DE2720695A1

DE2720695A1 - Brandmasse fuer brandgeschosse

Info

Publication number: DE2720695A1
Application number: DE19772720695
Authority: DE
Inventors: Martin Kloeber; Wolfgang Dipl Chem Schwarz
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Verwaltungs Stiftung
Priority date: 1977-05-07
Filing date: 1977-05-07
Publication date: 1978-11-09

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brandmasse für ein Brand-
geschoß, insbesondere Panzerbrandgeschoß, mit einem Durchschlagskern und einer vor dem Durchschlagskern angeordneten, von einer ballistischen Haube umschlossenen Brandmasse sowie einer weiteren, hinter dem Durchschlagskern angeordneten pyrotechnischen Masse, vorzugsweise Brandmasse, die im Ziel zur Wirkung kommt, wobei die pyrotechnischen Massen beim Zielaufschlag entzündet werden.
Aus den DT-PSen 622 288 und 1 240 760, der DT-OS 20 39 091 und weiteren Schriften ist bekannt, für diesen Zweck eine Brandmasse vorzusehen, die sich bei Zutritt von Luftsauerstoff von selbst entzündet. Es ist ferner bekannt, in diesem Zusammenhang eine Brandmasse zu verwenden, die im wesentlichen eine Mischung aus rotem Phosphor und Magnesium darstellt. Eine hierfür gebräuchliche Brandmasse besteht zu 25 % aus Magnesium und zu 75 % aus rotem Phosphor, wobei dieser Mischung noch 5 % Montanwachs zugesetzt sind.
Ein wesentlicher Nachteil solcher Brandmassen liegt darin, daß sie thermisch relativ empfindlich sind. Windkanalversuche haben gezeigt, daß bei den für die vorgenannten Geschosse typischen hohen Fluggeschwindigkeiten die Geschoßspitze sich auf mehr als 5000 C aufheizen kann. Roter Phosphor sublimiert aber bereits bei 4170 C mit einem Dampfdruck von einer Atmosphäre.
Neben der Möglichkeit einer Selbstentzündung besteht daher die Gefahr, daß durch den Gasdruck die Haube während des Fluges deformiert oder abgesprengt wird bzw. daß das Geschoß durch seitlich ausströmendes Gas aus seiner Bahn abgelenkt wird.
Ein weiterer wesentlicher Nachteil ist darin zu sehen, daß die Brandwirkung eines mit einer solchen Mischung versehenen Brandgeschosses vorwiegend auf den Durchschlagsbereich beschränkt bleibt. Beim Abbrand der Phosphorbrandmasse entsteht eine glühende Gaswolke, die aber aufgrund ihrer relativ kurzen Einwirkdauer nur in unmittelbarer Umgebung des Auftreffpunktes zur Brandentstehung führt.
Nachteilig ist ferner, daß Brandinischungen auf Phosphorbasis zur Wirkungsentfaltung Luftsauerstoff benötigen und sie deshalb in großen Höhen nur bedingt, unter Wasser überhaupt nicht einsetzbar sind.
In der Patentanmeldung P 25 52 950 ist daher bereits vorgeschlagen worden, ein panzerbrechendes Brandgeschoß statt mit einer solchen bekannten Brandmasse mit einem modifizierten Thermitsatz zu versehen.
Aus der Pyrotechnik sowie als Füllung von Brandbomben sind Brandsätze mit Thermitmischungen seit langem bekannt. Im DT-Gbm 74 39 412 ist deren Verwendung in großkalibriger Brandmunition zum Anlegen von Flächenbränden vorgesehen.
Thermitsätze sind mechanisch unempfindlich und entzünden sich erst bei Temperaturen oberhalb 6000 C und nach längerer Hitzeeinwirkung; zum Initiieren ist daher bekanntlich ein zusätzlicher Anzündsatz erforderlich. Nach dem Anzünden reagieren sie Jedoch relativ rasch, weshalb sie für ihren Einsatz in Brandbomben und Brandmunition durch Zusätze phlegmatisiert werden. Verglichen mit den notwendigen Reaktionszeiten bei Panzerbrandgeschossen, die in der Größenordnung von einer Millisekunde liegen, ist ihr Verhalten, vor allem wegen der vergleichsweise engen Anzündzeit, jedoch eher als träge zu bezeichnen. Dies haben Beschußuntersuchungen mit Panzerbrandgeschossen ergeben, in denen als Brandmasse Thermitmischungen bekannter Zusammensetzungen eingesetzt wurden. Die Geschosse erzielten durchweg nicht die gewünschte Wirkung.
Ausschlaggebend für die optimale Wirkung eines panzerbrechenden Brandgcschosses ist, vor allem bei mehrfach geschotteten Zielen, die exakte zeitliche Abstimmung zwischen dem Abbrand des vorderen Brandsatzes, dem Durchschlag des Hartkerns durch die Panzerung des ZielobJektes und dem Zünden des im oder hinter dem Hartkern angeordneten zweiten Brandsatzes oder Sprengbrandsatzes. Nur dann kommt es zu einer Brandentstehung sowohl vor als auch hinter der Panzerung.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, für Brandgeschosse, insbesondere Panzerbrandgeschosse der o. a. Art, eine Brandmasse von genügend hoher thermischer Belastbarkeit zu schaffen, wobei diese Mischung die für derartige Geschosse erforderliche kurze Anzündzeit aufweisen und mit der für eine möglichst weitreichende Brandentfachung notwendigen Heftigkeit und Intensität - auch bei reduziertem Luftsauerstoffanteil - abbrennen soll.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Brandmasse gelöst, die in an sich bekannter Weise aus etwa zwei Teilen eines metallischen Oxidationsmittels als Sauerstoffträger und etwa einem Teil eines Metallpulvers bzw. Metallpulvergemisches besteht, wobei dieser Mischung ein die Anzündgeschwindigkeit und die Intensität des Abbrandes steigernder Zusatz von mindestens 5 Gew.- eines rasch reagierenden Redunktionsmittels beigefügt ist und wobei wenigstens der vorderen Brandmasse in bekannter Weise ein beim Zielaufschlag initiierbarer, vornehmlich in der Spitze des Aufnahmeraumes angeordneter, separater Anzündsatz beigegeben ist.
Bei Verwendung einer derartigen Brandmasse in Panzerbrandgeschossen besteht die Gewähr, daß sie sich im Flug nicht von selbst entzündet, da ihre Entzündungstemperatur oberhalb 6000 C liegt und auch die thermische Belastbarkeit des vorgesehenen Anzündsatzes deutlich größer als die von Phosphorbrandmischungen ist. Dadurch liegt der Gefahrenpunkt für eine mögliche Selbstentzündung um mindestens 500 C höher als bei den bisher in Panzerbrandgeschossen gebräuchlichen Brandmischungen. Eine Selbstentzündung infolge Erwärmung der Geschoßspitze durch die Luftreibung tritt daher nicht bzw. erst nach einer Flugdauer ein, die um ein Mehrfaches länger ist als die üblicherweise vorgesehene Selbstzerlegungszeit. Ferner entfällt die bei Phosphorbrandsätzen gegebene Gefahr, daß sich bei einer Uberhitzung des Geschosses vor dem Abschuß giftige Dämpfe bilden.
Dennoch erfüllt die vorgesehene Brandmasse den gewünschten Zweck, beim Zielaufschlag rasche Brandwirkung herbeizuführen, die durch den Sog des die Zielwand durchdringenden Hartkerns auch auf den Bereich hinter der Panzerung ausgedehnt wird.
Nach der Erfindung wird die an sich bekannte Thermitmischung, die aufgrund ihrer mengenmäßigen Zusammensetzung auch ohne den Zutritt von Luftsauerstoff reaktionsfähig ist, durch Zusetzen eines sehr kräftig wirkenden Reduktionsmittels auf die bei Panzerbrandgeschossen zur Verfügung stehende kurze Reaktionszeit abgestimmt und sensibilisiert.
Die Heftigkeit der Reaktion wird, verglichen mit derjenigen bei Thermitsätzen, wesentlich erhöht. Das bei der Reaktion entstehende flüssige Metall, z. B. Eisen, wird dadurch in glühendem Zustand tröpfchenförmig versprüht und fliegt aufgrund seines Impulses in der ursprünglichen Bewegungsrichtung des Geschosses weiter. Gleiches gilt für das zugesetzte Reduktionsmittel, während die ebenfalls versprühten Mg- oder Al-Anteile sehr rasch verglühen und dieser Anteil, abgesehen vom Reaktionsherd selbst, keine weiterreichende Brandwirkung hervorruft. Der Zusatz trägt somit sowohl indirekt durch die Steigerung der Abbrandgeschwindigkeit und die Erhöhung der Energieausbeute als auch direkt in Form glühender Partikel zur Brandausbreitung bei. Die Reichweite der Brandwirkung und die Einwirkdauer kann über die Korngröße der Reduktionsmittel, vor allem derJenigen des Zusatzes, variiert werden. Dabei ist zu beachten, daß größere Partikel zwar die Reichweite erhöhen, Jedoch zugleich die Reaktionsgeschwindigkeit herabsetzen.
Als Energieträger können beispielsweise sowohl Al als auch Mg, als Sauerstoffträger pulveriges Fe203, Fe304, MnO2 oder dergl.
dienen. Geeignete Zusätze sind Ti, Zr und Cer bzw. Cerlegierungen.
Zum Anzünden dieser mechanisch wie thermisch hoch belastbaren Brandmasse dient in an sich bekannter Weise ein durch die mechanische Beanspruchung bei Zielaufschlag initiierbarer separater Anzündsatz. Hierfür haben sich vornehmlich Perchloratsätze als geeignet erwiesen, wobei als Reduktionsmittel ebenfalls Ti, Zr und Cer bzw. Cerlegierungen Verwendung finden. Solche Anzündsätze tragen ihrerseits zu einer weiteren Erhöhung der Anzündgeschwindigkeit der Brandmasse bei. Sie werden vorzugsweise in der Spitze des Aufnahmeraumes, im Falle der vorderen Brandmasse also in der Spitze der ballistischen Haube, angeordnet. Für den etwaigen zweiten Brandsatz im Durchschlagskern ist die Verwendung eines eigenen Anzündsatzes optional vorgesehen, aber nicht zwingend erforderlich, der im vorderen Teil des als Hohlgeschoß ausgebildeten Durchschlagskernes angeordnet ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung eines in den beigefügten Zeichnungen veranschaulichten Beispieles hervor.
Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Panzerbrandgeschoß mit einer aufgesetzten ballistischen Haube und zwei Brandmassen nach der Erfindung Fig. 2 den Reaktionsablauf der Brandmassen eines Geschosses nach Fig. 1 beim Beschuß eines gepanzerten Zielobjektes.
Nach Fig. 1 ist auf einen als Hohlgeschoß ausgebildeten Durchschlagskern 1 vorn eine ballistische Haube 2 aufgesetzt, z. B.
aufgeschraubt oder aufgebördelt. In deren Spitze ist ein Anzündsatz 3 aus einer durch starke mechanische Beanspruchung auslösbaren Zündmischung und daran anschließend eine Brandmasse 4 eingepreßt. Die Brandmasse 4 besteht in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel zu etwa 60 Gew.-% aus Eisen(III)oxid als Sauerstoffträger, zu etwa 30 Gew.-% aus Mg als Energieträger und zu etwa 10 Gew. -5' aus Cereisen. Das Mg weist eine Verteilung der Korngröße zwischen 20 und 100 Fm auf, die Korngröße des Cereisens liegt zwischen 0,1 und 1 mm. Die Verteilung der Korngröße, vor allem des Cereisens, ist so gewählt, daß die Mischung sowohl hinreichend kleine Partikel enthält, die schnell reagieren, als auch große, die möglichst lange glühen.
Für den Anzündsatz 3 ist eine Zusammensetzung vorgesehen, die etwa 65 Gew.-% Cereisen mit obiger Korngröße und 35 Gew.-% Kaliumperchlorat mit weniger als 0,1 mm Korngröße enthält.
In dem Hohlgeschoß 1 befindet sich eine weitere pyrotechnische Masse 6, in diesem Ausführungsbeispiel eine weitere Brandmasse der o. a. Zusammensetzung, mit einem separaten Anzündsatz 5. Der Hohlraum ist durch einen Geschoßboden 7 nach hinten abgeschlossen.
Fig. 2 veranschaulicht den Reaktionsablauf beim Beschuß eines geschotteten Zielaufbaus durch ein Panzerbrandgeschoß nach Fig. 1. Die römischen Ziffern kennzeichnen den Standort des Geschosses, an dem die beschriebene Reaktion eintritt. Beim Durchschlagen der äußeren (dünnwandigen) Panzerung 9' wird bereits der vordere Anzündsatz 3 gezündet (Stellung I). Kurz darauf, nach Ablauf der Anzündzeit, reagiert der vordere Brandsatz 4 (Stellung II) und überzieht den Auftreffbereich des Hartkerns auf die zweite Panzerung 9 mit der brennenden Masse.
Beim Auftreffen des Hartkerns auf die Panzerung wird auch der in diesem befindliche zweite Brandsatz 5 gezündet (Stellung III), der sodann seinerseits den zweiten Brandsatz 6 anzündet (Stellung IV). Durch das während des Durchschlagens der Panzerung9erfolgende Aufbrechen des Geschosses wird diese Brandmasse 6 freigegeben und ihre glühenden Reaktionsprodukte fliegen, in einem Kegel mit relativ geringem Öffnungswinkel streuend, weit in das Gebiet hinter der Panzerung.
Da ein großer Teil von ihnen auch beim Auftreffen dort noch keineswegs ausgeglüht ist, weisen sie nach wie vor eine hohe Anzündfähigkeit auf und können Treibstoffkanister, Munitionskisten etc. in Brand setzen. Das gleiche gilt auch für einen Teil der in der Haube angeordneten Brandmasse 4. Diese wird dabei durch den Sog des Hartkerns ebenfalls hinter die Panzerung 9 gezogen und trägt dort zur Brandentstehung bei. Außerdem kann sich an ihr die aus dem Geschoßkern austretende zweite Brandmasse 6 entzünden, weshalb der Anzündsatz 5 gegebenenfalls nicht unbedingt erforderlich ist.
Die Brandmasse nach der Erfindung ist in gleicher Weise auch für Brandmunition anderer Art geeignet. So kann z. B. der hintere Brandsatz bei einem Geschoß mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau ganz oder teilweise durch einen Sprengsatz ersetzt sein, der vornehmlich über einen Bodenzünder gezündet wird.
Durch die Wahl der in der Beschreibung zu Fig. 1 aufgeführten Zusammensetzung für Brand- und Anzündsatz konnte die Ansprechgeschwindigkeit gegenüber derjenigen der in der Beschreibungseinleitung angegebenen Phosphorbrandmasse erheblich erhöht werden. Hierin liegt noch ein weiterer Vorteil der in der Erfindung beschriebenen Brandmasse, der vor allem beim Beschuß von Luftzielen wichtig ist. Durch die kurze Ansprechzeit können auch diejenigen Geschosse noch wirksam werden, die unter flachem Einfallswinkel auf das Ziel auftreffen und ggf. abprallen, da hierbei das Anzünden der Brandmasse noch in unmittelbarer Nähe des Zieles erfolgt.
L e e r s e i t e

Claims

Brandmasse für Brandgeschosse Patentansprüche: Brandmasse für ein Brandgeschoß, insbesondere Panzerbrandgeschoß, mit einem Durchschlagskern und einer vor dem Durchschlagskern angeordneten, von einer ballistischen Haube umschlossenen Brandmasse sowie einer weiteren, hinter dem Durchschlagskern angeordneten pyrotechnischen Masse, vorzugsweise Brandmasse, die im Ziel zur Wirkung kommt, wobei die pyrotechnischen Massen beim Zielaufschlag entzündet werden, dadurch gekennzeichnet, daß diese Brandmasse in an sich bekannter Weise aus etwa zwei Teilen eines metallischen Oxidationsmittels als Sauerstoffträger und etwa einem Teil eines Metallpulvers bzw.

Metallpulvergemisches als Energieträger besteht, welcher Mischung ein ihre Anzündgeschwindigkeit und die Intensität des Abbrandes steigernder Zusatz von mindestens 5 Gew.-% eines rasch reagierenden Reduktionsmittels beigefügt ist, und daß wenigstens der vorderen Brandmasse in bekannter Weise ein beim Zielaufschlag initiierbarer, vornehmlich in der Spitze des Aufnahmeraumes angeordneter, separater Anzündsatz beigegeben ist.
2. Brandmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sauerstoffträger die Metalloxide Fe203, Fe,O oder Min02, als Energieträger die Metalle Al oder Mg bzw. Mischungen dieser Metalle verwendet werden und der genannte Zusatz aus Ti, Zr oder Cer bzw. Cerlegierungen besteht.
3. Brandmasse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung etwa 20 bis 50, vorzugsweise 30 Gew.-% Magnesiumpulver und etwa 40 bis 70, vorzugsweise 60 Gew.-% Eisen(III)oxid enthält.
4. Brandmasse nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung einen Zusatz von etwa 5 bis 30, vorzugsweise 10 Gew. -Vo Cereisen enthält.
5. Brandmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzündsatz als Reduktionsmittel Ti, Zr oder Cer bzw. Cerlegierungen und als Oxidationsmittel Kaliumperchlorat enthält.
6. Brandmasse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzündsatz zu etwa 65 Gew.- aus Cereisen und zu etwa 35 Gew.-% aus Kaliumperchlorat besteht.
7. Brandmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich vor dem Durchschlagskern eine solche Brandmasse angeordnet ist und daß eine zweite Brandmasse im Durchschlagskern ganz bzw. teilweise durch Sprengstoff ersetzt ist.