziell über die Laserprojekte.

Da habe ich einen guten Link für dich (ich hoffe du kannst Englisch):
großes PDF-Dokument
Da steht alles drin was du wissen musst.

Ich will dafür eine Beispielrechnung machen die zeigt, wie lange man mit einem Laser einer bestimmten Leistung auf einen Sprengkopf schießen muss, bis der hoch geht.

Da es im Link sehr genau erläutert wird nur kurz:
Das ist nicht die Aufgabe des Airborne Lasers.
Man schießt in der Starphase auf die Raketenhülle.
Durhc die übertragene Hitze und den enormen strukturellen Belastungen in der Antriebsphase soll die Hülle instabil werden, "brechen".
Dann ist ein kontrollierter Verbrennungsprozess nicht mehr möglich, die Flugbahn wird instabil, der Raketentreibstoff explodiert - auf jeden Fall kommt der Gefechtskopf erst mal gar nicht auf seine ballistische Bahn.

Ich gehe erstmal davon aus das die Hülle aus Stahl besteht und direkt dahinter der Sprengstoff ist.

Wie gesagt, falsches Ziel.
Die Hülle ist mitunter aus Stahl, mitunter aus Aluminium.
Das alles wird sehr ausführlich berechnet, schlage zB mal Seite 319ff (des Dokumentes) auf.

[Sorcerer]

Worum es mir im Wesentlichen ging, war halt, das ich für jemanden, der ein Referat vorbereitet, keine fertigen Ausarbeitungen liefern wollte. Er sollte sich schon selbst ein bißchen bemühen.

[FirstBorg]

Da habe ich einen guten Link für dich (ich hoffe du kannst Englisch):
großes PDF-Dokument
Da steht alles drin was du wissen musst.

Danke
Aber mir gehts nicht nur um die Boostphase Kills, sondern auch um Midcoursekills. Beides mit Lasern aus dem All, und nicht vom Airborne Laser aus . Klar, die Prinzipien sind gleich, aber die Lasertypen werden wohl anders sein und die vorallem die eingesetzen Spiegel, wobei das bei den Weltraumbasierten bislang nur Theorie ist.

[Nighthawk_]

Danke
Aber mir gehts nicht nur um die Boostphase Kills, sondern auch um Midcoursekills. Beides mit Lasern aus dem All, und nicht vom Airborne Laser aus . Klar, die Prinzipien sind gleich, aber die Lasertypen werden wohl anders sein und die vorallem die eingesetzen Spiegel, wobei das bei den Weltraumbasierten bislang nur Theorie ist.

Die Laser aus dem All wird es auf absehbare Zeit nicht geben.
Das war vielleicht mal bei SDI auf der Agenda, beim jetzigen Raketenabwehrprogramm mit Sicherheit nicht.
Die USA werden ihr Abwehrsystem auf folgendes stützen:
- ABL (Boostphase)
- GMD (Midcourse)
- THAAD (Endanflug, US Army Programm)
- Aegis BMD (Endanflug, US Navy Programm)

GMD, THAAD und Aegis BMD sind beschränkt einsatzbereit.
Ob der ABL auf absehbare Zeit zur Einsatzreife gelangen wird steht noch in den Sternen.

[FirstBorg]

Ja, das ist mir alles klar, hab ich ja schon damit beschäftigt, trotzdem geht mein vortrag über möglichkeiten um aus dem Weltraum aus zu schießen
(auch wenns sachen sind, die inzwischen verworfen wurden)

Aber wie gesagt, der Airborne Laser hat ja die gleichen Prinzipien. Vom All aus, müsste man lediglich z.b viel größere Spiegel haben und vermutlich auch andere Typen von Laser.

[FirstBorg]

Ich glaube Experimentalphysik 1 zu lang her...
in der PDF gibts das beispiel, wonach man, um eine 2mm dicke Alumiumwand von 20°C auf 180°C zu erhitzen, eine Wärme von 0.8MJ pro m² braucht. Ich muss gestehen, ich kriegs nicht hin diesen Wert zu verifizieren.
Wisst ihr grad weiter?

[i_make_it]

Die Wärmekapazität von Sprengstoff (zumindest modernen Militärsprengstoffen) nutzt dir da nichts. TNT und PETN fangen einfach an zu brennen und rußen ganz fürchterlich.
Um Sprengstoff zur Explosion zu bringen benötigt mann eine Initialzündung, also Hitze und eine Druckwelle, erst dann beschleunigt sich die Verbrennung des Sprengstoff auf Detonationsgeschwindigkeit.

Zu den Lasern Ein einfacher Neodymium-YAG Laser mit 40W CW, der mit Diodenlasern gepulst wird, kann als Nannosekunden Pulslaser eine Pulsleistung im Megawatt Bereich haben. Jetzt heist es nur noch schön ruhig halten, denn wenn man nicht Loch in Loch schießt passiert nicht viel. vor allem wenn es sich um Alu oder andere hoch reflektierende Stoffe handelt. alleine das austretende Metallplasma streut schon gewaltig. und Streuung ist des Lasers tot.
Ein 3KW Laser hat im Fokuspunkt bei 0,1mm Strahldurchmesser eine Energiedichte von einigen Mio. W/mm². Dazu kommt noch die Wirkung der Strahlpolarisation und des Strahlmode. die die Zielwirkung beieinflussen

Ein 40KW unfokusierter Freistrahl von 100mm Durchmesser macht aus einer 20mm dicken Stahlplatte eine schöne Heizung aber mehr auch nicht.

[Floore]

Korrigiert mich, wenn ich Stuss rede, (auch bei mir ist ExI schon ein Weilchen her...)
aber brauchst du neben der Wärmekapazität nicht auch noch die Wärmeleitfähigkeit?
Ich mein, du erhitzt ja nur einen sehr kleinen Berreich, wenn du mit dem Laser draufschießt (unabhängig worauf), die "Wärme" bzw. die Anregung setzt sich dann mehr oder weniger kugelwellenförmig von diesem Ort aus fort. Das Material erhitzt sich also nicht gleichmäßig und du hast irreversible Verluste. Die Wärmekapazität gilt für adiabatische Zustandsänderungen...

[i_make_it]

Da der Laser ja durch umwandeln von Agregatzustand Fest zu Plasma arbeitet, ist eine gute Wärmeleitfähigkeit eher kontraproduktiv da die eingekoppelte Thermische Energie sonst zu schnell abgeleitet was die Energiedichte im Wirkpunkt senkt. Damit hast du also recht.
Sehr großes Problem beim Alu Schneiden.
Insgesammt ist aber die hohe Energiedichte bei der Einkopplung auf kleinstem Raum ausschlag gebend. Da so am Wirkpunkt schneller Energie eingekoppelt wie abgeleitet wird. Das Plasma schirmt dann auch noch gegen das Umfeld ab.
In der Praxis habe ich in 3mm Glas Löcher bohren können ohne das es zu gravierenden Spannungsrissen durch thermische Belastung kam.
Auch bei Dünnsten und thermisch empfindlichen Werkstoffen kann per Laser gearbeitet werden ohne das sich eine thermiche Stoffveränderung in mehr als ca. 0,1mm neben der Schnittfuge ergibt.
Beim Laserschweißen habe ich mal beim einschweißen von Berstplatten für Airbag Gas Generatoren den Strahl so gut fokusiert das die Teile gar nicht zu schweißen waren, obwohl die Fuge nur 0,09mm war. Uneterm Microskop sah man das der Fuß geschweißt war während der größte Teil der Fuge grade mal Anlauffarbe bekommen hatte (nicht mal 380°C)