DE4223143A1

DE4223143A1 - Verfahen zur verbesserung der mechanischen beanspruchbarkeit von hochbeschleunigten und/oder schockwellen unterworfenen munitionskoerpern, insbesondere solche mit hohlladungen sowie dessen anwendung

Info

Publication number: DE4223143A1
Application number: DE4223143A
Authority: DE
Inventors: Anton Emmenegger; Ralph Eller
Original assignee: EIDGENOESS MUNITIONSFAB THUN
Current assignee: EIDGENOESS MUNITIONSFAB THUN
Priority date: 1991-08-16
Filing date: 1992-07-14
Publication date: 1993-02-18
Also published as: FR2680413B1; SE9202353D0; FR2680413A1; SE9202353L; US5353709A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der me chanischen Beanspruchbarkeit von hochbeschleunigten Muniti onskörpern mit Hohlladungen, welche eine oberflächenbehan delte metallische Brille und/oder eine Auskleidung aufweisen, sowie auf dessen Anwendung.

Beim Einsatz von Munitionskörpern, insbesondere von solchen mit Tandem-Hohlladungen besteht die Gefahr, daß die erste, vordere Hohlladung (auch "Precursor-Ladung" genannt) bei ih rer Detonation auf die zweite, hintere Hohlladung (die Haupt ladung) eine unerwünschte Schockwirkung ausübt. Diese kann zu einer Störung der Strahlbildung und der Strahlsymmetrie oder sogar zur vorzeitigen Detonation der Hauptladung führen.

Zur Elimierung von Rohrkrepierern und/oder vorzeitigen Deto nationen wurden thermische Behandlungen der Munitionskörper vorgeschlagen. Diese vermochten jedoch das Problem nicht be friedigend zu beheben.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung die mechanische Bean spruchbarkeit von hochbeschleunigten und/oder Schockwellen unterworfenen Munitionskörpern zu verbessern, und dadurch die einwandfreie Detonation der Ladung im Ziel, insbesondere von einer Tandem-Hohlladung zu gewährleisten.

Für Munitionskörper mit Hohlladungen, wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem ersten Verfahrens schritt die Auskleidung an ihrer äußeren und die Hülle an ihrer inneren Oberfläche mit einem Klebstoff belegt werden und daß in einem weiteren Verfahrensschritt die Sprengladung in den Hohlraum zwischen der Hülle und der Auskleidung gegos sen oder verpreßt wird.

Durch das im Patentanspruch erwähnte Aufbringen von Klebstoff auf die metallischen Bauteile erhöht sich die Haftung mit dem Sprengstoff und reduziert die Übertragung und Bildung von un erwünschten Schockwirkungen auf die Ladung. Vorzeitige Deto nationen oder sogenannte "Sympatische Detonationen" können damit verhindert werden.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens be steht darin, daß die bisherigen Verarbeitungstechniken der Munitionskörper und deren Ladungen, insbesondere Gießen oder Fressen der Sprengstoffe nicht geändert werden müssen.

Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Vorteilhafterweise wird die metallische Auskleidung mit dem Klebstoff belegt, durch Eintauchen der kegelförmigen Ausklei dung in eine Klebstoff-Lösung vgl. Anspruch 2, so daß nur die äußere Oberfläche, welche mit dem Sprengstoff in Kontakt kommt, mit der Klebstoff-Lösung benetzt wird.

Gemäß Anspruch 3, ist es zweckmäßig und wirtschaftlich die innere Oberfläche der Hülle, welche oft eine konkave Form aufweist mit der Klebstoff-Lösung zu besprühen.

Das Verfahren nach Anspruch 4 ist aus herstellungstechnischen Gründen bevorzugt und zeigt wirtschaftliche Vorteile.

Ähnlich kann die Klebstoff-Lösung aufgetragen werden durch Sprühen eines Strahles mit einer vordefinierten Menge der Lö sung - auf die innere Oberfläche der Hülle, wie auch auf die äußere Oberfläche der Auskleidung - während beide Teile um ihre Rotationsachse rotieren; vgl. Anspruch 5. Dieses Verfah ren zeichnet sich durch seine Anpassungsfähigkeit an eine au tomatisierte Fertigung aus.

Gemäß Anspruch 6 sind die metallische Teile der Hohlladung vor dem Vergießen des Sprengstoffes zu erwärmen, um Risse und Spannungen in der entstehenden Hohlladung zu vermeiden.

Diese Temperatur wird so gewählt, daß sie zirka 40% unter halb der Sicherheitstemperatur - die Temperatur bei der der Sprengstoff zu einer spontanen Explosion neigt - des Spreng stoffes liegt. Es ist zweckmäßig, daß der Sprengstoff eben falls erwärmt wird, bis zu einer Temperatur welche oberhalb seinem Schmelzpunkt und unterhalb der Sicherheitstemperatur liegt.

Die Klebstoff-Lösung, besteht aus einem sprengstoffverträgli chen Klebstoff. Bevorzugt ist ein styrolhaltiger Copolymer- Lack, vgl. Anspruch 7.

Gemäß Anspruch 8 ist es vorteilhaft, den zähflüssigen Kleb stoff mit einem geeigneten Lösungsmittel zu Verdünnen (bzw. Aufzulösen), damit seine Auftragung auf die metallischen Oberflächen optimal kontrolliert werden kann. Bevorzugte Lö sungsmittel sind nach der Auftragung einfach entfernbar wie z. B. Toluol, Xylol und Butylacetat.

Eine geeignete Konzentration des Klebstoffes in den genannten Lösungsmitteln, beträgt gemäß den Ansprüchen 9, 10 und 11, 30 Gew.-% Klebstoff und 70 Gew.-% Lösungsmittel.

Diese Konzentration, ergibt nach dem erfindungsgemäßen Bele gen der Metallteilen eine optimale Klebstoffschicht von eini gen µm Dicke, vgl. Anspruch 13.

Das Verfahren eignet sich bevorzugt für die Herstellung von Tandem-Hohlladungen, gemäß Anspruch 14, und gewährleistet eine einwandfreie Strahlbildung im Ziel. Die entsprechende Sprengstoffladung besteht aus einem Gemisch von 70 bis 80 Gew.-% Oktogen und von 20 bis 30 Gew.-% Trinitrotoluol.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist ebenfalls geeignet für das Ausgießen und Vergießen von Munitionskörpern mit TNT und Hexolit, welche generell eine verbesserte Haftkraft zwi schen den Wandungsteilen und dem Sprengstoff aufweisen sol len, vgl. Anspruch 15.

Ebenfalls günstig ist die Anwendung gemäß Anspruch 16.

Anhand der einzigen Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben:

Ein Kriegskopf eines Hohladungsgeschosses mit einer Tandem- Hohlladung ist hier schematisch dargestellt.

Mit A ist die Abschußrichtung eines an sich bekannten Hohl ladungsgeschosses dargestellt. Die Doppelhaube, 1a und 1b, ist endseitig ersichtlich, und übt eine Schaltfunktion im Ziel aus, um die Zündung des Geschosses zu aktivieren. Von der inneren Halbschale 1b führt eine Steuerleitung 3 zu einem darunter befindlichen Zündgenerator 4 mit den entsprechenden Sicherheitselementen. Das Ganze bildet einen Schnorchel 2, ein sogenanntes "Standoff-Rohr", der mit Stützringen 5 und 6 verstärkt ist.

Zwischen den Stützringen 5 und 6 befindet sich eine erste Hohlladung 8, eine sogenannte "Precursor-Ladung". Diese erste Hohlladung ist über ihre Hülle 9 in den Schnorchel 2 einge baut. Eine zweite Hohlladung 12, die sogenannte Hauptladung ist auf der ballistischen Doppelhaube 11 befestigt. In ihrem Innern befindet sich wiederum eine Auskleidung, mit 13 be zeichnet, welche von Sprengstoff 14 umgeben ist, der durch eine Hülle 15 gehalten wird. Auf die Hülle 15 ist ein Zündge nerator mit Sicherheitselementen 17 aufgesetzt.

Ferner ist eine erfindungsgemäße Klebstoffschicht 130 außen auf der Auskleidung 13, angebracht. Eine gleichartige Kleb stoffschicht 150 befindet sich im Innern der Hülle 15.

Zuerst werden alle metallischen Komponenten des Hohlladungs geschosses in an sich bekannter Weise standardmäßig entfet tet. Die Hülle 15, aus Aluminium, wird gemäß USA-Norm MIL-C 5541 chromatiert; die Kupfer Auskleidung wird anschließend in ebenfalls an sich bekannter Weise korrosionsgeschützt (mit COBEATEC-TT-100 der Fa. Keyser Mackay, Zürich).

Nach dieser Oberflächenbehandlung, wird eine Klebstoff-Lösung auf die metallischen Oberflächen, welche mit dem Sprengstoff in Kontakt kommen, aufgebracht. Sehr gute Resultate wurden erzielt mit einer Lösung von 30 Gew.-% "Kleber Nr. 15" der Firma PROGA in Grenchen, Schweiz und 70 Gew.-% reinem Toluol. Kleber Nr. 15 weist über einen breiten Temperaturbereich ein niedriges E-Modul von ca. 3 N/mm² auf. Die mechanischen Ei genschaften sind günstig - der Kleber wirkt "gummi-ela stisch". Ebenso ist die thermisch-chemische Verträglichkeit gut, da der Kleber Nr. 15 weist keine Zersetzungspunktdepres sion auf.

Die äußere Oberfläche der Auskleidung 13 wird in die Kleb stoff-Lösung eingetaucht und anschließend bei Raumtempera tur, bevorzugt im warmen Luftstrom, getrocknet. Nach dem Ver dunsten des Toluols, bleibt die Klebstoffschicht 130 zurück.

Analog wird die innere Oberfläche der Hülle 15 mit ca. 100 ml der Klebstoff-Lösung gefüllt, die Flüssigkeit in der Hülle geschwenkt, entleert und ebenfalls bei Raumtemperatur, bevor zugt aber in einem warmen Luftstrom, getrocknet.

Danach werden die Metallteile zusammengebaut und auf maximal 100° C erwärmt. Die Sprengladung 14, wird ebenfalls in an sich bekannter Weise ausgegossen mit Oktol, nach USA-Norm MIL-0 45 445/B. Dabei wurde diese als dünnflüssige Schmelze bei 100° C in die entsprechenden Hohlräume des Munitionskörpers ge gossen.

Anschließend wird die Hohlladung in einem 2 bis 3 Tage dauernden Abkühlprozeß, unter intervallweisen Vibrieren der Schmelze auf Raumtemperatur abgekühlt. Das Vibrieren dient am Anfang der Abkühlungsphase hauptsächlich der homogenen Durch mischung und eliminiert gleichzeitig eventuell eingeschlos sene Luftbläschen. Danach folgt der weitere Zusammenbau des Hohlladungsgeschosses wie bisher üblich.

Die anhand der Hauptladung geführten Überlegungen und Verfah rensschritte könnten in gleicher Weise auf die "Precursor-La dung" übertragen werden.

Vergleichsweise Untersuchungen der Zugfestigkeit an erfin dungsgemäß beschichteten Hohlladungsgeschossen und solchen ohne Beschichtung ergaben Zugkräfte von 300 N und 1000 N ohne Beschichtung. Mit Beschichtung wurden Zugkräfte von 3000 N und 4000 N gemessen, dabei hat es sich gezeigt, daß diese Werte höher liegen als die Zugfestigkeit des Sprengstoffes.

Das Leistungsverhalten der erfindungsgemäß mit Kleber Nr. 15 beschichteten Hohlladungen an Vergleichszielen zeigte eine 50 prozentige Steigerung der Restleistung; bei anderen Zielen ist die Restleistung sogar um durchschnittlich 80% höher.

Das erfindungsgemäße Verfahren für die Verbesserung der me chanischen Beanspruchbarkeit eignet sich ebenfalls für andere gegossene oder gespresste Sprengladungen, verschiedenster Sprengstoffe, insbesondere solche für Panzermunition, Artil lerie- und Minenwerfergranaten.

Bezeichnungsliste

1a, 1b Doppelhaube (von einander isolierten Halbscha len)
2 Schnorchel ("Standoff-Rohr")
3 Steuerleitung
4 Zündgenerator mit Sicherheitselementen
5, 6 Stützringe
8 Auskleidung der ersten Hohlladung (Precursor- Ladung)
9 Hülle der ersten Sprengladung
10 Verbindungselemente
11 ballistische Doppelhaube
12 zweite Hohlladung (Hauptladung)
13 Auskleidung
14 Sprengstoff der zweiten Hohlladung
15 Hülle von 12
16 Sprengstoff der ersten Hohlladung
17 Zündgenerator mit Sicherheitselementen
130 Klebstoffschicht der Auskleidung (außen)
150 Klebstoffschicht der Hülle (innen)
A Abschußrichtung

Claims

1. Verfahren zur Verbesserung der mechanischen Beanspruch barkeit von hochbeschleunigten und/oder Schockwellen un terworfenen Munitionskörpern mit Hohlladungen, welche eine oberflächenbehandelte metallische Hülle und/oder eine Auskleidung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Verfahrensschritt die Auskleidung an ih rer äußeren und die Hülle an ihrer inneren Oberfläche mit einem Klebstoff belegt werden und daß in einem wei teren Verfahrensschritt die Sprengladung in den Hohlraum zwischen der Hülle und der Auskleidung gegossen oder verpreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Verfahrensschritt die Auskleidung durch Ein tauchen in eine Klebstoff-Lösung, belegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Verfahrensschritt die innere Oberfläche der Hülle mit der Klebstoff-Lösung durch Sprühen belegt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle mit der Auskleidung zusammengebaut wird und die äußere Oberfläche der Auskleidung und die innere Oberfläche der Hülle gleichzeitig mit einer Klebstoff- Lösung belegt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die Auskleidung und/oder die Hülle in ihre Rotationsachse gedreht werden, und daß auf ihre rotierende Oberfläche die Klebstoff-Lösung appliziert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem zweiten Verfahrensschritt die Auskleidung in der Hülle des Munitionskörpers fixiert und auf eine Tempera tur, welche oberhalb der Raumtemperatur und unterhalb von 40% der Sprengstoff spezifischen Sicherheitstempe ratur liegt, erwärmt wird, und daß die Sprengladung auf eine über dem Schmelzpunkt liegende Temperatur und un terhalb von 40% der Sicherheitstemperatur liegende Tem peratur erwärmt und vergossen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß der Klebstoff ein styrolhaltiger Co polymer-Lack ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebstoff-Lösung 5 bis 50 Gew.-% Klebstoff und 50 bis 95 Gew.-% Toluol oder 5 bis 50 Gew.-% Klebstoff und 50 bis 95 Gew.-% Xylol oder 5 bis 50 Gew.-% Klebstoff und 50 bis 95 Gew.-% Butylacetat aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebstoff-Lösung 30 Gew.-% Klebstoff und 70 Gew.-% Toluol enthält.

10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebstoff-Lösung 30 Gew.-% Klebstoff und 70 Gew.-% Xylol enthält.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebstoff-Lösung 30 Gew.-% Klebstoff und 70 Gew.-% Butylacetat enthält.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge kennzeichnet, daß die Sprengladung aus einem Gemisch von 70 bis 80 Gew.-% Oktogen und von 20 bis 30 Gew.-% Trinitrotoluol besteht und mit den metallischen Bautei len vergossen wird.

13. Klebstoff-Schicht nach dem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Dicke von 1 bis 100 µm aufweist.

14. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zur Herstellung von Tandem-Hohlladungen.

15. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, zur Verbesserung der mechanischen Beanspruchbarkeit von mit Trinitritoluol oder mit Hexolit gegossenen Hohl ladungen.

16. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, zur Verbesserung der mechanischen Beanspruchbarkeit von mit auf Hexogen-Basis oder mit Oktogen gepreßten Hohlladungen.