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Ein Explosivstoff wird üblicherweise in einem sehr stabilen Behältnis aufbewahrt. Dieses Behältnis umfasst üblicherweise den eigentlichen, entsprechend der Menge des aufzunehmenden Explosivstoffs dimensionierten Behälter sowie ein lösbar am Behälter anbringbares Schließbauteil, über das der Behälter fest verschlossen wird. Der Explosivstoff ist in dem Behältnis verdämmt. Als Behältnis im erfindungsgemäßen Sinn ist dabei jedwedes Behältnis zu verstehen, in dem ein Explosivstoff aufbewahrt wird, also sowohl Verpackungs- und Transportbehältnisse, als auch Munition, also Geschosse, die naturgemäß einen Explosivstoff enthalten.
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Um im Brandfall eine ungewollte Detonation des Behältnisses aufgrund einer thermisch induzierten Umsetzung des Explosivstoffs zu vermeiden ist es bekannt, das Behältnis mit einer Ventilations- oder Druckminderungseinrichtung zu versehen, über die der sich im Inneren des Behältnisses aufgrund der Reaktion oder Umsetzung des Explosivstoffs aufbauende Druck über eine Ventilationsöffnung abgebaut werden kann. Ferner sind aus der
EP 1 502 073 B1 und aus der
US 5 035 181 A Schmelzsicherungen für Behälter zur Aufbewahrung von Explosivstoffen bekannt. Im Munitionsbereich spricht man hierbei von einer insensitiven Munition, die bei hoher Funktionszuverlässigkeit die Wahrscheinlichkeit einer ungewollten Initiierung des Explosivstoffs durch äußere Einflüsse wie beispielsweise Brand, Beschuss etc. reduziert. Ist im Brandfall die Munition hohen Temperaturen ausgesetzt, beginnt der Sprengstoff durch die erhöhte Temperatur im Inneren des Geschosses auszugasen und zu brennen. Ein solches Geschoss besteht üblicherweise aus einem den Behälter bildenden Geschosskörper sowie einem eine Zündeinrichtung enthaltenden, das Schließbauteil bildenden Zünder, die fest miteinander verschraubt sind. Zur Vermeidung einer thermisch induzierten Detonation ist es bekannt, im Bereich des Geschosskörpers oder einem mechanischen Kopplungsstück zwischen Geschosskörper und Zünder eine oder mehrere Entlüftungsbohrungen vorzusehen, die mittels Kunststoffpfropfen verschlossen sind. Durch den sich aufbauenden Druck werden die Kunststoffpfropfen herausgesprengt, so dass die Entlüftung erfolgen kann. Alternativ kann bei Geschossen ohne ein solches Kopplungsstücks der Zünder unter innerer Druckbelastung vollständig vom Geschosskörper abgetrennt werden, bevor es zu einer Detonation kommt. Jedoch kann über diese Mechanismen oft der gewünschte Insensitivitätsgrad nicht sichergestellt werden.
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Der Erfindung liegt damit ausgehend vom oben beschriebenen Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Behältnis zur Aufbewahrung eines Explosivstoffs anzugeben, bei welchem die Montage vereinfacht und zugleich die Fixierung der Bauteile des Behältnisses zueinander sicher gewährleistet ist.
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Diese Aufgabe wird durch das Behältnis zur Aufbewahrung eines Explosivstoffs gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß sind der Behälter und das Schließbauteil über ein spezifisch ausgebildetes Verbindungsbauteil gekoppelt, das über eine Schmelzsicherung verfügt. Das Verbindungsbauteil umfasst zwei Bauteile, die mittels eines schmelzbaren Verbindungsstoffes fest miteinander verbunden sind, so dass das Verbindungsbauteil bei üblicher Umgebungstemperatur eine feste, stabile Einheit bildet. Die Schmelztemperatur des Verbindungsstoffes liegt erfindungsgemäß im Bereich zwischen 80°C bis 170°C, bevorzugt zwischen 100°C bis 150°C. Der Schmelztemperaturbereich von 80°C bis 170°C, insbesondere von 100°C bis 150°C ist dabei unter Berücksichtigung von einerseits hohen Umgebungstemperaturen, andererseits von üblichen Umsetzungs- respektive Reaktionstemperaturen verwendeter Explosivstoffe gewählt. Im Einsatz liegt die Umgebungstemperatur respektive die Temperatur, der ein Geschoss ausgesetzt ist, üblicherweise deutlich unterhalb der unteren Schmelztemperatur von 80°C respektive vorzugsweise 100°C. Die Umsetzungs- oder Reaktionstemperatur der Explosivstoffe liegt je nach verwendetem Typ oberhalb von 170°C, also der oberen Schmelztemperaturgrenze, die wie beschrieben bevorzugt 150°C beträgt. Kommt es nun im Falle eines Brandes zu einem Temperaturanstieg am respektive im Behältnis, beispielsweise dem Geschoss, und steigt die Temperatur über die Schmelztemperatur des Verbindungsstoffes, also der Schmelzsicherung, so schmilzt der Verbindungsstoff auf und die vormals feste Verbindung der Verbindungsbauteilhälften ist nicht mehr gegeben. Druckbedingt öffnet sich nun das Behältnis zwangsläufig, indem das Verbindungsbauteil auseinanderfällt. Eines vollständigen Auseinanderfalls bedarf es dabei gar nicht, vielmehr ist es ausreichend, wenn sich druckbedingt die Bauteilhälften nur etwas relativ zueinander bewegen, so dass sich eine geringe Öffnung ergibt, über die ein Druckausgleich möglich ist. Eine Detonation unter Zerbersten des Behältnisses und Splitterbildung mit der Gefahr etwaiger Kollateralschäden ist damit nicht mehr gegeben.
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Der Verbindungsstoff ist bevorzugt ein Lot, also eine Metalllegierung, mit dem die beiden metallenen Bauteilhälften verlötet sind. Ein verwendbares Lot mit einem Schmelzpunkt, der im angegebenen Schmelztemperaturintervall von 80°C bis 170°C, bevorzugt von 100°C bis 150°C liegt, ist beispielsweise Sn42Bi58. Der Schmelzpunkt dieses SnBi-Legierungslotes liegt bei ca. 138°C, also bei einer Temperatur, die weder von der üblichen Umgebungstemperatur erreicht wird, noch in der Nähe der Umsetzungstemperatur eines Explosivstoffes liegt. Anstelle eines Lots wäre auch ein schmelzbarer Kleber denkbar.
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Der Behälter und das Schließbauteil selbst sind erfindungsgemäß rotationssymmetrische Teile, wobei das Verbindungsbauteil in diesem Fall als Verbindungsring ausgeführt ist. Die Ausbildung der entsprechenden Elemente als rotationssymmetrische Teile macht deren Herstellung und Montage besonders einfach.
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Ein solches rotationssymmetrisches Behältnis ist besonders bevorzugt als Geschoss ausgeführt, umfassend einen den Behälter bildenden Geschosskörper sowie einen eine Zündeinrichtung enthaltenden, das Schließbauteil bildenden Zünder, die über den Verbindungsring miteinander verbunden sind. Dabei kann das Geschoss beliebiger Art sein, d. h., es kann einen Kopfzünder oder einen Bodenzünder etc. enthalten.
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Der Verbindungsring besteht erfindungsgemäß aus zwei die Bauteilhälften bildenden Ringhälften, die axial ineinandergreifen und über den Verbindungsstoff miteinander verbunden sind. D. h., dass die eine Ringhälfte die andere Ringhälfte außenseitig radial übergreift. Die jeweiligen Durchmesser sind selbstverständlich entsprechend aufeinander abgestimmt, so dass sich ein weitgehender spielfreier Übergriff ergibt. Dabei ist erfindungsgemäß am Innenumfang der einen Ringhälfte und am Außenumfang der anderen Ringhälfte jeweils eine Anschlagkante vorgesehen, wobei die Anschlagkanten beim Ineinanderschieben aneinander anschlagen und die Einschiebebewegung begrenzen. Hierüber ist zum einen die Montage der Ringhälften einfach, zum anderen sind die beiden Ringhälften bei Kantenanschlag aneinander festgelegt, so dass der Verbindungsstoff, also bevorzugt das Lot, ohne Weiteres zur Verbindung der Ringhälften aufgebracht werden kann. Bevorzugt sind dabei die Ringhälften gleich lang, so dass die eine Ringhälfte vollständig in der anderen aufgenommen ist und sich ein insgesamt kompakter, doppelwandiger Verbindungsring ergibt.
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Zur Verbindung der Ringhälften respektive zur Einbringung des Verbindungsstoffes ist erfindungsgemäß stirnseitig am Verbindungsring eine von beiden Ringhälften begrenzende Nut vorgesehen sein, in der der Verbindungsstoff aufgenommen ist. Über diese Nut, die bevorzugt V-förmig im Querschnitt ist, wird ein hinreichend großes Volumen geschaffen, in das der Verbindungsstoff, also bevorzugt das Lot, eingebracht werden kann. Da die Nut von beiden Ringhälften begrenzt ist, benetzt der Verbindungsstoff beide Ringhälftenflächen, so dass diese fixiert sind. Hierüber ist auch eine hinreichend große Benetzungsfläche realisiert, insbesondere wenn die Nut V-förmig ausgeführt ist.
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Zur einfachen Verbindung des Verbindungsringes mit dem Behälter und dem Schließbauteil sind an den beiden Ringhälften bevorzugt endseitige Gewindeabschnitte vorgesehen, die in entsprechende Gewindeabschnitte am Behälter und am Schließbauteil eingeschraubt sind. Es ist also eine einfache Schraubverbindung realisiert. Dabei kommt es nicht darauf an, ob der Verbindungsring zunächst am Behälter, also beispielsweise dem Geschosskörper angeschraubt wird, und sodann das Schließbauteil, also beispielsweise der Zünder in den Verbindungsring eingeschraubt wird, oder umgekehrt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:
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1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Behältnisses in Form eines Geschosses in einer Schnittansicht,
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2 eine perspektivische Schnittansicht durch das Verbindungsbauteil in Form eines Verbindungsringes, wie beim Geschoss gemäß 1 vorgesehen,
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3 eine Teilansicht der Darstellung des Verbindungsrings aus 2 von der Seite, im Schnitt, und
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4 eine Prinzipdarstellung eines Geschosses nach Aufschmelzen des Verbindungsstoffes und entsprechender Bauteiltrennung.
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1 zeigt in Form einer Prinzipdarstellung ein erfindungsgemäßes Behältnis 1 in Form eines Geschosses 2, umfassend einen als hohlzylindrisches, rotationssymmetrisches Bauteil ausgeführten Geschosskörper 3, in dem der Explosivstoff 4 aufgenommen ist. Am offenen Ende des Geschosskörpers 3 ist ein Innengewindeabschnitt 5 vorgesehen, in den ein Verbindungsring 6, der ein Außengewinde 7 aufweist, eingeschraubt ist. Der Verbindungsring 6 weist des Weiteren ein am anderen Ringende vorgesehenes Innengewinde 8 auf. In dieses Innengewinde 8 wird ein Zünder 9, der in einer Kammer 10 üblicherweise eine nicht näher dargestellte Zündeinrichtung aufweist, mit einem Außengewinde 11 eingeschraubt. Die Gewindeabschnitte 7 und 8 des Verbindungsrings 6 sind in den 2 und 3 zu sehen, in denen der Verbindungsring 6 detaillierter dargestellt ist. Über die nicht näher gezeigte Zündeinrichtung wird der Explosivstoff 4 bei Bedarf gezündet.
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Wesentliches erfindungsgemäßes Element ist der Verbindungsring 6, der in den 2 und 3 im Detail dargestellt ist. Der Verbindungsring 6 besteht aus zwei Ringhälften 12 und 13, die ineinandergreifen, wobei die Ringhälfte 12 das außenliegende Teil und die Ringhälfte 13 das innenliegende Teil ist. An beiden Ringhälften 12, 13 sind jeweils Anschlagkanten 14, 15 vorgesehen, die über entsprechende Stufen gebildet sind. Über diese Anschlagkanten 14, 15 wird die Einschiebebewegung der Ringhälfte 13 in die Ringhälfte 12 begrenzt, so dass eine definierte Positionierung beider Ringhälften zueinander in einer ausgezeichneten Endstellung gegeben ist. Ersichtlich sind die beiden Ringhälften 12, 13 axial gesehen gleich lang, so dass sich quasi ein zweiwandiger Verbindungsring 6 ergibt. Die jeweiligen Innen- und Außendurchmesser sind entsprechend aufeinander abgestimmt, so dass sich eine weitestgehend spielfreie oder nur minimales Spiel aufweisende Steckverbindung ergibt.
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Vorgesehen ist des Weiteren eine am Verbindungsring 6 ausgeführte stirnseitig ausgebildete Nut 16, die, siehe 3, im Querschnitt V-förmig ist. Die Nut 16 wird von beiden Ringhälften 12, 13 über entsprechende Nutflächen 17, 18 begrenzt. In der Nut 16 ist ein schmelzbarer Verbindungsstoff 19, hier in Form eines Lotes 20 aufgenommen, d. h., dass die Nut 16 vollständig mit dem Lot 20 gefüllt ist. Das Lot ist bevorzugt eine SnBi-Legierung, vorzugsweise Sn42Bi58. Es wird aufgeschmolzen in die Nut 16 eingebracht, so dass es die Nutflächen 17, 18 der bei Bedarf hierbei ebenfalls beheizten metallenen Ringhälften 12, 13 vollständig benetzt. Nach dem Aushärten des Lotes 20 sind die Ringhälften 12, 13 fest miteinander verbunden.
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Das Lot 20 weist einen Schmelzpunkt auf, der bevorzugt im Bereich zwischen 100°C bis 150°C liegt. Ist also eine Temperatur im Bereich des Lotes gegeben, die in diesem Temperaturbereich liegt, so verflüssigt sich das Lot und die stoffschlüssige Verbindung der Ringhälften 12, 13 wird gelöst. Der Schmelzpunkt des Lotes Sn42Bi58 liegt bei ca. 138°C. Er liegt damit innerhalb des angegebenen Temperaturintervalls und ist einerseits deutlich höher als maximal mögliche Umgebungstemperaturen, denen ein Geschoss im Einsatz ausgesetzt ist. Er ist aber auch deutlich niedriger als die Reaktions- oder Umsetzungstemperatur des verwendeten Explosivstoffes 4.
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Kommt es nun zu einem Brand, dem das Geschoss 2 ausgesetzt ist, so erwärmt es sich. Dabei steigt die Temperatur auch im Bereich des Verbindungsringes 6 und folglich auch des Lots 20. Wird dessen Schmelztemperatur erreicht, so schmilzt es auf und die feste Verbindung der Ringhälften 12, 13 wird gelöst. Der Zünder 9 liegt damit lose auf dem Geschosskörper 3 auf. Hierdurch ist der Explosivstoff 4 nicht mehr verdämmt. Kommt es nun temperaturbedingt zu einem Ausgasen des Explosivstoffs 4, so kann bereits bei minimalem Innendruck der Zünder 9 etwas aus dem Geschosskörper 3 bewegt werden, d. h., dass sich die innere Ringhälfte 13 etwas aus der äußeren Ringhälfte 12 bewegt, so dass sich ein schmaler Entlüftungsspalt ergibt, durch den der geringe Überdruck abgebaut wird. Bei weitergehender Erwärmung des Explosivstoffs kann dieser ohne Weiteres aus dem Geschosskörper 3 herausfließen und abbrennen, eine Detonation unter Zerbersten des Geschosses ist damit ausgeschlossen.
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4 zeigt exemplarisch das Geschoss aus 1 nach Aufschmelzen des Lotes 20, wobei hier aus Gründen der Übersichtlichkeit der Zünder 9 relativ weit aus dem Geschosskörper 3 herausbewegt ist. Ersichtlich ist jedoch in jedem Fall, dass die beiden Ringhälften 12, 13 nicht mehr stoffschlüssig miteinander verbunden sind, sondern aufgrund des Aufschmelzens des Lotes 20 gelöst sind, so dass der Zünder 9 samt daran verschraubter Ringhälfte 13 vom Geschosskörper 3 samt daran verschraubter Ringhälfte 12 wegbewegt wurde.
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Durch Integration des erfindungsgemäßen Verbindungsbauteils, hier in Form des Verbindungsringes 6, ist mit besonderem Vorteil ausgeschlossen, dass es im Brandfall zu einer ungewollten und unkontrollierten Detonation des Explosivstoffes 4 kommt.
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Eine solche Detonation kann zu beachtlichen Kollateralschäden führen, denn häufig geht damit ein Zerbersten des Geschosskörpers 3, an dessen Außenseite üblicherweise ein Splittermantel 21 vorgesehen ist, einher, was zu großen Kollateralschäden führen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Behältnis
- 2
- Geschoss
- 3
- Geschosskörper
- 4
- Explosivstoff
- 5
- Innengewindeabschnitt
- 6
- Verbindungsring
- 7
- Außengewinde
- 8
- Innengewinde
- 9
- Zünder
- 10
- Kammer
- 11
- Außengewinde
- 12
- Ringhälfte
- 13
- Ringhälfte
- 14
- Anschlagkante
- 15
- Anschlagkante
- 16
- Nut
- 17
- Nutfläche
- 18
- Nutfläche
- 19
- Verbindungsstoff
- 20
- Lot
- 21
- Splittermantel
