Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Treibladung für
Geschütze, die eine hohe Ladungsdichte und eine hohe
Progressivität aufweisen kann, sowie ein Verfahren zum Herstellen
einer solchen Ladung.
Stand der Technik
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In der Regel bestehen Treibladungen für Geschütze entweder
aus losen Blättchenkörnern, Stangen oder durchbohrten
Zylindern, oder aus Stäben mit oder ohne Perforationen, die
in einem Gehäuse oder einer Hülse eingeschlossen sind,
wobei die Länge der durchbohrten Treibmittelstäbe bis jetzt
aus Gründen der Verbrennung grundsätzlich auf maximal den
einhundertfachen Durchmesser der inneren Kanäle des Pulvers
begrenzt worden ist. Desweiteren sind Ladungen dieses Typus
oft aus Mischungen unterschiedlicher Chargen zweier oder
mehrerer Pulver zusammengesetzt. In diesem Zusammenhang ist
es von geringer Bedeutung, ob das Pulver aus rein
chemischer Sicht vom ein-, zwei- oder vom variierenden
dreifachbasischen Typus ist und ob die Oberfläche beschichtet oder
mit einem Inhibitor behandelt ist oder nicht.
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Die vorliegende Erfindung betrifft daher Treibladungen für
Geschützmunition, die mit einer extrem hohen Ladungsdichte
und einer hohen Progressivität versehen werden können. Die
Erfindung betrifft gleichfalls ein Verfahren zum Herstellen
solcher Ladungen.
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Im allgemeinen kann angenommen werden, daß ein normales
Treibmittel ein spezifisches Gewicht von ungefähr 1,53 hat.
Bei Ladungen, die aus Treibmitteln aus losen Körnern oder
Stäben des obenerwähnten Typus bestehen, wird eine
Ladungsdichte von ungefähr 0,9 g/cc erreicht. Andererseits ist es
gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, Ladungen mit
Ladungsdichten von bis zu 1,4 g/cc herzustellen, was eine
beträchtliche Erhöhung bedeutet. Dies kann von Bedeutung sein
in den Fällen, in denen die Festigkeitsparameter und
Leistungsfähigkeit eines Geschützes, beispielsweise einer
Haubitze, eines Panzergeschützes oder eines Schiffsgeschützes,
es der Waffe ermöglichen, Treibladungen standzuhalten, die
größer sind als diejenigen, die in der Kammer der Waffe
untergebracht werden könnten, wenn das Pulver in losem
Zustand oder in Stabform wäre. Die erfindungsgemäße Ladung
ermöglicht es somit, die Leistungsfähigkeit von älteren,
qualitativ hochwertigen Artilleriegeschützen zu verbessern.
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Die vorliegende Erfindung betrifft somit ein Verfahren zum
Herstellen von Treibladungen für Geschütze und Ladungen,
die nach diesem Verfahren hergestellt sind, wobei diese
Ladungen eine hohe Ladungsdichte und eine hohe Progressivität
aufweisen, was durch eine Zusammenstellung von lose
hinzugefügtem, nichtorientiertem Treibmittelpulver in Form
von Blättchen, Pulverkörnern, kurzen Pulverstangen oder
röhren einerseits und geformtem Treibmittelpulver in Form
von dichtgepackten, röhrenförmigen Ein- oder Mehrloch-
Treibmittelstäben mit inneren Verbrennungskanälen und mit
einer großen Länge im Verhältnis zu diesen
Verbrennungskanälen und mit einer Gesamtlänge, die wenigstens dem
größten Teil des verfügbaren Ladungsraums für die
betreffende Ladung entspricht, erreicht wird.
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Treibladungen mit hoher Progressivität, die sowohl lose
hinzugefügte, nicht orientierte Treibmittelkörner als auch
geformtes Treibmittel enthalten, sind in der EP-A-0082758
beschrieben, die die Basis für die Oberbegriffe der
Ansprüche 1 und 3 bildet. Das geformte Treibmittel entsprechend
dieser Beschreibung wird allerdings als zertrümmerbare
Treibmittelkugeln hinzugefügt, die einen kleineren
Durchmesser als die Austrittsöffnung der betreffenden Ladung
aufweisen.
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Die langen Ein- oder Mehrloch-Treibmittelstäbe, die Teil
der Ladung entsprechend der vorliegenden Erfindung sind,
sind jedoch vor dem Hinzufügen zu der erfindungsgemäßen
Ladung in vorbestimmten Abständen mit Perforationen von der
Außenseite der Treibmittelstäbe versehen worden, die alle
Verbrennungskanäle erreichen.
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Treibladungen aus dichtgepackten
Mehrloch-Treibmittelstangen von großer Länge im Vergleich zum Durchmesser der
Verbrennungskanäle, die mit Perforationen in vorbestimmten
Abständen versehen sind, sind als solche aus DE-C-135201
bekannt. Die Perforationen entsprechend diesem Patent sind
jedoch in der Form von offenen Schnitten ausgeführt, die
durch Abschneiden eines Teils des Treibmaterials erreicht
werden, dies bewirkt, daß diese Perforationen als
Gasauslässe wirken, wenn die Treibmittelstangen an ihrer
Außenseite und entlang der Verbrennungskanäle entzündet werden.
Die Gasgeschwindigkeit in solchen Gasauslässen steigt sehr
stark an, was den Bereich des Gasauslasses ausfrißt und so
eine unvollständige Verbrennung des Treibmittelmaterials
bewirkt.
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Erfindungsgemäß wird dieser Nachteil vermieden, indem jede
dieser Perforationen quer durch die Treibmittelröhren
ausgeführt wird, ohne Treibmittelmaterial zu entfernen, und
mit ausreichender Weite, um durch alle Verbrennungskanäle
in der Treibmittelröhre zu verlaufen. Die Merkmale der
Erfindung sind in den beigefügten Ansprüchen beschrieben.
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Der solchen geschwächten Bereichen eigene Vorteil liegt
darin, daß die Stäbe während der anfänglichen Phase der
Verbrennung durch den inneren Gasdruck quer entlang dieser
Schwächungspunkte zersprengt werden, wonach die Verbrennung
dieses Teils der Ladung in der gleichen Weise stattfindet
wie bei einer Ladung, die ursprünglich aus durchbohrten
Treibmittelkörnern mit geringer Länge bestanden hat.
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Röhrenförmige Ein- oder Mehrloch-Treibmittelstangen, die
mit dieser bestimmten Art von Perforationen versehen sind,
die quer durch die Treibmittelstange, ohne das Entfernen
von Treibmittelmaterial und mit einer ausreichenden Weite,
um durch alle Verbrennungskanäle in der Treibmittelröhre zu
verlaufen, ausgeführt sind, sind in unserem gleichfalls
anhängigen europäischen Patent 0304100 beschrieben.
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Ein anderer Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung
betrifft das korn-, blättchen-, röhren- oder stangenartig
geformte Pulver, das den verbleibenden Bereich des
verfügbaren Ladungsraums ausfüllt. Diese Menge losen Pulvers kann,
wenn gewünscht, um das Bündel oder die Bündel der
Treibmittelstäbe herum verdichtet werden. Erfindungsgemäß bestehen
die Treibmittelstangenbündel geeigneterweise aus
durchbohrtem 1-, 7-, 19- oder 37-Loch-Pulver einer optimalen äußeren
Konfiguration. Andere Formen und Anzahlen von Perforationen
können ebenfalls in Betracht gezogen werden.
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Eine erfindungsgemäße Treibladung kann mit einer extrem
hohen Ladungsdichte versehen werden, indem ein beträchtlicher
Teil ihres Gesamtvolumens aus dichtgepackten,
röhrenförmigen Treibmittelstäben besteht. Wenn überdies diese Stäbe
äußerlich mit einer Substanz mit geringerer
Brenngeschwindigkeit als das Treibmittel inhibiert sind, erhält dieser
Teil der Ladung eine sehr hohe Progressivität, indem die
Treibmittelstäbe zumindest anfänglich von innen mit einem
infolgedessen fortlaufend sich vergrößerndem Brennbereich
abbrennen. Wenn die Inhibierungssubstanz verbraucht ist,
wird ein großer stufenweiser Anstieg des Brennbereichs
erhalten, der eine weiter ansteigende Gaserzeugung
verursacht. Die vorstehend erwähnten Schwächungen der
Treibmittelstäbe sind geeigneterweise in Abständen angeordnet, die
das zehn- bis hundertfache des Durchmessers der inneren
Verbrennungskanäle betragen. Die Verbrennungskanäle des
röhrenförmigen Treibmittels sollten vorzugsweise mit
wenigstens jedem zweiten dieser Schwächungspunkte verbunden
sein.
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Als ein Ergebnis der Schwächungspunkte erhält man ein
stangenartig geformtes, röhrenförmiges Treibmittel, das sich
beim Hantieren und während der Entzündungsphase wie ein
röhrenförmiges Treibmittel mit voller Länge verhält, das
aber während der Verbrennung zersprengt wird und
schließlich vollständig verbrennt, als ob es aus einem normalen
röhrenförmigen Treibmittel bestünde, das in kurze Längen
geschnitten worden ist. Ansonsten zeigen röhrenförmige
Treibmittel mit großer Länge eine deutliche Tendenz, nach
einer kurzen Verbrennungsperiode von dem inneren Gasdruck
in irreguläre Fragmente zersprengt zu werden, die sogleich
katastrophale Druckspitzen in dem Lauf hervorrufen.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß vollständig vermieden.
Eine besonders vorteilhafte Art der Schwächung weist eine
symmetrisch angeordnete Durchbohrung einer vorbestimmten
Weite auf, die vollständig ohne das Entfernen jeglichen
Treibmittels ausgeführt ist. Somit nimmt eine solche
Durchbohrung eher die Form eines mittigen Einschnitts an. Da die
Durchbohrung eine bestimmte Menge von Treibmittel auf jeder
Seite beläßt, können die Röhren nichtsdestotrotz einen
hohen Grad von Zusammenhalt und Festigkeit behalten.
Desweiteren ist es in einem Mehrlochtreibmittel häufig möglich,
mit einem einzigen Einschnitt alle Verbrennungskanäle
abzudecken, was eine schnelle innere Gesamtentzündung, wirksame
Spaltungsbereiche und ein hohes Ladungsgewicht
sicherstellt, während die Röhren dennoch einen überlegenen
anfänglichen Zusammenhalt aufweisen.
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Wie oben schon erwähnt, verbrennen die geschwächten
Treibmittelstäbe in der gleichen Art und Weise wie eine
entsprechende Menge von röhrenförmigem Treibmittel, das
ursprünglich in kürzere Stücke geschnitten worden ist, mit Ausnahme
der Tatsache, daß diese Verbrennung innerhalb eines
kleineren Gesamtvolumens stattfindet, da die erfindungsgemäßen
Treibmittelstäbe von Anfang an innerhalb eines kleineren
Volumens als im Fall von lose angeordneten, kurzen
röhrenförmigen Treibmittelstangen konzentriert sind.
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Ein anderer Weg, das unkontrollierte Brechen der sehr
langen Treibmittelstäbe während der Verbrennung zu verhindern,
besteht darin, jeden Treibmittelkanal mit einem zur äußeren
Oberfläche durchlaufenden Längsschlitz zu versehen,
allerdings wird das Treibmittel, wie bereits ausgeführt, dann
degressiv.
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Die primäre Aufgabe des erfindungsgemäßen Ladungsteils, das
anfänglich aus lose angeordneten, d.h. nicht orientierten
Blättchen, Pulverkörnern oder kurzen Pulverstangen oder
-röhren besteht, die um die ausgerichteten Stäbe herum
angeordnet sind und die innerhalb vernünftiger Grenzen
verdichtet werden können, besteht darin, eine schnelle
vollständige Entzündung der gesamten Ladung und eine
schnelle anfängliche Gaserzeugung sicherzustellen. Es ist
auch eine einfache Angelegenheit, loses Pulver zu benutzen,
um diejenigen Teile eines eingeschnürten Gehäuses
auszufüllen, die nicht ohne Schwierigkeiten mit dichtgepackten
BündeIn der Treibmittelstäbe gefüllt werden können.
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Das Mischen von geschwächtem, röhrenförmigem Treibmittel
und einer oder mehrerer Arten von lose angeordnetem Pulver
eröffnet beträchtliche Möglichkeiten zum Steuern des
Verbrennungsvorgangs bei einem gewünschten Druck in dem Lauf
als Funktion der Zeit.
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Das einfachste Verfahren zum Füllen eines Gehäuses mit
einer erfindungsgemäßen Treibladung besteht darin, zunächst
ein oder mehrere Bündel aus langen Treibmittelstäben
anzuordnen, deren gesamter äußerer Durchmesser grundsätzlich
dem Innendurchmesser der Gehäusemündung oder einer anderen
gewünschten äußeren Abmessung entspricht, wonach das oder
die Bündel in das Gehäuse eingesetzt werden und der
verbleibende Raum innerhalb des Gehäuses mit losem Pulver
gefüllt wird.
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Es ist im Rahmen der Erfindung auch denkbar, röhrenförmige
Bündel von Treibmittelstäben so anzuordnen, daß loses
Pulver in die Mitte der Ladung gefüllt wird. Desweiteren kann
ein bestimmter Bereich, beispielsweise die rückwärtige
Hälfte des Gehäuses einer Hülse, mit dichtgepackten,
geschwächten röhrenförmigen Treibmittelstäben und der
verbleibende Teil des Gehäuses mit Pulverkörnern oder
-blättchen einer beliebigen Art gefüllt werden.
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Kurze Beschreibung der beigefügten Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung ist durch die beigefügten
Ansprüche abgegrenzt und wird jetzt im Detail im Zusammenhang mit
den beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Fig. 1 zeigt einen Bereich eines senkrecht zu seiner
Längsachse geschwächten Treibmittelstabs;
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Fig. 2 zeigt in einem größeren Maßstab einen Schnitt durch
einen der rosettenartig geformten geschwächten
Treibmittelstäbe;
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Fig. 3 ist eine Endansicht der dichtgepackten
Treibmittelstäbe;
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Fig. 4 zeigt in einem kleineren Maßstab einen teilweisen
Längsschnitt eines erfindungsgemäß geladenen Gehäuses.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Der in Fig. 1 gezeigte Treibmittelstab oder -strang 1
besteht aus einem durchbohrten Siebenloch-Treibmittelstab in
Rosettenform, der durch Perforationen, deren Querschnitt
(in größerem Maßstab) in Fig. 2 gezeigt ist, geschwächt
ist. Somit ist der Treibmittelstab 1 mit in Längsrichtung
verlaufenden Verbrennungskanälen versehen, die sechs
Randkanäle 2 und einen mittigen Kanal 3 umfassen, wobei der
Stab desweiteren mit einer Anzahl von Perforationen 4
versehen ist.
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Der Abstand zwischen zwei Schwächungspunkten, in diesem
Zusammenhang also Perforationen des Treibmittelstabs, ist in
Fig. 1 mit a bezeichnet. Dieser Abstand entspricht einer
geeigneten Länge für ein röhrenförmiges Treibmittel. Der
Grund dafür liegt darin, daß die Länge nicht zu groß sein
sollte, da andernfalls kritische Gasgeschwindigkeiten
benachbart den Auslaßmündungen der Kanäle entstehen könnten.
Sobald die Gaserzeugung initiiert worden ist, werden die
erfindungsgemäßen Treibmittelstäbe an den
Schwächungspunkten zersprengt. Diese stellen somit eine vollständige
Entzündung entlang der Kanäle 2 und 3 sicher und dienen als
Bruchzonen, wenn der Gasdruck ansteigt.
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Fig. 2 zeigt ein besonders vorteilhaftes
Schwächungsverfahren von beispielsweise rosettenförmigen Stäben, wobei in
der Figur ein rosettenförmiger Siebenloch-Stab gezeigt ist,
der mittels einer mittig angeordneten Totaldurchbohrung 4
ohne Entfernen von jeglichem Treibmittel geschwächt ist,
wobei jede Durchbohrung 4 durch alle Verbrennungskanäle 2
und 3 des Treibmittels verläuft, aber eine ausreichende
Menge von Treibmittel 5 an jeder Seite der Durchbohrung
beläßt, damit das Treibmittel eine gute Stabilität behält.
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Der in Fig. 1 gezeigte Treibmittelstab ist auf diese Weise
behandelt.
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Wie in Fig. 3 zu erkennen ist, können in Längsrichtung
gebrochene Treibmittelstäbe 12 als Füllmaterial um den
Außenumf ang der Treibmittelstabbündel herum verwendet werden.
Spezielle Bänder zum Binden der gebündelten Konfiguration
der Treibmittelstäbe sind in Fig. 4 mit 6 bezeichnet. Fig.
4 zeigt gleichfalls ein Gehäuse 7 mit seinem zugehörigen
Zünder 8; mit 9 sind locker gepackte, nicht orientierte
Treibmittelkörner in der Form von Blättchen, Stangen oder
Röhren kurzer Länge gekennzeichnet.
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In der in Fig. 4 gezeigten Alternative besteht die Ladung
einerseits aus einem Bündel von röhrenförmigen Stäben 11,
die in der oben beschriebenen Weise geschwächt sind
und/oder Längsschlitze aufweisen, wobei der gesamte
Außendurchmesser der Bündel nicht größer als der
Innendurchmesser des Füllstutzens des Gehäuses ist, und andererseits aus
locker gepacktem Treibmittel 9. In diesem Fall weist das
Treibmittelstabbündel volle Länge auf, d.h. es erstreckt
sich vom Boden des Gehäuses bis zur tiefsten Stellung 10
des passend im Gehäuse befindlichen Projektils. Es ist
ebenfalls denkbar, daß die Ladung in einige Teilladungen
aufgeteilt ist. Das lose Treibmittel 9 kann möglicherweise
leicht verdichtet werden. Wie vorstehend erwähnt, kann
jegliche Anzahl anderer Kombinationen zwischen einem Bündel
aus geschwächten oder längsgeschlitzten röhrenförmigen
Treibmittelstäben und locker gepacktem Treibmittel
verwendet werden, um Ladungen herzustellen, die in jedem
individuellen Fall den gewünschten Druckverlauf als Funktion
der Zeit ergeben.