CH500052A

CH500052A - Treibladung ohne Primärzünder und Verwendung derselben

Info

Publication number: CH500052A
Application number: CH117166A
Authority: CH
Inventors: Pyo Suh Nam; Chapin Fuller George
Original assignee: United Shoe Machinery Corp
Priority date: 1965-01-29
Filing date: 1966-01-28
Publication date: 1970-12-15
Also published as: GB1130875A; US3299812A; DE1300845B; ES322868A1

Description

Treibladung ohne Frimärzünder und Verwendung derselben
Die Erfindung betrifft eine elektrisch zu zündende, zylindrische Treibladung aus sekundärem Explosivstoff ohne Primärzünder und ohne Hülse.

In der Regel ist es wünschbar, dass solche Treibladungen gleichmässig verbrennen, um damit zu verwendende Vorrichtungen wirkungsvoll einsetzen zu können.

Zwar sind schon Verfahren und Geräte bekannt, die Ladungen ohne Zünder zur Deflagration bringen; deren Wirksamkeit hat sich jedoch infolge von bisher nicht gelösten Schwierigkeiten in gengen Grenzen bewegt: Einerseits müssen die die Zündung auslösenden mechanischen Vorrichtungen sehr präzise arbeiten, d. h. sie müssen an ganz bestimmte Stellen der Ladung einwirken; somit sind diese Vorrichtungen recht störungsanfäl- lig; anderseits ist die die Zündung auslösende kinetische Kraft der mechanischen Vorrichtung zu gross. Schliesslich sind derartige Vorrichtungen für vielfältige Verwendungszwecke ungeeignet oder von empfindlichen Zündern abhängig.

Gegenwärtig werden in explosionsbetätigten Werkzeugen, z. B. Bolzensetzgeräten und dergleichen, im allgemeinen Tesching -Platzpatronen mit dem Kaliber 22 benutzt. Diese Patronen bestehen aus geschlossenen Messinggehäusen, die mit Schlagzündern und deflagrierbaren Ladungen gefüllt sind. Diese Patronen sind allerdings verhältnismässig teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Treibladung zu schaffen, die einerseits die hohen Kosten der Tesching -Platzpatronen vermeidet und anderseits die Vorteile zünderloser Treibladungen ausnutzt.

Um diese Aufgabe zu lösen, ist die erfindungsgemässe Treibladung dadurch gekennzeichnet, dass die Ladung wenigstens an ihren zylindrischen Aussenflächen mit einer Metallauflage versehen ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht einer Treibladung,
Fig. 2 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, der in Fig. 1 gezeigten Treibladung,
Fig. 3 eine Draufsicht einer abgeänderten Form der in Fig. 1 dargestellten Treibladung,
Fig. 4 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, der in Fig. 3 dargestellten Treibladung,
Fig. 5 eine Seitenansicht einer Treibladung mit einer äusseren Schicht aus Isolierstoff,
Fig. 6 in wesentlich kleinerem Massstab eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Packung, die eine Vielzahl von Treibladungen enthält,
Fig. 7 ein das Verhältnis von Zeit und Stromstärke zum Zünden von Treibladungen darstellendes Kurvenschaubild,
Fig. 8 ein Schema eines Regelkreises, mit dem die in Fig. 7 dargestellten Kurven erzeugt wurden,
Fig.

9 eine schematische Darstellung eines Zündkreises,
Fig. 10 ein Schaltschema entsprechend dem in Fig. 9 dargestellten elektrischen Stromkreis,
Fig. 11 einen senkrechten Schnitt durch ein Nietsetzwerkzeug,
Fig. 12 eine der Fig. 11 entsprechende Schicht einer anderen Ausführungsform eines Nietsetzgerätes,
Fig. 13 einen senkrechten Mittelschnitt durch ein Werkzeug mit einer Treibladung,
Fig. 14 eine Seitenansicht eines Gewehres,
Fig. 15 in grösserem Massstab eine Schnittansicht des Verschlusses des in Fig. 14 gezeigten Gewehres mit einem schematisch dargestellten Feuerstromkreis,
Fig. 16 einen stark vergrösserten senkrechten Schnitt durch eine Patrone zum Gebrauch in dem in Fig. 14 dargestellten Gewehr,
Fig. 17 eine abgeänderte Ausführungsform der Patrone gemäss Fig. 16 und
Fig. 18 eine weitere abgeänderte Ausführungsform der Patrone gemäss Fig. 16.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Treibladung 20 mit einem zylindrischen Körper 22 aus einem sekundären Explosivstoff, geeigneterweise aus einem zweibasigen, rauchfreien Pulver aus Nitrozellulose und Nitroglyzerin.

Um die Verbrennungszeitdauer zu verkürzen, ist der dargestellte Körper mit in Achsenrichtung verlaufenden Löchern 24 versehen.

Der Körper 22 ist mit einer Metallauflage 26 versehen, die geeignet ist, durch einen elektrischen Strom derart erhitzt zu werden, dass die anliegenden Oberflächen des Geschosstreibmittels zünden. Die Oberfläche der zylindrischen Ladung 20 ist in äussere Endflächenteile 28 und einen zylindrischen Flächenteil 30 aufgeteilt.

In den Fig. 3 und 4 ist eine abgeänderte Treibladung 32 dargestellt, die aus einem Zylinder 34 eines aufgeschäumten deflagierbaren sekundären Explosivstoffes, z. B. zweibasigen, rauchfreien Pulvers, besteht. Durch die geschlossenen Zellen des schaumförmigen Pulvers wird eine vergrösserte Oberfläche geschaffen, und somit deflagriert das Pulver schneller. Der Zylinder hat auf seinen Endflächen 36 und auf der zylindrischen Aussenfläche 38 eine Metallauflage wie die in Fig. 1 und 2 dargestellte Treibladung.

In Fig. 5 ist eine Treibladung 40, bestehend aus einem mit einer Metallauflage versehenen deflagierbaren Geschosstreibmittelzylinder 42, dargestellt, der zusätzlich mit einer äusseren Isolierstoffschicht 44 versehen ist. Die Schicht 44 bedeckt die zylindrische Aussenfläche des Zylinders 42. Der Isolierstoff besteht vorteilhaft aus Nitrozellulose, so dass nach dem Verbrennen der Ladung ein sehr geringer Verbrennungsrückstand verbleibt.

Die Fig. 6 zeigt eine Packung 50 mit einer Vielzahl von Treibladungen 54, die dazu bestimmt ist, ein grosses Gasvolumen zu erzeugen. Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind die einzelnen Treibladungen 54, nicht die ganze Packung. Die Packung 50 besteht aus einem nicht leitenden Gehäuse, das mit dicht gepackten Treibladungen 54 der oben beschriebenen Art angefüllt ist und das an gegenüberliegenden Enden mit metallenen Platten 56 und 58 versehen ist. Die Platten 56 und 58 stellen Elektroden dar, mit denen ein elektrischer Zündstrom durch die Füllung geleitet werden kann. Der über Leitungen 60 und 62 zugeführte Strom muss im Vergleich zu dem für das Zünden einer einzigen Treibladung erforderlichen Strom verhältnismässig stark sein.

Als Metallauflage für die Treibladungen eignen sich verschiedene Metalle und auch Legierungen, beispielsweise Silber, Nickel, Zink, Aluminium, Kupfer, Eisen, Kobalt, Molybdän, Gold und Platin. Am besten wird die Auflage durch Plattieren aufgetragen. Bei Eisen ist unmittelbar nach dem Plattieren der Ladung ein Schutzüberzug gegen Rost erforderlich. Die Metalle können verschiedenartig aufgetragen werden, z. B. auf chemischem oder elektrischem Wege oder durch Vakuumaufdampfung.

Zylindrische Ladungen mit einem Durchmesser von 4,762 mm und einer Länge von 3,175 mm wurden auf einer Kupfergrundierung in einer mit Borsäure auf pH 3,5-5 gepufferten Nickelsulfamatlösung mit Nickel elektroplattiert. Die Kupfergrundierung wurde auf chemischem Wege geschaffen, indem die Ladungen nacheinander und mit Zwischenspülungen in Stannochlorid- lösung und Salzsäure als Sensibilisator, Palladiumchlorid und Salzsäure als Katalysator und dann in ein Bad, bestehend aus gleichen Mengen von Lösungen A und B, getaucht wurden. 3,785 Liter der Lösung A bestanden aus 63,5 g in 500 cm3 Wasser vermischtem Nickel chlorür, dem 212,618 g Kupfersulfat zugesetzt waren.

Der Lösung wurden 2500 cm3 einer wässerigen 27prozentigen Formaldehydlösung zugefülgt. Dann wurde sie auf 3,785 Liter verdünnt. Um 3,785 Liter der Lösung B herzustellen, wurden 155,92 g Natriumhydroxyd in 2000 cm3 Wasser aufgelöst und 63,785 g Natriumkarbonat und 694,557 g Rochellesalz (NaKC4H406) zugeführt. Diese Lösung wurde auf 3,785 Liter verdünnt.

Die Lösungen A und B wurden kurz vor dem Gebrauch miteinander vermischt. Darin eingetauchte Ladungen wiesen 25 Minuten nach dem Eintauchen eine dünne Kupferauflage auf. Es sind andere chemische Plattierungsverfahren bekannt, die angewandt werden können.

Auf das Auftragen einer leitfähigen Grundierung, beispielsweise der Kupferauflage, kann das Elektroplattieren anderer Metalle auf die Ladung folgen. Um zu verhindern, dass die Ladung nach dem Zünden ungleichmässig oder überhaupt nicht verbrennt, indem die Metall auflage an mit ihr in Eingriff stehenden Kontakten verbrennt, ehe die zylindrischen Aussenflächen der Ladung auf die für die Zündung nötige Temperatur erhitzt sind, muss die Metallauflage entsprechend stark sein.

Eine Nickelauflage von etwa 0,015 mm Stärke wird dieser Forderung gerecht. Nicht nur die Zündzeit, sondern auch die Stärke des Ladungszündstromes sind von der Auflagestärke abhängig. In Fig. 7, deren senkrechte Koordinate die Stromstärke in Ampere darstellt und deren waagerechte Koordinate die Zündzeit in Sekundenbruchteile veranschaulicht, ist das Verhältnis des Zündstromes zu der Zündzeit von Ladungen mit unterschiedlich starker Nickel aufl age dargestellt.

Die in Fig. 7 gezeigten Kurven ergaben sich aus Versuchen, die mit einem Stromkreis gemäss Fig. 8 angestellt wurden. Der Kreis zeigt zwei parallel geschaltete Nickelkadmiumbatterien 70, 72 von 1,2 Volt, Klemmen mit isolierten Anschlüssen 74, 76 einen Kippschalter 78 und Leitungen, über die die Batterien, der Schalter und die Anschlüsse in Reihe geschaltet sind. Ein Regelschreiber wurde iiber Anschlüsse 92 und 94 an die Leitung 90, deren Widerstand 0,û06 Ohm betrug, angeschlossen, um den Strom zu messen, und über Abnahmestellen 96 und 98 auch an die Klemmanschlüsse 74 und 76, um die sich an der Ladung 99 entwickelnde Spannung zu messen.

Versuche wurden mit fünf verschiedenen Gruppen von Treibladungen durchgeführt, deren durchschnittliche Leistung durch die Kurven A, B, C, D und E in Fig. 7 wiedergegeben wird. Die Widerstände der durch Kurve A dargestellten Gruppe betrugen 0,015, 0,017, 0,012, 0,012, 0,015 Ohm. Der Stromkreis schlug nach durchschnittlich 0,095 Sekunden durch. Die Ladungen der durch Kurve B dargestellten Gruppe hatten Widerstände von 0,075, 0,082, 0,077, 0,092, 0,051 Ohm. Davon zündeten drei nicht, die anderen beiden erst nach 0,18 Sekunden. Ladungen der dritten Gruppe hatten Widerstände von 0,036, 0,027, 0,017, 0,027, 0,021 Ohm, deren entsprechende Zündzeiten 0,13, 0,07, 0,22, 0,18 und 0,15 Sekunden betrugen. Der Durchschnittswiderstand der in Kurve D dargestellten Ladungen betrug 0,04 Ohm; zwei zündeten nicht, die anderen zündeten nach durchschnittlich 0,25 Sekunden.

Die Ladung der Kurve E hatte einen Widerstand von 0,157 Ohm und eine Zündungszeit von 0,65 Sekunden.

Eine Schwierigkeit, die überwunden werden muss, um die Zündung und völlige Deflagration von Ladungen mit Metallauflage zu gewährleisten, besteht darin, soweit wie möglich den konzentrierten Erhitzungseffekt des Kontaktwiderstandes an den Endflächenteilen der Ladungen zu überwinden. Um diesen Widerstand auf ein Mindestmass zu verringern, werden Kontakte 100 und 102 (Fig. 9) in Form abgestumpfter kegelförmiger Ausnehmungen 104 verwandt, die geeignet sind, die Endteile einer Ladung 106 mit Metallauflage aufzunehmen, so dass die innere konische Fläche 108 des Anschlusses an der Verbindungsstelle der Endaussenfläche und der zylindrischen Aussenfläche der Ladung anliegt. Diese Anschlüsse säubern sich wegen ihrer kegelförmigen Flächen selbst, wenn sie mit den Ladungen in Eingriff treten, zumal wenn sie sich bezüglich dieser leicht drehen.

In Fig. 10 ist der in Fig. 9 gezeigte Stromkreis mit einem Leitungswiderstand RL, einem Anschlusswiderstand Rü und einem Widerstand der Metallauflage der Ladung R schematisch dargestellt.

In Fig. 11 ist das Mündungsstück eines Hohlnietensetzwerkzeuges 112 dargestellt, dessen Wirkungsweise auf der von einer Treibladung ausgelösten Energie beruht. Das Werkzeug besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen Lauf 122 mit einem sich nach vorn verjüngenden Endteil 124, dessen Spitze 126 einen äusseren Durchmesser hat, der geringer ist als der Innendurchmesser des offenen Endes einer Hohlniet 128. Die innere Fläche des Laufes ist an der Spitze 126 kegelförmig verjüngt. Der Teil 124 hat einen inneren Durchmesser, der geeignet ist, eine Ladung, vorzugsweise gemäss der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform, aufzunehmen, so dass deren unterer Umfangsteil 130 mit der kegelförmigen inneren Fläche der Spitze 126 in Eingriff tritt.

Der Lauf ist oberhalb des Teiles 124 durch eine Bolzenvorrichtung 132, die in einem Mantel aus Isolierstoff lagert, im wesentlichen luftdicht verriegelt.

Die Stirnfläche der Bolzenvorrichtung 132 bildet eine leitfähige Elektrode mit kegelförmig verjüngten Flächen 134. Der Bolzen 132 wird ausnehmbar von nicht gezeigten Vorrichtungen in dem Lauf 122 gehalten, und die Elektrode 134 ist an ein Ende eines Zündstromkreises, ähnlich dem der in Fig. 9 gezeigten, angeschlossen. Die andere Seite des Zündstromkreises kann an den Lauf 122, an die Niete 128 oder an die zu vernietenden Werkstücke 140, 142 angeschlossen sein. Beim Einsatz wird das Ende des Laufes in der dargestellten Lage gehalten.

Der Zündstromkreis wird somit geschlossen. Das Werkzeug kann entweder in einer Vorrichtung oder mit der Hand gehalten werden. Im letzteren Fall sollte das Werkzeug möglichst massiv sein, um der Kraft des erzeugten Gases ein grösseres Beharrungsvermögen entgegenzusetzen. Dass die Ladung in der Spitze des Werkzeuges angebracht ist, ist vor allem deswegen vorteilhaft, weil die sich ausdehnenden Gase somit eine kurze Strecke zurückzulegen brauchen, um ihre Funktion auszuüben. Die ausgedehnte Form der Niete ist durch die gestrichelten Linien 144 dargestellt.

Fig. 12 stellt eine Nietsetzvorrichtung mit einer Hohlniete 150 dar, deren Ausnehmung an ihrem Bodenteil 154 eine kegelstumpfförmige Fläche 152 bildet.

Die lichte Weite der Ausnehmung ist so bemessen, um eine Ladung der in Fig. 5 gezeigten Art so aufzunehmen, dass der Umfang einer Ladungsendfläche mit der Fläche 152 in Eingriff tritt. In diesem Fall besteht das Nietsetzwerkzeug aus einer mit kegelstumpfförmigen Flächen 162 versehenen Elektrode 160, die mit dem Umfang der anderen Ladungsendfläche in Eingriff tritt, einem nachgiebigen Isoliermantel 164, der mit einem spitzen Teil 166 möglichst eine Verlängerung der Flächenteile 162 und, indem er an der Wand der Nietenausnehmung anliegt, diese im wesentlichen hermetisch verschliesst, um soviel Gas wie möglich einzuschliessen.

Der Zündstromkreis wird durch die Metallauflage der zwischen Elektrode 160 und Niete eingesetzten Ladung geschlossen.

Die in Fig. 13 gezeigte Vorrichtung 180 dient beispielsweise zum Trennen eines Kabels 186 auf einer Unterlage 185 mit einem Messer 182. Die Vorrichtung 180 besteht aus einem Lauf 188, der einen Hohlzylinder bildet, in dem ein mit dem Messer 182 verbundener Kolben 190 lagert, der mittels eines Zapfens 192 in der gezeigten Lage gehalten wird. Am geschlossenen Ende des Laufes 188 liegt eine von dem Lauf isolierte 200 Elektrode 194, die mit dem Umfangsendteil einer Ladung 196 in Eingriff tritt, während der Kolben 190 an seinem von dem Messer abgekehrten Ende eine ähnlich gestaltete Elektrode bildet. Ein Schaft 202 der Eletrode 194 ist an eine Seite des Zündstromkreises und der Lauf 188 an die andere Seite angelegt.

In Fig. 14 bis 18 werden ein Gewehr und damit zu gebrauchende Munition veranschaulicht. Das Gewehr 300 besteht aus einem Lauf 302, der an einem Schaft 304 mit einem Kolbenteil 306 befestigt ist. Das Gewehr hat ferner einen Verschlusskolben 310, einen Drücker 312 und einen Drückerschutz 314. Der Kolben 306 ist mit einer Ausnehmung versehen, in der Batterien 307 untergebracht werden können, die über elektrische Kontakte zusammen mit einem Drückerschalter 318 und einem Sicherheitsschalter 320, der durch einen Schieber 322 betätigt wird, einen Stromkreis bilden (Fig. 14).

Der Lauf 302 ist, wie aus Fig. 15 ersichtlich, an seinem Hülsenkopfende zu einer trichterförmigen Kammer ausgebildet, deren Innenflächen nicht mit dem hinteren Teil einer Patrone 330 in der Kammer in Berührung kommen. Die Patrone sitzt mit ihrem Geschoss in dem Lauf 302. Der Kolben 310 hat einen vorderen Teil 340, der das Hülsenkopfende des Laufes im wesentlichen luftdicht abschliesst, indem ein ringförmiger Vorsprung 342 zwischen den Lauf und den Hülsenkopf 344 eintritt. Eine Elektrode 346 ist am vorderen Teil des Kolbens 310 durch Muttern 356 und 258 befestigt und durch einen Mantel 350 und Scheiben 352 und 354 von ihm isoliert. Die Elektrode 346 bildet kegelförmige Flächen 360, die mit dem Umfangsteil des Patronenendes 330 in Eingriff treten.

Ein Zündstromkreis zwischen der Batterie 307, der Elektrode 346 und dem Lauf 302 wird über den Sicherheitsschalter 320 und den zwischen einer Leitung 360 und der Laufhalterung 344 geschalteten Schalter 318 geschlossen.

Fig. 16 veranschaulicht eine Patrone 400, die aus einem Geschloss 402 mit einem hinteren Teil, in den eine Ausnehmung mit kegelförmigen inneren Flächen 404 eingelassen ist, besteht, und in der eine Ladung 406 mit Metallüberzug befestigt ist.

Fig. 17 stellt eine Patrone 420 dar, deren Geschoss 422 eine zylindrische Ladung aus deflagrierbarem Geschosstreibmittel 424 trägt. Geschoss und Ladung haben eine gemeinsame Metallauflage 426, mit der die Ladung 424 gezündet wird.

Fig. 18 zeigt eine Patrone 440. Sie besteht aus einem Geschoss 442, in dessen Ende eine schwalbenschwanzförmige Ausnehmung 444 eingelassen ist, in die ein Knebel 446 einer im wesentlichen zylindrischen Ladung 448 eingeklemmt ist. Geschoss und Ladung sind von einer gemeinsamen Metallauflage 450 für elektrische Zündung umgeben. Gegebenenfalls kann sich die Ladung in Richtung auf die Spitze des Geschosses 442 verjüngen, wie in gestrichelten Linien 252 dargestellt, um den Druck zwischen dem Boden der Patrone und der Elektrode 346 zu vergrössern.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

I. Elektrisch zu zündende, zylindrische Treibladung aus sekundärem Explosivstoff ohne Primärzünder und ohne Hülse, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladung (20, 32, 40) wenigstens an ihren zylindrischen Aussenflächen (30, 38, 42) mit einer Metallauflage (26) versehen ist.

II. Verwendung der Treibladung nach Patentanspruch I zur Erzeugung von Druckgas in einem Abschuss gerät, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallauflage der Ladung zum Deflagrieren des Explosivstoffes durch einen elektrischen Strom erhitzt wird.

UNTERANSPRUCH Treibladung gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallauflage aus Nickel besteht.