DE10020020A1

DE10020020A1 - Patrone

Info

Publication number: DE10020020A1
Application number: DE10020020A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr Ing Weise
Original assignee: Tzn Forschung & Entwicklung
Current assignee: Rheinmetall W&M GmbH
Priority date: 2000-04-22
Filing date: 2000-04-22
Publication date: 2001-10-25
Also published as: DE50108966D1; IL142595A0; KR20010098795A; EP1148314A2; EP1148314B1; US6539874B2; EP1148314A3; US20010032563A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Patrone (1) mit elektrothermischer Anzündvorrichtung, wobei in einer mit erstem Treibladungspulver gefüllten Hülse (5) spezielle sich axial durch das Treibladungspulver (4) erstreckende Anzündkanäle vorgesehen sind, die im wesentlichen jeweils aus einem elektrischen Draht (11-13) bestehen, der axial durch eine aus einem zweiten Treibladungspulver bestehenden Röhre (14-16) hindurchgeführt ist. DOLLAR A Um zu erreichen, daß auch Patronen (1) mit schwer anzündbarem ersten Treibladungspulver (4) schnell und sicher anzündbar sind und darüber hinaus ein möglichst geringer Bedarf an elektrischer Energie benötigt wird, schlägt die Erfindung vor, Treibladungspulver-Röhren zu verwenden, die aus einem optisch transparenten Treibladungspulver bestehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Patrone mit elektrothermischer Anzündvorrichtung.

Mit hochenergetischen Treibladungspulvern, insbesondere mit NENA-Treibladungspulver (NENA = N-(2-nitroxy)-nitraminethan) oder DNDA-Treibladungspulver (DNDA = Dini tro-Diaza-Alkane), lassen sich wesentlich höhere Beschleunigungsleistungen von aus Rohrwaffen verschießbaren Geschossen erzielen als mit herkömmlichen Treibladungspul vern. Dabei ist in der Regel die Schußgastemperatur derartiger Treibladungspulver und damit auch die Rohrerosion geringer als bei bekannten Pulvern. Die hohe Aktivierungs energie der hochenergetischen Treibladungspulver erschwert allerdings die Anzündung mit Hilfe von pyrotechnischen Anzündladungen. Die verminderte Anzündwilligkeit des Treibladungspulvers führt außerdem zu einer Erhöhung der Anzündverzugszeiten und zu einer erhöhten Streuung der Anzündzeiten.

Um eine sichere und schnelle Anzündung einer Patrone, z. B. mit NENA-Treibladungs pulver, zu gewährleisten, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, statt einer pyrotechnischen Anzündladung eine elektrothermische Anzündvorrichtung zu verwenden. Dabei wird zur Zündung des Treibladungspulvers im bodenseitigen Bereich der entsprechenden Patrone ein drahtförmiger Leiter von einem derart hohen Strom durchflossen, daß er explosionsar tig verdampft und einen energiereichen Lichtbogen erzeugt. Der Lichtbogen zündet dann das entsprechende Treibladungspulver an.

Wie Versuche der Anmelderin außerdem gezeigt haben, kann mit einer derartigen elektro thermischen Anzündvorrichtung auch die relativ große Temperaturabhängigkeit von NENA-Treibladungspulver, die zu einer entsprechenden Abhängigkeit der Beschleuni gungsleistung führt, über die Menge der dem Plasmaanzündsystem zugeführten elektri schen Energie kompensiert werden.

Als nachteilig hat sich bei dieser elektrothermischen Anzündvorrichtung allerdings erwie sen, daß durch die Erzeugung des bodenseitigen Lichtbogens zunächst nur ein relativ ge ringer Prozentsatz an Treibladungspulver gezündet wird und sich insbesondere bei schwer anzündbaren Treibladungspulvern häufig kein reproduzierbares Abbrennverhalten des Treibladungspulvers ergibt.

Um ein reproduzierbares Abbrennverhalten des Treibladungspulvers zu erhalten, wird in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 199 21 379.8 vorgeschlagen, die drahtförmigen Leiter nicht unmittelbar durch die Treibladung hindurchzuführen, son dern innerhalb von ebenfalls aus Treibladungspulver bestehenden Röhren anzuordnen. Diese Treibladungspulver-Röhren bilden dann innerhalb des Treibladungsautbaus An zündkanäle. Bei Aktivierung der Anzündvorrichtung verdampft zunächst der drahtförmige Leiter und im Inneren der jeweiligen Treibladungspulver-Röhren entsteht ein Lichtbogen plasmakanal. Über die Plasmakanäle wird die Energie über Strahlungstransportmechanis men an die Umgebung abgegeben. Diese Energieabgabe führt zu einer raschen Anzündung der Treibladungspulver-Röhren und zu deren Fragmentierung. Die brennenden Fragmente (hot spots) der Treibladungspulver-Röhren sowie die freigegebene Lichtbogenstrahlung verursachen ein schnelles und gleichmäßiges Anzünden des Treibladungsaufbaus.

Allerdings hat sich gezeigt, daß bei Verwendung von Treibladungspulver-Röhren aus gra fitiertem Treibladungspulver, wie es üblicherweise im Handel erhältlich ist, ein relativ ho her Bedarf an elektrischer Energie erforderlich ist, um eine ausreichende Anzündwechsel wirkung mit dem Treibladungspulver zu erzielen.

Ausgehend von der nicht vorveröffentlichten DE 199 21 379.8 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Patrone anzugeben, bei welcher auch schwer anzündbare Treibla dungspulver, insbesondere NENA- oder DNDA-Treibladungspulver, schnell und sicher anzündbar sind, wobei der Bedarf an elektrischer Energie möglichst gering sein soll.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.

Im wesentlichen liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, transparente Treibladungspul ver-Röhren zu verwenden. Dabei hat sich als Treibladungspulver besonders Nitrocellulose- Pulver als geeignet erwiesen, und zwar insbesondere das unter der Bezeichnung JA2 be kannte Treibladungspulver. Damit dieses Treibladungspulver transparent ist, darf es keine Rußanteile enthalten und die übliche Grafitierung der äußeren Oberfläche muß entfallen.

Durch die Verwendung optisch transparenter Treibladungspulver-Röhren kann die von den Plasmakanälen emittierte Strahlung ohne große Absorptionsverluste zum Treibladungsauf bau der Patrone gelangen. Außerdem erzeugt die Plasmastrahlung eine Veränderung der abbrandwirksamen Oberfläche der transparenten Treibladungspulver-Röhren, die zu einer wesentlich beschleunigten Umsetzung der Röhren und damit zur Unterstützung des An zündvorganges führt. Die Ausnutzung dieser Eigenschaften hat eine deutliche Verringe rung des elektrischen Energiebedarfs des Plasmaanzündsystems zur Folge.

Außerdem hat sich gezeigt, daß bei Verwendung optisch transparenter Treibladungspulver- Röhren der Bedarf an zusätzlicher elektrischer Energie für die Temperaturkompensation des NENA-Treibladungspulvers gegenüber dem Bedarf bei nicht transparenten Röhren verringert wird.

Bei Anwendung des DNDA-Treibladungspulvers kann diese zusätzliche elektrische Ener gie entfallen, da das DNDA-Treibladungspulver weitgehend temperaturunabhängig ab brennt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen:

Fig. 1 den Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Patrone mit drei Anzündkanälen und

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Querschnittes durch die in Fig. 1 dargestellte Patrone entlang der dort mit II-II bezeichneten Linie.

In Fig. 1 ist mit 1 eine großkalibrige Patrone (z. B. zum Verschießen aus einer Panzerwaffe) bezeichnet, die zur Zündung über einen Schalter 2 mit einer Stromquelle 3 verbunden ist. Die entsprechende Waffe, in der sich die Patrone 1 befindet, wurde aus Übersichtlichkeits gründen nicht dargestellt.

Die Patrone 1 umfaßt eine mit NENA- oder DNDA-Treibladungspulver 4 gefüllte ver brennbare Hülse 5 und einen die Treibladungshülse 5 bodenseitig abschließenden aus Me tall bestehenden Hülsenboden 6. Die verbrennbare Hülse 5 ist im Bereich ihres hülsenbo denseitigen Endes 7 formschlüssigzwischen einem Isolierformteil 8 und dem Hülsenboden 6 fixiert.

In dem Hülsenboden 6 ist mittig eine gegenüber diesem elektrisch isolierte Hochspan nungselektrode 9 angeordnet, die durch das Isolierformteil 8 hindurchgeführt und mit einer als Stromverteiler wirkenden Metallscheibe 10 verbunden ist.

An dem Stromverteiler 10 sind drei elektrisch leitende Drähte 11-13 befestigt, die jeweils axial durch eine aus transparentem JA2-Treibladungspulver bestehende Röhre 14-16 hin durchgeführt (Fig. 2) und im Bereich des Hülsendeckels 17 der Treibladungshülse 5 mit einem ringförmigen Kontaktteil 18 verbunden sind. Das Kontaktteil 18 kontaktiert seiner seits die auf Erdpotential liegende Innenwand der nicht dargestellten Waffe.

Die transparenten Treibladungspulver-Röhren 14-16 sind mit mehreren, über Länge und Umfang verteilt angeordneten radialen Öffnungen 19 versehen.

Der Ladungsaufbau kann sowohl als Schüttladung als auch als Stapel- oder Kompaktla dung ausgeführt werden.

Zum Verschießen der Patrone 1 wird der Schalter 2 geschlossen und die mit einer Reihe von aufgeladenen Kondensatoren bestückte Energiequelle (bei einer Spannung von z. B. 40 kV) innerhalb kurzer Zeit entladen. Der dabei auftretende Entladestrom führt zur elektri schen Explosion der Drähte 11-13 und zur Einleitung von Lichtbogenentladungen inner halb der Treibladungspulver-Röhren 14-16. Die Röhren werden durch die Lichtbögen an gezündet und schlagartig umgesetzt. Die dabei entstehenden Treibladungsgase sowie die freigegebene Lichtbogenstrahlung bewirken dann eine schnelle und gleichmäßige Anzün dung des in der Hülse befindlichen Treibladungspulvers 4, welches sich zusammen mit der verbrennbaren Hülse 5 daraufhin umsetzt.

Durch die einem NENA-Treibladungspulver 4 über das Plasmaanzündsystem zugeführte elektrische Energiemenge ergibt sich außerdem eine Kompensation des Einflusses der Temperatur des Treibladungspulvers auf die Abbrandgeschwindigkeit, so daß ein aus der entsprechenden Rohrwaffe zu verschießendes Geschoß eine konstante Mündungsge schwindigkeit aufweist, ohne daß der maximal zulässige Gebrauchsgasdruck überschritten wird.

Eine derartige Temperaturkompensation mit Hilfe von elektrischer Energie kann bei Ver wendung eines temperaturunabhängigen DNDA-Treibladungspulvers entfallen. Hierdurch wird die für das Plasmaanzündsystem bereitzustellende elektrische Energiemenge verklei nert.

Bezugszeichenliste

1

Patrone

2

Schalter

3

Stromquelle

4

Treibladungspulver, erste Treibladungspulver

5

Hülse, Treibladungshülse

6

Hülsenboden

7

Ende (Hülse)

8

Isolierformteil

9

Hochspannungselektrode

10

Stromverteiler, Metallscheibe

11-13

Drähte

14-16

Röhren, Treibladungspulver-Röhren

17

Hülsendeckel

18

Kontaktteil

19

radiale Öffnungen

Claims

1. Patrone mit elektrothermischer Anzündvorrichtung mit den Merkmalen:

a) die Patrone (1) umfaßt eine mit einem ersten Treibladungspulver (4) mindestens teilweise gefüllte Hülse (5) und einen die Hülse (5) bodenseitig abschließenden Hülsenboden (6);
b) an dem Hülsenboden (6) ist eine Hochspannungselektrode (9) angeordnet;
c) auf ihrer dem Innenraum der Hülse (5) zugewandten Seite ist die Hochspan nungselektrode (9) mit dem ersten Ende mindestens eines elektrisch leitenden Drahtes (11-13) verbunden, welcher sich axial durch das erste Treibladungspul ver (4) hindurch erstreckt und der mit seinem zweiten Ende im vorderen Bereich der Treibladungshülse (5) mit einem Kontaktteil (18) verbunden ist;
d) der elektrisch leitende Draht (11-13) ist mindestens in einem Teilbereich der Treibladungshülse (5) axial durch eine aus einem zweiten Treibladungspulver be stehende Röhre (14-16) hindurchgeführt, und
e) bei dem zweiten Treibladungspulver handelt es sich um ein optisch transparentes Treibladungspulver.

2. Patrone nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem zweiten Treibladungspulver um Nitrocellulose-Pulver handelt.

3. Patrone nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem zweiten Treibladungspulver um JA2-Treibladungspulver handelt.

4. Patrone nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem ersten Treibladungspulver um N-(2-nitroxy)-nitraminethan-Treibladungspulver (NENA) handelt.

5. Patrone nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem ersten Treibladungspulver um DNDA-Treibladungspulver (DNDA = Dinitro- Diaza-Alkane) handelt.

6. Patrone nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Treibladungspulver bestehende Röhre (14-16) mit mehreren über Länge und Umfang verteilt angeordneten radialen Öffnungen (19) versehen ist.

7. Patrone nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich min destens drei Röhren (14-16) axial durch das in der Hülse (5) befindliche Treibla dungspulver (4) erstrecken und daß die Hochspannungselektrode (9) auf ihrer dem Innenraum der Hülse (5) zugewandten Seite als Stromverteiler ausgebildet ist.

8. Patrone nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromverteiler (10) aus einer Metallscheibe besteht.