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Die Erfindung betrifft eine verbrennbare, zylindrische Hülse zur Aufnahme von Treibladungspulver mit einer formstabilen Mantelwand aus verbrennbarem verfilzten Fasermaterial und einer Einlage aus einem textilen Flächengebilde, das in der Mantelwand eingebettet ist.
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Hülsen sind als Bestandteil von Munition für Schusswaffen seit langem bekannt. Sie dienen zur Aufnahme des Treibladungspulvers, das in der Regel in körniger Form vorliegt. Üblicherweise haben Hülsen eine kreiszylindrische und längliche Hohlform; die Zylinderwand der Hülse wird hier als Mantelwand bezeichnet.
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Verbrennbare Hülsen verbrennen bzw. verzehren sich als Folge des Abfeuerns. Geschieht dies hinreichend rückstandsfrei, brauchen keine Hülsenreste vor dem nächsten Schuss entfernt zu werden. Idealerweise ist nur noch ein außen, an die Hülse angesetzter Boden aus Metall auszuwerfen.
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Es ist bekannt, verbrennbare Hülsen aus Nitrozellulose und Zellstoff herzustellen, in der Regel mit Additiven wie Bindeharz und Stabilisatoren. Zur Herstellung wird eine Siebform vertikal oder horizontal in eine wässrige Pülpe mit Nitrozellulose und Zellstoff getaucht. Mit Hilfe von Unterdruck saugt die Siebform den Faserbrei an. Es bildet sich ein nasses Fließ aus, üblicherweise „Rohfilz“ genannt, das die Vorstufe der Mantelwand darstellt. Das Fließ bzw. der Rohfilz wird zum Erzielen der endgültigen Geometrie der Mantelwand und zum Entwässern noch verpresst und zumindest zeitweise auch erhitzt, wodurch die Hülse formstabil wird.
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Gleichwohl ist die Hülse aufgrund der Natur des verbrennbaren Materials bruchempfindlich. Fällt sie zu Boden oder stößt sie bei der Handhabung an einem festen Gegenstand, kann Rissbildung in der Mantelwand oder vollständiges Zerbrechen der Hülse die Folge sein. Ist die Hülse bestimmungsgemäß mit Treibladungspulver gefüllt, ist dies nicht mehr tolerierbar, da austretendes Treibladungspulver offensichtlich ein enormes Sicherheitsrisiko darstellt.
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Aus diesem Grund gibt es schon lange verschiedene Vorschläge, die Mantelwand der Hülse durch eine eingebettete Einlage zu verstärken und so die Bruchempfindlichkeit herabzusetzen. So ist z. B. aus der
WO 2011/015346 A1 bekannt, in die bei der Herstellung der Pülpe entstehende Mantelwand ein grobmaschiges Netz aus Baumwollgarn einzuwickeln. Das mehrlagig eingewickelte Netz erhöht die Festigkeit der Hülse so ausreichend, dass Rissbildung in der Mantelwand oder gar vollständiges Zerbrechen der Hülse durch Anstoßen oder Herunterfallen praktisch ausgeschlossen ist. Allerdings ist das Herstellungsverfahren aufwendig und die Dicke der Mantelwand ist hoch, was - bei vorgegebenem Außendurchmesser - das nutzbare Volumen der Hülse für die Aufnahme von Treibladungspulver kleiner macht, als es ohne mehrlagige Verstärkungs-Einlage möglich wäre.
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Es besteht also Bedarf für eine Hülse, die sicher in der Handhabung ist und trotzdem mit einer vergleichsweise dünnen Mantelwand auskommt.
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Dementsprechend wird erfindungsgemäß eine verbrennbare Hülse zur Aufnahme von Treibladungspulver mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Die Erfindung umfasst die Einbettung einer Einlage, die dehnbar ist, in der Mantelwand der Hülse. Das steht im Gegensatz zur bisherigen Tradition, durch die Einlage die Festigkeit der Mantelwand zu erhöhen. Bei der Erfindung wird die mechanische Beschädigung der Mantelwand zugelassen und die Einlage hat nun die Funktion, etwa entstehende Risse und Bruchöffnungen in der Mantelwand gegenüber dem Austritt von Treibladungspulver verschlossen zu halten, wozu sie auf Grund ihrer Dehnbarkeit in der Lage ist. Das ermöglicht eine geringe Dicke der Mantelwandhülse auf zweierlei Weise. Die mechanische Festigkeit, die die Mantelwand von vorneherein ohne Berücksichtigung einer Einlage hat, kann geringer als bisher angesetzt werden, da Risse und Brüche zulässig sind. Und die Einlage selbst kann ebenfalls vergleichsweise dünn sein, da sie die Mantelwand nicht verstärken, sondern nur das Schüttpulver im Inneren der Hülse zurückhalten soll.
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Die Dehnbarkeit der Einlage ist so zu bemessen, dass sie diese Funktion, also das Überbrücken von Rissen und anderen Bruchöffnungen durch Ausdehnung erfüllen kann, ohne ihre Bruchdehnung zu erreichen. Die in diesem Sinne richtigen Dehnungsparameter können empirisch ermittelt werden, z. B. durch standardisierte Falltests, die bisher zur Prüfung der Bruchfestigkeit der bekannten Hülsen eingesetzt wurden. Von der Anmelderin mit erfindungsgemäßen Hülsen bereits durchgeführte Tests haben gezeigt, dass der ausreichenden Dehnbarkeit der Einlage in Längsrichtung der Hülse eine größere Bedeutung als der Dehnbarkeit in Umfangsrichtung zukommt.
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Bevorzugt wird die Dehnbarkeit der Einlage durch eine Ausbildung derselben als Maschenware und ganz bevorzugt als Wirkware erreicht. Hier ist die Dehnbarkeit das Ergebnis der Fadenführung.
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Weil die Einlage selbstverständlich ebenfalls verbrennbar sein muss, besteht diese normalerweise aus Baumwollgarn. Dies ist allerdings selber nicht dehnbar. Soll auch das Garn zur Dehnbarkeit beitragen, wird Baumwollgarn ganz oder teilweise durch ein Polyurethan-Baumwoll-Mischgarn ersetzt. Solches Mischgarn ist kommerziell verfügbar. Es hat regelmäßig einen Kern aus Polyurethan, der von Baumwolle ummantelt ist.
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Im Interesse, die Dicke der Mantelwand klein zu halten, wird eine Einlage bevorzugt, die aus nur einer Lage der Maschenware besteht. Es hat sich gezeigt, dass die einlagige Ausbildung ausreicht, das Austreten von Schüttpulver durch Bruchspalten und andere Bruchöffnungen in der Mantelwand sicher zu verhindern.
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Gestützt auf empirisch gewonnene Erkenntnisse, ist die Anordnung der Einlage, bezogen auf die Wanddicke der Mantelwand, in deren Mitte optimal. Aber auch eine Anordnung im weiter innenliegenden Wandbereich ist ohne signifikante Beeinträchtigung der Rückhalte-Funktion möglich. Eine solche Anordnung kann durch die Herstellung bedingt sein.
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Bei der für alle Formen der Einlage bevorzugten Ausführungsform ist die Einlage als dehnbarer Schlauch ausgebildet, dessen Mittelachse im eingebetteten Zustand mit der Mittelachse der Hülse zusammenfällt. Der Schlauch ist vorzugsweise nahtlos gefertigt. Geeignete dehnbare Schläuche werden als Wirkware und insbesondere Häkelware industriell hergestellt und sind kommerziell erhältlich.
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Die Verwendung schlauchförmiger Einlagen vereinfacht die Herstellung erfindungsgemäßer Hülsen enorm. Im Zuge des Eingangs geschilderten Herstellungsverfahrens wird nach Aufbau des Rohfilzes bis zu einer beispielsweise mittleren Wanddicke der dehnbare Einlagen-Schlauch aufgeweitet und in Achsrichtung der Siebform über den bis dahin aufgebauten Rohfilz gezogen. Anschließend wird der Rohfilz bis zum Erreichen der endgültigen Dicke weiter aufgebaut und dann, wie sonst auch, verpresst und durch Erhitzen ausgehärtet.
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Um eine radial möglichst dünne Einlage zu erreichen und damit bei einem vorgegebenen Durchmesser mehr Platz für Treibladungspulver zu haben, ist gemäß einer Ausführung die Einlage einlagig ausgebildet und sowohl axial als auch radial dehnbar. Bei einer Einlageausführung muss das textile Flächengebilde zum Abfangen von Rissen/Brüchen etc. der Hülse 2-achsig dehnbar sein und damit eine axiale und eine radiale Dehnung ermöglichen.
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Gemäß einer anderen Ausführung weist die Einlage wenigstens zwei oder drei Lagen auf, von denen eine erste Lage zumindest axial dehnbar und eine zweite Lage zumindest radial dehnbar ist. Damit können günstigere textile Flächengebilde verwendet werden, die jeweils nur hinsichtlich einer Achse dehnbar sein müssen.
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Je nach verwendetem Material und gegebenenfalls je nach Verarbeitung des Materials zu einer geeigneten Maschenware ist die Einlage gemäß unterschiedlichen Ausführungen aufgrund einer makroskopischen Elastizität eines Materials der Einlage und/oder aufgrund einer Vermaschung einer Maschenware der Einlage dehnbar.
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Hinsichtlich der Materialwahl für die Einlage haben Versuche ergeben, dass die Einlage sinnvollerweise wenigstens einen Natur- und/oder Kunststoffgarn, insbesondere einen Baumwollgarn und/oder Polyurethan-Baumwoll-Mischgarn und/oder Seidengarn und/oder Polyurethan-Garn und /oder Nylongarn, aufweist, insbesondere aus wenigstens einem solchen besteht.
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Gemäß einer Ausführung ist die Einlage, bezogen auf die Dicke der Mantelwand, in deren Mitte oder näher an einer Innenseite oder einer Außenseite der Mantelwand angeordnet, wobei insbesondere eine Anordnung der Einlage zwischen dem ersten Viertel und dem vierten Viertel der Dicke der Mantelwand vorgesehen ist. Versuche der Anmelderin haben ergeben, dass eine Anordnung der Einlage zwischen dem ersten und dem zweiten Drittel der Dicke der Mantelwand im Schadensfall einen Rückhalt des Treibladungspulvers sicherstellt; ebenso gelingt dies auch bei mittiger Anordnung und bei einer Anordnung zwischen dem zweiten und dem dritten Drittel der Dicke der Mantelwand.
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Um den Fertigungsprozess weiter zu vereinfachen, kann gemäß einer Ausführung die Einlage auch direkt an einer Innenseite der Mantelwand angeordnet sein. Dann muss das Verfilzen der Hülse am Sieb nicht unterbrochen werden, um die Einlage aufzuziehen. Vielmehr wird die Einlage zuerst aufgezogen und anschließend mit der Verfilzung begonnen. Bei dieser Herstellungsvariante lagert sich insbesondere zwischen den Maschen der Einlage Hülsenmaterial ab, sodass die Einlage zuverlässig und fest an der fertigen Hülse angeordnet ist.
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Unter einer zylindrischen Hülse ist vorliegend auch eine Hülse zu verstehen, die zwar im wesentlichen Teil ihrer Längserstreckung kreiszylindrisch ausgebildet ist, jedoch zu ihrem Boden und/oder ihrer Spitze hin einen abweichenden, insbesondere sich verjüngenden Durchmesser aufweist.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer zylindrischen Hülse, insbesondere nach einer Ausführung der Erfindung, vorgeschlagen. Das Verfahren weist zumindest die folgenden Schritte auf: Tauchen einer Siebform in eine wässrige Pülpe mit Nitrozellulose und Zellstoff; Ansaugen der Pülpe an die Siebform mit Hilfe von Unterdruck, sodass sich ein Fließ ausbildet; Aufziehen einer schlauchförmigen Einlage auf die Siebform und/oder auf das bis dahin ausgebildete Fließ.
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Gemäß einer Ausführung erfolgt das Aufziehen der Einlage vor dem Ansaugen der Pülpe oder als Zwischenschritt zwischen zwei Ansaugvorgängen oder während des Ansaugens der Pülpe.
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Wenn das Aufziehen der Einlage vor dem Ansaugen der Pülpe erfolgt, ist die Einlage bei der fertigen Hülse an der Innenseite der Mantelwand angeordnet. Wenn das Aufziehen der Einlage als Zwischenschritt zwischen zwei Ansaugvorgängen und/oder während des Ansaugens der Pülpe erfolgt, kann durch die Auswahl eines Zeitpunkts des Aufziehens der Einlage festgelegt werden, in welchem Bereich der Dicke der Mantelwand die Einlage in der fertigen Hülse angeordnet ist.
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Beispielsweise kann durch Versuche ermittelt werden, wie lange vor dem Aufziehen der Einlage einerseits und nach dem Aufziehen der Einlage andererseits Pülpe angesaugt werden muss, um eine radial mittige Anordnung der Einlage bezüglich der Dicke der Mantelwand zu erreichen.
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Die einzige Figur zeigt als Ausführungsbeispiel schematisch eine erfindungsgemäße Hülse 6 als Bestandteil einer Kartusche 1. Die Hülse ist länglich und kreiszylindrisch und nimmt in ihrem Inneren das körnige Treibladungspulver 4 auf. In der Mantelwand der Hülse 6 ist eine Einlage 5 eingebettet.
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Am unteren Ende der Kartusche 1 ist ein Boden 2 aus Messing mit einem Zünder 3 angebracht.
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Die Hülse 6 ist aus verfilztem Zellstoff und Nitrozellulosefasern sowie herkömmlichen Additiven hergestellt. Bei der eingebetteten Einlage 5 handelt es sich um einen dehnbaren Schlauch, der aus einer Wirkware, hier beispielhaft einer Häkelware, nahtlos gefertigt wurde. Aufgrund seiner gezeigten Einbettung in die Hülse 6 fällt seine Mittelachse mit der Mittelachse der Hülse zusammen.
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Der Schlauch ist zu 50 Prozent aus normalem Baumwollgarn und zu 50 Prozent aus einem Polyurethan-Baumwoll-Mischgarn hergestellt, wobei sich bei Versuchen auch eine Variante mit einem Drittel Baumwollgarn und zwei Dritteln Polyurethan-Baumwoll-Mischgarn als gutes Material für den Schlauch herausgestellt hat. In beiden Fällen hat das Mischgarn einen Kern aus Polyurethan, der mit der Baumwolle ummantelt ist.
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Aufgrund seiner Ausbildung als Wirkware ist der die Einlage bildende Schlauch stark dehnbar. Die Dehnbarkeit in Achsrichtung der Hülse wird durch das Polyurethan-Baumwoll-Mischgarn zusätzlich unterstützt.
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Wird die Hülse 6 durch mechanische Einwirkung beschädigt, sodass ein Riss, ein Spalt oder eine andere Bruchöffnung in der Mantelwand entsteht, wird die Einlage in der Bruchöffnung freigelegt und dort soweit gedehnt, dass sie ohne zu reißen die Bruchöffnung gegenüber dem körnigen Treibladungspulver im Inneren der Hülse verschlossen hält.
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Eine typische Hülse nach der Erfindung hat bei einem Außendurchmesser zwischen 50 und 170 mm und einer Länge zwischen 35 und 75 cm eine Mantelwand-Dicke von 1,5 mm bis 4 mm, insbesondere von 2,5 mm.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kartusche
- 2
- Boden
- 3
- Zünder
- 4
- Treibladungspulver
- 5
- Einlage
- 6
- Hülse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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