DE1924626C3 - Zündvorrichtung für Treibladungen - Google Patents

Description

In zahlreichen Fällen ist es notwendig, eine gleichmäßige und sehr schnelle Zündung von verschiedenen Treibladungen zu erreichen. Dies ist insbesondere der Fall bei Treibladungen, die aus körnigem Pulver bestehen, das in einer Hülse angeordnet ist und die in Geschützen zur Abgabe des Schusses verwendet werden. In diesem Fall erfolgt die Zündung normalerweise mit Hilfe eines Zündrohres, das in der Mitte der Hülse angeordnet ist und die Zündladung enthält. Die Ausstoßzeit des Geschosses aus dem Geschütz ist sehr kurz, und es ist unerläßlich, daß die Verbrennung des gesamten Treibladungspulvers, das in der Hülse enthalten ist, rechtzeitig vor dem Abgang des Geschosses beendet ist. Ferner muß die Zündladung des Initialzünders selbst vollständig und augenblicklich zünden, damit die Entzündung ohne Verzögerung auf das Treibladungspulver übertragen wird.

Dies gilt auch für Propergoltreibladungen, die zum Abschuß bestimmter Raketen verwendet werden. Diese Treibladungen müssen schnell (in einigen /.ehntelsekunden) brennen. Ferner ist ihre zu verbrennende Dicke gering und ihre /u Beginn zu entzündende Brciinoberf!üs.he im allgemeinen sehr groß. Hin Beispiel einer solchen Ladung sind die feinen und /al 'reichen Propergolscheiben, die auf ein zentrales Rohr aufgereiht sind, das ihr Zündsystem enthalt. Ks ίο wichii". daß die Zündun" sämtlicher Scheiben

gleichzeitig erfolgt.

Dies ist im allgemeinen der FaIi bei allen zweibasigen Propergoltreibladungen oder Composite-Propergoltreibladungen, bei denen eine fast augenblickliche, von einem Schuß zum anderen gut reproduzierbare Zündung der gesamten Abbrennfläche erforderlich ist.

Die üblichen bekannten Zündsysteme bestehen aus Rohren oder verschiedenen Behältern, die mit Schwarzpulver oder unterschiedlichen pyrotechnischen Gemischen gefüllt sind, die sich sehr schnell entzünden, aber zuweilen sehr ungleichmäßig funktionieren, bedingt durch Schwankungen in der Zusammensetzung der Zündladung selbst, Unregelmäßigkeiten in der Einschließung oder Verdichtung der im allgemeinen pulverfürmigen Zündladung von einem Zünder zum anderen und örtliche Hemmungen oder Verzögerungen, die bei der Abgabe des Schusses auftreten und mit anderen Ursachen zur Folge haben, daß nicht alle Teile des Zünders zur gleichen Zeit arbeiten.

In der US-PS 3062 147 ist ein Zünder aus einem Metallrohr, einer aus einer duktilen Metallhülse 10 mit einem reinen Sprengstoff 11 hoher Detonationsgeschwindigkeit (Pentaerythrit-tetranitrat) bestehenden axialen Zündschnur und einem Zündgemisch aus einem brennbaren Metall (Aluminiun) und einem die Zündschnur umgebenden anorganischen oxydierenden Salz (Kaliumperchlorat) beschrieben. Ein Sekundärsprengstoff ist dabei nicht angegeben. Der Zünder ist zur Zündung fester Treibladungen vorgesehen. Die um den Zünder herum angebrachte Propergolladung verbrennt unkontrolliert und detonationsartig.

Inder US-PS 3014425 ist andererseits ein Zünder angegeben, der ein Metallrohr, eine darin angeordnete axiale Zündschnur mit einem Gemisch von Penthrit und einem anderen Sprengstoff demgegenüber kleinerer Detonationsgeschwindigkeit und eine Ladung aus Schwarzpulver aufweist.

Gemäß der Erfindung wurde nun gefunden, daß es mit einer speziellen Sprengschnur (Sprengschnur schwacher Energie, vgl. die DE-AS 1 924627) in der Mitte des Zünders möglich ist, eine gleichzeitige und reproduzierbare Zündung der im Zünder enthaltenen Ladungen oder Gemische und hierdurch eine sehr schnelle Zündung der zu verbrennenden Treibladung zu gewährleisten.

Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung für Treibladungen weist

a) ein brennbares oder zerstörbares Metallrohr,

b) eine axiale Sprengschnur mit einer Metallhülsc und

c) eine um die Sprengschnur herum angeordnete pyrotechnische Zündladung

auf, wobei ein Ende der Sprengschnur (b) mit einem Initialzünder in Kontakt steht; sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengschnur (b) aus einer Hülse geringen Durchmessers aus Blei oder Zinn besteht und ein Gemisch aus

1. V₃ bis ²/, eines Sekundärsprengstoffs und

2. ²/, bis V₃ eines die Zündung begünstigenden nicht-explosiven Produkts enthält, das unter den anorganischen Füllstoffen Calciumsilicid, Melallsulfiden und Metallpulvern ausgewählt i->t,

und die pyrotechnische Zündladung (e) eine Ladung auf der Basis poröser Nitrocellulose ist.

Das erlindungsgemäß verwendete Rohr ist entvve-

bares oder zerstörbares Metallrohr, das die pyrotechnische Zündladung enthält.

Die Sprengschnur, die axial in der MeCallhülse aus Blei oder Zinn angeordnet ist, weist im allgemeinen einen Durchmesser von etwa 1 bis 3 mm auf.

Gemäß einem ersten Merkmal der Erfindung besteht der Sprengstoff der Schnur im wesentlichen aus einem Gemisch eines Sekundärsprengstoffs, beispielsweise Hexogen, Octogen und Penthrit, mit einem nicht-explosiven Produkt, das die Zündung begünstigt, beispielsweise mineralischen Füllstoffen wie Calciumsilicid, Metallsulfiden, insbesondere Antimon- und Eisensulfiden, Metallpulvern, insbesondere Aluminium-und Magnesiumpulvern, die während des Abbrennensder Schnur heiße Teilchen bilden, die die Entzündung der Zündladung begünstigen. Das Verhältnis der Bestandteile des Gemisches beträgt V₃ bis ²/₃ Sekundärsprengstoff und ²/₃ bis V₃ nich* -explosives Produkt.

Für die pyrotechnische Zündladung wird gemäß der Erfindung ein sogenanntes »poröses Pulver B« auf Basis von Nitrocellulose mit einem Stickstoffgehalt von 12,6 bis 13,6% verwendet, das 0,5 bis 3% Diphenylamin oder Äthylcentralit als Stabilisierungsmittel und ü bis 30% Metallpulver (Aluminium oder Magnesium) als Zusatzstoff, der das Zündvermögen verbessert, enthält. Eine solche Masse wird porös gemacht, indem während der Herstellung wenigstens 20 Gew.-% (bezogen auf die Masse) Salpeter zugesetzt werden, der anschließend durch Auslaugen entfernt wird.

Ein Ausführungsbeispiel einer Zündvorrichtung gemäß der Erfindung wird nachstehend an Hand der Abbildung beschrieben, die schematisch als Längsschnitt eine solche Vorrichtung darstellt.

Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung für Treibladungen besteht aus einem durchbrochenen oder brennbaren oder zerstörbaren durchbrochenen Metallrohr 1, das das vorstehend beschriebene »poröse Pulver B« als pyrotechnische Zündladung enthält. In der Achse des Rohres 1 ist eine Sprengschnur 3 angeordnet, die aus einer Bleihülse 3a von geringem Durchmesser (Außendurchmesser 2 mm, Innendurchmesser 1 mm) besteht, die einen Sprengstoff 3b enthält, der aus einem aus gleichen Teilen Penthrit und Calciumsilicid bestehenden Gemisch besteht.

Die Sprengschnur 3 wird an beiden Enden durch ein Zentriersystem 4 mit einem gespaltenen Konus 4a gehalten, der die Schnur und den Bundring 4/> in Berührung mit dem Rohr 1 zusammenklemmt. Das Rohr ist an seinen Enden mit Gewinde versehen und wird von Überwurfmuttern 5, 5' verschlossen. Die Mutter 5 ist innen mit einem Ansatz versehen, durch den die Sprengschnur 3 mit einer Zündkapsel 6 in Berührung gehalten wird.

Die vorstehend beschriebene Zündvorrichtung kann beispielsweise zur Zündungeines Feststofftreibsatzes (Propergol) dienen, der in Form von feinen Scheiben 7, die auf dem Rohr 1 aufgereiht sind, dargestellt ist.

Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung für Treibkidungcn unterscheidet sich vom Zünder der US-PS 3<·ΐι2 147 demgemäß sowohl durch den Sekundärsprengstoff, der durch einen nicht-explosiven, jedoch die Verbrennung begünstigenden Zusatz verdünnt ist, sowie durch die Art der pyrotechnische!! Zündladung (c); während nach der US-PS 3 062 147 ein Gemisch wird, wird erfindungigemäß poröse Nitrocellulose verwendet.

Auch bei der US-PS 301442^ liegt eine von der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung abweichende Funktion vor: Penthrit ist ein Sprengstoff hoher Detonationsgeschwindigkeit; der zweite, nach der US-PS 3014425 eingesetzte Sprengstoff ist zwtr detonierbar, weist jedoch eine geringere Detonationsgeschwindigkeit als Penthrit auf. Das Gemisch beider Sprengstoffe überträgt eine Detonation längs der Sprengschnur 13 und bringt das Schwarzpulver zur Detonation. Dieser Vorgang kann demgemäß nicht als Zündung bezeichnet werden.

Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung erfüllt die folgende notwendige Bedingung: Trotz der Kraft des Treibladungszünders sind seine zerstörenden Wirkungen sehr begrenzt. Wenn der Zünder aus einer Metallwand von entsprechender Stärke besteht, erleidet diese keinerlei Beschädigung. Wenn der Zünder vollständig brennbar oder zerstörbar ist, ist die von ihm als Ganzes (Schnur + Zündladung) ausgeübte Druckwirkung gering genug, um die zu entzündenden Körner des Pulvers oder Propergolblöcke nicht zu schädigen. Dieses Ergebnis wird insbesondere dadurch erreicht, daß kein Primärsprengstoff, sondern ein Sekundärsprengstoff für die Herstellung der Sprengschnur verwendet wird und ihre Sprengstoffladung nur einen geringen Durchmesser in der Größenordnung von 1 mm bis zu wenigen Millimetern hat.

Die Zündkraft der Sprengschnur ergib» sich aus der Zugabe eines die Zündung begünstigenden nicht-explosiven Produkts zu dem die Zündladung bildenden Sekundärsprengstoff, so daß die Herstellung einer Sprengschnur, die mit einem Gemisch gefüllt ist. das im allgemeinen aus '/, bis ^:/, Sprengstoff und ^: , bzw. ¹A, des nicht-explosiven Produkts besteht, nicht gefährlich ist.

Trotz der Anwesenheit dieses nicht-explosiven Stoffs und des geringen Durchmessers der Schnur überträgt diese die Detonation mit Geschwindigkeiten, die im allgemeinen zwischen 2000 und 6000 m Sekunde liegen, also im Vergleich zu den Fortpflanzungsgeschwindigkeiten der Zündung bei klassischen Zündern von einem Zündhütchen aus erheblich sind.

Die Anwesenheit des nicht-explosiven Stoffs erschwert die Zündung der Sprengschnur nicht. Beispielsweise zündet eine Schnur aus einer Bleihülle, die einen Außendurchmesser von 2 mm und einen Innendurchmesser von 1 mm hat und mit einem Gemisch aus gleichen Teilen Penthrit und Calciumsilicid gefüllt ist, ohne Einschließung (an der offenen Atmosphäre) unter dem Einfluß der Explosion von 0,40 g Bleiazid, das 7 g »poröses Pulver B« zündet. In der Einschließung, die sich aus der Anwesenheit des in der Abbildung dargestellten mechanischen Systems ergibt, das den Initialzünder mit der Sprengschnur in Berührung hält, wird diese Sprengschnur unter der Explosionswirkung einer Ladung von 0,030 g Bleiazid gezündet. Diese Ladungen sind natürlich verschieden je nach der Art der Sprengschnur.

Die Initialzündung und die Fortpflanzung der Detonat'On erfolgen einv.andlrei bei Tempcn'.'iiren um etwa —30" C Für die Lagerung dci Spi engschnüre bei dieser Temperatur roii^en jeej,;^; Zinnmantel ausgeschlossen werden. Das »poröse Pulver B« wird als solches selbst bei hohe: Porosität ujrch die klassische Initialzündung nie!.; ■·. hr schnell ge/ündet. Die-

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schnur ausgeschaltet, denn diese entzündet es praktisch augenblicklich, vorausgesetzt, daß seine Po rijsiiat ausicidiend Ni (Zusatz von mehr als 20% Salpeter, der dann durch Auslaugen entfernt wird) und die H Ke ues /ür.i!i.;:> es genügend lang'¹ in ücruiii ting mit der Sprengschnur hält. Es hat dann den Vorteil, daß LS das Treibladungspulver oder das Propergol. dessen Zündung beabsichtigt ist. sehr schnell zünde!.

Mi* einer manometrischen Bombe durchgeführte Vergleichsversuche haben gezeigt, daß ein Zünderrohr, das in jeder Hinsicht mit dem vorstehend beschriebenen Zünder identisch war, dessen Sprengschnur jedoch durch ein klassisches Zündhütchen ersetzt worden war, bei Füllung des Rohrs mit Schwarzpulver eine Brenndauer von 30 bis 70 Millisekunden ;ük! hei Füllung mit porösem Pulver J-J eil: Bienndauer von 60 bis IUu Millisekunden hatte.

Wenn das klassische Zündhütchen durch die Sprengschnur gemäß der Frfindung ersetzt wird, bettugi diese Brenndauer bei porösem Puiver B 3 bii 5 Millisekunden. Die Gesamibrennzeiten sind somil viel kürzer und haben eine geringere Streuung

Filmaufnahmen mit der ultiaschnellen Kamera ha Hei· ferner gezeigt, daß sich die Zündung, bei Zündung iics tu it Schwarzpulver gefüllten Rohres, von einem Ende des Rohres bis zum anderen in 12 bis 30 Millisekunden lortpllanzte, während diese Fortpflanzungszeit bei Zündung mit der Sprengschnur gemäß der Erfindung durch Filmaufnahmen mit der gewöhnlichen ultraschnellen Kamera nicht erfaßbar war, weil sie unter 0,3 Millisekunden liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Zündvorrichtung für Treibladungen mit

a) einem brennbaren oder zerstörbaren Metallrohr,

b) einer axialen Sprengschnur mit einer Metallhülse und

c) einer um die Sprengschnur herum angeordneten pyrotechnischen Zündladung,

wobei ein Ende der Sprengschnur (b) im Kontakt mit einem Initialzünder gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengschnur (b) aus einer Hülse geringen Durchmessers aus Blei oder Zinn besteht und ein Gemisch aus

1. V₃ bis ²Z₃ eines Sekunda· Sprengstoffs und

2. ²/₃ bis V₃ eines die Zündung begünstigenden nicht-explosiven Produkts enthält, das unter den anorganischen Füllstoffen Calciumsilicid, Metallsulfiden und Metallpulvern ausgewählt ist,

und die pyrotechnische Zündladung (c) eine Ladung auf der Basis poröser Nitrocellulose ist.

2. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pyrotechnische Zündladung (c) aus Nitrocellulose mit einem Stickstoffgehalt von 12,6 bis 13,6% 0,5 bis 3% Diphenylamin oder Äthylcentralit als Stabilisierungsmittel und 0 bis 30% Metallpulver als das Zündvermögen verbesserndem Zusatzstoff besteht und durch Zugabe von mindestens 20 Gew.-% Salpeter und anschließendes Auslaugen porös gemacht worden ist.

3. Zündvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprengschnur gleiche Teile Penthrit und Calciumsilicid enthält.