CH656607A5 - Treibladungsmasse fuer rohrwaffen und pyrotechnische ausstossvorrichtungen. - Google Patents
Treibladungsmasse fuer rohrwaffen und pyrotechnische ausstossvorrichtungen. Download PDFInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine geschäumte Treibladungsmasse für Rohrwaffen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE-PS 2 809 279 sind Treibladungsmassen bekannt, die vorwiegend aus 10 bis 25% Kunststoffschaum und 90 bis 75% Sekundärsprengstoff, wie Hexogen bzw. Ok-togen, bestehen. Die Dichte der Treibladungsmasse beträgt 0,4 bis 1,0 g/cm3. Die Sekundärsprengstoffe weisen eine einheitliche Kornfraktion auf, deren Korngrösse zwischen 0,5 und 2,0 mm liegen. Die Korngrösse richtet sich nach dem Kaliber der Rohrwaffe in der Weise, dass mit steigendem Kaliber grössere Körner verwendet werden. Die Ursache für die Abhängigkeit der Korngrösse von dem Kaliber ergibt sich aus der Notwendigkeit, die Oberfläche der brennenden aktiven Substanz innerhalb einer definierbaren Grösse zu halten, die für die Beschleunigung des Geschosses im Rohr notwendig ist.
Ferner soll verhindert werden, dass der eingeleitete Ab-brand nicht in eine Deflagration oder Detonation umschlägt. Mit den beschriebenen Treibladungsmassen sind gute Schiessergebnisse erzielt worden. Der grosse Anteil an Sekundärsprengstoffen ist jedoch kostenintensiv. Auch ist die Herstellung grosser Körner schwierig. Nachteilig ist weiterhin die relativ geringe, mechanische Festigkeit derartiger Körner gegen Schockbeanspruchung, insbesondere wenn die
Körner nicht aus Einkristallen, sondern aus zusammengewachsenen Kristallen bestehen.
Durch die genannten Nachteile ist die Verwendung der beschriebenen Treibladungsmassen auf kleine bis mittlere s Kaliber beschränkt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine kostengünstige, leistungsfähige und abbrandstabile Treibladungsmasse für sämtliche Kaliber und Ausstossvorrichtungen zu schaffen. Die Lösung dieser Aufgabe ist durch die kenn-lo zeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gegeben.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Die quantitative Zusammensetzung wird weitgehend von der Oberfläche der Substanz bestimmt, die die beste Reaktionsfähigkeit und Reaktionsgeschwindigkeit aufweist. In der Praxis bedeutet dies, dass nunmehr Nitramin-Kornfrak-tionen verwendet werden können, die in der Explosivstofftechnik üblich (Kornfraktionen von 0,1 bis 1,0 mm) und leicht herzustellen sind. Die geringere Bruchempfindlichkeit bei Schockeinwirkung ist ein weiterer Vorteil.
Die Verwendung von Ammoniumnitrat in feingemahlener Form mit einer Körnung von 5 bis 50 (im ist sowohl von der Herstellung von Rohrwaffentreibmitteln auf der Basis 25 von Nitrocellulose bzw. Nitrocellulose-Nitroglyzerin, als auch von der Herstellung von Raketentreibmitteln auf Kunststoffbasis (Composite) her bekannt. Erfindungsge-mäss wird jedoch handelsübliches geprilltes Ammoniumnitrat der Korngrösse von 0,8 bis 2 mm verwendet und ferner 30 wird dieses in eine poröse Kunststoffmasse der Dichte 0,5 bis 1,2 g/cm3 eingebettet. Bei den oben erwähnten üblichen Treibmitteln muss dagegen eine kompakte Matrix ohne Porosität mit Dichten von 1,4 bis 1,6 g/cm3 vorliegen, da sonst eine unkontrollierbare schnelle Verbrennung eintreten wür-35 de. Durch die erfindungsgemässe ausschliessliche Verwendung der grossen Prills ist es möglich, ohne Energieverlust den Nitramingehalt sehr niedrig zu halten und eine Ab-brandgeschwindigkeit zu erzielen, die für Rohrwaffen bei Drücken zwischen 2.500 und 5.000 bar üblich und notwen-40 dig ist. Neben Prills aus reinem Ammoniumnitrat können auch solche verwendet werden, die u.a. Kaliumnitrat als Zusatz zur Veränderung der Umwandlungspunkte enthalten. Es würde sich dadurch die Beimischung an weiteren Mündungsfeuerdämpfer-Bestandteilen erübrigen.
45 Durch die dünn beschichtete Nitramine wird die mechanische Festigkeit der aktiven Substanz wesentlich erhöht und die homogene Verteilung durch die glatten Oberflächen derselben in der Treibladungsmasse erreicht.
so Die Dicke der Schicht ist so bemessen, dass sie so wenig wie möglich phlegmatisierend wirkt. Durch die Schicht werden Unregelmässigkeiten des Einzelkristalls, wie Spitzen, Furchen, Riefen, Breite von Kanten oder Bruchflächen abgedeckt. Es verbleiben daher nicht mehr unterschiedliche 55 Oberflächen trotz gleicher Korngrösse. Das wirkt sich stabilisierend auf die Abbrandeigenschaft aus. Ein Mindestabstand zwischen den einzelnen nicht beschichteten Sprengstoffkörnern wird bei Gleichverteilung durch Ammoniumnitrat-Prills erreicht. Im Falle einer Nestbildung wirkt die genannte 60 Schicht der höheren Reaktionsgeschwindigkeit entgegen, ein steiler und höherer Druckanstieg wird dadurch sicher vermieden.
Die Schicht verhindert auch die Bildung von Sprengstoffstaub, so dass unterschiedlich grosse Reaktionsoberflächen «5 nicht auftreten. Weiter wird durch erhöhte Festigkeit der Einzelkristalle ein Bruch durch Schockbeanspruchung sicher vermieden. Beim Abbrand der Treibladungsmasse hat der sich aufbauende Gasdruck keinen Einfluss auf die Konfigu-
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656 607
ration der Einzelkristalle. Es entstehen daher keine unkontrollierten neuen Oberflächen, die sonst zu Druckspitzen führen.
Die erflndungsgemässe Treibladungsmasse ist sehr preisgünstig, durch Herstellung aller Ausgangskomponenten im Inland ohne weiteres verfügbar, aufgrund genau definierter Ausgangsprodukte in der Patrone im Niedrigtemperaturbereich direkt misch- und schäumbar und bezüglich ihrer Leistungsdaten, wie Energieinhalt pro Volumen exakt reproduzierbar. Sie können auch als hülsenlose Treibladungsmassen eingesetzt werden.
Für die Optimierung der Treibladungsmasse zu einer gewünschten Abbrandgeschwindigkeit bzw. Lebhaftigkeit stehen folgende Parameter im Rahmen der oben angegebenen Zusammensetzung zur Verfügung:
Chemische Einflussgrössen
Prozentgehalt am reaktionsfähigsten Bestandteil Nitra-min
Prozentgehalt des Oxidationsmittels Ammoniumnitrat Zugabe von anderen gasbildenden Stoffen wie Nitrogua-nidin.
Physikalische Einflussgrössen Korngrösse des Nitramin Dichte der Treibladungsmasse (Porosität)
Ladedichte im Verbrennungsraum Festigkeit der eingesetzten Körnung (Kornform) Oberflächenbeschichtungen.
Folgende Effekte beeinflussen dabei die Abbrandgeschwindigkeit:
Verhältnis der Oberfläche zum Volumen des Nitramins und des Oxidationsmittels Ammoniumnitrat Anteil an PUR-Schaum (phlegmatisierend). Das Wechselspiel von Phlegmatisation und kritischem Durchmesser vom eingesetzten Sprengstoff (Nestbildung) kann so eingestellt werden, dass es zu keiner Überreaktion, wie Druckspitze kommt.
Die erflndungsgemässe Masse weist gegenüber dem Stand der Technik durch ihren geringeren Anteil von Sekundärsprengstoff verbesserte sicherheitstechnische Kenndaten auf.
Die Leistung konventioneller Treibmassen wird erreicht. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung in eindimensionaler Form dargestellt. Es zeigt
Fig. 1 Bestandteile einer Masse mit gleichmässiger Verteilung
Fig. 2 die Bestandteile nach Fig. 1 mit ungleicher Verteilung
5 Fig. 3 Bestandteile nach Fig. 2 in einer anderen Ausbildung
Nach Fig. 1 ist eine Gleichverteilung dargestellt. Es liegen in einem Polyurethanschaum 1 Prills 2 aus Ammoniumnitrat und mit einem Zwischenraum 3 Körner 4 aus Nitra-lo min, wie Oktogen. Aufgrund der abwechselnden Anordnung der genannten Bestandteile liegt eine gleichmässige Verteilung vor, d.h., es bestehen ideale Verhältnisse für den Ab-brand (Richtung 5) der genannten Bestandteile. Der Schaum 1 in den Zwischenräumen 3 wirkt in Bezug auf die Körner 4 15 phlegmatisierend.
Nach Fig. 2 liegt — im Gegensatz zur Fig. 1 — eine un-gleichmässige Verteilung von Prills 2 und Körnern 4 im Schaum 1 vor. Beim Abbrand in Richtung 5 im Abschnitt 6 reagieren die Körner 4 aus Nitramin rascher als die Prills 2 20 im Abschnitt 7. Massgebend ist dabei die grössere Reaktionsgeschwindigkeit der Körner 4 gegenüber den Prills 2. Die zwischen den Körnern 4 liegenden Zwischenräume 3 aus Schaum 1 phlegmatisieren die Reaktion der Körner 4 im Abschnitt 6.
25 Im Abschnitt 8 liegt eine Nestbildung 9 aus Körnern 4 vor. Die Körner 4 berühren sich. Ein Zwischenraum liegt nicht vor. Dadurch erfolgt im Abschnitt 8 gegenüber dem Abschnitt 6 eine schnellere Reaktion. Die eventuell erzeugte Druckspitze wird durch den umgebenden Schaum 1 aufge-30 fangen. Versuche haben gezeigt, dass durch geeignete Mischverfahren der kritische Durchmesser des Nitramins nicht — auch nicht annähernd — erreicht wurde. Das Wechselspiel von Phlegmatisation und kritischem Durchmesser (Nestbildung) kann so eingestellt werden, dass es zu keiner Überre-35 aktion kommt.
Nach Fig. 3 sind die Körner 4 allseitig mit einer blasenfreien, festen und dichten Schicht 10 aus Äthylzellulose versehen. Die phlegmatisierend wirkenden Schichten 10 gewährleisten einen Mindestabstand 11 zwischen den Körnern 40 4 einer Nestbildung 9. In der Nestbildung 9 verhindern die Schichten 10 in ihrer Summe eine Druckspitze während der Reaktion. Es wird also eine übliche Reaktionsgeschwindigkeit sichergestellt.
Gegenstand
DE-PS 2 809 279
Erfindungsgem.
T reibladungsmassen dito 12
dito dito dito 13
dito
Dichte
Nitramin
Ammonium
Polyurethan
Korngrösse
Reaktions
Oberfl.
g/cm3
Gew.-%
nitrat
PUR
des Nitramin energie
Nitramin/
nh4no3
Gew.-%
mm
KJ/g
Gramm
Gew.-%
Masse
0,8
80
--
20
~ 1,2
3300
16,84
0,8
35
45
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20
-0,4
3650
6,32
0,8
10
67
20
-0,3
3650
7,21
In Pfeilrichtung 12 zeigen die Massen ein lebhafter werdendes Verhalten.
In Pfeilrichtung 13 werden die Massen träger.
Die zu den Figuren 1 bis 3 beschriebenen Massen können
60 durch entsprechende Wahl von Parametern für Treibladungen für Rohrwaffen und für pyrotechnische Ausstossvorrichtungen eingestellt werden.
1 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Treibladungsmasse für klein- bis grosskalibrige Rohrwaffen und pyrotechnische Ausstossvorrichtungen, die Kunststoffschaum mit einer Dichte von 0,5 bis 1,2 g/cm3 und einen oder mehrere Sekundärsprengstoffe enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Kunststoffschaumes 15 bis 25 Gewichtsprozent, der Anteil der Sekundärsprengstoffe in der Form von Nitramin-Körnern 5 bis 35 Gewichtsprozent beträgt und ein Anteil von Ammoniumni-tratprill von 40 bis 80 Gewichtsprozent und mit einer Korngrösse von 0,8 bis 2 mm vorgesehen ist.
2. Treibladungsmàsse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Nitramin-Anteils 6 bis
12 cm2/g Treibladungsmasse beträgt.
2
PATENTANSPRÜCHE
3. Treibladungsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärsprengstoff mit einer festen, dichten und blasenfreien Schicht (10) aus Kunststoff oder inerten Stoff mit einem auf den Sekundärsprengstoff bezogenen Anteil von 0,3 bis 1 Gewichtsprozent versehen ist.
4. Treibladungsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nitraminanteil aus einer oder mehrerer definierter Kornfraktionen besteht.
5. Treibladungsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für eine relativ lebhafte Treibladungsmasse mit einer Dichte von 0,8 g/cm3 ein Nitramin-Anteil von 35 Gewichtsprozent bei einer Korngrösse von etwa 0,8 mm, ein Ammoniumnitrat-Anteil von 45 Gewichtsprozent und ein Schaum-Anteil von 20 Gewichtsprozent vorhanden ist.
6. Treibladungsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für eine relativ träge Treibladungsmasse mit einer Dichte von 0,8 g/cm3 ein Nitramin-Anteil von 10 Gewichtsprozent bei einer Korngrösse von etwa 0,4 mm, ein Ammoniumnitrat-Anteil von 67 Gewichtsprozent und ein Schaum-Anteil von 20 Gewichtsprozent vorhanden ist.
7. Treibladungsmasse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (10) bezüglich des Kunststoffes aus PUR oder Äthylzellulose oder Lack oder Polyester oder bezüglich des inerten Stoffes aus Graphit oder Wachs besteht.
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1983
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