DE19757469C2

DE19757469C2 - Treibladungspulver für Rohrwaffen

Info

Publication number: DE19757469C2
Application number: DE19757469A
Authority: DE
Inventors: Walter Langlotz; Dietmar Mueller
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Diehl Stiftung and Co KG
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV; Diehl Stiftung and Co KG
Priority date: 1997-02-08
Filing date: 1997-12-23
Publication date: 2000-11-02
Anticipated expiration: 2017-12-24
Also published as: DE59811869D1; DE19757469A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Treibladungspulver für Rohrwaffen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Treibladungspulver ist aus der US 36 97 341 A bekannt. Dieses weist neben dem Sprengstoff Nitramin und Nitrocellulose noch als Weichmacher zwei che misch unterschiedliche Dinitro-diaza-verbindungen auf. Ein Hinweis auf einen kleinen Temperaturkoeffizienten in einem bestimmten Temperaturbereich liegt nicht vor.

Bei einer weiteren Treibladung nach der WO 95/17358 A1 ist es bekannt, als Weich macher Nitramin und Nitrocellulose einzusetzen.

Die DE 35 00 068 C1 betrifft ein ein- oder mehrbasiges Treibladungspulver unter Ein satz von 0,0'-Dioxy-azobenzol zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften bis -55°C. Aussagen über die Temperaturkoeffizienten werden nicht getroffen. Es wird auch keine Diaza-Verbindung eingesetzt.

In der DE 33 16 676 C2 ist eine Treibstoffzusammensetzung auf der Basis von Ni trocellulose mit Hexogen, einem Sprengöl und Weichmacher sowie Nitroglycerin be schrieben. Eine Diaza-Verbindung ist jedoch nicht erwähnt und es werden auch keine Aussagen über Temperaturkoeffizienten getroffen.

Die DE 30 33 519 C2 betrifft einen Raketentreibstoff für einen üblicherweise niedri gen Druckbereich beim Abbrand. Aussagen über den für Treibladungspulver relevan ten Druckbereich über 3000 bar werden nicht gemacht. Zwar werden Hinweise über mechanische Eigenschaften in einem großen Temperaturbereich angedeutet. Es liegen jedoch keine Aussagen über Temperaturkoeffizienten, Abhängigkeit des Gasdruckes von den Temperaturen des Treibladungspulvers vor. Der im Anspruch angegebene energetische Weichmacher ist Sprengöl, wie Nitroglyzerin (Ngl), jedoch keine Diaza- Verbindung.

Bei einem weiteren bekannten Treibladungspulver entsprechend der DE 22 60 259 A handelt es sich um einen Treibsatz für Raketen und nicht um eine Treibladung für Rohrwaffen. Diese Treibladung ist, wie generell alle zweibasigen Treibmittel stark temperaturabhängig im interessierenden Temperaturbereich.

In der US 4,567,296 A wird ein energetischer Weichmacher auf der Basis einer fluor haltigen Aza-Verbindung beschrieben. Diese Aza-Verbindung, nämlich das 1-Fluoro- 1,1,5-Trinitro-3-oxa-5-azahexan ist für Rohrwaffen- und Treibladungspulver-Einsatz nicht geeignet. Beim Abbrand in einer Waffe wird der Stahl zersetzt, insbesondere bei den üblicherweise hohen Drücken und Temperaturen. Weiterhin bereitet diese Verbin dung ein großes Entsorgungsproblem. Das Ausgangsmaterial 2-Nitro-2-aza-1-pro panol unterscheidet sich chemisch grundlegend von einer Diaza-Verbindung.

Beim Verschuß von Munition mit herkömmlichem Treibladungspulver sind die ballisti schen Werte Maximaldruck und Geschoßgeschwindigkeit ebenfalls stark temperatur abhängig. Der Druck und die Geschwindigkeit der 120 mm KE-Munition steigen von -40°C nach +50°C um ca. 1.500 bar und 165 m/s an, das sind 10% der Sollgeschwin digkeit bei Normaltemperatur von +21°C. Aufgrund dessen kann einerseits der Waf fengebrauchsgasdruck bei Normaltemperatur nicht ausgeschöpft werden, was eine höhere Geschwindigkeit zur Folge hätte, und andererseits ist wegen der nur ungenau bekannten aktuellen Geschoßanfangsgeschwindigkeit die Treffwahrscheinlichkeit deutlich verringert bzw. es müssen Maßnahmen getroffen werden, die aktuelle Ge schoßgeschwindigkeit zu ermitteln, um keinen Verlust an Treffgenauigkeit zu erleiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Treibladungspulver für Rohrwaffen vorzuschlagen, das einen kleinen Temperaturkoeffizient in dem Temperaturbereich von -50°C bis +70°C aufweist.

Diese Aufgabe löst die Erfindung entsprechend den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung ermöglicht aufgrund der Verwendung eines besonderen Weichmachers die Herstellung und den Einsatz von Treibladungspulver mit kleinem Temperaturkoef fizient. Das heißt: Ein derartiges Treibladungspulver ermöglicht den Verschuß von Rohrwaffenmunition mit nahezu konstanten Werten von Maximaldruck und Geschoß geschwindigkeit im gesamten Temperaturbereich von -50°C bis +70°C.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend angegeben, wobei in einem Diagramm das Temperaturverhalten eines herkömmlichen Treibladungspulvers und eines erfindungsgemäßen Treibladungspulvers dargestellt sind.

Die Erfindung betrifft folgende Treibladungspulver:
Glyzidylazidpolymer (GAP),
Hydroxyterminiertes Polybutadien (HTPB), Polybutadien mit endständigen Hy droxylgruppen und
Celluloseacetatbutyrat (CAB),
gebundene Nitramintreibladungspulver mit dem erfindungsgemäßen Dinitro-diaza- Weichmacher (DNDA) sowie Nitrocellulose-Treibladungspulver (NC), die aus Nitra minen, Nitrocellulose und Dinitro-diaza-Weichmacher bzw. Nitrocellulose und Dini tro-diaza-Weichmacher mit oder ohne Sprengöl, wie Nitroglycerin (Ngl) oder Digly koldinitrat (DEGN) bestehen.

Die Abkürzungen RDX und HMX stehen für Hexogen und Oktogen, wobei TLP für Treibladungspulver verwendet wird.

Mit Nitratoethylnitramin (NENA), Poly-3-nitratomethyl-3'-methyloxetan (PolyNIM MO) und Poly-Glyzidylnitratester (Polyglyn) als energetischem Polymerbinder liegt ein vergleichbares Temperaturverhalten vor, sofern der erfindungsgemäße Weichma cher in dem oben angegebenen Mengenanteil eingesetzt wird. Bei Polyglyn ist die Azidgruppe von GAP durch -O-NO₂ ersetzt.

Der Dinitro-diaza-Weichmacher besteht aus den Komponenten:
2,4-Dinitro-2,4-diazapentan 40 ± 10 Gew.%
2,4-Dinitro-2,4-diazahexan 45 ± 10 Gew.%
3,5-Dinitro-3,5-diazaheptan 15 ± 15 Gew.-%

In dem schematisch gezeichneten Diagramm ist über der Temperatur der Abszisse 2 der Druckverlauf auf der Ordinate 1 beim Waffenbeschuß angegeben.

Bei einem Treibladungspulver nach dem Stand der Technik ändert sich der Druck sehr stark in dem angegebenen Temperaturbereich von -50°C bis +70°C entsprechend der ansteigenden Kurve 5.

Demgegenüber bleibt der Druck entsprechend der Kurve 6 in dem angegebenen Tem peraturbereich nahezu konstant. Die Kurve 6 steigt zunächst an und fällt dann ab dem Wendepunkt 7 etwas ab. Optimal ist ein nahezu horizontaler Verlauf entsprechend der Kurve 15.

Wird das erfindungsgemäße Treibladungspulver durch übliche Maßnahmen, wie Ver änderung der Korngeometrie so verändert, daß die ursprüngliche Kurve 6 als Kurve 6.1 mit ihrem Wendepunkt 7.1 an der Druckgrenze 10 anliegt, dann bedeutet dies eine erhebliche Leistungssteigerung von 10 bis 20% bezogen auf das übliche Treibla dungspulver gemäß der Kurve 5.

Die Druckgrenze 10 ist definiert durch den zulässigen Waffengebrauchsdruck.

Die erfindungsgemäßen Treibladungspulver zeigen darüber hinaus gute mechanische Eigenschaften bis in den Bereich von etwa -50°C. Eine Versprödung bei Kälte findet nicht statt.

Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie ist ohne weiteres einsetzbar bei ein- bis mehrbasigen Treibladungspulvern. Ebenso bei dreibasigen Treibladungspulvern auf der Basis von Nitroguanidin. Weiterhin ist die Erfindung auch einsetzbar bei Treibladungspulvern, bestehend aus einer Mischung aus dem erfin dungsgemäßen energetischen Weichmacher mit einem herkömmlichen, nicht energeti schen Weichmacher. Auch erfaßt die Erfindung solche Treibladungspulver, die aus einem erfindungsgemäßen Treibladungspulver und einem/mehreren ähnlichen zuge mischten Pulvern mit herkömmlichem Temperaturverhalten, z. B. solche dergleichen Rahmenrezeptur, jedoch mit herkömmlichen Weichmachern bestehen.

Claims

1. Treibladungspulver für Rohrwaffen auf der Basis von

- Nitramin, insbesondere RDX oder HMX, und Nitrocellulose,
- Nitramin und energetischen oder nicht energetischen Kunststoffbindern oder
- Nitrocellulose oder
- Nitrocellulose mit Sprengöl oder
- Sprengstoff, insbesondere CL-20,

dadurch gekennzeichnet, daß darin bezogen auf die Gesamtmenge des Treibladungspulvers 2-55 Gew.-% eines Gemisches aus mindestens zwei chemisch unterschiedlichen Dinitro-diaza-Kohlenwasserstoffen ausgewählt aus der Gruppe der Dinitro- diazaalkane, der Dinitro-diazaalkene oder der Dinitro-diazaalkine als Weich macher enthalten sind.

2. Treibladungspulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichmacher aus folgenden Komponenten besteht:
2,4-Dinitro-2,4-diazapentan 40 ± 10 Gew.%
2,4-Dinitro-2,4-diazahexan 45 ± 10 Gew.%
3,5-Dinitro-3,5-diazaheptan 15 ± 15 Gew.%

3. Treibladungspulver nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es neben den Dinitro-Diaza-Kohlenwasserstoffen zusätzlich noch andere energetische oder nicht energetische Weichmacher, insbesondere Methyl-Nena, Ethyl- Nena, Buthyl-Nena, enthält.

4. Treibladungspulver nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die energetischen Binder
Poly-3-Nitratomethyl-3-methyloxetan (PolyNIMMO),
Poly-Glyzidynitratester (Polyglyn),
Glyzidylazid-Polymer (GAP),
Poly-3-Azidomethyl-3'-methyloxetan (AMMO),
Poly-3,3'-bis-azidomethyloxetan (BAMO)
oder ein Gemisch derselben sind.

5. Treibladungspulver nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht energetischen Binder Polybutadiene mit endständigen Hy droxylgruppen (HTPB), Celluloseacetatbutyrat (CAB) oder ein Gemisch der selben sind.

6. Treibladungspulver nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprengstoff aus 1,3,3-Trinitroazetidine (TNAZ), Ammoniumdini tramid (ADN), Triaminoguanidinnitrat (TAGN) oder aus Hexanitro-hexa-aza- isowurtzitan (CL-20) oder aus einem Gemisch derselben besteht.