DE2935020C1

DE2935020C1 - Disintegrant for generating explosive fuel-air mixtures

Info

Publication number: DE2935020C1
Application number: DE19792935020
Authority: DE
Inventors: Rudi Dr Schall
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1979-08-30
Filing date: 1979-08-30
Publication date: 1987-07-16

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Sprengmittel, dessen Detonation über die Erzeugung eines Brennstoff-Luftgemischs in Form einer Aerosolwolke erfolgt, bestehend aus einem nicht gasförmigen Brennstoff und einem als Verteiler und Zündladung wirksamen Sprengstoff hoher Brisanz, wobei der Anteil des Sprengstoffs wesentlich geringer als der des Brennstoffs ist und betrifft ferner einen aus diesem Sprengmittel hergestellten Sprengkörper.The invention relates to an explosive, the Detonation on the generation of a fuel-air mixture takes the form of an aerosol cloud, consisting of a non-gaseous fuel and one as a distributor and explosive charge explosive high explosive, wherein the proportion of explosives is significantly lower than that of the fuel is and also relates to one of them Explosives manufactured explosive devices.

Mit dem Sauerstoff der Luft stark exotherm reagierende Substanzen können bekanntlich bei genügend feiner Verteilung in der Luft explosionsfähige Gemische bilden, die bei geeigneter Zündung auch zur Detonation gebracht werden können. Die dabei freigesetzte Energie ist erheblich größer, nämlich etwa fünfmal so groß, als die bei der Detonation eines hochbrisanten Sprengstoffs gleicher Menge.Reacts strongly exothermically with the oxygen in the air As is well known, substances can with a sufficiently fine distribution form explosive mixtures in the air which suitable ignition can also be detonated can. The energy released is considerable larger, namely about five times larger than that of the Detonation of a highly explosive explosive of the same type Amount.

Es ist bekannt, Aerosolwolken eines Brennstoff-Luft-Gemisches, ausgehend von einem kondensierten, vorzugsweise flüssigen Brennstoff zu erzeugen (US-PS 39 40 443 und 41 57 928). In der Achse des meistens zylindrischen dünnwandigen Brenn stoffbehälters ist eine Sprengladung angebracht, deren Gewicht bei typischer Ausgestaltung 1 bis 5% des Brennstoff gewichtes beträgt. Durch die Detonation dieser Ladung wird eine außerordentlich feine Verteilung des Brennstoffes in der Luft erreicht. Hat die Wolke die gewünschte Größe erreicht, wird deren Detonation durch eine Zündladung eingeleitet.It is known aerosol clouds of a fuel-air mixture, starting from a condensed, preferably liquid To produce fuel (US-PS 39 40 443 and 41 57 928). In the axis of the mostly cylindrical thin-walled focal explosive charge is attached, the Weight with typical design 1 to 5% of the fuel weight is. By detonating this charge becomes an extremely fine distribution of fuel reached in the air. Does the cloud have the desired size? reached, their detonation is achieved by an ignition charge initiated.

Die bekannte Arbeitsweise hat verschiedene Nachteile:The known way of working has several disadvantages:

- The fuel is distributed in the air relatively slow;
- The fuel is only broken up and hardly heated.

Der Brennstoff muß also leicht entzündlich sein. In der Praxis haben sich nur leicht brennbare Flüssigkeiten, wie Ethylenoxid und Gemische von Ethylen- und Propylenoxid als geeignet erwiesen. Der Umgang mit diesen Stoffen ist wegen ihrer Toxizität bei gleichzeitig relativ hohem Dampfdruck nicht ungefährlich. Außerdem weisen die erwähnten Brennstoffe alle eine relativ niedrige Dichte auf, so daß vergleichsweise voluminöse Behälter erforderlich sind.The fuel must therefore be highly flammable. In the Only flammable liquids have become practical, such as ethylene oxide and mixtures of ethylene and propylene oxide proven suitable. Dealing with these substances is because of their toxicity and at the same time relatively high Vapor pressure is not harmless. In addition, the mentioned Fuels all have a relatively low density, so that comparatively voluminous containers are required are.

Der Erfindung ist von diesem Stand der Technik ausgehend die Aufgabe gestellt, ein Sprengmittel vorzuschlagen, bei dessen Anwendung die erwähnten Nachteile vermieden sind und außerdem eine wesentlich bessere Steuerung des Ablaufs und der angestrebten Wirkungen der Detonation möglich ist.The invention is based on this prior art given the task of proposing an explosive, avoided the disadvantages mentioned in its application are and also a much better control of the The course and the desired effects of the detonation is possible.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Sprengmittel der eingangs erwähnten Gattung dadurch gelöst, daß der Brennstoff und der Sprengstoff Feststoffe sind, von denen wenigstens ein Teil feinkörnig ist und die unmittelbar miteinander homogen gemischt sind, und daß der Anteil des Sprengstoffs in der Mischung 2 bis 20% beträgt. According to the invention, this object is achieved with an explosive the genus mentioned at the outset in that the Fuel and the explosive are solids, one of which at least a part is fine-grained and the immediate are homogeneously mixed with each other, and that the proportion of the explosive in the mixture is 2 to 20%.

Bei der Detonation des erfindungsgemäßen Sprengmittels wird nicht nur eine sehr hohe Ausbreitungsgeschwindigkeit der Aerosolwolke bei sehr hohem Zerteilungsgrad erreicht, sondern auch in Folge der Erwärmung die Reaktionsfreudig keit des Brennstoffs mit dem Luftsauerstoff erheblich gesteigert. Die Handhabung der beiden Feststoffkomponenten ist relativ problemlos und auch eine eventuelle Toxizität einer der Komponenten läßt sich aufgrund des festen Aggregat zustandes ohne weiteres beherrschen.Upon detonation of the explosive according to the invention will not only be a very high rate of propagation the aerosol cloud reaches with a very high degree of division, but also responsive due to the warming speed of the fuel with the atmospheric oxygen considerably increased. The handling of the two solid components is relatively easy and also a possible toxicity one of the components can be due to the solid aggregate master the state without further ado.

Für die Zwecke der Erfindung haben sich feste, feinkörnige, vorzugsweise kristalline Sprengstoffe hoher Initiierungs empfindlichkeit sehr gut bewährt. So können z. B. Nitropenta (Pentaerythrit-tetranitrat), Tetryl (N-Methyl-tetranitroanilin), Hexogen (Trimethylen-trinitramin) oder Octogen (Tetra methylen-tetranitramin) gegebenenfalls auch in Mischung mit gutem Erfolg verwendet werden. Bei genügend kleiner Korngröße und relativ niedriger Ladungs dichte werden dann detonationsfähige Gemische erhalten, bei denen der Brennstoffanteil äußerst fein zerteilt und - in Folge der Instabilität der Mediengrenze Schwaden-Luft - rasch und intensiv mit der Luft vermischt werden. Dadurch, daß der Brennstoff in der Detonationszone aufgeheizt, ggf. sogar verdampft oder teilweise chemisch zersetzt wird, wird dessen Reaktion mit dem Sauerstoff der Luft wesentlich gefördert. Es können dadurch auch für die Handhabung ungefährliche Brennstoffe verwendet werden.For the purposes of the invention, solid, fine-grained, preferably crystalline high initiation explosives sensitivity proven very well. So z. B. Nitropenta (Pentaerythritol tetranitrate), tetryl (N-methyl-tetranitroaniline), Hexogen (trimethylene-trinitramine) or octogen (tetra methylene tetranitramine) optionally also in Mix used with good success. At sufficiently small grain size and relatively low charge then explosive mixtures are obtained, where the fuel fraction is extremely finely divided and - in Consequences of the instability of the swath-air media boundary - be mixed quickly and intensively with the air. Thereby, that the fuel is heated up in the detonation zone, possibly even evaporated or partially chemically decomposed its reaction with the oxygen in the air significantly promoted. It can also be used for Handling harmless fuels can be used.

Es kann vorteilhaft sein, dem Brennstoffanteil des Gemischs eine geringe Menge eines für die Zündung sensibilisierenden inerten Stoffes große Härte und Dichte, z. B. Korund, Glas staub, Schwerspat od. dgl. zuzusetzen. Diese Maßnahme hat zur Folge, daß bei der während der Detonation erfolgenden Relativbewegung der Partikel eine zusätzliche Temperaturerhöhung stattfindet.It may be advantageous for the fuel content of the mixture a small amount of one that is sensitive to ignition inert substance of great hardness and density, e.g. B. corundum, glass add dust, heavy spar or the like. This measure has the consequence that in the case of the detonation Relative movement of the particles an additional temperature increase takes place.

Für manche Anwendungszwecke, insbesondere z. B. zur Er zeugung von Brandwirkungen über eine größere Fläche, ist es vorteilhaft, wenn mindestens ein Teil des Brennstoffs ein ein festes Oxid bildendes Metall hoher Verbrennungswärme, z. B. Al, Mg oder Zr, ist. Die damit zu erreichenden hohen Verbrennungstemperaturen bewirken eine zuverlässige Zündung auch bei schlecht entflammbaren Materialien.For some applications, especially e.g. B. Er generation of fire effects over a larger area, it is advantageous if at least part of the fuel a solid oxide-forming metal of high heat of combustion, e.g. B. Al, Mg or Zr. The ones to be achieved with it high combustion temperatures result in a reliable Ignition even with poorly flammable materials.

Das erfindungsgemäße Sprengmittel kann sowohl in loser Schüttung, als auch zu formbeständigen Sprengkörpern geformt angewendet werden. Wird die Form des Sprengkörpers durch eine dünne Umhüllung aus beispielsweise Blech, Plastik oder festem Papier gebildet, so kann das aus festen Bestandteilen gebildete Sprengmittelgemisch in geschütteter oder nur leicht gepreßter Form verwendet werden.The explosive according to the invention can be both in bulk Fill, as well as dimensionally stable explosive devices shaped. Will the shape of the explosive device through a thin covering of sheet metal, for example, Plastic or solid paper, so that can be made solid components formed explosive mixture in poured or only slightly pressed form used will.

Sprengkörper aus den erfindungsgemäßen Sprengmittelgemischen können auch durch schwaches Verpressen unter Beigabe eines vorzugsweise brennbaren Bindemittels zu dem gewünschten Formkörper und anschließende Erhärtung des Bindemittelanteils erzeugt werden.Explosives from the explosive mixtures according to the invention can also be done by weakly pressing with the addition a preferably combustible binder to the desired Molded body and subsequent hardening of the binder portion be generated.

Die geometrische Form, in die das Brennstoff-Sprengstoff-Gemisch zum Sprengkörper verformt wird, hängt wesentlich von der gewünschten Verteilung der Detonationswolke ab. Wird beispielsweise eine kugelförmige Verteilung angestrebt, dann wird im allgemeinen von einem sphärischen Sprengkörper mit zentraler Zündung auszugehen sein.The geometric shape in which the fuel-explosive mixture deformed into an explosive device depends essentially on the desired distribution of the detonation cloud. Becomes for example striving for a spherical distribution, then generally from a spherical explosive device with a central ignition.

In vielen Fällen wird jedoch die Konzentration der Wirkung in bestimmten Ausdehnungsrichtungen anzustreben sein. Zur Herbeiführung einer solchen zielgerichteten Konzentration der Wirkung in bestimmten Ausdehnungsrichtungen wird vorgeschlagen, daß der Sprengkörper auf den von den Ausdehnungs richtungen abgewandten Außenflächen mit einer Schicht hochenergetischen Sprengstoffes belegt ist. Dieser Sprengstoff belag verhindert, daß sich die Detonationsfront des Spreng mittels in Richtung der Belagsschicht ausdehnt.In many cases, however, the concentration of the effect should be aimed at in certain directions of expansion. To bring about such a targeted concentration the effect in certain directions of expansion suggested that the explosive device on the from the expansion outer surfaces facing away with one layer high-energy explosives. That explosive coating prevents the detonation front of the explosive expands in the direction of the covering layer.

Als praktisches Anwendungsbeispiel sei erwähnt, daß vielfach die Dispersion der Detonationswolke in Scheibenform geringer Höhe angestrebt wird. Hierzu ist eine zylindrische, bzw. noch besser eine diaboloförmige Geometrie des Sprengkörpers zweckmäßig, wobei die Zündung entweder zentral oder symme trisch und synchron an den beiden Durchstoßpunkten der Achse durch die Grundflächen erfolgt. Dabei sind die Grundflächen selbst mit einem konventionellen Sprengstoff, z. B. Compound B (Trinitrotoluol und Hexogen) beschichtet, wobei für den Fall einer zentralen Zündung auch ein die beiden Grundflächen verbindender stabförmiger Sprengstoff körper zentral angeordnet sein kann.As a practical example of use, it should be mentioned that the dispersion of the detonation cloud in disk form of low height is often sought. For this purpose, a cylindrical, or even better, a diaboloidal geometry of the explosive device is expedient, the ignition either centrally or symmetrically and synchronously at the two intersection points of the axis through the base areas. The bases are even with a conventional explosive, e.g. B. Compound B (trinitrotoluene and hexogen) coated, and in the case of a central ignition also a rod-shaped explosive body connecting the two bases can be arranged centrally.

Ein anderes, häufig vorkommendes Ausführungsbeispiel einer zielgerichteten Konzentration der Detonationswirkung ist die Ausdehnung der Detonationswolke vom Zündpunkt aus einseitig in eine bestimmte Richtung. Bekanntlich kann eine solche Wirkung durch einen rotationssymmetrischen Hohlraum im Sprengkörper erreicht werden. Um auch unter diesen Bedingungen das Entweichen der Detonationswolke in die nicht gewünschten Richtungen zu vermeiden, kann ein durch zwei Kegelflächen begrenzter rotationssymmetrischer Formkörper vorgesehen werden, dessen Außenfläche die erwähnte Schicht hochenergetischen Sprengstoffes trägt, wobei die Zündung in der Kegelspitze erfolgt.Another, frequently occurring embodiment a targeted concentration of the detonation effect is the extent of the detonation cloud from the ignition point from one side in a certain direction. As is well known can have such an effect through a rotationally symmetrical Cavity can be reached in the explosive device. To also under these conditions the escape of the detonation cloud can avoid in the unwanted directions a rotationally symmetrical delimited by two conical surfaces Shaped body are provided, the outer surface of which mentioned layer of high-energy explosives, the ignition takes place in the tip of the cone.

Embodiment

Ein erfindungsgemäßes, detonations fähiges Sprengmittelgemisch, das sich durch sehr starke Wirkung bei großer Ausdehnung der Aerosolwolke auszeichnet, besteht z. B. aus ca. 90% feingemahlenem Kristallzucker, als Brennstoff, 1 bis 3% feinkörnigem Korund als Sensibilisator und 8 bis 10% feinkörnigem, nicht-phlegmatisiertem Nitropenta. Wird durch die Detonation des in der Luft dispergierten Brennstoffs zusätzlich eine Brandwirkung angestrebt, dann wird der Brennstoff, im vorliegenden Falle gemahlener Kristallzucker, zum Teil durch ein Metall hoher Verbrennungswärme wie Aluminium, Magnesium oder Zirkon ersetzt. An inventive, detonations capable explosive mixture, which is characterized by very strong Distinguishes effect with large expansion of the aerosol cloud, z. B. from approx. 90% finely ground granulated sugar, as a fuel, 1 to 3% fine-grained corundum as a sensitizer and 8 to 10% fine-grained, non-desensitized Nitropenta. Is caused by the detonation of the air dispersed fuel also has a fire effect aimed for, then the fuel, in the present Trap of granulated granulated sugar, partly through a metal high heat of combustion such as aluminum, magnesium or Zircon replaced.

In der beigegebenen Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele von Sprengkörpern dargestellt, und zwar zeigt:In the accompanying drawing are two exemplary embodiments represented by explosive devices, which shows:

Abb. 1 einen diaboloförmigen Sprengkörper; Fig. 1 a diabolic explosive device;

Abb. 2 einen von zwei konzentrisch parallel angeordneten Kegelflächen begrenzten rotationssymmetrischen Sprengkörper. Fig. 2 shows a rotationally symmetrical explosive device delimited by two concentrically parallel cone surfaces.

Mit 1 sind bei beiden Körpern die Belagsschichten aus hochenergetischem Sprengstoff, mit 2 das eigentliche Sprengmittelgemisch aus festen Brennstoffen und Sprengstoffen und mit 3 der jeweils vorgesehene Ort der Zündung bezeichnet.The coating layers are off with 1 on both bodies high-energy explosives, with 2 the actual one Explosive mixture of solid fuels and explosives and 3 designates the intended location of the ignition.

Die Detonationswelle und damit die Aerosolwolke des Spreng körpers gemäß Abb. 1 wird sich scheibenförmig nach allen Richtungen, die Aerosolwolke des Sprengkörpers nach Abb. 2 hingegen im wesentlichen kegelförmig in der der Kegelspitze entgegengesetzten Richtung ausbreiten.The detonation wave and thus the aerosol cloud of explosive body as shown in Fig. 1 will be disc-shaped in all directions, the aerosol cloud of explosive device according to Fig. 2, on the other hand, extend essentially conically in the direction opposite the cone tip.

Claims

1. explosive, the detonation of which takes place via the generation of a fuel-air mixture in the form of an aerosol cloud, consisting of a non-gaseous fuel and an explosive explosive which acts as a distributor and ignition charge, the proportion of the explosive being substantially less than that of the fuel , characterized in that the fuel and the explosive are solids, at least some of which are fine-grained and which are directly homogeneously mixed with one another, and in that the proportion of the explosive in the mixture is 2 to 20%.

2. Disintegrant according to claim 1, characterized in that that the fuel of the mixture a small amount one inert, sensitizing to the ignition Substance of great hardness and density, e.g. B. corundum, glass dust, heavy spar is clogged.

3. Disintegrant according to claim 1 or 2, characterized in that that in order to create fire effects over a larger area at least part of the fuel a solid oxide-forming metal of high combustion heat like Al, Mg, Zr.

4. Explosive device with an explosive according to one of the Claims 1 to 3, characterized in that the Disintegrant into a dimensionally stable molded body is processed.

5. explosive device according to claim 4, characterized in that the explosive is covered by a sheet metal Plastic or strong paper, is enclosed.

6. explosive device according to claim 4, characterized in that he squeezed under by the explosive Addition of a preferably flammable binder to the desired molded body and subsequent Hardening of the binder is generated.

7. explosive device according to one of claims 4 and 6, there characterized by that for targeted concen tration of the effect in certain directions of expansion the molded body on the direction of expansion facing away from the outer surfaces with a layer high energetic explosives is documented.

8. explosive device according to claim 7, characterized in that the thickness of the covering layer is chosen so that their explosives content approximately equal to that of the Explosive mixture contained explosives is.