DE2248218B2 - Hochenergiehaltiger sekundaersprengstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hochenergiehaltigen Sekundärsprengstoff, dem zur Erhöhung der Spreng und/oder Brandwirkung Metalle, vornehmlich in Pulverform beigemischt sind, zur Verwendung in Sprengbrandgeschossen geringen Sprengladungsvolumens.

Es ist bereits ein Sekundärsprengstoff bekannt, bei dem eine gute Splitter-, Brand- und Gasschlagwirkung durch Beimischung von Aluminium zum Sprengstoff erzielt wird. Ein solcher Sekundärsprengstoff besteht beispielsweise aus 60% bis 70% Hexogen und 30% bis 40% Aluminium (% in Gewichtsprozent). Dieser Sprengstoff hat jedoch einen verhältnismäßig geringen Energieinhalt, bezogen auf das Volumen.

Weiterhin ist durch die US-PS 35 28 864 eine Sprengstoffmischung bekannt, bei der der Sprengstoff zur Erhöhung des Stoßeffekts pro Volumeneinheit mit einem Schwermetall, insbesondere Wolfram, angereichert ist. Das Wolfram verbessert bei der dort beschriebenen Verwendung, ohne unmittelbar in die chemische Reaktion einzugreifen, d. h. offenbar allein durch seine höhere Dichte, die Momentübertragung vom Sprengstoff zu d»;n ihn umgebenden Teilen, indem es den kurzen Stoßimpuls dämpft und in eine gedehnte Stoßwelle umwandelt. Der Stoßeffekt wird dadurch wesentlich erhöht. Dieser Sprengstoff hat jedoch eine wesentlich geringere Gasschlag- und Brandwirkung als die vorgenannte Sprengstoffmischung.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen hochenergiehaltigen Sekundärsprengstoff für Sprengbrandgeschosse geringen Sprengladungsvolumens zu schaffen, der nicht nur eine gesteigerte Flamm- und Gasschlagwirkung, sondern auch eine optimale Splitterwirkung gewährleistet.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei der erfindungsgemäßen, aus etwa gleichen Teilen (in Gewichtsprozenten) eines kalorienreichen Sprengstoffes und Metallpulver bestehenden Sprengladungsmischung wenigstens zwanzig, vornehmlich über fünfzig (Gewichts-)% der Metallbeimischung ein Schwermetall hoher Verbrennungsenthalpie, der Rest Aluminium.

Ein solcher Selcupdärsprengstpff nach der Erfindung besteht beispielsweise aus 50% Hexogen, 36% WoI-fram, 12% Aluminium, Rest Wachs oder aus 50% Hexogen, je 24% Wolfram und Aluminium, Rest Wachs (% in Gewichtsprozent). Dabei kann das Wolfram wenigstens zum Teil mit Tantal, Vanadium, Niob oder Uran vermischt bzw. durch diese Metalie ersetzt sein.

to Diesel Sekundärsprengstoff vorbeschriebener Zusammensetzung hat eine wesentlich höhere Brand- und Gasschlagwirkung als ein Sprengstoff aus Hexogen und Aluminium allein, aber auch als eine Misdiung aus Hexogen und Wolfram allein. Wie durch die eingangs

IS erwähnte US-PS 35 28 864 bekannt ist, läßt sich durch Schwermetallpulver die Splitterwirkung erhöhen. Der neu geschaffene Sprengstoff stellt eine optimale Mischung dar und ergibt pro Volumeneinheit einen hohen Energieinhalt, wobei die Wirkungsbereiche

zo beider Komponenten sich überlappen.

Die Erfindung wird nachfolgend an einigen Gegenüberstellungen, sowie einigen Mischungsbeispielen und deren Erprobungsergebnissen näher erläutert, wobei als Vergleichsbasis ein Sprengstoff aus 60 Gewichtsprozent

2s Hexogen und 40 Gewichtsprozent Aluminium dient. Dessen Wirkung sei hier mit 100% als Grundmaß angenommen. Hiervon ausgehend erbringt beispielsweise eine Sprengstoffzusammensetzung aus 60% Hexogen, 15% Aluminium und 25% Chrom eine

Steigerung der Splitterwirkung um 45% aber eine Verminderung der Gasschlagwirkung um 7%. Setzt man dagegen einer Mischung aus 60% Hexogen und 30% Aluminium noch 10% Tantal zu, so steigt die Splitterwirkung auf 180% und die Gasschlagwirkung

auf 112%, während eine Sprengstoffmischung ohne Aluminium, d. h. aus 60% Hexogen und 40% Tantal zwar, wie zu erwarten ist, eine gegenüber Hexal 60/40 um etwa 50% höhere Splitterwirkung, dagegen eine verminderte Gasschlagwirkung erbringt. Zudem ist durch das Fehlen von Aluminium auch die Brandwirkung wesentlich geringer.

Es hat sich gezeigt, daß eine optimale Wirkung sowohl in Brand- und Gasschlagwirkung als auch in der Splitterwirkung durch eine Mischung etwa in den oben angegebenen Grenzen von etwa 50% Hexogen mit 20 bis 40% Wolfram, 10 bis 25% Aluminium, Rest (etwa 2%) Wachs erzielen läßt. Dieser Sprengstoff hat gegenüber Hexal 60/40 nicht nur eine um etwa 50% höhere Splitter- und eine um etwa 10% höhere

Gasschlagwirkung, sondern auch eine wesentlich größere Flammenlänge und damit eine bessere Brandwirkung.

Die Splitterwirkung wurde durch Beschluß von 6 Hartaluminiumplatten mit 2 mm Dicke ermittelt, die im Abstand von je 200 mm hintereinander aufgestellt waren. Aus einer Serie von Beschüssen ergab die Gegenüberstellung von Hexal 60/40 und der neuen Sprengstoffmischung folgende mittlere Durchschlagswerte:

Platte 1: 1/1; Platte 2: 201/254; Platte 3: 170/180; Platte 4: 60/71; Platte 5: 21/26; Platte 6: 13/11; insgesamt: 466/543. Daraus ergibt sich, daß nicht nur eine Steigerung der Splitterzahl, sondern insgesamt auch der Splitterleistung erzielt wurde. Je nach Art der Munition bzw. der erforderlichen Wirkung ihrer Ladung läßt sich durch Verschiebung des Mischungsverhältnisses innerhalb besagter Grenzen die Splitterwirkung oder die Flammwirkung optimieren, wobei folgende

Gesichtspunkte als ausschlaggebend anzusehen sind:

1. Durch die höhere Dichte der Schwermetall erhält man Ln der Mischung einen großen Volumenprozentanteil an Sekundärsprengstoff. Die Mischung Hexal 60/40 enthält z.B. etwa 60 Volumenprozent Hexogen, die Mischung Hexogen, Aluminium, Wolfram, Wachs 50:24:24:2 dagegen bereits etwa 70 Volumenprozent Hexogen und die Mischung Hexogen, Wolfram, Aluminium, Wachs 50:36:12:2 sogar etwa 77 Volumenprozent Hexogen. Da sich die Schwermetall-Beimengungen zum Sekundärsprengstoff während der Detonation etwa wie ein Inertstoff verhalten, selbst wenn sie an aer Verbrennung teilnehmen, läßt sich durch sie die Detonationsgeschwindigkeit herabsetzen und die Brisanz verringern. Die Detonationsfront kann ungehinderter fortschreiten und die Fnergie sich besser auf die von ihr getroffenen Teile auswirken, wodurch sie sich nicht durch Gefügezerstörung verzehrt, sondern die Geschoßhülle in viele, kleine, gleichmäßige Splitter aufteilt und diese mit anschwellender Kraft auf eine hohe Anfangsgeschwindigkeit beschleunigt und ihnen damit eine hohe Durchschlagsleistung verleiht.

2. Bei der höheren Dichte des Sprengstoffes entstehen, vor aliem infolge des höheren Volumenanteils an Hexogen auch mehr Gasschwaden. Während Hexal 60/40 pro cm³ etwa 909 ml entwickelt, liefert der neue Sprengstoff aus 50% Hexogen, 36% Wolfram, 12% Aluminium und 2% Wachs dagegen 1.153 ml. Daß sich jedoch die Wirkung nicht allein durch die größere Dichte des Sprenggemisches erklären läßt, ergibt sich daraus, daß beigefügtes Tantalpulver trotz geringerer Dichte eine größere Gasschlagwirkung zeitigt, als der Zusatz von Wolfram.

3. Die Gasschlagwirkung wird durch die verschiedenen Reaktionsgeschwindigkeiten (infolge unterschiedlicher Affinität) der Metalle mit den Schwaden und dem Luftsauerstoff verlängert. Neben Aluminium, das wegen seiner Nachreaktion dem Hexogen zugesetzt wird, haben sich als Zusatzmetalle vor allem mehrere Schwermetalle hoher Verbrennungsenthalpie pro VoIumeneinheit bei der Verbrennung des Metalls zum Oxid erwiesen. Dabei geht beispielsweise Uran über in Urantrioxid und liefert 24,0 kcal/cm³ Ausgangswerkstoff; Tantal geht über in Tantalpentoxid und setzt 22,9 kcal/cm³ frei; Vanadium verbrennt zu Vanadiumpentoxid unter Abgabe von 22,4 kcal/cm³; Niob geht In Niobpentoxid über und setzt 21,4 kcal/cm³ frei und Wolfram verbrennt zu Wclframtrioxid unter Abgabe von 21,1 kcal/cm³ Ausgangssubstanz. Da die Verbrennung bei der Detonation jedoch unter extremen Bedingungen abläuft, sind vorgenannte Umsetzungsprozesse selbstverständlich nur zum Teil gegeben und nachweisbar.

4. Aus Flammbildaufnahmen ist erkennbar, daß Aluminiumteilchen und Wolframteilchen nach der Detonation eine unterschiedliche Partikelgeschwindigkeit und Reichweite aufweisen. Die schweren Wolframteilchen fliegen weiter, sie erweitern damit die Wirksamkeit der Schwaden und verlängern vor allem auch die Flamme.

Die beiden Mischungen 50% Hexogen, 36% Wolfram, 12% Aluminium, 2% Wachs und 50% Hexogen, 24% Wolfram, 24% Aluminium, 2% Wachs sind nur Beispiele. Wie aus obigen Ausführungen hervorgeht, kann das Wolfram ganz oder zum Teil durch andere, vornehmlich die obengenannten Schwermetalle Uran, Tantal, Vanadium oder Niob bzw. deren Legierungen ersetzt werden. Aus wirtschaftlichen Grür.den ist jedoch dem Wolfram der Vorteil zu geben.

We^en der bereits erwähnten Unsicherheiten im Detonations- bzw. Reaktionsablauf und aufgrund Fehlens exakter physikalisch-chemischer Daten für diese unter Sonderbedingungen ablaufende, schlagartige Verbrennung lassen sich Werte nur durch experimentelle Erprobung bzw. Beschußuntersuchungen ermitteln. Als Ausgangssprengstoff dienten zur Ermittlung der vorangegebenen Werte die bereits erwähnten Mischungen. Bei der Auswahl wurde außerdem noch die Preßqualität, Mischbarkeit, Entmischungsneigung, sowie die mechanische und thermische Empfindlichkeit und die chemische Stabilität berücksichtigt. Die vorgeschlagenen Sprengstoffmischungen lassen sich nicht nur fest in ein Geschoß einpressen, wobei sich eine Preßdichte von etwa 2,4 bis 2,5 g/cm³ ergibt, sondern sie lassen sich auch gut granulieren, wodurch jegliche Entmischungsgefahr behoben ist.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   ί. Hochenergiehaltiger Sekundärsprengstoff, dem zur Erhöhung der Spreng- und/oder Brandwirkung Metalle, vornehmlich in Pulverform, beigemischt sind, zur Verwendung in Sprengbrandgeschossen geringen Sprengladungsvolumens, dadurch gekennzeichnet, daß bei der aus etwa gleichen Teilen eines kalorienreichen Sprengstoffes und Metallpulver bestehenden Sprengladungsmischung wenigstens zwanzig, vornehmlich über fünfzig (Gewichts-)% der Metallbeimischung eia Schwermetall hoher Verbrennungsenthalp'ie, der Rest Aluminium ist
2. 2. Sprengstoff nach Anspruch 1, bestehend aus: 50% Hexogen, 36% Wolfram, 12% Aluminium, Rest Wachs (% in Gewichtsprozent).
3. 3. Sprengstoff nach Anspruch 1, bestehend aus: 50% Hexogen, 24% Wolfram, 24% Aluminium, rest Wachs.
4. 4. Sprengstoff nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Wolfram wenigstens zum Teil mit Tantal, Vanadium, Niob oder Uran vermischt bzw. durch diese Metalle und Legierungen derselben ersetzt ist.