-
Verfahren zur Herstellung von komprimierten pyrotechnischen Ladungen
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von komprimierten pyrotechnischen
Ladungen aus Explosivstoffen oder Pulvern in feinverteiltem (pulverförmigem oder
körnigem) Zustand. Sie betrifft insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, Verfahren
zum Einbringen solcher Ladungen in das Innere von Explosivgeschossen, wie Granaten,
Raketen und Bomben, weil auf diesem Anwendungsgebiet die Vorteile der Erfindung
im Sinne einer Verbesserung der bekannten Verfahren im Hinblick auf die verschiedenen
Anforderungen der Praxis besonders in Erscheinung treten.
-
Die Erfindung geht von der als solche bekannten Maßnahme aus, pyrotechnische
Sätze in feiner Verteilung mit einem bei einer wenig erhöhten Temperatur härtbaren
Kunstharz zu mischen und dieses Gemisch zu dem Ladungskörper zu verfestigen.
-
Das neue Verfahren zur Herstellung von komprimierten pyrotechnischen
Ladungen aus Mischungen von in feiner Verteilung vorliegenden Explosivstoffen und
einem flüssigen, bei einer wenig erhöhten Temperatur härtbaren Kunstharz ist dadurch
gekennzeichnet, daß die Mischung in gekörntem Zustand erwärmt, hierdurch die Aushärtung
des Kunstharzes gedämpft wird, worauf die er*ärmte Mischung in an sich bekannter
Weise, jedoch ohne andere Wärmezufuhr als die der Kompressionswärme, komprimiert
und zu einem kompakten, völlig ausgehärteten Körper verformt wird, wobei die Gesamtheit
dieser Arbeitsvorgänge in normaler Atmosphäre durchgeführt wird.
-
Dieses Verfahren ermöglicht es in besonders vorteilhafter und einfacher
Weise; homogene Ladungen in Gestalt eines integralen Körpers bzw. Blocks von hoher
Festigkeit vorzugsweise in der Geschoßhülse selbst herzustellen, wobei hierfür nur
ein einziger Druckvorgang erforderlich ist, der ohne äußere Wärmezufuhr durchgeführt
wird.
-
Nachstehend wird eine vorzugsweise Ausführungsform des neuen Verfahrens
zum Laden eines Geschosses mit komprimiertem Explosionsstoff beispielsweise im einzelnen
beschrieben.
-
Es ist bekannt, daß für das Laden von Granaten im allgemeinen automatische
Füllmaschinen mit volumetrischer Abmessung der Ladegutmenge, die in jede Granate
einzufüllen ist, verwendet werden. Solche Maschinen weisen in der Regel einen hin-
und herbeweglichen Schieber auf, dem in einer seiner Endstellungen der Sprengstoff
aus einem Vorratsbehälter aufgegeben wird und in dessen anderer Endstellung eine
in seinem Boden ausgesparte Öffnung in die einem Kolben oder Dorn gegenüberliegende
Stellung gelangt, worauf der Sprengstoff durch den Kolben oder Dorn unter Kraftaufwendung
in das Gehäuse der Granate hineingepreßt wird.
-
Diese Arbeitsweise bedingt, daß die für die Ladung verwendeten Stoffe
die folgenden physikalischen Eigenschaften besitzen: 1. Da die Einzelfüllungen volumetrisch
gemessen werden, muß immer ein gleiches Gewicht des Explosivstoffes gleiches Volumen
besitzen. Um diese Forderung zu erfüllen, muß der sich in feinverteiltem Zustand
befindliche Sprengstoff einerseits in gleichmäßig regelmäßiger Zusammensetzung nach
Korngrößen vorliegen und andererseits leicht durch die verschiedenen Kanäle (insbesondere
des Vorratsbehälters und der Schieber), die er in der automatischen Füllmaschine
zu passieren hat, fließen.
-
2. Der Sprengstoff muß eine Plastizität besitzen, die ausreicht, um
zu sichern, daß eine völlige Füllung des zur Aufnahme des Sprengstoffs bestimmten
Raumes in der Granate unter im wesentlichen gleichmäßiger Zusammensetzung desselben
unabhängig von der Form der zu ladenden Granate erfolgt. Insbesondere ist es im
Falle von Granaten mit Spitzbogenprofil und großer Höhe, deren Öffnungsdurchmesser
am Ende des Spitzbogens wesentlich kleiner ist als der Innendurchmesser des zylindrischen
Teils des Granatenkörpers, erforderlich, daß die Plastizität des Sprengstoffs ausreicht,
um zu sichern, daß dieser in den Ringraum zwischen den Seitenwandungen des Dorns
und den Innenwandungen des Granatenkörpers zurückfließt.
-
3. Die komprimierte Explosivladung muß kompakt und homogen sein.
Diese
Eigenschaften werden den Ladungsstoffen durch das eingangs grundsätzlich beschriebene
Verfahren - Zusatz eines Harzes in flüssigem Zustand, das bei einer wenig erhöhten
Temperatur härtbar ist, Granulierung oder Pulverisierung der Mischung, Erwärmung
des erhaltenen Granulats oder Pulvers und anschließendes Einbringen der Mischung
in der üblichen Weise in die Granate, wo sich dann der durch die vorherige Erwärmung
eingeleitete Abhärtevorgang vollzieht - erteilt.
-
Durch das wenigstens teilweise Härten des in der Oberflächenschicht
der Körner enthaltenen Harzes als Folge der Erwärmung wird der Zusammenhang zwischen
den Körnern des Explosivstoffes aufrechterhalten, und diese Oberflächenschicht erleichtert
das Gleiten der Körner einerseits auf den Nachbarkörpern und andererseits längs
der sie führenden Wandungen. Sobald die Masse des Explosivstoffs sich an Ort und
Stelle befindet, härtet sie fortschreitend durch, und es ergibt sich ein homogener
Block von hoher mechanischer Festigkeit.
-
Als Harz wird ein solches gewählt, dessen Härtungsreaktion bei einer
nur so wenig erhöhten Temperatur verläuft, daß es nicht möglich ist, daß der Sprengstoff
durch Temperatureinwirkung in irgendeiner Weise zersetzt oder abgebaut wird, zweckmäßig
ein Harz, dessen Härtungstemperatur unterhalb von 100° C, vorzugsweise in dem Bereich
zwischen 60 und 80° C liegt.
-
Das Harz soll ferner so beschaffen sein, daß aus ihm während des Härtungsvorganges
kein Wasser oder keine flüchtigen Bestandteile abgeschieden werden.
-
Unter den zahlreichen Typen von Harzen, die diesen Bedingungen entsprechen,
scheinen die geeignetsten die gemischten Polyester von Diaeiden und Dialkoholen,
gegebenenfalls unter Zusatz von Stoffen, die die Viskosität beeinflussen, wie des
Styrolenmonomers zu sein. Die verschiedenen Arten solcher Polyester ergeben nach
der Polymerisation Stoffe von innerhalb weiter Grenzen verschiedener Härte und Plastizität,
wobei diese Eigenschaften zwischen denen z. B. des Ebonits und denen des Kautschuks
liegen können.
-
Als Beispiel von handelsüblichen Kunstharzen mit diesen Eigenschaften
seien die unter dem Handelsnamen »Rhodester« und »MARCO« von den Firmen Societe
de Usines Chimiques Rhöne-Poulenc und der Manufacture de Produits Chimiques du Nord
(Etablissements Kuhlmann) in den Handel gebrachten erwähnt.
-
Um die Dauer des Härtungs- oder Polymerisationsvorganges eines solchen
Kunstharzes zu verringern, ist es praktisch erforderlich, Katalysatoren und, häufig
zweckmäßig, auch aktivierende Stoffe zuzusetzen.
-
Die verwendeten Kunstharze werden meist vom Handel zusammen mit den
für sie geeigneten Katalysatoren und Aktivatoren oder Beschleunigern verkauft. Andernfalls
sind die Hersteller der Kunstharze in der Lage, für diese geeignete Katalysatoren
oder Beschleuniger namhaft zu machen.
-
Im Falle der Verwendung der gemischten Polyester von Diaeiden und
Dialkoholen erweisen sich als geeignete Katalysatoren Methylethylketonperoxyd (im
Handel in Lösung in Methylphthalat erhältlich), das ebenfalls im Handel in Lösung
in Methyl- oder Butylphthalat erhältliche Cyclohexanolperoxyd, Cumenhydroperoxyd
und Benzoylperoxyd (die im Handel in feuchtem Zustand oder in Form einer pastenartigen
Lösung in Benzylbenzoat, Butylphthalat oder Tricresylphosphat erhältlich sind) als
geeignet.
-
Als Aktivierungsmittel kommen Kobaltoctoat, Diäthylanilin und Dimethylanilin
in Betracht.
-
Die anteilige Menge an dem Explosivstoff zuzusetzenden Harz liegt
zweckmäßig zwischen 5 und 10 Gewichtsprozent. Vorzugsweise beträgt sie 6 Gewichtsprozent
des Explosivstoffes. Eine solche Menge ändert die Eigenschaften der Explosivstoffe
nicht wesentlich.
-
Zum Zwecke der Granulierung oder Pulverisierung der Mischung genügt
es im allgemeinen, von einem trockenen körnigen oder pulverförmigen Explosivstoff
auszugehen und die innige Mischung dieses Explosivstoffs mit dem Harz durch ein
Sieb von den gewünschten Eigenschaften zu geben.
-
Die Phase der vorherigen Erwärmung wird zweckmäßig in Schichten dieser
Mischung von geringer Dicke durchgeführt, die z. B. durch Ausbreiten der Masse auf
Glasplatten hergestellt werden. Hierdurch wird die Dauer dieser Behandlungsphase
so weit abgekürzt, wie dies im Hinblick auf die schlecht wärmeleitenden Eigenschaften
der aus Explosivstoffen und Harzen bestehenden Mischung möglich ist. Die Erwärmung
kann in einem üblichen Trockenofen durch warme Luft, in einem mit Infrarotstrahlen
beheizten Trockenofen oder auch durch dielektrische Verluste erfolgen.
-
Das Laden des Geschosses erfolgt in der üblichen Weise, wobei die
einzige zusätzlich zu treffende Vorsichtsmaßnahme darin besteht, daß die Mischung
verarbeitet wird, solange das Harz noch hinreichende Plastizität besitzt, d. h.
in einem zeitlichen Abstand nach der Erwärmung, der im allgemeinen 48 Stunden nicht
überschreiten darf.
-
Nachstehend wird als Ausführungsbeispiel, jedoch ohne daß die Erfindung
auf dieses beschränkt sein soll, die Herstellung einer komprimierten Ladung aus
einer Mischung von Hexogen und Aluminiumpulver als Explosivstoff beschrieben.
-
Die Zussammenetzung eines Kilogramms Ladung ist: Hexogen ............................
800 g Aluminiumpulver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 g MARCO-MR-28-R-Kunstharz
. . . . . . . . . 100 g Katalysator ......................... 2 g Beschleuniger
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 cm3 Das MARCO-MR-28-R-Harz ist ein
von der Manufacture de Produits Cimiques du Nord (Etablissements Kuhlmann) hergestelltes
Polyesterharz mit den oben gekennzeichneten grundsätzlichen Eigenschaften, das unter
der gleichzeitigen Wirkung des Katalysators und des Aktivators, und zwar z. B. ebenfalls
solchen des oben angegebenen Typs, in der Kälte ober bei einer wenig erhöhten Temperatur
polymerisiert.
-
Um die Granulierung zu bewirken, werden einerseits für sich das Hexogen
und das Aluminiumpulver und andererseits das Harz und der Katalysator miteinander
und dann die Gesamtheit dieser beiden Vormischkomponenten mit dem Beschleuniger
gemischt.
-
Das erfolgt, indem die erste Mischung in die zweite eingegossen und
die Gesamtmischung dann etwa 3 Minuten lang in dem Naßmischer gerührt wird. Die
erhaltene Paste wird durch ein Sieb von zwölf Maschen je Zoll gegeben und hierdurch
das Gut in Körner getrennt.
-
Das Granulat wird 4 Stunden lang in einen von Luft durchströmten Trockenofen
auf 50° C erwärmt, dann gekühlt und wieder gesiebt.
-
Hierdurch' ergibt sich eine teilweise Polymerisation des Harzes, die
im wesentlichen die Oberfläche der Körner beeinflußt. Das Granulat besitzt eine
gewisse Härte, geht aber bei Druckeinwirkung in einen verhältnismäßig pastenförmigen
Zustand über. Es muß in einem Zeitraum von 48 Stunden, nachdem es den Trockenofen
verlassen hat, verarbeitet werden.
-
Zwecks Ladung des Geschosses wird das Granulat den Fülltrichtern der
Füllmaschine aufgegeben und in mehreren Portionen in die Granaten eingefüllt. Die
Verteilung durch die Füllschieber erfolgt sehr leicht in gleichmäßiger Weise.
Durch
Zersägen einer geladenen Granate einige Tage nach dem Laden läßt sich erkennen,
daß die Gesamtheit der Ladung dann - nachdem inzwischen die durch den Druck begünstigte
Polymerisation in dem Inneren der Granate zum Abschluß gekommen ist - einen sehr
harten, völlig homogenen und kompakten Block bildet.
-
Das vorstehend beschriebene Verfahren wurde mit dem gleichen vorteilhaften
Ergebnis auch durchgeführt, indem einerseits andere Explosivstoffe oder pyrotechnische
Mischungen, wie Pentrit, Tolit, Melinit, Cresylit, Perchloratpulver usw., und andererseits
andere Polyesterharze oder -mischungen von solchen, wie das Harz MARCO MR 30 C der
Manufacture de Produits Chimiques du Nord (Etablissements Kuhlmann) in Mischung
mit dem Harz MARCO MR 28 R und den Rhodesterharzen der Socidtd des Usines Chimiques
Rhöne-Poulenc verwendet wurden.
-
In seiner Gesamtheit ergibt sich damit ein Arbeitsverfahren, welches
die Schmiegsamkeit besitzt, die erforderlich ist, um es den Anforderungen jedes
besonderen Anwendungsfalles anzupassen. Die Eigenschaften des gemäß dem Verfahren
hergestellten Granulats können beeinflußt werden, indem entweder dessen anteiliger
Gehalt an Kunstharz geändert wird, oder Temperatur oder Dauer der Erwärmung verringert
bzw. verkürzt oder erhöht bzw. verlängert wird, oder die Mengen an Beschleuniger
oder Katalysator geändert oder bzw. diese modifiziert werden, oder die Eigenschaften
des Harzes geändert werden, insbesondere z. B. unter dem Gesichtspunkt, daß gewisse
Harze, wie oben bereits erwähnt, sehr hart werden, während andere die Konsistenz
eines weichen Kautschuks erhalten, so daß es für jeden besonderen Verwendungszweck
möglich ist, den hierfür zweckmäßigen Plastizitätsgrad einzustellen.
-
Es kann schließlich auch jedes gewünschte Zurückfließen des Füllguts
unter dem Dorn bzw. Stempel der Füllmaschine und, gleichgültig, welche Form die
Granate besitzt, deren Füllung in so vollkommener und homogener Weise, wie dies
denkbar ist, erfolgen.
-
Nach dem vorstehend erläuterten Verfahren gemäß der Erfindung können
ferner auch Explosivladungen der folgenden Zusammensetzungen hergestellt werden:
a) Hexogen -E- Aluminiumpulver . . . . . . . . 950 g MARCO-MR-28-R-Harz . . . .
. . . . . . . . . 50 g Katalysator ........................ 1 g Aktivator . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . 0,5 g b) Hexogen -[- Aluminiumpulver
. . . . . . . . 950 g Rhodesterharz ...................... 50 g Katalysator ........................
1 g Aktivator .......................... 0,5 g c) Pentrit ........... ............
. ... 900 g Rhodester-1108-Harz . . . . . . . . . . . . . . . . 100 g Kobaltoctoat
....................... 2 g Methylethylketonperoxyd ............ 1 g d) Tolit ..............................
900 g Rhodester-1108-Harz . . . . . . . . . . . . . . . . 100 g Kobaltoctoat . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 g Methylethylketonperoxyd . . . . .
. . . . . . . 1 g e) Tolit .............................. 950 g Rhodester 1108-Harz
. . . . . . . . . . . . . . . . 50 g Kobaltoctoat . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . 1 g Methylethylketonperoxyd . . . . . . . . . . . . 0,5 g f) Tolit
.............................. 900 g MR-28-R-Harz ..................... 100 g Katalysator
MC I auf Grundlage von Benzoylperoxyd .................. 2 g Beschleuniger E ....................
2 g Ebenfalls unter Zugrundelegung der oben beschriebenen Arbeitsbedingungen des
neuen Verfahrens können auch Treibladungen, insbesondere feste sogenannte »Propergole«,
z. B. mit den folgenden Zusammensetzungen hergestellt werden: g) Rhodesterharz ......................
15 g Ammoniumperchlorat . . . . . . . . . . . . . . . 85 g Kobaltoctoat . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,15 ccm Methylethylketonperoxyd .
. . . . . . . . . . . 0,3 ccm h) Ammoniumperchlorat . . . . . . . . . . . . . .
. 900 g Rhodesterharz ...................... 100 g Dimethylanilin . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . 1 g Benzoylperoxyd .................... 2 g i) Ammoniumperchlorat
. . . . . . . . . . . . . . . 850 g Rhodesterharz ...................... 150 g Dimethylanilin
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,5 g Benzoylperoxyd ....................
3 g Durch die Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, dessen Ergebnisse seiner
Zwecksetzung, nämlich einer guten Verteilung des Explosivstoffes durch teilweise
Polymerisation insbesondere der Körner, die in die Oberflächenschichten gelangen,
ferner einer guten Verteilung der Ladung im Inneren der Granate als Folge der plastischen
Eigenschaften der Körner und einer vollkommenen Homogenität und Kohäsion der Ladung
- weil die Polymerisation in der Masse selbst im Inneren der Granate oder des sonstigen
Geschoßgehäuses nach einigen Tagen beendet ist, in vollem Umfange entsprechen.
-
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die vorstehend im einzelnen
beschriebenen Ausführungsbeispiele und Anwendungsmöglichkeiten beschränkt, sondern
es sind demgegenüber zahlreiche Änderungen möglich, ohne von ihrem Grundgedanken
abzuweichen.