DE3242106C1

DE3242106C1 - Treibladungsmassen für Rohrwaffen

Info

Publication number: DE3242106C1
Application number: DE19823242106
Authority: DE
Inventors: Werner 7853 Steinen Kegler; Ulrich Dr. 8562 Hersbruck Schleicher; Wolfgang Dipl.-Chem. 8500 Nürnberg Schwarz
Original assignee: Diehl GmbH and Co
Current assignee: Diehl Verwaltungs Stiftung
Priority date: 1982-11-13
Filing date: 1982-11-13
Publication date: 1984-06-14
Also published as: SE8306147D0; SE460538B; FR2536065A1; FR2536065B1; CH656607A5; IL70179A; SE8306147L

Description

Die Erfindung bezieht sich aufgeschäumte Treibladungsmassen für Rohrwaffen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der DE-PS 28 09 279 sind Treibladungsmassen bekannt, die vorwiegend aus 10 bis 25% Kunststoffschaum und 90 bis 75% Sekundärsprengstoff, wie Hexogen bzw. Oktogen, bestehen. Die Dichte der Treibladungsmassen

beträgt 0,4 bis 1,0 g/cm³. Die Sekundärsprengstoffe weisen eine einheitliche Kornfraktion auf, deren Korngröße zwischen 0,5 und 2,0 mm liegen. Die Korngröße richtet sich nach dem Kaliber der Rohrwaffe in der Weise, daß mit steigendem Kaliber größere Körner verwendet werden. Die Ursache fur die Abhängigkeit der Korngröße von dem Kaliber ergibt sich aus der Notwendigkeit, die Oberfläche der brennenden aktiven Substanz innerhalb einer definierbaren Größe zu halten, die für die Beschleunigung des Geschosses im Rohr notwendig ist.

Ferner soll verhindert werden, daß der eingeleitete Abbrand nicht in eine Deflagration oder Detonation umschlägt. Mit den beschriebenen Treibladungsmassen sind gute Schießergebnisse erzielt worden.. Der große Anteil an Sekundärsprengstoffen ist jedoch kostenintensiv. Auch ist die Herstellung großer Körner schwierig. Nachteilig ist weiterhin die relativ geringe, mechanische Festigkeit derartiger Körner gegen Schockbeanspruchung, insbesondere wenn die Körner nicht aus Einkristallen, sondern aus zusammengewachsenen Kristallen bestehen.

Durch die genannten Nachteile ist die Verwendung der beschriebenen Treibladungsmassen auf kleine bis mittlere Kaliber beschränkt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, kostengünstige, leistungsfähige und abbrandstabile Treibladungsmassen für sämtliche Kaliber und Ausstoßvorrichtungen zu schaffen.

Die Lösung dieser.Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gegeben.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die quantitativen Zusammensetzungen werden weitgehend von der Oberfläche der Substanz bestimmt, die die beste Reaktionsfähigkeit und Reaktionsgeschwindigkeit aufweist. In der Praxis bedeutet dies, daß nunmehr Nitramin-Kornfraktionen verwendet werden können, die in der Explosivstofftechnik üblich (Kornfraktionen von 0,1 bis 1,0 mm) und leicht herzustellen sind. Die geringere Bruchempfindlichkeit bei Schockeinwirkung ist ein weiterer Vorteil.

Die Verwendung von Ammoniumnitrat in feingemahlener Form mit einer Körnung von 5 bis 50 μπι ist sowohl von der Herstellung vonRohrwaffentreibmitteln auf der Basis von Nitrocellulose bzw. Nitrocellulose-Nitroglyzerin, als auch von der Herstellung yon Raketentreibmitteln auf Kunststoffbasis (Composite) her bekannt. Erfindungsgemäß wird jedoch handelsübliches geprilltes Ammoniumnitrat der Korngröße von 0,8 bis 2 mm verwendet und ferner wird dieses in eine poröse Kunststoffmasse der Dichte 0,5 bis 1,2 g/cm³ eingebettet. Bei den oben erwähnten üblichen Treibmitteiaasuß dagegen eine kompakte Matrix ohne Porosität mit Dichten von 1,4 bis 1,6 g/cm³ vorliegen, da sonst eine unkontrollierbare schnelle Verbrennung eintreten würde. Durch die erfindungsgemäße ausschließliche Verwendung der großen Prills ist es möglich, ohne Energieverlust den Nitramingehalt sehr niedrig zu halten und eine Abbrandgeschwindigkeit zu erzielen, die für Rohrwaffen bei Drücken zwischen 2500 und 5000 bar üblich und notwendig ist. Neben Prills aus reinem Ammoniumnitrat können auch solche verwendet werden, die u. a. Kaliumnitrat als Zusatz zur Veränderung der Umwandlungspunkte enthalten. Es würde sich dadurch die Beimischung an weiteren Mündungsfeuerdämpfer-Bestandteilen erübrigen.
Durch die dünn beschichteten Nitramine wird die mechanische Festigkeit der aktiven Substanz wesentlich erhöht und die homogene Verteilung durch die glatten Oberflächen derselben in der Treibladungsmasse erreicht.
Die Dicke der Schicht ist so bemessen, daß sie so wenig wie möglich phlegmatisierend wirkt. Durch die

Schicht werden Unregelmäßigkeiten des Einzelkristalls, wie Spitzen, Furchen, Riefen, Breite von Kanten oder Bruchflächen abgedeckt. Es verbleiben daher nicht mehr unterschiedliche Oberflächen trotz gleicher Korngröße. Das wirkt sich stabilisierend auf die Abbrandeigenschaft aus. Ein Mindestabstand zwischen den einzelnen nicht beschichteten Sprengstoffkörnern wird bei Gleichverteilung durch Ammoniumnitrat-Priüs erreicht. Im Falle einer Nestbildung wirkt die genannte Schicht der höheren Reaktionsgeschwindigkeit entgegen, ein steller und höherer Druckanstieg wird dadurch sicher vermieden.

Die Schicht verhindert auch die Bildung von Sprengstoffstaub, so daß unterschiedlich große Reaktionsoberflächen nicht auftreten. Weiter wird durch erhöhte Festigkeit der Einzelkristalle ein Bruch durch Schoekbeanspruchung sicher vermieden. Beim Abbrand der Treibladungsmasse hat der sich aufbauende Gasdruck keinen Einfluß auf die Konfiguration der Einzelkristalle. Es entstehen daher keine unkontrollierten neuen Oberflächen, die sonst zu Druckspitzen führen.

Die erfindungsgemäßen Treibladungsmassen sind sehr preisgünstig, durch Herstellung aller Ausgangskomponenten im Inland ohne weiteres verfügbar, aufgrund genau definierter Ausgangsprodukte in der Patrone im Niedrigtemperaturbereich direkt misch- und schäumbar und bezüglich ihrer Leistungsdaten, wie Energieinhalt pro Volumen exakt reproduzierbar. Sie können auch als hülsenlose Treibladungsmassen eingesetzt werden.

Für die Optimierung der Treibladungsmasse zu einer gewünschten Abbrandgeschwindigkeit bzw. Lebhaftigkeit stehen folgende Parameter im Rahmen der oben angegebenen Zusammensetzung zur Verfügung:

Chemische Einflußgrößen

Prozentgehalt am reaktionsfähigsten Bestandteil Nitramin
Prozentgehalt des Oxidationsmittels Ammoniumnitrat
Zugabe von anderen gasbildenden Stoffen wie Nitroguanidin.

Physikalische Einflußgrößen

Korngröße des Nitramin

Dichte der Treibladungsmasse (Porosität)

Ladedichte im Verbrennungsraum

Festigkeit der eingesetzten Körnung (Kornform)

Oberflächenbeschichtungen.

Folgende Effekte beeinflussen dabei die Abbrandgeschwindigkeit:

Verhältnis der Oberfläche zum Volumen des Nitramins und des Oxidationsmittels Ammoniumnitrat
Anteil an PUR-Schaum (phlegmatisierend).

Das Wechselspiel von Phlegmatisation und kritischem Durchmesser vom eingesetzten Sprengstoff (Nestbildung) kann so eingestellt werden, daß es zu keiner Überreaktion, wie Druckspitze, kommt.

Die erfindungsgemäßen Massen weisen gegenüber dem Stand der Technik durch ihren geringeren Anteil von Sekundärsprengstoff verbesserte sicherheitstechnische Kenndaten auf.

Die Leistung konventioneller Treibmassen wird erreicht.

Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung in eindimensionaler Form dargestellt. Es zeigt Fig. 1 Bestandteile einer Masse mit gleichmäßiger Verteilung,

Fig. 2 die Bestandteile nach Fig. 1 mit ungleicher Verteilung,

Fig. 3 Bestandteile nach Fig. 2 in einer anderen Ausbildung.

Nach Fig. 1 ist eine Gleichverteilung dargestellt. Es liegen in einem Polyurethanschaum 1 Prills 2 aus Ammoniumnitrat und mit einem Zwischenraum 3 Körner 4 aus Nitramin, wie Oktbgen. Aufgrund der abwechselnden Anordnung der genannten Bestandteile liegt eine gleichmäßige Verteilung vor, d. h., es bestehen ideale Verhältnisse für den Abbrand (Richtung S) der genannten Bestandteile. Der Schaum 1 in den Zwischenräumen 3 wirkt in bezug auf die Körner 4 phlegmatisierend.

Nach Fig. 2 liegt - im Gegensatz zur Fig. 1 - eine ungleichmäßige Verteilung von Prills 2 und Körnern 4 im Schaum 1 vor. Beim Abbrand in Richtung 5 im Abschnitt 6 reagieren die Körner 4 aus Nitramin rascher als die Prills 2 im Abschnitt 7. Maßgebend ist dabei die größere Reaktionsgeschwindigkeit der Körner 4 gegenüber den Prills 2. Die zwischen den Körnern 4 liegenden Zwischenräume 3 aus Schaum 1 phlegmatisieren die Reaktion der Körner 4 im Abschnitt 6.

Im Abschnitt 8 liegt eine Nestbildung 9 aus Körnern 4 vor. Die Körner 4 berühren sich. Ein Zwischenraum liegt nicht vor. Dadurch erfolgt im Abschnitt 8 gegenüber dem Abschnitt 6 eine schnellere Reaktion. Die eventuell erzeugte Druckspitze wird durch den umgebenden Schaum 1 aufgefangen. Versuche haben gezeigt, daß durch geeignete Mischverfahren der kritische Durchmesser des Nitramins nicht - auch nicht annähernd erreicht wurde. Das Wechselspiel von Phlegmatisation und kritischem Durchmesser (Nestbildung) kann so eingestellt werden, daß es zu keiner Überreaktion kommt.

Nach Fig. 3 sind die Körner 4 allseitig mit einer blasenfreien, festen und dichten Schicht 10 aus Äthylzellulose versehen. Die phlegmatisierend wirkenden Schichten 10 gewährleisten einen Mindestabstand 11 zwischen den Körnern 4 einer Nestbildung 9. In der Nestbildung 9 verhindern die Schichten 10 in ihrer Summe eine Druckspitze während der Reaktion. Es wird also eine übliche Reaktionsgeschwindigkeit sichergestellt.

Gegenstand

Dichte

g/cm³

Nitramin	Ammo	Poly	Korngröße	Reaktions	Oberfl.	Nitramin/
	nium	urethan	des	energie	Gramm	Masse
	nitrat	PUR	Nitramin
	NH₄NO₃
Gew.-%	Gew.-%	Gew.-%	mm	KJ/g

0,8

1,2

3300

DE-PS 28 09 279

Erfindungsgem. Treibladungsmassen

desgl. desgl. desgl. desgl.

desgl.

In Pfeilrichtung 12 zeigen die Massen ein lebhafter werdendes Verhalten. In Pfeilrichtung 13 werden die Massen träger.

Die zu den Fig. 1 bis3 beschriebenenMassen können durch entsprechende Wahl von Parametern für Treibladungen für Rohrwaffen und für pyrotechnische Ausstoßvorrichtungen eingestellt werden.

0,8	35	45	20	-0,8	3460	11,05
0,8	25	57	18	-1,0	3600	6,31
0,8	20	63	17	-0,6	3830	8,42
0,8	15	69	16	-0,5	4030	6,32
0,8	10	67	20	-0,4	3650	6,32
0,8	10	67	20	-0,3	3650	7,21

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Treibladungsmassen fur klein- bis großkalibrige Rohrwaffen und pyrotechnische Ausstoßvorrichtungen, die 15 bis 25 Gew.-% Kunststoffschaum, wie Polyurethan, von einer Dichte von 0,5 bis 1,2 g/cm³ und einen

5 oder mehrere Sekundärsprengstoffe enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Sekundärsprengstoffe 5 bis 35 Gewichtsprozent beträgt und ein Anteil von, an das Kaliber und Verwendungsart entsprechend angepaßten unterschiedlich großen Ammoniumnitratprills von 40 bis 80 Gewichtsprozent und mit einer Korngröße von 0,8 bis 2 mm vorgesehen ist.

2. Treibladungsmassen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Nitramin-Anteils 6 bis 12 cm²/g Treibladungsmasse beträgt.

3. Treibladungsmassen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärsprengstoff mit einer festen, dichten und blasenfreien Schicht aus Kunststoff oder inerten Stoff mit einem auf den Sekundärsprengstoff bezogenen Anteil von 0,3 bis 1 Gewichtsprozent versehen ist.

4. Treibladungsmassen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nitraminanteil aus einer oder mehrerer definierter Kornfraktionen besteht.

5. Treibladungsmassen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für eine relativ lebhafte Treibladungsmasse mit einer Dichte von 0,8 g/cm³ der Nitramin-Anteil 35 Gewichtsprozent bei einer Korngröße von etwa 0,8 mm, der Ammoniumnitrat-Anteil 45 Gewichtsprozent und der Schaum-Anteil 20 Gewichtsprozent beträgt.

6. Treibladungsmassen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (10) bezüglich des

Kunststoffes aus PUR oder Äthylzellulose oder Lack oder Polyester oder bezüglich des inerten Stoffes aus Graphit oder Wachs oder Aerosil besteht.