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Bei
Rohrwaffen zum Verschießen
von eine Treibladung enthaltende Munition ist die Rohrlebensdauer
aufgrund von Erosionserscheinungen wesentlich kürzer als ihre Ermüdungslebensdauer.
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Zur
Minderung der Erosion im Waffenrohr ist es bekannt, dass Titanverbindungen
das Waffenrohr vor dem Angriff der heißen Pulvergase schützen. Um die
Titanverbindungen einzubringen, zeigt der Stand der Technik verschiedene
Möglichkeiten
auf.
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Aus
der
DE 31 50 290 C1 ist
zu entnehmen, dass sich die Rohrerosion durch Zusätze zum
Treibladungspulver, die Titanoxid aufweisen, verringern lässt. Um
neben der Verringerung der Rohrerosion auch gleichzeitig eine glatte
und reibungsarme Oberfläche
von Partikeln eines Treibladungspulvers zu erzielen, wird eine Beschichtung
der Partikel mit einer Titanverbindung vorgeschlagen.
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Die
DE 39 27 400 C2 gibt
an, eine verbrennbare Treibladungshülse mit einem bestimmten Anteil an
einer erosionsmindernden Titanverbindung auszustatten.
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Auch
die
DE 39 24 986 A1 betrifft
eine verbrennbare Treibladungshülse.
Es wird beschrieben, die Innenwandung dieser Treibladungshülse mit
einer Beschichtung zu versehen, die Titanoxid aufweist, um eine
Rohrerosion zu verringern.
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Das
vorgenannten Problem der Vermindung der Rohrerosion ist überhaupt
kein Thema der
DE 42 22
223 C1 . Denn es geht nicht um einen Treibladungsanzünder, sondern
vielmehr darum, ein elektrisches Anzündmittel zu schaffen, um eine
Sprengstoffladung, wie sie im Bergbau eingesetzt werden, zu zünden. In
dieser Schrift ist beschrieben, dass das elektrische Anzündmittel
eine Zündbrücke aus
aufgedampftem Titan aufweist. Man nutzt die hohe Wärmeleitfähigkeit
des Titans aus, um eine gute thermische Kopplung zwischen der Zündbrücke und
einem sich anschließenden
Zündsatz
zu erzielen.
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Die
DE 100 20 020 A1 zeigt
eine Anzündvorrichtung
für eine
Patrone, die einen elektrischen Draht in einem Anzündkanal
des Treibladungspulvers mit der Zündenergie elektrisch explodieren lässt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Alternative
aufzuzeigen, um die Rohrerosion ebenfalls mit Hilfe von Titanverbindungen
zu mindern.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass ein Treibladungsanzünder
folgende Merkmale aufweist:
- • Der Treibladungsanzünder (10)
ist als elektrischer Anzünder
für eine
Munition (1) mit einem Kaliber von größer als 50 mm ausgebildet,
- • der
Treibladungsanzünder
(10) ist länglich
und zum Einbringen in einen Anzündhohlraum
(41) einer Treibladung (40) oder zum Umhüllen mit
der Treibladung ausgebildet,
- • der
Treibladungsanzünder
(10) umfasst mindestens einen Zünddraht (11a, 11b),
der zu mehr als 80 Gewichtsprozent aus Titan besteht,
- • der
oder die Zünddrähte (11a, 11b)
sind an ihren Enden an eine Stromquelle anschließbar,
- • der
Treibladungsanzünder
(10) ist so ausgebildet, dass eine Zündenergie in der Größe dem oder
den Zünddrähten (11a, 11b)
zuführbar
ist, die sie zur Explosion und zur Verdampfung in feine Partikel
bringt,
- • der
oder die zu verdampfenden Zünddrähte (11a, 11b)
weisen eine Masse auf, die in den Treibladungsgasen einen Anteil
an Titanverbindungen erzeugen, der gewichtsbezogen mehr als 1 Promille
beträgt.
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Der
neue Treibladungsanzünder
bewirkt neben der Anzündung
auch, dass die Rohrerosion beim Verschießen der Munition gemindert
ist. Die Explosion des oder der Zünddrähte führt dazu, dass zunächst die
eigentliche Funktion des Treibladungsanzünders erfüllt wird und die Treibladung
gezündet wird.
Da der oder die Zünddrähte zu mehr
als 80 Gewichtsprozent aus Titan bestehen, führt die Explosion des oder
der Zünddrähte ferner
dazu, dass feine Partikel aus Titanverbindungen verdampft werden.
Titan reagiert sowohl mit Sauerstoff als auch mit Stickstoff. Daher
stellen die Partikel chemisch gesehen überwiegend Titanoxide und Titannitride
dar. Die feinen Partikel aus Titanverbindungen bilden einen Schutzfilm
an der Rohrwand. Damit erfüllt
der Treibladungsanzünder
auch die weitere Funktion der Minderung der Erosion. Untersuchungen
zeigten, dass ein Anteil an Titanverbindungen in den Treibladungsgasen,
der mehr als 1 Promille beträgt,
erosionsmindernd wirkt. Daher erübrigen
sich Maßnahmen,
die Zusätze
an Titanverbindungen im Treibladungspulver oder in der verbrennbaren
Treibladungshülse
vorsehen.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung weist der Treibladungsanzünder mindestens
drei Zünddrähte auf,
die in Einbaulage des Treibladungsanzünders bezogen auf die Treibladung
verteilt angeordnet sind. Mit dieser Maßnahme soll eine flächige, gleichmäßige Anzündung der
Treibladung erzielt werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der einzigen Fig. dargestellten
Ausführungsbeispieles
näher erläutert.
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Die
Fig. zeigt einen hinteren Abschnitt einer großkalibrigen Munition mit einem
Treibladungsanzünder 10,
einer Stummelhülse 20,
einer verbrennbaren Treibladungshülse 30 und einer Treibladung 40.
Der Treibladungsanzünder 10 ist
als elektrischer Anzünder
ausgebildet. Der Treibladungsanzünder 10 ist
länglich
und in einen Anzündhohlraum 41 einer Treibladung 40 eingebracht.
In Abweichung zum dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Treibladungsanzünder 10 auch
zum Umhüllen
mit einer Treibladung ausgebildet sein. In diesem Fall kann die Treibladung
beispielsweise ein Schüttpulver
sein.
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Der
Treibladungsanzünder 10 umfasst
mindestens einen Zünddraht,
der zu mehr als 80 Gewichtsprozent aus Titan besteht. Dies ist im
Ausführungsbeispiel
durch die Zünddrähte 11a und 11b illustriert.
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Die
Zünddrähte 11a und 11b sind
an ihren Enden an eine Stromquelle anschließbar. Der Treibladungsanzünder 10 ist
so ausgebildet, dass eine Zündenergie
in der Größe den Zünddrähten 11a und 11b zuführbar ist,
die diese zur Explosion und zur Verdampfung in feine Partikel bringt.
Die zu verdampfenden Zünddrähte 11a und 11b weisen
eine Masse auf, die in den Treibladungsgasen einen Anteil an Titanverbindungen
erzeugen, der gewichtsbezogen mehr als ein Promille beträgt.
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Dieser
Anteil an Titanverbindungen ist ausreichend, um den gewünschten
Erosionsschutz zu erzielen.
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Primär dient
der Treibladungsanzünder 10 zum
Zünden
der Treibladung 40. Sekundär erreicht man mit dem Treibladungsanzünder 10 eine
verminderte Rohrerosion aufgrund der die Rohrwand schützenden
feinen Partikel aus Titanverbindungen.
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Der
Treibladungsanzünder 10 weist
mehrere Zünddrähte 11a und 11b auf,
die in Einbaulage des Treibladungsanzünders bezogen auf die Treibladung 40 verteilt
angeordnet sind. Dadurch ermöglicht
man eine gleichmäßige und
großflächige Anzündung der Treibladung 40.
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Der
Treibladungsanzünder 10 ist
länglich und
von seiner Außenform
im Wesentlichen ein zylindrischer Körper. Da der Treibladungsanzünder 10 ein elektrischer
Anzünder
ist, besteht der Treibladungsanzünder 10 aus
elektrisch leitenden Bauteilen und elektrisch nicht leitenden Bauteilen.
Bei Anschluss an eine elektrische Stromquelle wird der elektrische Strom über die
elektrisch leitenden Teile den Zünddrähten 11a und 11b zugeführt.
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Die
elektrische Stromquelle wird über
einen ersten Stromanschluss 130 und einen zweiten Stromanschluss 120 angeschlossen.
Hierzu eignen sich beispielsweise Metallnadeln, um eine elektrische Verbindung
sicherzustellen. Der erste Stromanschluss 130 ist an einem
Kopf eines elektrisch leitenden Innenbolzen 13 angeordnet.
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Der
zweite Stromanschluss 120 befindet sich an einem Außengewindeteil 12.
Bei geschlossenem Stromkreis fließt der Strom durch die Zünddrähte 11a und 11b und
bringt sie zur Explosion.
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Im
Einzelnen wird der Stromkreis über
folgende, elektrisch leitende Bauteile realisiert:
- – den
ersten Stromanschluss 130
- – den
Innenbolzen 13
- – eine
Mutter 14
- – einen
Zünddrahtanschluss
auf der Mutter 14
- – den
Zünddraht 11a
- – einen
Zünddrahtanschluss
auf einer Hülse 17
- – die
Hülse 17
- – einen
weiteren Zünddrahtanschluss
auf der Hülse 17 für einen
weiteren Zünddraht
- – der
weitere Zünddraht 11b
- – einen
Zünddrahtanschluss
auf einer langen Hülse 18
- – die
lange Hülse 18
- – das
Außengewindeteil 12
- – den
zweiten Stromanschluss 120 am Außengewindeteil 12.
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Zur
Isolierung dienen folgende Bauteile:
- – eine lange
Isolierhülse 15 mit
isolierendem Kopf
- – zwei
kurze Isolierhülsen 16a und 16b.
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Vorversuch:
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Der
Anmelder führte
einen Vorversuch durch, der zunächst
lediglich belegen sollte, dass mit einem Treibladungsanzünder, der
Zünddrähte aus
Titan aufweist, eine sichere und unproblematische Anzündung einer
Treibladung möglich
ist. In dem Vorversuch wurden, aus Gründen der Vereinfachung, Zünddrähte mit
einer geringen Masse im Verhältnis zur
Masse der Treibladung eingesetzt. Denn das Ziel des Vorversuches
bestand darin nachzuweisen, dass eine Explosion von Zünddrähten eine
größere Treibladungsmasse
zünden
kann. Das Ziel des Vorversuches bestand nicht darin, dass in den
Treibladungsgasen ein Anteil an Titanverbindungen erzeugt wird, der
so hoch ist, dass eine Rohrerosion deutlich vermindert wäre.
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Dem
Vorversuch lagen folgende Einzelheiten zugrunde:
- – Gewicht
der Treibladung: 8 000 g.
- – Art
der Treibladung: Typ JA2, zylindrisch, 7- bzw. 19-Loch, Schüttpulver
der chemischen Zusammensetzung Nitrocellulose (60%), Diglycoldinitrat
(24%), Nitroglycerin (15%) und Zusätze.
- – Ausbildung
des Treibladungsanzünders:
Länglich, ähnliche
Konstruktion wie in der Fig.
- – Der
Treibladungsanzünder
war von der pulverförmigen
Treibladung umhüllt.
- – Der
Treibladungsanzünder
umfasste 4 Zünddrähte aus
Titan.
- – Jeder
Zünddraht
hatte einen Durchmesser von 0,125 mm und eine Länge von 50 mm.
- – Die
Masse der 4 Zünddrähte betrug
insgesamt 4 mal 2,8 mg, also insgesamt etwa 10 mg.
- – Rein
rechnerisch beträgt
die Energie zum Verdampfen pro Draht 30J.
- – Die
zugeführte
elektrische Zündenergie
betrug mindestens 27 kJ. Dies ist ein Vielfaches mehr als die Energie,
die zum Verdampfen notwendig ist. Dadurch ist eine Anzündung aufgrund
einer Explosion von Zünddrähten sichergestellt.
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Versuchsergebnis:
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Es
wurde eine sichere Anzündung
der 8 000 g schweren Treibladung erzielt.
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Übertragung
der Ergebnisse des Vorversuches auf den Erfindungsgegenstand: Um
eine nennenswerte Verminderung der Rohrerosion zu erzielen, muss
der zu verdampfende Zünddraht
eine Masse aufweisen, die in den Treibladungsgasen einen Anteil
an Titanverbindungen erzeugt, der gewichtsbezogen mehr als 1 Promille
beträgt.
Dies bedeutet, dass die Höhe
der im Vorversuch eingesetzten Masse an Titan in Bezug zu der Masse
der Treibladung viel zu niedrig ist.
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Um
die vorgenannte 1 Promille-Grenze zu überschreiten, ist beispielsweise
ein Drahtgewicht von 8 g für
eine Treibladung von 8000 g ausreichend. Hierbei ist man auf der
sicheren Seite, da eine bestimmte Masse an Titan eine höhere Masse
an den sich bildenden Titanverbindungen (Stöchiometrie) ergibt.
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Geht
man von dem vorgenannten Drahtgewicht von 8 g aus und gibt einen
Drahtdurchmesser von 0,5 mm (bzw. 1 mm) vor, erhält man rechnerisch eine Drahtlänge von
9 m (bzw. 2,2 m).
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Mögliche Alternativen
der Anordnung des oder der Titandrähte:
- – Zunächst besteht
die Möglichkeit,
den vorgenannten Draht unzerteilt zu lassen. In diesem Fall bietet
sich eine spiralförmige
Anordnung an.
- – Zerteilt
man den Draht in eine Vielzahl von Einzeldrähten, ist ebenso eine spiralförmige Anordnung
nach Art eines mehrgängigen
Gewindes oder nach Art von hintereinander liegenden Spiralen möglich.
- – Es
kann auch eine Anordnung ähnlich
wie in der Fig. gewählt
werden. Wegen der großen
Drahtlänge
im vorliegenden Beispiel und um eine gute Übertragung auf die umliegende
Treibladung zu erzielen, ist es von Vorteil, soweit wie möglich die Länge des
Treibladungsanzünders
im Bereich, der von der Treibladung umgeben ist, zur Verteilung
der Einzeldrähte
auszunutzen.
- – Durch
die Drahtexplosion werden die Titanverbindungen (TiO2,
...), die durch das heiße
Plasma entstehen, in radialer Richtung zur Rohrwand hin beschleunigt.
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- 1
- Munition
- 10
- Treibladungsanzünder
- 11a
- Zünddraht
- 11b
- Zünddraht
- 12
- Außengewindeteil
- 120
- zweiter
Stromanschluss
- 13
- Innenbolzen
- 130
- erster
Stromanschluss
- 14
- Mutter
- 15
- lange
Isolierhüse
- 16a
- kurze
Isolierhülse
- 16b
- kurze
Isolierhülse
- 17
- Hülse
- 18
- Hülse
- 20
- Stummelhülse
- 30
- verbrennbare
Treibladungshülse
- 40
- Treibladung
- 41
- Anzündhohlraum