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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens zur Befüllung
einer Form mit gießfähigem kunststoffgebundenen
Sprengstoff, wobei die Form eine Hülle aufweist, die an ihren
Stirnseiten mittels zumindest einem bezüglich der Hülle verschiebbaren Deckel verschließbar ist.
Unter der Form wird in diesem Zusammenhang beispielsweise das aus
mehreren Teilen bestehende Gehäuse
einer Sprengladung verstanden. Dieses kann eine zylinderförmige, zumeist
metallische Hülle
aufweisen, welche beidseitig mit Deckeln verschlossen wird. Ein
erster Deckel kann als trichterförmige
Auskleidung geformt sein, der innenseitig formschlüssig an
der Sprengladung anliegt. Der weitere Deckel dient in der Regel
auch zur Halterung von Bestandteilen der Zündkette und gegebenenfalls
auch von Körpern
zur Detonationswellenlenkung (Herz).
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Es
ist bekannt, dass kunststoffgebundene Sprengstoffe beim Abgießen in Formen
Luftblasen einschließen
können.
Dem wird dadurch entgegengewirkt, dass der Gießvorgang in einem evakuierbaren
Gefäß und unter
Rütteln
stattfindet. Darüber
hinaus ergibt sich während
des Aushärtungsvorganges noch
das Problem, dass der Sprengstoff in nicht unerheblichem Maße schrumpft.
Dadurch bilden sich unerwünschte
Spalte, welche die detonative Umsetzung des Sprengstoffes sehr ungünstig beeinflussen können. In
den Spalten entstehen nämlich
Gasströmungen
mit großer
Geschwindigkeit und hohen Energieinhalten. Da die Geschwindigkeiten
dieser Gasströmung
erheblich größer als
die Detonationsgeschwindigkeit des Sprengstoffes sein kann, ergibt sich
hieraus ein ungünstiges
Verhalten bei der detonativen Umsetzung, was letztlich zu einer
nicht unerheblichen Leistungsminderung der Sprengladung führt.
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Derartige
Spalte können
auch bei Veränderung
der Umgebungstemperatur bei der Lagerung des fertig gegossenen Sprengstoffes
in der umgebenden Hülle
entstehen. Durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten
des Sprengstoffes und der Hülle
lässt sich
die Bildung von Zwischenräumen an
der Grenzschicht zwischen Sprengstoff und Hülle ohne eine ausgleichende
Maßnahme
nicht vermeiden.
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Die
DE-OS 20 46 372 schlägt als Lösung des genannten
Problems vor, einen voluminösen
Federring zwischen der umgebördelten
Hülle und
der als Deckel fungierenden metallischen Einlage anzuordnen der
sich über
einen Druckring am Rand der Hülle abstützt. Dieser
Lösungsansatz
weist jedoch den gravierenden Nachteil auf, dass sich massive Bauteile
in demjenigen Bereich befinden, in dem die Ausbildung des Hohlladungsstachels
stattfindet.
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In
der
DE 34 41 983 C1 der
Anmelderin wird zur Lösung
des temperaturbedingten Ausgleichsproblems vorgeschlagen, an der
Basis der Auskleidung zwei über
konische Innenflächen
aneinander liegende Ringe anzuordnen, die aus Materialien mit unterschiedlichen
Wärmeausdehnungskoeffizienten
bestehen. Hier liegt eine funktionierende Lösung der Problems vor, die
aber in der Konzeption und Herstellung aufwändig ist. Außerdem befinden
sich die benötigten
Bauteile wiederum in demjenigen Bereich, in dem die Formung des
Hohlladungsstachels stattfindet.
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Es
ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein für verschiedene
Bauarten von Gefechtsköpfen
geeignetes Verfahren und eine dieses Verfahren unterstützende Vorrichtung
zu finden, welches die Bildung von Spalten bei der Aushärtung des Sprengstoffes
und bei Temperaturschwankungen während
der Lagerung verhindert und sich durch einfachste Handhabung auszeichnet.
Weiterhin ist gefordert, dass die unterstützende Einrichtung möglichst
wenig Bauvolumen beansprucht und den Stachelbildungsraum nicht beeinflusst.
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Die
Aufgabe wird in einfacher Weise durch die in den Ansprüchen 1 und
2 beschriebenen Merkmale gelöst,
wobei beiden Ansprüchen
das gleiche Verfahren mit unterschiedlich aufeinander folgenden Verfahrensschritten
zugrunde liegt. Vorteilhafte Ausgestaltungen Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 sind in den rückbezogenen Unteransprüchen 2 bis
5 beschrieben.
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Die
herausragenden Vorteile der in den Ansprüchen 1 und 2 beschriebenen
Verfahren zur Befüllung
einer Form mit gießfähigem kunststoffgebundenen
Sprengstoff sind zum einen darin zu sehen, dass mit nur geringem
Aufwand Sprengladungen für
unterschiedlichste Gefechtsköpfe
mit hoher gleichbleibender Qualität hergestellt werden können, wobei
in jedem Fall die beim Aushärten
oder bei der Lagerung entstehenden Spalten zuverlässig vermieden
werden können.
Weiterhin ist es von Vorteil, dass Bauteile zur Detonationswellenlenkung,
wie zum Beispiel das sogenannte Herz, in der Sprengladung größerer Gefechtsköpfe, die
noch dazu aus relativ weichem Sprengstoff (weniger als 50 Shore)
bestehen, angeordnet werden können,
ohne dass es vorher einer aufwändigen
Bearbeitung mittels Ausdrehen bedarf. Somit kann auch die Bildung
von Spalten im Bereich des Herzens auf einfache Weise vermieden
werden, welche nicht nur infolge des Gießvorganges sondern auch durch
das Ausdrehen entstehen können.
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Die
wesentliche Vereinfachung besteht darin, dass anstelle aufwändiger mechanischer
Vorrichtungen zum Ausgleich der temperaturbedingten Ausdehnung bzw.
Schrumpfung des Sprengstoffes zwischen der Druckplatte und dem dazu
gehörenden Deckel
formschlüssig
eine Schicht aus reversibel deformierbarem Material eingezogen ist.
Im Rahmen ihrer reversiblen Verformung übt diese Schicht mittels Kompression
eine gleichmäßig über die
Druckplatte verteilte Druckkraft auf den Sprengstoff aus, so dass dieser
in jedem Fall den ihm zur Verfügung
stehenden Raum vollständig,
das heißt
ohne Blasen oder Spalten ausfüllt.
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Vorteilhafterweise
weist die Schicht aus dem reversibel deformierbaren Material die
Form eines oder mehrerer bezüglich
der Druckplatte konzentrischen Rings auf. Erfahrungsgemäß genügt zur Kompensation
der Volumenänderung
des Sprengstoffes ein Kompensationsweg von etwa 2-3 mm. Dementsprechend
wird die Dicke des reversibel deformierbaren Materials so gewählt, dass
der gewünschte
reversible Kompensationsweg erreicht werden kann. Besonders vorteilhaft
ist es, die Schicht des reversibel deformierbaren Materials aus
einem Kunststoffmaterial herzustellen, welches aus Silikon besteht
oder einen großen
Anteil an Silikon enthält.
Diese Materialien zeichnen sich durch Langzeitstabilität und inertes Verhalten
gegenüber
Umwelteinflüssen
aus. Schließlich
ist es noch von Vorteil, wenn das reversibel deformierbare Material
in Ausnehmungen im Deckel oder in der Druckplatte gegen Verrutschen
gesichert gehalten wird.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und
wird im folgenden näher
beschrieben.
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Die
einzige Figur der Zeichnung zeigt einen vereinfachten Schnitt entlang
der Längsachse
durch eine Hohlladung. Die Hülle 1 bildet
zusammen mit dem als trichterförmige
Auskleidung geformten ersten Deckel 2 und dem weiteren
Deckel 6 die Form der gesamten Ladung. Der überwiegende
Teil dieser Form soll mit dem kunststoffgebundenen Sprengstoff 3 ausgegossen
werden. Hierzu wird vorbereitend die im Ausführungsbeispiel zylindrische
Hülle 1 mit
dem als Auskleidung geformten ersten Deckel 2 mechanisch
fest verbunden. Dies kann durch dem Fachmann geläufige übliche Verbindungsmethoden
wie beispielsweise Schrauben, Kleben, Bördeln geschehen.
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Als
weitere Vorbereitung für
den eigentlichen Gießvorgang
wird die beim Ausführungsbeispiel kreisförmige Druckplatte 4,
die mittig einen Flansch zur Aufnahme der Primärladung 10 aufweist,
mit der scheibenförmigen Übertragerladung 5 verbunden.
Im Zentrum der Übertragerladung
kann bei Bedarf noch ein Herz 9 angeordnet und befestigt
sein, welches im Fall der Initiierung der Primär- und der Übertragerladung zur Lenkung
der Detonationswellen in den Sprengstoff 3 hinein dient.
Anschließend
kann der Gießvorgang
beginnen, der üblicherweise
zur Vermeidung von Blasen und Lunkern im Sprengstoff 3 unter
Vakuum abläuft,
wobei die auszugießende Form
gerüttelt
wird. Die Füllung
erfolgt bis zu einer vorbestimmten Höhe des Sprengstoffpegels innerhalb
der Hülle 1.
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Anschließend wird
die vormontierte Druckplatte (4) zusammen mit der Übertragerladung
(5) und dem Herz (9) in der Art eines Kolbens
in den noch flüssigen
Sprengstoff 3 eingedrückt
und zentriert. Dieser aus Druckplatte und Übertragerladung bestehende
Verschluss bleibt jedoch zunächst
noch gegenüber
der Hülle 1 in
Richtung der Längsachse der
Form beweglich gelagert.
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Anschließend werden
die Schicht aus reversibel deformierbarem Material 8 auf
die Druckplatte gelegt, wobei die Schicht durchaus aus mehreren Teilen
bestehen kann. Die Druckplatte kann zur Aufnahme dieser Teile auch
flache Ausnehmungen 11 aufweisen. Die Teile der Schicht
können
beispielsweise scheibenförmig
oder ringförmig
ausgebildet sein. Entscheidend hierbei ist, dass nach Abschluss der
Montage aller weiteren Teile über
die gesamte Fläche
der Druckplatte eine gleichmäßige Krafteinleitung
auf die Sprengladung erfolgt.
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Nach
dem Einlegen der Teile aus reversibel deformierbarem Material wird
der weitere Deckel 6 auf die Hülle aufgesetzt und an dieser
beispielsweise durch Verschrauben befestigt. In der Regel erfolgt das
Verschrauben so weit bis der Deckel bündig auf der Hülle aufsitzt.
Der Deckel 6 ist so geformt, dass zwischen ihm und der
Druckplatte 4 ein Zwischenraum 7 verbleibt wenn
der Deckel vollständig
verschraubt ist. Dieser Zwischenraum ist bezüglich seiner Höhe so dimensioniert,
dass die Schicht aus reversibel deformierbarem Material 8 gerade
um dasjenige Maß zusammengedrückt wird,
welches der gewünschten
Krafteinleitung über
die Druckplatte auf den Sprengstoff entspricht. Sind in der Druckplatte 4 und/oder
in dem weiteren Deckel 6 Ausnehmungen vorgesehen, so werden
deren Tiefenmaße
bei der Komprimierung des reversibel deformierbaren Materials entsprechend
berücksichtigt.
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Der
Gießvorgang
der Ladung ist nun abgeschlossen. Nach einer gewissen Aushärtezeit
ist die Hohlladung fertig. Die Vorspannung durch das reversibel
deformierbare Material sorgt beim Aushärten für einen dauerhaften Druck auf
das Sprengstoffvolumen, der dadurch das verfügbare Volumen restlos, d. h.
ohne jegliche Spalten ausfüllt.
Auch nach dem Aushärten
der Ladung wird weiterhin jede temperaturbedingte Ausdehnung oder
Schrumpfung ausgeglichen.
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Das
Gießverfahren
kann gemäß Anspruch
2 auch in einer anderen Reihenfolge ablaufen, die sich je nach Konzept
der Hohlladung als günstiger
erweisen kann. Vor dem eigentlichen Gießvorgang, bei dem die Befüllung über die
erste Stirnseite erfolgt, an der später der erste Deckel 2 befestigt
werden wird, wird zunächst
die weitere Stirnseite mit einem vormontierten Verschluss, bestehend
aus der Druckplatte 8, der Übertragerladung 5 und
gegebenenfalls dem Herz 9, provisorisch verschlossen. Dies
bedeutet, dass der Verschluss in der Art lösbar fixiert wird, dass er
in der Hülle 1 zentriert
angeordnet sozusagen den Boden der auszugießenden Form bildet.
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Anschließend wird
der gießfähige kunststoffgebundene
Sprengstoff unter Vakuum und unter Rütteln eingegossen. Nach dem
Erreichen der gewünschten
Füllhöhe wird
der erste trichterförmige Deckel 2 von
außen
in die Hülle 1 eingedrückt und
in seiner Sollposition befestigt. Danach wird die provisorische
Fixierung des vormontierten Verschlusses gelöst und der weitere Deckel 6 aufgesetzt
und anschließend
verschraubt. Im Zwischenraum zwischen dem weiteren Deckel und der
jetzt in Richtung der Längsachse
beweglichen Druckplatte 4 ist wiederum eine Schicht aus
reversibel deformierbarem Material 8 vorgesehen, die durch
die Verschraubung des Deckels gerade um dasjenige Maß zusammengedrückt wird,
welches der gewünschten
Krafteinleitung über die
Druckplatte auf den Sprengstoff entspricht. Sind in der Druckplatte 4 und/oder
in dem weiteren Deckel 6 Ausnehmungen vorgesehen, so werden
deren Tiefenmaße
bei der Komprimierung des reversibel deformierbaren Materials entsprechend
berücksichtigt.
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Die
Gestaltung der räumlich
begrenzten Schicht aus reversibel deformierbarem Material lässt einige
Gestaltungsmöglichkeiten
hinsichtlich der Form und des Materials zu. Bezüglich der Form haben sich in
der Praxis Scheiben oder Ringe gut bewährt. Bei der Materialauswahl
muss darauf geachtet werden, dass der Bereich der reversiblen Verformung
des gewählten
Werkstoffes den Anforderungen an die benötigte Belastbarkeit entspricht.
Gut bewährt
haben sich elastische Kunststoffe, wie beispielsweise Silikone.
Gerade dieser Werkstoff weist den besonderen Vorteil der hohen Elastizität in Verbindung
mit einer ausgeprägten
Resistenz gegen Umwelteinflüsse
auf, weshalb er für
diese Anwendung besonders gut geeignet ist. Der Deformationsweg
der besagten Schicht hängt
natürlich
von der Größe und Dimensionierung
der Ladung ab. In verschiedenen Ausführungsbeispielen hat sich ein
Deformationsweg von 2 – 3
Millimetern als ausreichend erwiesen. Der Fachmann bestimmt hieraus
in Abhängigkeit
vom gewählten
Material die benötigte
Dicke der Schicht.