CH676389A5

CH676389A5 -

Info

Publication number: CH676389A5
Application number: CH2890/87A
Authority: CH
Inventors: Anton Dr Phil Gisler; Walter Rauber
Original assignee: Eidgenoess Munitionsfab Thun
Priority date: 1987-07-29
Filing date: 1987-07-29
Publication date: 1991-01-15
Also published as: NO883338L; NO883338D0; DE3865402D1; NO171037C; EP0304973A1; IL86917A; ES2026639T3; EP0304973B1; US4841856A; SG13493G; ATE68167T1; NO171037B; IL86917A0

Description

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein pyrotechnisches Verzögerungselement, wenigstens bestehend aus einem Übertragungszündsatz aus Brennstoff- und Sauerstoffträger, einem Verzögerungszündsatz aus Brennstoff, Sauerstoffträger, Bindemittel, Sensibilisator und inertem Additiv sowie einem Zündsatz für die Hauptladung, wobei die Zündsätze hintereinander in einer Hülse angeordnet sind. Im weiteren sind bevorzugte Verwendungen des Verzögerungselementes beansprucht.

Verzögerungszünder und sogenannte Verzögerungssätze sind bekannt (Rudolf Meyer, «Explosivstoffe», Seite 329, 1979, Verlag Chemie). Aus der US-PS 3 981 222 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Verzögerungszündsatzes bekannt, mit dem Verzögerungszeiten bis 18 Sekunden pro Zoll der verwendeten Pulvermischung erzielbar sind. Dabei werden an sich bekannte Koruskative in eine aus glasfaserverstärktem Papier aufgebaute Kapsel, weiche zur Verlängerung des Brennweges im Innern Schickanen aufweist, eingebracht. Die Baugrösse einer solchen beispielsweisen Kapsei beträgt 1 7/16 Zoll in ihrem Durchmesser und weist eine Dicke von 0,2 Zoll auf, sie bewirkt eine Verzögerungszeit von 8 Sekunden. Das Verhältnis Verzögerungszeit zu Baugrösse erlaubt den Einsatz derartiger Kapseln lediglich für grosskalibrige Waffen und Systeme. Die Verwendung von glasfaserverstärktem Papier ist aus Sicherheitsgründen in der Pyrotechnik verpönt (Reibzündung; Beschädigung). Ebenso besteht die Gefahr, dass die Sicherheit beziehungsweise die Reproduzierbarkeit der Verzögerungszeit durch einen diskontinuierlichen Brand zufolge von Wärmestauungen im wärmeisolierenden Glasfaserpapier und durch die eingebauten Schickanen gestört wird.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein pyrotechnisches Verzögerungselement zu schaffen, weiches aufgrund seiner Baugrösse auch einen Einsatz in mittelkalibrigen Waffen (ab 20 mm Durchmesser) erlaubt, eine hohe Sicherheit aufweist und, auch in einer Serienfertigung hergestellt, genau reproduzierbare Verzögerungszeiten erzielt. Ausserdem soll die konstruktive Ausbildung derart sein, dass keine teuren und schwierig herzustellenden Schickanen notwendig sind.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Hülse aus einem metallischen Werkstoff hoher Wärme-und Chemikalienbeständigkeit besteht und dass der Verzögerungszündsatz eine Mischung aus einem metallischen Brennstoff, einem halogenhaltigen, po-lymerisierten Oxydator und einem Metallocen als Sensibilisator enthält.

Die erfindungsgemässe Lösung erlaubt die Herstellung von Verzögerungseiementen in Abmessungen, welche modernen, auf Silberazidbasis funktionierenden Zündkapseln entsprechen. Die eigentlichen Hauptladungen bestehen aus Hochléisfungs-sprengstoffen bekannter Art, wie Nitro-Penta, Tetryl, Hexogen (RDX), Octogen (HMX), Octastit etc.

Das in Anspruch 2 beschriebene Verzögerungselement findet hauptsächlich in Waffensystemen Anwendung, bei denen keine elektrische Energie für die Zündvorrichtung vorgesehèn ist.

Das Verzögerungselement ist mit Vorteil mit der Hülse gemäss Anspruch 3 realisiert, da diese neben einer ausgezeichneten Wärmeleitfähigkeit auch ein hohes Mass an Chemikalienbeständigkeit besitzt.

Besonders bewährt haben sich im Verzögerungszündsatz als Sensibiiisatoren die im Anspruch 4 aufgeführten Metallocene.

Als Oxydator haben sich aus einer Reihe halogen-haltiger hochmolekulare Stoffe die handelsüblichen Poiytetrafluoräthylen (Teflon, Hostafion; Handelsmarken) oder Polymonochlortrifluoräthyfen, gemäss Anspruch 5, als vorteilhaft erwiesen.

Eine gezielte zusätzliche zeitliche Verzögerung des Abbrands des Verzögerungszündsatzes ist durch die Beimengung inerter Additive, entsprechend Anspruch 6, erreichbar.

Als sehr günstig hat sich im Verzögerungszündsatz der Sauerstoffträger Bleichromat, in dem im Anspruch 7 aufgeführten Anteil, erwiesen.

Die Einleitung physikalischer Vorgänge lässt sich in einfacher Weise durch ein pyrotechnisches Verzögerungselement realisieren, Anspruch 8. Dies ist insbesondere dann günstig, wenn mechanische und/oder elektronische Verzögerungselemente aufgrund hoher Beschleunigungskräfte oder anderer Störgrössen nicht in Frage kommen oder wenn keine entsprechenden Energien zur Verfügung stehen.

Die Verwendungen des Erfindungsgegenstands gemäss den Ansprüchen 9 und 10 sind durch die in den vorherigen Ansprüchen diskutierten Vorteile möglich geworden.

Nachfolgend werden anhand von Zeichnungen Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstands beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein pyrotechnisches Verzögerungselement, geeignet in Verbindung mit einer elektrisch initiierten Miniaturzündkapsel und

Fig. 2 ein Verzögerungselement mit einem An-feuerungszündsatz zur Initiierung mittels Schlagbolzen.

Das pyrotechnische Verzögerungselement Fig. t besteht aus einer metallischen Hülse 1 aus Leichtmetall, in welche hintereinander ein Übertragungszündsatz 3, ein Verzögerungszündsatz 4 und eine Hauptladung 5 eingebaut sind. Diese Leichtmetallhülse 1 ist in an sich bekannter Weise aus einem kupferlosen Leichtmetall, (Werkstoff DIN 1 725 Nr. 3 0615) gefertigt und weist eine Länge von 17 mm und einen Durchmesser von 5 mm auf. Die Wandstärke der Hülse 1 beträgt 0,75 mm; sie weist anfeuerungs-seitig eine Bohrung 1a auf, in weiche eine handelsübliche Zündkapsel ZK eingesetzt wird. Hauptladungs-seitig ist über eine Bohrung 1b eine Abdeckscheibe 7 aus 0,3 mm kupferlosem Aluminium eingelegt, welche nach Ablauf der Verzögerungszeit durch die entstehende Druckwelle durchschlagen wird und

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die nicht dargestellte Hauptladung in bekannter Weise zündet.

Der Übertragungszündsatz 3 besteht aus einer Mischung aus Silizium, Bieichromat, Bleimennige und Nitrocellulose. Das als Brennstoff wirkende Silizium mit einer Korngrösse von 25 gm ist mit einem Gewichtsanteil von 30% im Übertragungszündsatz vorhanden. Bieichromat mit 30 Gew.-%, Bleimennin-ge mit 37 Gew.-%; beide übernehmen die Funktion eines Sauerstoffträgers. Als Bindemittel mit einem Gew.-Anteii von 3% wirkt Nitrocellulose.

Die Herstellung dieses pulverförmigen Zündsatzes erfolgt mit Komponenten handelsüblicher Korngrösse, welche in einer Acetonlösung nass vermischt werden. Mittels Ultraschall wird dieses Gemisch homogenisiert und anschliessend luftgetrocknet und in bekannter Weise granuliert. Besonders bewährt hat siGh eine Granulatgrösse von 0,5 bis 0,7 mm bei einer anschliessenden weiteren Trocknung bei 60°C.

Eingebaut in die Hülse 1 wird der Übertragungszündsatz durch Einfüllen mit anschliessendem Ver-pressen.

Dieser Übertragungszündsatz stellt ein sicheres Anzünden des nachfolgenden Verzögerungszündsatzes sicher. Er entwickelt trotz hoher Reaktionstemperatur nur in geringem Masse Gas, was die übrigen Komponenten vor einem vorzeitigen Anzünden bewahrt.

Ein vorstehend beschriebenes pyrotechnisches Verzögerungselement erzielt reproduzierbare Ver-zögungerungszeiten von 20 See.; die Streuung innerhalb einer Serie von 100 Verzögerungselementen beträgt maximal plus/minus 0,9 See.

Die Herstellung des Verzögerungszündsatzes 4 erfolgt in analoger Weise wie diejenige des Anfeue-rungszündsatzes 2. Das Resultat ist ein sehr langsam abbrennender Verzögerungszündsatz mit relativ hohen Reaktionstemperaturen von 350 - 650° C und nur sehr geringer Gasausbeute. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel weist als Brennstoff Wolfram, mit 10 Gew.-%, und Bieichromat, als Sauerstoffträger, mit 77 Gew.-% auf. Als Bindemittel dient Nitrocellulose mit einem Anteil von 2 Gew.%, und im weiteren sind als Sensibilisator Ferrocen mit 1 Gew.-% und Polytetrafluoräthylen, in seiner Funktion als Oxydator mit 10 Gew.-% vorhanden.

Das Verzögerungselement Fig. 2 weist einen ähnlichen Aufbau auf wie dasjenige in Fig. 1. Hier ist lediglich ein Anfeuerungszündsatz 2 hinzugefügt, welcher durch eine Abdeckscheibe 8 abgeschlossen Ist. Anstelle einer Stichflamme wird hier eine Stechnadel, ein Schlagbolzen oder dergleichen zur Einleitung der Zündung in den Anfeuerungssatz 2 hineingeschlagen. Die Abdeckscheibe 8 ist wiederum aus kupferlosem Aluminium gefertigt und weist eine Dicke von 0,1 mm auf.

Es ist dementsprechend die Aufgabe des An-feuerungszündsatzes 2, die Fortpflanzung der pyrotechnischen Reaktion In der Zündkette bei geringer, zu deren Einleitung notwendiger Energie sicherzustellen. Als optimal erwiesen hat sich eine Pulvermischung aus Antimontrisulfid mit einem Anteil von 40 Gew.-% und Bleirhodanid mit 6 Gew.-% Friktionsmittel und Calciumsilizid mit 8 Gew.-%; es dient als Brennstoff. Im weiteren sind Kaliumchlorat mit einem Anteil von 40 Gew,-%, als Sauerstoffträger, und Tetrazen mit 6 Gew.-% als Sensibilisator vorhanden. Das Gemisch dieser pulverförmigen Satzkomponenten in ihren handelsüblichen Korn-grössen von etwa 10 — 200 um, je nach Komponente, werden in einem an sich bekannten Verfahren, mit taumelnder Mischtrommel (sogenanntes TURBULA-Verfahren) miteinander vermischt und dann das Gemisch dosiert und in den entsprechenden Abmessungen gepresst. Die Hülse V weist zur Aufnahme des Schlagbolzens bzw. der Stechnadel eine gegenüber der Fig. 1 kleinere stimseitige Öffnung auf.

Bewährt haben sich Anfeuerungszündsätze in den folgenden Mischungsverhältnissen:

Antimontrisulfid:

30 bis 50 Gew.-%

Bleirhodanid:

5 bis 15Gew.-%

Calciumsilizid:

5 bis 10 Gew.-%

Kaliumchlorat:

30 bis 50 Gew.-%

Tetrazen:

2 bis 7 Gew.-%

Bei beiden Verzögerungselementen Fig. 1 und Fig. 2 können Übertragungszündsätze mit folgenden Mischungen zum Einsatz gelangen:

Silizium:

10 bis 40 Gew.-%

Bieichromat:

20 bis 40 Gew.-%

Bleimennige:

20 bis 50 Gew.-%

Nitrocellulose:

1 bis 5 Gew.-%

Verzögerungszündsätze mit langer Verzöge-

rungsdauer können folgende Mischungsverhältnis se aufweisen:

Wolfram:

5bis30Gew.-%

Bieichromat:

50 bis 80 Gew.-%

Nitrocellulose:

1 bis4Gew.-%

Ferrocen:

1 bis 4 Gew.-%

Polytetrafluoräthylen:

5 bis 20 Gew.-%

Die Abbrandgeschwindigkeit eines Verzögerungszündsatzes kann im weiteren durch inerte Additive wie Glasmehl, Mikroballons (evakuierte oder mit Luft oder einem inerten Gas gefüllte Glaskügel-chen), Bariumsulfat, Metallsalicylate wie Kupfersa-licylate und/oder Sandwichmoleküle vorbestimmt werden.

Beim Abbrand des Verzögerungszündsatzes, ebenso wie im durch einen Schlagbolzen initiierten Anfeuerungszündsatz, kommen dem als Sensibilisator wirkenden Metallocen — trotz seines geringen Mischungsanteils — eine grosse Bedeutung zu. Neben oder anstelle von Ferrocen können erfolgreich folgende Metallocene zum Einsatz gelangen: Nickelocen, Kobaltocen und Ruthenocen.

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Experimentell lassen sich Verzögerungszeiten von 1 bis zirka 30 Sekunden reproduzierbar festlegen.

Claims

Patentansprüche

1. Pyrotechnisches Verzögerungselement wenigstens bestehend aus einem Übertragungszündsatz (3) aus Brennstoff und Sauerstoffträger, einem Verzögerungszündsatz (4) aus Brennstoff, Sauerstoffträger, Bindemittel, Sensibilisator und inertem Additiv sowie einem Zündsatz für die Hauptladung (5), wobei die Zündsätze hintereinander in einer Hülse (1) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (1) aus einem metallischen Werkstoff hoher Wärme- und Chemikalienbeständigkeit besteht und dass der Verzögerungszündsatz (4) eine Mischung aus einem metallischen Brennstoff, einem halogenhaltigen, polymerisierten Oxydator und einem Metallocen als Sensibilisator enthält.

2. Pyrotechnisches Verzögerungselement nach Anspruch 1, mit einem, durch einen Schlagbolzen initiierten Anfeuerungszündsatz (2), welcher in der metallischen Hülse (1') angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfeuerungszündsatz (2) aus einer Mischung aus einem Initialsprengstoff, einem Brennstoff und einem Metallocen als Sensibilisator besteht.

3. Pyrotechnisches Verzögerungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die metallische Hülse (1, 1') aus einem kupferlosen Leichtmetall besteht

4. Pyrotechnisches Verzögerungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensibilisator aus Ferrocen und/oder Nickelocen und/oder Kobaltocen und/oder Ruthen-ocen besteht«

5. Pyrotechnisches Verzögerungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Oxydator ein Polytetrafluoräthylen oder ein Polymo-nochlortrifluoräthylen ist.

6. Pyrotechnisches Verzögerungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Verzögerungszündsatz (4) Glasmehl, Glaskugeln oder Bariumsulfat als inerte Additive zugesetzt sind.

7. Pyrotechnisches Verzögerungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Verzögerungszündsatz als Sauerstoffträger Bieichromat mit einem Gewichtsanteil von 50 bis 80% zugesetzt ist.

8. Verwendung eines pyrotechnischen Verzögerungselements nach Anspruch 1 zur Einleitung eines physikalischen Vorgangs mit vorbestimmter Verzögerungszeit.

9. Verwendung eines pyrotechnischen Verzögerungselements nach Anspruch 8 zur zeitlichen Steuerung der Selbstzerlegung eines Geschosses und/oder eines Tochtergeschosses.

10. Verwendung eines pyrotechnischen Verzögerungselements nach Anspruch 8 zur Einleitung der Zündung einer Sprengladung eines Geschosses am Ende dessen Flugzeit und nach dessen Eindringen in ein Ziel.

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