DE19907809A1

DE19907809A1 - Verfahren zur Herstellung von ein-, zwei- oder dreibasigen Triebladungspulvern für Rohrwaffenmunition

Info

Publication number: DE19907809A1
Application number: DE19907809A
Authority: DE
Inventors: Ulrike Jeck-Prosch; Ursula Seffner-Lehner; Peter Lange
Original assignee: Nitrochemie Aschau GmbH
Current assignee: Nitrochemie Aschau GmbH
Priority date: 1999-02-24
Filing date: 1999-02-24
Publication date: 2000-08-31
Anticipated expiration: 2019-02-25
Also published as: JP2000247771A; DE59908809D1; EP1031548A1; NO20000386D0; CA2298513A1; US20030129304A1; ES2214806T3; NO327395B1; EP1031548B1; IL134708A0; IL134708A; TR200000491A2; NO20000386L; DE19907809C2; ATE261421T1; CA2298513C

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von ein-, zwei- oder dreibasigen Treibladungspulvern für Rohrwaffenmunition, wobei an sich bekannte ein-, zwei- oder dreibasige Treibladungspulver die folgenden Bestandteile als Energieträger enthalten: Nitrocellulose, Salpetersäureester, Alkylnitratoethylnitramine, Nitroguanidin, Hexogen, Oktogen 3-Nitro-1,2,4-Triazo-5-on (NTO), Hexanitrohexaazaisowurtzitan (CL20) oder Mischungen derartiger Pulver, die mit Hilfe phlegmatisierender Stoffe oberflächenbehandelt werden. DOLLAR A Um eine Abflachung der Maximaldruckkurve des Treibladungspulvers in dem Temperaturbereich, für den die entsprechende Waffe bestimmt ist, zu erreichen, schlägt die Anmeldung vor, die Oberflächenbehandlung des Treibladungspulvers mit Hilfe inerter oder energetischer Polymere bzw. mit Hilfe energetischer monomerer Weichmacher oder mit Hilfe von Mischungen aus beiden Komponenten vorzunehmen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von ein-, zwei- oder dreibasigen Treibladungspulvern für Rohr waffenmunition nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Bei üblichen ein-, zwei- oder dreibasigen Treibladungspulvern für Rohrwaffenmunition, wie Pulvern aus Nitrocellulose, Sal petersäureester (z. B. Nitroglycerin, Diethylenglykoldinitrat, Butantrioltrinitrat, Metrioltrinitrat, Triethylenglykoldini trat), Alkylnitratoethylnitramine, Nitroguanidin, Hexogen, Oktogen 3-Nitro-1,2,4-Triazo-5-on (NTO), Hexanitrohexaazaiso wurtzitan (CL20) oder Mischungen derartiger Pulver bzw. mit Zusätzen (z. B. Stabilisatoren) versehenen derartigen Pulvern, hängt der beim Schuß auftretende Maximaldruck der Abbrand kurve sowie die Mündungsgeschwindigkeit des entsprechenden Geschosses wesentlich von der Umgebungstemperatur der ent sprechenden Waffe ab. Da sich die Auslegung der jeweiligen Waffe nach dem größten Maximaldruck richtet, der innerhalb des Temperaturbereiches, für welchen die Waffe bestimmt ist, (z. B. -40°C bis 60°C) vorkommt, und dieser Druck in der Regel nicht im Bereich der Hauptgebrauchstemperatur (21°C) liegt, wird die theoretisch mögliche Leistung der jeweiligen Waffe in der Regel (d. h. beim Schießen bei der Hauptgebrauchs temperatur) nicht ausgeschöpft.

Es hat in der Vergangenheit nicht an Versuchen gefehlt, Treibladungspulver zu entwickeln, bei denen der Tempera turverlauf des Maximaldruckes einen relativ flachen Verlauf aufweist, so daß die Waffe sich in einem möglichst großen Temperaturbereich ihrer theoretischen Leistung annähert.

So ist beispielsweise aus der DE 33 46 287 A1 eine Treib ladung bekannt, bei der durch Mischung von homogenen mit inhomogenen Pulveranteilen ein in etwa konstantes Abbrenn verhalten im Bereich um die Hauptgebrauchstemperatur herum erzielt wird. Nachteilig ist bei diesem bekannten Treibla dungspulver allerdings unter anderem, daß die homogenen und inhomogenen Pulveranteile sehr genau aufeinander abgestimmt sein müssen. Anderenfalls erhält man Treibladungspulver, welche von Los zu Los ein unterschiedliches Schußverhalten aufweisen.

Aus der DE 25 20 882 C1 ist es bekannt, den bei herkömmlichen Treibladungspulvern in der Regel positiven Temperaturgradien ten (d. h. Zunahme des Maximaldruckes mit zunehmender Umge bungstemperatur) im Bereich der Hauptgebrauchstemperatur da durch abzuflachen, daß die Pulverkörner des Treibladungspul vers Innenkanäle mit unterschiedlichen Querschnitten aufwei sen. Auch dieses Treibladungspulver weist den Nachteil auf, daß es relativ aufwendig herstellbar ist.

Aus dem Buch: J. Köhler, R. Meyer "Explosivstoffe", VCH Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim, 7. überarbeitete und er weiterte Auflage, S. 233f, ist ferner bekannt, zur Abflachung des Maximaldruckes der Abbrandkurve herkömmlicher Treibla dungspulver diese Pulver zusätzlich einer Oberflächenbehand lung mittels den Abbrand verlangsamender (phlegmatisierender) Stoffe zu unterziehen. Als phlegmatisierende Stoffe werden dabei nicht energetische monomolekulare Substanzen wie Phtha late (Dibutylphthalat), Harnstoffe (Centralit) oder Kampfer verwendet.

Als nachteilig hat sich erwiesen, daß die vorstehend erwähn ten phlegmatisierenden Stoffe den Energieinhalt des Treibla dungspulvers absenken und eine deutliche Reduzierung der Leistung gegenüber den Werten des jeweils unbehandelten Pul vers bewirken. Außerdem neigen diese Substanzen teilweise (insbesondere z. B. Phthalate) zur Migration in das Treib ladungspulver und beeinträchtigen deren ballistische Wir kungen in unerwünschter Weise.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Treibladungspulver anzugeben, bei dem auf einfache Weise eine Abflachung der Maximaldruck kurve in dem Temperaturbereich, für welchen die Waffe be stimmt ist, erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.

Der Erfindung liegt im wesentlichen der Gedanke zugrunde, übliche ein-, zwei- oder dreibasige Pulver mit speziellen Phlegmatisatoren oberflächenzubehandeln, wobei nur Phlegmatisatoren zum Einsatz kommen, die keine oder allen falls nur eine geringe Neigung zur Migration aufweisen.

Bei den erfindungsgemäßen Phlegmatisatoren handelt es sich um inerte oder energetische Polymere oder großvolumige Monomere, die praktisch nicht migrieren, sowie um energetische mono molekulare Substanzen oder um Mischungen aus beiden Kompo nenten, um den Energieverlust auf ein Maß zu reduzieren, das beim Waffenbeschuß keine nennenswerten Leistungseinbußen bewirkt.

Die Oberflächenbehandlung der Treibladungspulver kann in an sich bekannter Weise erfolgen, wobei die Phlegmatisatoren in einer Behandlungstrommel als Lösung oder als Emulsion aufge sprüht bzw. mit Hilfe eines Imprägnierverfahrens, bei dem das Treibladungspulver über einen bestimmten Zeitraum in der Be handlungslösung inkubiert wird, aufgebracht werden.

Folgende Substanzen haben sich als besonders vorteilhaft er wiesen, die einzeln oder als Mischungen zur Anwendung kommen:

- nicht energetische Polyester, Polyether, Polybutadine, Polyurethane, Polyamide, Celluloseester (z. B. Cellulose acetat, Celluloseacetobutyrat, Cellulosepropionat);
- energetische Polymere (z. B. Polyglyzidylnitrat, Poly- Nimmo, Polyglyzidylazid);
- Alkylnitratoethylnitramine (z. B. Methyl-NENA, Ethyl- NENA, Butyl-NENA);
- Dinitrodiazealkane
- Salpetersäureester (z. B. Diethylenglykoldinitrat, Nitroglycerin, Butantrioltrinitrat, Triethylen glykoldinitrat, Metrioltrinitrat);
- Bis(2.2-Dinitropropyl) Acetal/Formal (BDNPA/F).

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungs beispielen. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 die Abhängigkeit des Maximaldruckes sowie der Mündungsgeschwindigkeit von der Umgebungstemperatur eines ersten Treibladungspulvers mit und ohne erfin dungsgemäße Oberflächenbehandlung;

Fig. 3 und 4 die in Fig. 1 dargestellten Temperaturabhängig keiten von Maximaldruck und Mündungsgeschwindigkeit für ein zweites Treibladungspulver;

Fig. 5 und 6 die in Fig. 1 dargestellten Temperaturabhängig keiten von Maximaldruck und Mündungsgeschwindigkeit für ein drittes Treibladungspulver;

Fig. 7 die Draufsicht auf ein oberflächenbehandeltes Pulverkorn;

Fig. 8 einen Längsschnitt durch das in Fig. 7 dargestellte Pulverkorn entlang der dort mit VIII-VIII bezeich neten Schnittlinie und

Fig. 9 einen Fig. 8 entsprechenden Längsschnitt für ein weiteres Ausführungsbeispiel.

Beispiel 1

Bei dem Treibladungspulver (TLP), bei dem die erfindungsge mäße Oberflächenbehandlung durchgeführt werden soll, handelt es sich um das für 120 mm KE-Munition eingeführte zweibasige TLP L 5460, das folgende Zusammensetzung aufweist:

Nitrocellulose	59.5%
Nitroglycerin	14.9%
Diethylenglykoldinitrat	24.8%
Akardit II	0.7%
Sonstiges	0.1%

Eine 4%ige ethanolische Lösung von Ethyl-NENA wird in vier Raten in einer konventionellen Behandlungstrommel auf das TLP L 5460 aufgesprüht. Das oberflächenbehandelte Pulver wird getrocknet und im Anschluß verschiedenen Beschußuntersuchun gen unterzogen.

Die Fig. 1 und 2 zeigen das Ergebnis des Temperaturbeschusses in einem 40 mm Simulator (Kurve a)) im Vergleich zu einem unbehandelten L 5460 (Kurve b)). Dabei sind jeweils der Maxi maldruck (P_max) der Abbrandkurve und die Mündungsgeschwindig keit (v_o) als Funktion der Temperatur aufgetragen.

Die Ergebnisse zeigen in dem Temperaturbereich zwischen 21°C und 63°C einen deutlich abgeflachten Temperaturverlauf des Maximaldruckes und der Mündungsgeschwindigkeit des oberflä chenbehandelten L 5460 gegenüber dem unbehandelten Pulver.

Beispiel 2

Als Treibladungspulver (TLP), bei dem die erfindungsgemäße Oberflächenbehandlung durchgeführt werden soll, wird wiederum von dem vorstehend beschriebenen zweibasigen TLP L 5460 aus gegangen.

Anschließend wird Palamoll 632, ein Polyester aus Adipinsäure und 1,2-Propandiol, in ethanolischer Emulsion (Palamoll: EtOH = 1 : 3) auf die Oberfläche von L 5460-TLP aufgebracht. Die Behandlung mit 1,5% des Polymeren erfolgt in einer rotieren den Behandlungstrommel bei 45°C. Verteilt auf vier Portionen wird die Emulsion über einen Zeitraum von fünf Stunden suk zessive zugegeben, während gleichzeitig das Solvens ver dampft.

Parallel wird mehrfach Graphit zugeschlagen, um ein Verkleben der Körner zu verhindern.

In den Fig. 3 und 4 sind die Beschußergebnisse dieses Pulvers in einem 40 mm Simulator von -40 bis +63°C gegenüber einem unbehandelten L 5460 dargestellt. Dabei sind wiederum der Maximaldruck und die Mündungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur aufgetragen.

Auch in diesem Fall läßt sich gegenüber dem unbehandelten TLP (Kurve b)) gleicher Chemie und Abmessungen eine deutliche Ab flachung der Druck- und Geschwindigkeitskurven zwischen 21°C und +63°C feststellen (Kurve a)).

In der folgenden Tabelle 1 ist die spezifische Energie für die in den vorstehend erwähnten beiden Ausführungsbeispielen beschriebenen Pulver wiedergegeben.

Tabelle 1

Die Werte für die spezifische Energie zeigen, daß die erfin dungsgemäßen Verfahren zu keiner bzw. keiner wesentlichen Leistungseinbuße der Treibladungspulver führen.

Beispiel 3

Ein einbasiges 7-Loch-TLP C/M 0800, das mit Nitrocellulose als Energieträger und Centralit I als Stabilisator herge stellt wurde, wird in einer Emulsion von Nitroglycerin in Wasser in einer rotierenden Trommel bei 30°C bis zum Auf klaren der Lösung inkubiert.

Anschließend wird das Pulver einer zweiten Behandlung in einer Emulsion aus Palamoll 632 in Wasser unterzogen.

Auf diese Weise wurden 10% Nitroglycerin und 2% Palamoll aufgebracht.

Die Fig. 5 und 6 zeigen die Ergebnisse eines Waffenbeschusses mit diesem Pulver in einer 35 mm Üb-Munition (Kurve a)) im Vergleich zu einem dort üblicherweise verwendeten einbasigen TLP B 6320 (Kurve b)).

Während das konventionelle einbasige Treibladungspulver B 6320 zwischen 21°C und 70°C einen hohen Druck- und Ge schwindigkeitsanstieg zeigt, deutet sich bei dem behandelten C/M 0800 im Bereich zwischen 21°C und 52°C eine Reduzierung des Temperaturgradienten an, so daß man mit derart behandel ten Pulver voraussichtlich auch im Mittelkaliberbereich eine deutliche Leistungssteigerung gegenüber dem konventionellen TLP erzielen kann.

Wie mikroskopische Untersuchungen und Überprüfungen in einer ballistischen Bombe mittels Abbrandunterbrechung gezeigt haben, lagert sich der Phlegmatisator 1 an der Oberfläche 2 des jeweiligen in den Fig. 7-9 mit 3 bezeichneten Pulverkorns ab. Außerdem werden auch die Innenlöcher 4 des TLPs teilweise (Fig. 8) oder vollständig (Fig. 9) von dem Phlegmatisator 1 bedeckt bzw. können durch den Phlegmatisator sogar ganz ver schlossen werden. Durch diese Beschichtung der Treibladungs körner 1 kommt es vermutlich zu der gewünschten Änderung des Abbrandverhaltens des Treibladungspulvers und somit zu der beobachteten Reduktion des Temperaturgradienten.

Das Verfahren kann für bekannte 1-, 7- und 19-Loch-TLP sowohl mit zylindrischer als auch mit hexagonaler oder rosettenför miger Außengeometrie angewendet werden.

Außerdem weist das erfindungsgemäß oberflächenbehandelte Pulver im Vergleich zum unbehandelten Treibladungspulver gleicher Zusammensetzung eine reduzierte Empfindlichkeit gegenüber speziellen Belastungen auf, wie sie beispielsweise bei einem feindlichen Beschuß auftreten können.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von ein-, zwei- oder drei basigen Treibladungspulvern für Rohrwaffenmunition, wobei an sich bekannte ein-, zwei- oder dreibasige Treibladungspulver, die folgende Bestandteile als Energieträger enthalten: Nitrocellulose, Salpeter säureester, Alkylnitratoethylnitramine, Nitroguanidin, Hexogen, Oktogen 3-Nitro-1,2,4-Triazo-5-on (NTO), Hexa nitrohexaazaisowurtzitan (CL20) oder Mischungen der artiger Pulver, mit Hilfe phlegmatisierender Stoffe oberflächenbehandelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbehandlung des jeweiligen Treibladungs pulvers mit Hilfe inerter oder energetischer Polymere bzw. mit Hilfe energetischer monomerer Weichmacher oder mit Hilfe von Mischungen aus beiden Komponenten vorge nommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Polymere inerte oder energetische Polyester, Poly ether, Polyurethane, Polyharnstoffe, Polybutadiene oder Polyamide verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß als energetische Polymere Poly-3-nitratomethyl- 3-methyloxetan (PolyNIMMO), Polyglyzidylnitrat /Poly- Glyn) oder Polyglyzidylazid (GAP) verwendet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als energetische Weichmacher Alkylnitratoethylnitramine (Methyl-NENA, Ethyl-NENA, Butyl-NENA) und Salpetersäureester (Nitroglycerin, Diethylglykoldinitrat, Triethylenglykoldinitrat, Butantrioltrinitrat, Methrioltrinitrat) und Bis(2.2- Dinitropropyl) Acetal-Formal (BDNPA-F) Dinitrodiazealkane bzw. Mischungen dieser Substanzen verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die Oberflächenbehandlungsmittel in Lösung oder als Emulsion durch Aufsprühen in einer ro tierenden Trommel oder Inkubation in einer Imprägnier lösung erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß bei gemeinsamer Verwendung der poly meren Bestandteile und der monomeren energetischen Weichmacher die Oberflächenbehandlung sowohl durch Auf bringen einer Mischung beider Komponenten oder durch eine zweistufige Behandlung nacheinander aufgebracht werden.