hochkant|mini|Hohlladung – Schnittmodell. Gelb: Sprengstoff. Die Hohlladung ist eine spezielle Anordnung brisanten Sprengstoffs um eine kegel- oder halbkugelförmige Metalleinlage, die eine hohe Durchschlagskraft hat. Der eingesetzte Sprengstoff beruht zumeist auf Nitropenta, Hexogen oder Oktogen.
Hohlladungen werden im militärischen Bereich als panzerbrechende Munition in Panzermunition und Panzerabwehrwaffen eingesetzt. Im zivilen Bereich kommt das gleiche Wirkprinzip als Schneidladung zum Einsatz beispielsweise für den Abbruch von Bauwerken aus Stahl und Stahlbeton. Hohlladungen werden auch zur Perforation eingesetzt.
Geschichte Konventionelle Hohlladungen Seit dem Ende des 18. Jahrhunderts war bekannt, dass die geometrische Form einer Sprengladung für deren Sprengwirkung eine entscheidende Rolle spielt, beziehungsweise ein ausgehöhlter Sprengkörper eine besonders hohe Durchschlagskraft besitzt. Zuerst beschrieb Franz von Baader im Jahre 1792 diesen Effekt. Wissenschaftliche Beschreibungen folgten 1883 von Max von Förster, 1885 von Gustav Bloem und 1888 von Charles Edward Munroe. Munroe war der Namensgeber für den Munroe-Effekt, auf dem die Hohlladung beruht. 1910 entdeckte der deutsche Wissenschaftler Egon Neuman den Effekt neu und das deutsche Sprengstoffunternehmen WASAG konnte ihn als erstes patentieren. Obwohl das Wissen und die Technik bereitstanden, wurde die Hohlladung im Ersten Weltkrieg (1914–1918) nicht verwendet. Eine mögliche Erklärung dafür ist, dass das Militär auf Kopfzündern bestand, die Hohlladung die Wirkung aber nur mit einem Bodenzünder entfalten konnte. Es folgten weitere wissenschaftliche Veröffentlichungen, beispielsweise von Alfred Stettbacher, Ernst Richard Escales sowie Robert Williams Wood.Kennedy: History of the Shaped Charge Effect. 1990, S. 6–9.Franz von Baader: Versuch einer Theorie der Sprengarbeit. In: Bergmännisches Journal. ,1. 1792, St. 1–6 (Jan. – Juni) Vgl. Heinz Freiwald: Zur Geschichte der Hohlraumwirkung bei Sprengladungen. In: Schriften der Deutschen Akademie der Luftfahrtforschung. Berlin 1941; Hubert Schardin: Über die Entwicklung der Hohlladung. Wehrtechnische Hefte 1954, Heft 4, S. 97ff.
In der Zwischenkriegszeit verschob sich der technische Vorteil in Richtung Panzer und die Infanterie suchte geeignete Abwehrwaffen. 1932 entwarf Franz Rudolf Thomanek ein 70-mm-Tankgewehr mit Hohlladungsmunition, allerdings ohne den noch unbekannten Effekt der Auskleidung der Hohlladung zu berücksichtigen. Das Tankgewehr TG 70/M34 war die erste Waffe, die den Effekt der Hohlladung ausnutzte. Die Präsentation des Tankgewehrs verlief zwar nicht erfolgreich; der Wert des Konzeptes wurde aber erkannt.Helmut W. Malnig: Professor Thomanek und die Entwicklung der Präzisions-Hohlladung. In: Truppendienst, Folge 289, Ausgabe 1/2006 mini|Gr. 38HL, Grundtyp, Typen A, B, C (v. l. n. r.) In der Zeit 1935–1938 wurde der Auskleidungseffekt entdeckt, durch den die Durchschlagsleistung anstieg. Der Schweizer Heinrich Mohaupt beanspruchte, diesen im Spätjahr 1935 entdeckt zu haben. Thomanek machte diese Entdeckung am 4. Februar 1938 an der Luftfahrtforschungsanstalt in Braunschweig. Die Entdeckungen geschahen zufällig und wahrscheinlich unabhängig voneinander; eine genaue Untersuchung dieses Phänomens war zuerst noch nicht möglich. Mohaupt erhielt ein Patent am 9. November 1939 in Frankreich, Thomanek am 9. Dezember 1939 in Deutschland.Kennedy: History of the Shaped Charge Effect. 1990, S. 9–11. Allerdings ist das Datum von Mohaupts Entdeckung umstritten. Während sich bei Thomanek die Ereignisse durch Dokumente gut belegen lassen, ist man bei Mohaupt nur auf seine 1966 retrospektiv verfassten Berichte angewiesen.Kennedy: History of the Shaped Charge Effect. 1990, S. 20.
Der erste Einsatz der Hohlladung erfolgte am 10. Mai 1940 während der Schlacht von Fort Eben-Emael durch deutsche Fallschirmjäger. Um die Panzerkuppeln zu zerstören, wurden bis zu 50 kg schwere Hohlladungen verwendet. Diese Hohlladungen entsprachen nicht dem deutschen Wissensstand, denn sie wurden ohne Abstand zum Ziel verwendet und ohne den Auskleidungseffekt zu berücksichtigen.Kennedy: History of the Shaped Charge Effect. 1990, S. 12.
Thomanek wechselte kurz nach seiner Entdeckung zu Hubert Schardin an die Technische Akademie der Luftwaffe in Berlin-Gatow.Kennedy: History of the Shaped Charge Effect. 1990, S. 60. Kurz nachdem Thomanek der Hohlladungsforschung eine neue Richtung gegeben hatte, schlug der Siemens-Wissenschaftler Max Steenbeck eine röntgenphotometrische Untersuchung der Gasentladung bei Hohlladungen vor.Vgl. Max Steenbeck: Wissenschaftliche Veröffentlichungen der Siemenswerke. Bd. XVIII, 1938, S. 363. In der Folgezeit entwickelten das Ballistische Institut und das Siemens-Forschungslabor Röntgenblitzröhren, mit denen mehr als 45.000 Bilder pro Sekunde aufgenommen wurden. Damit konnte erstmals die Strahlbildung bei einer Hohlladung und die Wirkung auf eine Panzerplatte beobachtet und analysiert werden.Vgl. Rudi Schall: Röntgenblitzer in Betrieb und Anwendung. Mai 1953.Vgl. Hubert Schardin: Über die Entwicklung der Hohlladung. In: Wehrtechnische Hefte 1954. Heft 4, S. 119. In der Folge wurden im Heereswaffenamt (HWA) und an der Luftwaffenakademie durch Schardin umfangreiche Optimierungen vorgenommen, die unmittelbar in die Waffenentwicklung einflossen, wovon vor allem die Panzerfaust bekannt wurde.Interview mit Professor Hauke Trinks am 29. April 2004, aufgezeichnet von Heiko Petermann. Zur Gruppe um Trinks gehörten unter anderem die promovierten Physiker Rudi Schall, Gerd Hinrichs, Werner Holtz, Ortwin Schulze, Werner Schwietzke und Günter Sachse Nachdem Erich Schumann die Leitung der Heeresforschung im Heereswaffenamt übernommen hatte, stieg Walter Trinks 1940 zum Leiter des Referats Wa FI b‚ Sprengphysik und Hohlladungen, auf. Bis zum Kriegsende erarbeitete die Wissenschaftlergruppe um Trinks mindestens vierzig Geheimpatente zum Thema Hohlladung.Vgl. z. B. Erich Schumann, Gerd Hinrichs: Vorläufige Mitteilung zum Bericht 43/2 über die Wirkungssteigerung bei Hohlsprengkörpern durch Zündführung (Linsen). sowie Erich Schumann: Über Sprengwaffen. Sprengstoffphysikbericht 44/9, 16. November 1944, Nachlass Erich Schumann.
Heinrich Mohaupt brachte im Jahr 1940 die Hohlladungstechnik in die USA, was zu Hohlladungs-Gewehrgranaten sowie später zur Entwicklung der Bazooka führte.Kennedy: History of the Shaped Charge Effect. 1990, S. 11. In Großbritannien wurde 1942 die PIAT entwickelt. Der britische Physiker James L. Tuck erhielt unter anderem für seine Arbeit an Hohlladungen den Orden des britischen Weltreichs. Die Sowjetunion entwickelte die RPG-43 und Japan die Stoßmine und die Panzerfaust Typ 5.
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Atomare Hohlladungen Den Anstoß für eine völlig neue Arbeitsrichtung der Kernphysik gaben die theoretischen Arbeiten der Strömungsforscher Adolf Busemann und Gottfried Guderley aus dem Jahr 1942. Beide arbeiteten an der Luftfahrtforschungsanstalt in Braunschweig und beschäftigten sich mit der Fokussierung von Stoßwellen. Sie zeigten, wie mit energiereichen, stoßartigen Wellen Druck- und Temperatursprünge in einem kleinen Bereich um das Konvergenzzentrum herum zu erzielen waren.Vgl. Gottfried Guderley: Starke kugelige und zylindrische Verdichtungsstöße in der Nähe des Kugelmittelpunktes bzw. der Zylinderachse. In: Zeitschrift für Luftfahrtforschung. 1942, Bd. 19, Lfg. 9, S. 302–312; Adolf Busemann: Die achsensymmetrische kugelige Überschallströmung. In: ebd., Bd. 19, Lfg. 4, S. 137–145. Ihre Forschungen gaben den Anstoß für Experimente, mittels höchster Drücke und Temperaturen Fusionsreaktionen einzuleiten.
Auf Anregung Carl Ramsauers, des Leiters der Forschungsabteilung der AEG, begannen ab Herbst Versuche mit deuteriumgefüllten Hohlkörpern beim HWA (Walter Trinks, Kurt Diebner) und Marinewaffenamt (MWA, Otto Haxel). Im Oktober 1943 begann Trinks in der Heeresversuchsanstalt Kummersdorf-Gut mit einer Versuchsreihe Freisetzung von Atomenergie durch Reaktionen zwischen leichten Elementen.1948/49 – Erich Schumann: Die Wahrheit über die deutschen Arbeiten und Vorschläge zum Atomkernenergie-Problem (1939–45). Das Manuskript enthält im Kapitel II Hinweise und Konstruktionsvorschläge zur Zündung von Fusionsreaktionen. Bundesarchiv, Bundesarchiv-Militärarchiv Die Versuche schlugen nach eigener Aussage fehl,Vgl. Walter Trinks: Über das Wesen der Detonation und die Wirkungsweise von Hohlsprengladungen. In: Soldat und Technik. 1958/11 sowie Rudi Schall: Fortschritte der militärischen Sprengstoffforschung. In: Wehrtechnische Monatshefte. 54. Jg. 1957, S. 386–394.Vgl. Walter Herrmann, Georg Hartwig, Heinz Rackwitz, Walter Trinks, H. Schaub: Versuche über die Einleitung von Kernreaktionen durch die Wirkung explodierender Stoffe. G-303, Deutsches Museum München. wurden aber offensichtlich geheim fortgeführt.Berichte von Zeitzeugen über Kugelexperimente (gekühlte Schalenanordnungen und starke Explosionen im Raum Friedland (Mecklenburg), erwähnt in Rainer Karlsch: Hitlers Bombe.Schriftliche Mitteilung von Walter Gerlach an Hermann Göring über Fusionsexperimente
Erich Schumann, Trinks und Diebner erläuterten in Patenten und Publikationen nach dem Krieg den wissenschaftlichen und technischen Weg zur Herstellung von Atomhohlladungen.Vgl. Patent Vorrichtung, um Material zur Einleitung von mechanischen, thermischen oder nuklearen Prozessen auf extrem hohe Drücke und Temperaturen zu bringen. Nr. 977.825, Erfinder Schumann, Trinks; Anmelder: Bundesverteidigungsministerium 13. August 1952, Veröffentlichung 8. April 1971, vgl. auch Patent Nr. 977863; Verfahren zur Zündung thermonuklearer Reaktionen mittels konvergenter Detonationsverdichtungsstöße. Patent Nr. D 23685, Anmelder Kurt Diebner, Friedwardt Winterberg, Anmeldetag 28. August 1956; „Verfahren zur elektromagnetischen Zündung thermonuklearer Kernbrennstoffe“; Patent Nr. D 24361, Anmelder Kurt Diebner, Friedwardt Winterberg, Anmeldetag 30. November 1956.Vgl. Kurt Diebner: Fusionsprozesse mit Hilfe konvergenter Stoßwellen – einige ältere und neuere Versuche und Überlegungen. In: Kerntechnik, März 1962, S. 90. Allerdings ging nur Diebner auf die Notwendigkeit eines Zusatzes von Spaltstoffen (235U, 233U, Plutonium) ein. Der Autor H. J. Hajek publizierte 1956 offensichtlich unter Pseudonym in der Zeitschrift Explosivstoffe (Ausgabe 5/6 1955, S. 65 ff) einen Artikel über Atom-Hohlladungen. Darin wies er außerdem auf eine Arbeit des französischen Atomministeriums über Atomhohlladungen hin, die bis heute gesperrt ist.Vgl. 1960 folgte ein ausführlicher Artikel „Die Möglichkeit von Kernreaktionen mittels Hohlladungen“ publiziert in Wehrtechnische Monatshefte 1960, S. 8 ff. Hajek erklärte ausführlich unter Bezug auf erfolgreiche Versuche mit gegeneinander gerichteten Hohlladungs-Kaskadenzündung die Funktionsweise der Atom-Hohlladung.
Funktionsweise mini|Bei der Detonation einer Hohlladung bildet sich ein kumulativer Metallstachel mit hoher Querschnittsbelastung und Geschwindigkeit. mini|Animation der Detonation einer Hohlladung mini|1: ballistische Haube, 2: Metalltrichter, 3: Metalleinlage, wirkt zusammen mit 2 zusätzlich als elektrischer Leiter 4: Bodenzünder, 5: Sprengstoff, 6. Piezoelement Eine kegelmantelförmige Metalleinlage mit nach vorn gerichteter Öffnung wird mit möglichst brisantem Sprengstoff umgeben. Der Zünder sitzt an der Rückseite der Ladung. Wird die Ladung gezündet, so bildet sich – von der Spitze des Metallkegels ausgehend – ein Stachel aus kaltverformtem Metall, der mit sehr hoher Geschwindigkeit das Ziel durchdringt, gefolgt von einem langsameren Stößel, der die Hauptmasse bildet.
Entgegen der verbreiteten Ansicht erreicht das Material nicht den Schmelzpunkt. Es handelt sich um eine reine Kaltverformung bei sehr hohem Druck. Trotzdem kommt es beim Einsatz von Hohlladungen häufig zu Feuer und Bränden, was auf druckverflüssigtes Zielmaterial zurückzuführen ist, das sich an der Luft pyrophor verteilt und verbrennt.