DE2555323C2

DE2555323C2 - Geschoßfüllung aus übereinander angeordneten Nebeltöpfen und Verfahren zur Herstellung eines Nebeltopfes

Info

Publication number: DE2555323C2
Application number: DE2555323A
Authority: DE
Inventors: Paul 8234 Unterjettenberg Huber; Hartmut Dr. 7844 Neuenburg Krone; Alois 8231 Marzoll Schießl
Original assignee: Buck Chemisch Technische Werke GmbH and Co
Current assignee: Buck Chemisch Technische Werke GmbH and Co
Priority date: 1975-12-09
Filing date: 1975-12-09
Publication date: 1984-04-05
Also published as: BE849230A; FR2407454B1; US4186664A; FR2407454A1; DE2555323A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Geschoßfüllung aus im Geschoßmantel in Abschußrichtung stapelartig übereinander angeordneten Nebeltöpfen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Nebeltopfes.

Eine solche Geschoßfüllung ist aus der DE-OS 16 118 bekannt. Eingehende Versuche mit diesen Geschoßfüllungen haben nun ergeben, daß aufgrund der beim Verschießen des Trägergeschosses auftretenden sehr großen Kräfte die Stirnwand des im Geschoßende untergebrachten Nebeltopfes von dem davorliegenden Nebeltopf verformt, bei sehr hohen Abschußgeschwindigkeiten von 18 000 g sogar herausgestanzt wird. Dies hat seine Ursache darin, daß die Nebeltöpfe mit ihren Stirnflächen aufgrund der abgerundeten Kanten des ^b5 Topfes zwischen Stirn- und Seitenfläche nicht vollständig aufeinander aufliegen. Deshalb wird die Kraft aufgrund der Geschoßbeschleunigung nicht direkt auf die Topflängswand übergeleitet, sondern über die Stirnwand. Da der Nebelsatz eine wesentlich geringere Dichte als das Topfmaterial aufweist, kann dieser zusammengedrückt werden, und die Stirnwand wird abg2schert Durch diese Öffnung entweicht dann der Nebelsatz, und es ist kein Aufbau einer Nebelwand in der gewünschten Weise mehr möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Nebelgeschoßfüllung sowie ein Verfahren zur Herstellung der Nebeltöpfe der Geschoßfüllung zu schaffen, die extrem hohen Abschußbeschleunigungen, etwa solchen von 18 000 g, zu widerstehen vermag, ohne daß seine Nebelwirkung und Lagerfähigkeit beeinträchtigt wird, und dessen Herstellungskosten den bekannten Nebeltöpfen, die mit vergleichsweise niedrigem Abschußbeschleunigungen verschossen werden können, gleichwertig sind.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich für die Geschoßfüllung aus den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruchs 1, für das Verfahren zur Herstellung der Nebeltöpfe aus dem Kennzeichen des Anspruchs 5.

Nun ist zwar im — nicht vorveröffentlichten — älteren deutschen Patent 24 37 535 bereits das Problem der Stabilität solcher aus übereinander gestapelten Nebeltöpfen bestehenden Geschoßfüllungen angesprochen. Die selbsttragende Säule aus Nebeltöpfen wird dort jedoch allein durch die Umhüllung (hier Topfgehäuse genannt) gebildet. Dies bedingt jedoch eine sehr massive Ausbildung des Tropfes, wodurch die Nutzlast in Form des Nebelsatzes unzulässig verkleinert würde. Dasselbe gilt entsprechend auch für das zugehörige deutsche Zusatzpatent 25 31 365. Erst die erfindungsgemäße Merkmalskombination, beinhaltend die Einbeziehung des Nebelsatzes selbst als tragendes Bauteil, vermag die gestellte Aufgabe zufriedenstellend zu lösen.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Nebeltöpfe mit hoch verdichtetem und damit selbsttragendem Nebelsatz hat sich jedoch ein Problem ergeben, das vorher bei den Nebelsätzen gleicher Zusammensetzung nicht bekannt war. Dieses Problem besteht darin, daß die hoch verdichteten Nebelsätze eine geringe Lagerbeständigkt'it besitzen, was im Extremfall bis zum völligen Versagen der Munition führen kann. Gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 6 werden diese Schwierigkeiten dadurch vermieden, daß das Zinkoxid vor dem Vermischen mit den anderen Nebelsatz-Komponenten bei mindestens 900° C ausgeglüht wird. Aus den weiter unten näher erläuterten Gründen wird damit erreicht, daß die Nebelsätze sehr lagerbeständig sind, d. h. die Lagerbeständigkeit zumindest gleich derjenigen von unverdichteten bzw. gering verdichteten Nebelsätzen ist.

Schließlich hat sich gezeigt, daß bei diesen gemäß der Erfindung hoch verdichteten Nebelsätzen der Ausbildung und dem Einbau der Anzündladung besondere Bedeutung zukommen; die Unteransprüche 3 und 4 tragen dieser Tatsache Rechnung.

Zur näheren Erläuterung ist in der Zeichnung ein Nebeltopf nach der Erfindung dargestellt Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch den Nebeltopf,

F i g. 2 einen Längsschnitt durch den Nebeltopf mit Anzündsatz und

F i g. 3 eine Draufsicht auf den Nebeltopf von F i g. 2.

Gemäß F i g. 1 weist der Nebeltopf ein Außenrohr 10 auf, das beidends mit einem Ringrand 11a, lli> verminderter Wandstärke versehen ist. Mit 12a, 12ö ist eine sich durch die verminderte Wandstärke des Ringrandes ergebende Ringschulter bezeichnet. Koaxial

innerhalb des Außenrohres 10 befindet sich ein Innenrohr 13, dessen Randkanten 14a, 146 mit den Ringschultern 12a, 120 fluchten. Mit 15a und 156 sind zwei Ringdeckel bezeichnet, welche an ihrer Außenkante Gewinde aufweisen, die mit Gewinden kcrrespondieren, welche sich an den Innenflächen der Ringränder 11a, 116 befinden. Im Innenrohr 13 steckt ein Halterohr 16, welches beidends die Ringdeckel 15a, 156 umgreifend in Ausnehmungen derselben eingebördelt ist Die Ringkammer zwischen Außenrohr 10 und Innenrohr 13 ist mit einem Nebelsatz 17 gefüllt, der über öffnungen 18 des Innenrohrs 13 und des Halterohrs 16 mit dem Innenraum 19 dieser Rohre, dem sogenannten Entgasungskanal, in Verbindung steht.

Bei der Fertigung wird in der Weise vorgegangen, daß zunächst einer der Ringdeckel, etwa der Ringdeckel 156, in das Außenrohr 10 eingeschraubt wird, und zwar bis zur Auflage auf die Ringschulter 126 des Außenrohrs und die Stirnfläche 146 des Innenrohrs 13. Daraufhin wird das Halterohr 16 umgebördelt und der Überstehende Teil des Außenrohrs und eventuell des Halterohrs mit dem eingeschraubten Deckel 156 plangedreht Dadurch wird in der Vertikalen eine Auflagefläche erreicht, die der gesamten Wandstärke des Außenrohrs 10 und des Innenrohrs 13 entspricht. Ein auf den Nebeltopf einwirkender Druck wird somit gleichmäßig von der gesamten Stützfläche aufgenommen. In diesen Stützaufbau, bestehend aus dem Außenrohr 10 und dem Innenrohr 13 sowie dem Ringdeckel 156 wird der Nebelsatz 17 mit einem Druck von 1300kp/cm³ eingepreßt, und zwar exakt bis zur Höhe der Ringschulter 12a des Außenrohrs 10 und der Stirnfläche 14a des Innenrohrs 13. Gegebenenfalls preßt man darüber hinaus und dreht dann den überstehenden, festgepreßten Satz bis auf die erforderliche Höhe ab. Schließlich wird der Ringdeckel 15a in das Außenrohr 10 eingeschraubt, und zwar ebenfalls bis zur Auflage auf die Ringschulter 12a und die Stirnfläche 14a, wonach das Halterohr 16 umgebördelt und der überstehende Teil des Außenrohrs 10 mit dem eingeschraubten Deckel 15a -to plangedreht wird.

Auf diese Weise bildet der Nebelsatz ein wesentlich mittragendes Stützelement des Nebeltopfes und ermöglicht es, die Wandstärken des Gehäuses vergleichsweise dünn zu halten. Bei gleichbleibendem Volumen des ⁴> Nebeltopfes kann mehr Nebelmasse eingesetzt werden als bei Nebeltöpfen, bei denen das Metallgehäuse allein das tragende Element bilden würde. Als Gehäusematerial ist aus Gründen der spezifischen Festigkeit, des Gewichts und der Kosten hochfestes Aluminium am >" besten geeignet.

Selbstverständlich ist es erforderlich, in den Nebeltopf ein Anzündsystem einzubauen. Dabei werden der Nebelsatz und das Anzündsystem gemeinsan. zu einem Block mit einheitlicher Verdichtung zusammengepreßt, und zwar mit einem so hohen Druck, daß bei der Belastung mit 18 000 g keine Deformierung mehr eintreten kann. Auf den F i g. 2 und 3 ist ein derartiges Anzündsystem beispielsweise dargestellt, das aus drei Zündrohren 20a, 206 und 20c besteht, wobei diese ⁶" Zündrohre in den Nebelsatz eingebettet sind. Die Anzahl der Zündrohre, deren Größe, Satzaufbau und Lage im Nebelsatz spielen eine wesentliche Rolle. Einerseits müssen sie möglichst tief im Nebelsatz 17 stecken, damit ein guter Wärmeübergang und damit ^fc5 eine sichere Einleitung der Nebelreaktion gewährleistet ist. und andererseits so nahe am Entgasungskanal 19 liegen, daß rechtzeitig eine Öffnung nach außen geschaffen wird, durch die der gasförmige Nebelwirkstoff entweichen kann. Gleichzeitig wird mit dieser Entgasungsöffnung der erforderliche Hohlraum geschaffen, in dem die" eigentliche Nebelreaktion, die bekanntlich in der Gasphase stattfindet ablaufen kann. Die rechtzeitige Bildung einer Öffnung zum Entgasungskanal und damit verbunden des Hohlraums ist deshalb wesentlich, weil sonst entweder das Gehäuse durch den bei der Reaktion entstehenden Gasdruck explosionsartig aufreißt und dadurch die Nebelreaktion abbrechen kann, oder die Reaktion des Nebels wegen des fehlenden Gasraums überhaupt nicht in Gang kommt Es hat sich gezeigt daß der optimale Abstand der Zündpatronen 20 zum Entgasungskanal 19 zwischen 5 und 10 mm liegt vorzugsweise bei 7 mm.

Der Anzündsatz der Zündpatronen muß so beschaffen sein, daß einerseits die thermische Energie ausreicht, um den Nebelsatz 17 zu initiieren, andererseits aber nicht zu hoch ist, um etwa ein explosionsartiges Einsetzen der Nebelreakr <n zu verursachen, wobei das Gehäuse dem plötzlich einsetzenden Gasdruck nicht mehr standhält. Die Reaktionstemperatur des Anzündsatzes muß daher in einem bestimmten Temperaturbereich liegen. Der Anzündsatz muß außerdem beim Abbrand sehr schnell verschlacken, damit er nicht durch die Zentrifugalkraft (Drall 16 000 Umdrehungen/min) nach außen gedrückt wird und dadurch ebenfalls eine zu heftige Initiierung des Nebelsatzes 17 bewirkt. Erfindungsgemäß wird dies durch Verwendung eines Reaktionsgemisches aus Si/Pb3Oi im Verhältnis von etwa 30/70 gelöst

Wie bereits eingangs erwähnt, hat sich in der Praxis gezeigt, daß bei derartigen hochverdichteten Nebelsätzen auf der Grundlage von Hexachloräthan, Zinkoxid und Metallpulver, wie sie hier eingesetzt werden müssen, Schwierigkeiten auftreten, die vorher bei den Nebelsätzen gleicher Zusammensetzung nicht bekannt werden. Diese Nebelsätze weisen nämlich, wenn sie hochverdichtet werden, eine geringe Lagerbeständigkeit auf, was im Extremfall bis zum völligen Versagen der Munition führt. Verursacht wird diese Unbeständigkeit durch den Wassergehalt des Nebelsatzes, wobei sich dieser Wassergehalt bei den hochverdichteten Nebelsätzen wesentlich schädlicher bemerkbar macht als bei den gebräuchlichen Nebelsätzen vergleichsweise geringer Verdichtung. Es wurde deshalb zunächst versucht, die Zersetzlichkeit des hochverdichteten Nebelsatzes dadurch auszuschalten, daß die fertige Nebelmischung bei Temperaturen über 100⁰C getrocknet wird. Der gewünschte Erfolg stellte sich jedoch nicht ein, weil der Nebelsatz während seiner Weiterverarbeitung (Verdichten, Abfüllen) den größten Teil seines ursprünglichen Wassergehaltes wieder aufnimmt. Selbst eine Weiterverarbeitung der getrockneten Nebelsätze in klimatisierten Räumen vermochte die Lagerunbeständigkeit des Nebelsatzes nicht zuverlässig auszuschließen.

Eingehende Untersuchungen haben nun ergeben, daß die Lagerbeständigkeit eines Nebelsatzes primär vom Gehalt an Zinkchlorid abhängt. Zum einen Teil wird dieses Chlorid als Verunreinigung des Zinkoxids bereits mit in das Nebelgemisch eingebracht, zum anderen Teil entsteht es beim Verpressen des Nebelsatzes. Zinkchlorid ist stark hygroskopisch und damit dafür verantwortlich, daß Nebelsätze, auch wenn sie aus vorgetrockneten Chemikalien hergestellt sind, in kürzester Zeit aus der Luft Feuchtigkeit aufnehmen und daher praktisch mit hohen Drücken nicht verarbeitbar sind.

Das vorliegende Verfahrer, zielt nun darauf ab, die Anwesenheit und die Bildung von Zinkchlorid während der Herstellung des Nebelsatzes auszuschließen. Dies gelingt erfindungsgemäß durch Ausglühen des Zinkoxids bei mindestens 900⁰C vor dem Vermischen mit den anderen Nebelsatz-Komponenten. Durch dieses Ausglühen wird zweierlei erreicht. Zum einen wird das mit hygroskopischem Zinkchlorid verunreinigte Zinkoxid durch Verflüchtigen des Zinkchlorids gereinigt und verliert damit seine hygroskopische Wirkung. Zum anderen entsteht beim Verpressen eines trockenen Satzes kein Chlorid mehr. Auch der verpreßte Nebelsatz neigt daher nicht mehr zur Wasseraufnahme. So konnte beispielsweise in einem Nebelsatz, der mit ausgeglühtem Zinkoxid hergestellt worden war, auch nach 5 Monaten Lagerzeit noch kein Chlorid nachgewiesen werden. Ein Nebelsatz der gleichen Rezeptur, hergestellt aus nicht ausgeglühtem Zinkoxid, wies dagegen bereits nach 2 Tagen 1,3% Zinkchlorid auf. Übereinstimmend damit hatte sich bei dem ersten, ausgeglühten Satz innerhalb der fünfmonatigen Lagerung die Reaktionszeit nicht verändert, während beim zweiten, nicht ausgeglühten Nebelsatz die Reaktion nach einigen Wochen bereits nicht mehr eingeleitet werden konnte. Mit dem Erfindungsverfahren kann also von den bekannten Grundkomponenten ausgegangen werden, und zwar jeweils in der handelsüblichen Form. Eine Vorbehandlung des Hexachloräthans und des Metallpulvers ist dabei im allgemeinen nicht erforderlich, weil handelsübliches Hexachloräthan und Metallpulver im wesentlichen wasserfrei und frei von hygroskopischen Verunreinigungen sind. Das Zinkoxid dagegen enthält Verunreinigungen mit sehr starker Hygroskopizität, vor allem Zinkchlorid und Zinksuifat. Diese Verunreinigungen werden nun durch Aufheizen des Zinkoxids auf über 900⁰C (Glühen) entfernt Nach diesem Ausglühvorgang können dann die drei Nebelsatzkomponenten miteinander in der üblichen Weise vermischt werden. Die Mischung wird daraufhin unter Anwendung eines Preßdrucks von mindestens ·*ο 1300 kp/cm² verdichtet Versuche haben gezeigt, daß die so hergestellten Nebelsätze äußerst lagerbeständig sind.

Darüber hinaus bietet das Erfindungsverfahren auch die Möglichkeit, Zinkoxid zu verwenden, das durch falsche oder schlechte Lagerung für Normalmischungen nicht mehr geeignet erscheint. In gleicher Weise kann durch das Ausglühen vor dem Einsatz auch stark feuchtes Zinkoxid wieder verwendungsfähig werden.

Anstelle handelsüblichen Zinkoxids läßt sich auch Zinkoxid verwenden, das von Haus aus frei von hygroskopischen Verunreinigungen ist, soweit dieses die erforderliche Reaktionsfähigkeit besitzt. In diesem Fall erübrigt sich dann der Glühvorgang.

Nebelsätze auf der Basis Hexachloräthan und Zinkoxid enthalten zusätzlich als Reaktionsbeschleuniger noch einen Anteil an Metallpulver. Von den dafür bekannten, gebräuchlichen Pulvern eignet sich im vorliegenden Fall insbesondere Aluminiumpulver, weil auch das Gehäusematerial aus Aluminium besteht. Durch diese Vereinheitlichung wird die Bildung von Lokalelementen und eine davon ausgehende wechselseitige korrosive Zerstörung ausgeschlossen.

Die Chloridbildung stellt gleichzeitig auch ein Maß für die Passivierung eines Nebelsatzes dar. Dadurch, daß sie bei der Verwendung ausgeglühter Sätze unterbleibt, kann der Metallpulveranteil im Vergleich zu nicht vollständig trockenen Sätzen um die Hälfte verringert werden. Da das Aluminium nicht zur Nebelbildung beiträgt, sondern eine Erhöhung des Rückstandes bewirkt, wird durch die vorliegende Erfindung die Nebelausbeute nicht unbeträchtlich erhöht.

Bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem es vor allem darum ging, möglichst lange Nebelzeiten zu erreichen, wurde bei einem Füllgewicht von 2,2 kg und der Rezeptur

47,25% ZnO (ausgeglüht)
47,25% Hexachloräthan
5,50% Aluminiumpulver

eine Nebelzeit von 3,5 min erzielt. Bei Verwendung von nicht ausgeglühtem Zinkoxid wäre für die gleiche Nebelzeit ein Aluminiumpulveranteil von mindestens 10-11% erforderlich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Geschoßfüllung aus im Geschoßmantel in Abschußrichtung stapelartig übereinander angeordneten Nebeltöpfen, die aus einem geschlossenen Metallgehäuse und einem darin untergebrachten Nebelsatz auf der Basis von Hexachloräthan, Zinkoxid und Metallpulver bestehen, wobei jedes Metallgehäuse aus zwei koaxialen Rohren besteht, deren Zwischenraum beidends durch Ringdeckel abgedeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebeltöpfe in vollständiger Flächenberührung aufeinanderliegend einen lückenlosen Aufbau eines Topfstapels im ganzen ergeben, die Bauteile (10,13, IS, 16) jedes Topfgehäuses aus dem gleichen Material bestehen, die Bauteile (10, >3, IS) gleiche Festigkeit besitzen und die Nebelsätze (17) die Gehäuse vollständig ausfüllen und in sich selbsttragend sind.

2. Geschoßfüliung nach Anspruch 1, dadurch χ gekennzeichnet, daß der Nebelsatz (17) mit einem Druck von zumindest 1300 kp/cm² verpreßt ist

3. Geschoßfüllung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Anzündladung (20) und Nebelsatz (17) zu einem gemeinsamen Block einheitlicher Verdichtung verpreßt sind.

4. Geschoßfüllung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzündsatz (20) aus drei Zündpatronen (20a, 2Oi, 20ς> besteht, die symmetrisch zur Mittelachse des Nebeltopfs in den Nebelsatz (17) eingebettet sind, wobei der Abstand zwischen jeder Zündpatrone und dem Innenrohr (13) 5 bis 10 mm, vorzugsweise 7 mm beträgt.

5. Verfahren zur Herstellung eines Nebeltopfes für Geschoßfüllungen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebelsatz in das Topfgehäuse eingefüllt und dann mit einem Druck von zumindest 1300 kp/cm² verpreßt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zinkoxid vor dem Vermischen mit « den anderen Nebelsatz-Komponenten bei mindestens 900° C ausgeglüht wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebelsatz aus 47,25% ausgeglühtem Zinkoxid, 47,25% Hexachloräthan und 5,50% Aluminiumpulver hergestellt wird.