DE3439649C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von rotationssymmetrischen Sprengkörpern - Google Patents

Abstract

Um zu verhindern, daß in rotationssymmetrischen Sprengkörpern, insbesondere Hohlladungen, die aus einem Gemisch aus einem nicht geschmolzenen (festen) Sprengstoff und einem geschmolzenen Sprengstoff gegossen werden, bei der Erstarrung leistungsvermindernde Fehlstellen auftreten, läßt man beim Abkühlen des Gemischs ein Strömungsmittel um einen Kontureinsatz (21) und durch den Boden (9) der Form (1) strömen, wobei das Strömungsmittel zu Beginn der Abkühlung eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des geschmolzenen Sprengstoffs aufweist und sich dann stetig abkühlt und die Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittels während der Abkühlung so bemessen wird, daß zu jedem Zeitpunkt der Abkühlung die Differenz zwischen der Temperatur des der Form zugeführten Strömungsmittels und der Temperatur des die Form (1) verlassenden Strömungsmittels maximal 5°C beträgt. Dadurch erfolgt die Erstarrung radial von außen nach innen, so daß etwaige Fehlstellen rotationssymmetrisch ausgebildet werden oder ganz vermieden werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Hohlladungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 3.

Das Gießen von Hohlladungen mit einzelnen Gießformen ist mit einem erheblichen Arbeitsaufwand verbunden, weil jede Gießform einzeln aufgeheizt, mit der Hohlladungsbelegung bestückt, mit Sprengstoff gefüllt, gegebenenfalls gepreßt und anschließend abgekühlt werden muß. Die Serienfertigung von Hohlladungen wird daher fast ausschließlich mit Mehrfachformen durchgeführt.

Es stellte sich jedoch heraus, daß bei Mehrfachformen der Abkühlvorgang nur schwer in den Griff zu bringen ist Demgemäß tritt durch Risse, Lunker und andere Fehlstellen ein erheblicher Ausschuß auf. Diese Fehlstellen sind darauf zurückzuführen, daß sich der geschmolzene Sprengstoff, also in der Regel TNT, in den Zwischenräumen des festen Sprengstoffanteils beim Erstarren zusammenzieht Um die Fehlstellen zu vermeiden, muß daher dafür gesorgt werden, daß stets genügend flüssiges TNT nachfließen kann.

Aus der DE-OS 32 01 145 ist es bekannt Formen mit einem flüssigen explosiven Ladungsgemisch mit einem Luftstrom zu kühlen, der dem Boden der Form von unten zugeführt wird. Dieses Verfahren ist jedoch für Hohlladungen nicht geeignet Denn dabei entstehen im Bereich der Metallbelegung der Hohlladung Risse, die wahrscheinlich auf den viel größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten des Metalls gegenüber dem Sprengstoff zurückzuführen sind, an dem die Belegung nach dem Erstarren haftet

In der Praxis wird daher die Abkühlung der Mehrfachformen sehr langsam vorgenommen, und zwar mit Umgebungsluft Bei größeren Stückzahlen führt dies zu erheblichen Sprengstoffmengen im Abkühlraum. Vor allem aber tritt ein erheblicher Ausschuß auf. Dieser Ausschuß läßt sich auch nicht dadurch verhindern, daß die Mehrfachformen mit einer dicken Kunststoffschaumstoffschicht nach außen isoliert und in einen klimatisierten Kasten gegeben werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei mit Mehrfachformen gegossenen Hohlladungen die Abkühlung so durchzuführen, daß bei einer verhältnismäßig kurzen Abkühlzeit keine Beeinträchtigungen der Leistung der Hohlladung durch Fehlstellen auftreten. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil der Ansprüehe 1 und 3 angegebenen Maßnahmen gelöst

Im Gegensatz zum Erstarren von unten nach oben wird erfindungsgemäß also zugleich ein Erstarren der Hohlladung vom Umfang her nach innen durchgeführt Eine sogenannte »poröse Seele«, also Fehlstellen in der Längsachse der Hohlladung werden dabei nicht festgestellt Das heißt der Nachströmweg des geschmolzenen Sprengstoffs von oben nach unten wird durch die vom Umfang her radial nach innen verlaufende Erstarrung nicht abgeschnürt.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden etwaige in der Hohlladung beim Abkühlen eingeschlossene Porositäten und andere chemisch-physikalische Inhomogenitäten, die beim Abkühlvorgang auftreten können, stets rotationssymmetrisch verteilt, so daß der

so Sprengkörper zumindest radial homogen ist Dadurch wird ein rotationssymmetrischer Kollaps der Belegung der Hohlladung garantiert. Auch läßt sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Abkühlzeit erheblich reduzieren, wodurch eine Verringerung von Sprengstoffmengen im Abkühlraum und der erforderlichen Anzahl der Mehrfachformen erzielt ist. Durch die hohe Reproduzierbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ferner der Ausschuß erheblich reduziert.
Nachstehend ist die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 im Querschnitt und in schematischer Wiedergabe eine mit einer Versuchsanordnung versehene Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und zwar bei einer Teilform eine Mehrfachform,

F i g. 2 ein Diagramm, das die Temperatur des Gemischs in der Form in verschiedenen radialen Abständen von der Formwandung während des Abkühlens

wiedergibt

In F i g. 1 ist eine Form 1 einer Mehrfachform zum Gießen von Hohlladungen wiedergegeben, deren Umfangswand 2 einen Kontureinsatz 21 mit einer spiralförmig verlaufenden Leitung 3 umhüllt

Die Leitung 3 ist am oberen Ende der Umfangswand 2 an eine Vorlaufleitung 4 mittels eir>,sr Kupplung 5 angeschlossen. Am unteren Ende der Umfangswand 2 führt ein Schlauch 6 unter Zwischenschaltung einer Kupplung 7 zu einer ebenfalls spiralförmig verlaufenden Leitung 3, die den Boden 9 der Form 1 durchsetzt Von dem Boden 9 führt dann eine Rücklaufleitung 10 unter Zwischenschaltung einer Kupplung 11 zu einem Ausgleichsbehälter 12 mit einer Heizung 13 und von dort zu einer Pumpe 14, deren druckseitiges Ende an die Vorlaufleitung 4 angeschlossen ist

Die Form 1 ist mit einem Gemisch aus Oktogen und TNT in einem Gewichtsverhältnis von 60 zu 40 gefüllt worden. Anschließend wurde eine Verdichtung des Oktogens durchgeführt, und zwar entsprechend dem Verfahren nach der DE-PS 12 07 842, so daß ein TNT-Gehalt in dem verdichteten Bereich 15 zwischen ca. 20 Gewichtsprozent im unteren Teil und ca. 15% im oberen Teil vorliegt

Der Bereich 16 oberhalb des verdichteten Bereichs 15 besteht im wesentlichen aus geschmolzenem TNT. Aus ihm geht nach dem Erstarren des TNT der verlorene Kopf hervor. Die Umfangswand 2 ist an ihrer Innenseite im Bereich 16 mit einer wärmeisolierenden Schicht 17 versehen.

Die Form 1 ist an ihrem oberen Ende durch einen Deckel 18 und an ihrem unteren Ende durch eine Bodenplatte 19 verschlossen. Auf den kegelförmigen Boden 9 der Form 1 ist eine Auskleidung 20 für die Hohlladung angeordnet.

Durch Wasser mit einer Temperatur von ca. 90° C, das in den Leitungen 3 und 8 in der Umfangswand 2 bzw. in dem Boden 9 umläuft und das von einer nicht dargestellten Warmwasserouelle stammt, wird das Innere der Form 1 bis zum Äbkühlvorgang auf einer Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur von TNT, d. h. oberhalb von «80° C, gehalten.

Zum Abkühlen wird dann mittels der Kupplungen 5 und 11 die Vorlaufleitung 4 und die Rücklaufleitung 10 an die Leitungen 3 und 8 in der Umfangswand 2 bzw. im Boden 9 der Form 1 angeschlossen, wie in F i g. 1 dargestellt. Bei der in F i g. 1 dargestellten Versuchsanordnung sind in der Form 1 mehrere Temperaturmeßfühler a, a', b, b', cund c/vorgesehen. Ein weiterer Temperaturmeßfühler /befindet sich in dem Ausgleichsbehälter 12. Die Flüssigkeit in dem Ausgleichsbehälter 12, also im allgemeinen Wasser, wird vor dem Abkühlen der Form

1 mit der Heizung 13 auf eine Temperatur gebracht, die oberhalb des Schmelzpunkts von TNT liegt, also z. B. auf 90° C. Dann wird die Heizung 13 abgeschaltet und mittels der Pumpe 14 die Flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit umgewälzt. Die Temperatur der Vorrichtung nimmt dabei durch Wärmeabgabe an die Umgebung stetig ab, ggf. unterstützt durch einen (nicht dargestellten) Kühler im Rücklauf. Anhand der Messungen mit den Temperaturmeßfühlern a bis /wurde das in F i g.

2 dargestellte Temperatur-Zeit-Diagramm erstellt, und zwar mittels der Temperaturfühler a und a' gemäß F i g. 1 die Kurve A in F i g. 2, mittels der Temperaturmeßfühler b und //die Kurve B und mittels der Temperaturmeßfühler c und d die Kurve C bzw. D, während der Temperaturmeßfühler /im Ausgleichsbehälter 12 zu der Kurve Fführte.

Mit den Temperaturmeßfühlern a und a'bzw. b und b' wurde zu jedem Zeitpunkt die gleiche Temperatur gemessen, wie F i g. 2 zu entnehmen. Daraus foigt, daß sie zu jedem Zeitpunkt auf der gleichen Isotherme liegen, nämlich der Isotherme A und Sgemäß Fig. 1. Demgegenüber dürfte der Temperatunneßfühler c auf einer Isotherme Cliegen,die den in Fig. 1 dargestellten Verlauf in der Form 1 aufweist Der Verlauf der Isothermen A bis C gemäß F i g. 1 bedingt, daß durch die freiwerdende Kristallisationswärme des geschmolzenen Sprengstoffs bzw. TNT beim Erstarren der radiale Temperaturverlauf axial in Richtung des oberen Bereichs 16 verzerrt wird, aus dem der verlorene Kopf gebildet wird. Durch diese axiale Verzerrung des Temperaturverlaufs bei der Abkühlung wird ein Volumenschwund des geschmolzenen Sprengstoffs bzw. TNT im unteren Bereich 15 durch noch geschmolzenen Sprengstoff bzw. TNT vom oberen Abschnitt 16 her ausgeglichen. Erstarrungslunker können so nur im oberen Bereich 16, also im verlorenen Kopf entstehen.

Vor allem bedingt die Rotationssymmetrie der Isothermen A bis C, daß etwaige in den Sprengkörper eingeschlossene Porositäten oder andere Fehlstellen, die beim Erstarren gebildet werden, rotationssymmetrisch verteilt sind.

Die wärmeisolierende Schicht 17 ist insbesondere dann vorzusehen, wenn bei einer relativ großen Länge des Sprengkörpers gegenüber seinem Volumen die axiale Verzerrung des Temperaturverlaufs bei der Abkühlung nicht ausreicht

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Hohlladungen, bei dem ein Gemisch aus einem nicht geschmolzenen (festen) Sprengstoff und einem geschmolzenen Sprengstoff in eine Mehrfachform gegossen und dann der feste Sprengstoff verdichtet wird, wobei die Mehrfachform auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des geschmolzenen Sprengstoffs erwärmt wird, worauf das Gemisch zur Erstarrung der geschmolzenen Phase und Bildung eines verlorenen Kopfes abgekühlt wird, indem der Boden jeder Einzelform der Mehrfachform einem Strömungsmittel ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Strömungsmittel eine Flüssigkeit verwendet wird und man zumindest bis zur voliständigeif Erstarrung des Gemischs beim Abkühlen das Strömungsmittel zusätzlich um den Umfang jeder Einzelform der Mehrfachform strömen läßt, wobei das Strömungsmittel im Kreislauf gekühlt wird und zu Beginn der Abkühlung eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des geschmolzenen Sprengstoffs aufweist und sich dann stetig abkühlt und die Strömungsgeschwindigkeit des Strömungsmittels während der Abkühlung so bemessen wird, daß zu jedem Zeitpunkt der Abkühlung die Differenz zwischen der Temperatur des jeder Einzelform zugeführten Strömungsmittels und der Temperatur des die Einzelform verlassenden Strömungsmittels maximal 5° C beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturdifferenz zwischen dem jeder einzelnen Form zugeführten bzw. dem Vorlauf des im Kreislauf geführten Strömungsmittels und dem die einzelnen Formen verlassenden bzw. dem Rücklauf des im Kreislauf geführten Strömungsmittels zu Beginn der Abkühlung maximal 3° C beträgt und sich dann während der Abkühlung stetig verringert.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer Mehrfachform mit Einzelformen, deren Umfangswand und Boden jeweils mit einem Mantel versehen ist, durch den ein Strömungsmittel leitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein zum Abkühlen des Gemischs zumindest bis zu dessen vollständiger Erstarrung an den Mantel (Leitung 3 und 8) jeder Einzelform anschließbarer Kreislauf (Vorlaufleitung 4, Rückleitung 10) vorgesehen ist, der eine Pumpe (14), eine Heizung (13) und in der Rücklaufleitung (10) einen Ausgleichsbehälter (12) umfaßt.