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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Aufbringen
einer Beschichtung eines feuchtigkeitsbeständigen Isolatorfilms auf Verbund-Geschossringe mit
Eindringkörpern
aus abgereichertem Uran. Insbesondere handelt es sich bei den feuchtigkeitsbeständigen Isolatorfilmen
um solche, die als konforme Beschichtungen, wie Acryl, Urethan,
Polyurethan, Pentaglycidalether von Cyclosilicium (SiloxiraneTM), Epoxidfarbe oder synthetische Zweikomponenten-Epoxidharze,
bekannt sind.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Im
Allgemeinen handelt es sich bei einem Geschossring um einen Leichtgewichtsträger für ein Geschoss
oder einen kinetischen Eindringkörper.
Die Verwendung eines Geschossrings erlaubt das Schießen einer
Vielzahl von Geschossen kleineren Kalibers innerhalb einer Waffe
größeren Kalibers.
Ein Geschossring füllt
die Bohrung des Geschützrohrs,
während
er das Geschoss umschließt,
um ein gleichmäßiges und
stoßfreies
Schießen
der Waffe zu ermöglichen.
Das Geschoss ist zentral innerhalb des Geschossrings angeordnet, welcher
im allgemeinen radial symmetrisch ist. Nach dem Schießen reinigen
der Geschossring und das Geschoss die Bohrung des Geschützrohrs,
und der Geschossring wird normalerweise in einigem Abstand vom Geschützrohr abgeworfen,
während
das Geschoss sich zum Ziel hin fortbewegt.
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Fortschrittliche
Panzermunition kinetischer Energie mit Geschossring wird unter Einsatz
von Verbund-Material für
den Geschossring und von abgereichertem Uran für den Eindringkörper konstruiert.
Unglücklicherweise
korrodiert abgereichertes Uran leicht, wenn es in Kontakt mit Feuchtigkeit
oder feuchten Umgebungen und Verbund-Materialien auf Graphitbasis
ist. Feuchtigkeit ist nicht nur ein Problem für das abgereicherte Uran, sondern
ebenso für
die Verbund-Material-Geschossringteile.
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Aus
Verbund-Material konstruierte Geschossringe werden maschinell unter
Einsatz herkömmlicher Verfahren
bearbeitet. Eine maschinelle Bearbeitung legt typischerweise Rohfaserenden
und Oberflächenmikrorissbildung
in der äußeren und
inneren Geometrie des Geschossrings frei. Feuchtigkeit saugt sich
entlang der Faserpfade. Darüber
hinaus absorbiert die Harzmatrix des Verbund-Materials Feuchtigkeit.
Auf diese Weise aufgesaugte oder absorbierte Feuchtigkeit führt dazu,
dass das Verbund-Teil in seiner Größe zunimmt und einige seiner
mechanischen Eigenschaften verliert. Die resultierende Korrosion
und der resultierende Verbund-Teile-Abbau kann Handhabungsgefahren,
Versagen bei Kammerschießrunden
und andere Leistungsversagen verursachen.
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Frühere Lösungen für das oben
beschriebene Korrosionsproblem haben sich auf das Platzieren eines Dichtungswulstes
aus Silikonmaterial zwischen den drei Segmenten der Form-Verbund-Teile
fokussiert, die den Geschossring umfassen. Dies wurde durchgeführt, um
ein Ausbreiten der Feuchtigkeit abwärts der Flanken der Segmente
zu verhindern, die einen freien Pfad für Feuchtigkeit direkt zum Eindringkörper darstellen. Unglücklicherweise
hat sich Silikonbördeln
als im Wesentlichen unwirksam zur Verhinderung einer Korrosion eines
Eindringkörpers
aus abgereichertem Uran erwiesen.
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Eine
Theorie, von der man glaubt, dass sie den Grund der Korrosion des
abgereicherten Urans erklärt, ist,
dass Verbund-Materialien und abgereichertes Uran, wenn sie in Anwesenheit
von Wasser zusammen gebaut werden, eine Zelle bil den, die die Korrosion
des abgereicherten Urans beschleunigt. Um die Zelle aufzubrechen,
muss entweder die Anode (abgereichertes Uran), die Kathode (Graphit)
oder der Elektrolyt (Wasser) aus der Reaktion entfernt werden. In
einer Ausführungsform
bricht die vorliegende Erfindung die Zelle auf, indem eine nichtleitende
Sperrschicht auf den Geschossring zugefügt wird, wodurch das leitende
Verbund-Material davon entfernt wird, zur Zelle beizutragen.
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CH-A-545
956 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Geschosses,
wobei die äußere Oberfläche eines
Eindringkörpers
unter Einsatz eines Fluorkohlenwasserstoffs beschichtet wird. Vor
dem Beschichten wird der Eindringkörper durch eine Behandlung
mit einem Lösungsmittel
für Öl und Fett
gefolgt von einem Trocknen gereinigt.
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US-A-3
948 184 betrifft einen unterkalibrigen Geschossmantel,
wobei durch eine Bindungsschicht von der Art einer Härtesubstanz,
die zwischen dem unterkalibrigen Geschoss und dem Körper des
zerstörbaren Mantels,
der das Geschoss umgibt, angeordnet ist, eine Verbindung gebildet
wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung von
Verbund-Material-Geschossringteilen
zur Verringerung der Korrosion von abgereichertem Uran und zur Abdichtung
der Oberfläche
der Verbund-Material-Geschossringteile,
wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
- a) Reinigen der Verbund-Material-Geschossringteile;
- b) Abwaschen der Verbund-Material-Geschossringteile;
- c) Trocknen der Verbund-Material-Geschossringteile;
- d) Wischen der Verbund-Material-Geschossringteile mit einem
Lösungsmittel;
- e) Aufbringen eines feuchtigkeitsbeständigen Isolatorfilms auf die
Verbund-Material-Geschossringteile,
wobei der feuchtigkeitsbeständige
Isolatorfilm ein Zweikomponenten-Epoxidmaterial umfasst, wobei der
erste Teil im Wesentli chen aus 18–21 Gewichts-% Toluol, 12–15 Gewichts-%
Methylisobutylketon und 60–70
Gewichts-% Epoxidharz besteht, und wobei der zweite Teil im Wesentlichen
aus 40–43
Gewichts-% Xylol, 3–5 Gewichts-%
Ethylbenzol, 8–11
Gewichts-% Butylalkohol, 3–5
Gewichts-% Isopropanol und 40–44
Gewichts-% aliphatisches
Polyamonoamid besteht; und
- f) Härten
des feuchtigkeitsbeständigen
Isolatorfilms.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird überschüssiges Material
schleifend entfernt, und zusätzliche
Schichten werden aufgebracht. Die Teile werden zwischen den Schichten
mit einem Lösungsmittel
gewischt.
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Andere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
den Fachmann durch die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen,
die Ansprüche
und Zeichnungen, wobei ähnliche
Bezugsziffern ähnliche
Elemente bezeichnen, ersichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine dreidimensionale
perspektivische Ansicht in aufgelösten Einzelteilen eines Geschosses mit
einem Verbund-Geschossring.
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2 zeigt ein Fließdiagramm
für ein
Beispiel eines Verfahrens der Erfindung zur Dichtungsbeschichtung
eines Geschossrings gegen Feuchtigkeit.
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3 zeigt ein Fließdiagramm
eines Beispiels eines Verfahrens zur Fertigung eines Verbund-Geschossrings
einschließlich
eines Eindringkörpers
aus abgereichertem Uran.
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4 veranschaulicht ein Fließdiagramm
für ein
Beispiel eines Verfahrens der Erfindung für den Schritt des Entfernens
von überschüssigem Material
von Verbund-Teilen.
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GENAUE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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In 1 ist eine dreidimensionale
perspektivische Ansicht in aufgelösten Einzelteilen eines Beispiels einer
Verbund-Geschossring-Anordnung 10 veranschaulicht, die
erfindungsgemäß konstruiert
ist. Verbund-Geschossring-Anordnung 10 weist einen Geschossringkörper 20,
eine vordere Mulde bzw. beckenförmige
Vertiefung 30 und einen hinteren Wulst 40 auf.
Verbund-Geschossring-Anordnung 10 ist
axial entlang der drei Blumenblattabschnitte 24 in drei
Geschossring-Blumenblätter 22 eingeteilt.
Die Geschossring-Blumenblätter 22 sind
radial um einen Eindringkörper 50 und
eine axiale Geschoussring-Richtung 60 montiert.
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Die
Geschossring-Blumenblätter 22 sind
Formteile, die aus einer Vielzahl von Verbund-Material-Zubehörteilen
konstruiert sind. Die Geschossring-Blumenblätter 22 werden zur
Formgebung und Entfernung von Unregelmäßigkeiten vor dem Zusammenbau
zu der Verbund-Geschossring-Anordnung 10 maschinell bearbeitet.
Gemäß einem
bevorzugten Verfahren der Erfindung wird jede der Komponenten des
Verbund-Geschossrings mit einem feuchtigkeitsbeständigen Isolatorfilm 100 beschichtet.
Die Beschichtung wird am bevorzugtesten nach der maschinellen Bearbeitung
und vor dem Zusammenbau der verschiedenen Komponenten zur Bildung
der Verbund-Geschossring-Anordnung durchgeführt.
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Unter
Bezugnahme auf 2 wird
nun ein Fließdiagram
für ein
Beispiel eines Verfahrens der Erfindung zur Dichtungsbeschichtung
eines Geschossrings gegen Feuchtigkeit gezeigt. In einer Ausführungsform der
Erfindung fügt
das Verfahren 200 eine Beschichtung auf Verbund-Material-Geschossringteile
zur Verringerung einer Feuchtigkeitsabsorption von abgereichertem
Uran und zur Abdichtung der Oberfläche der Verbund-Material-Geschossringteile
hinzu. Das Verfahren 200 beginnt bei Schritt 202,
dem Reinigen der Verbund-Material-Geschossringteile. In einer bevorzugten
Ausführungsform
schließt
der Schritt des Reinigens der Verbund-Material-Geschossringteile
das Stellen der geformten und maschinell bearbeiteten Verbund-Material-Geschossringteile
in ein erwärmtes
Ultraschallreinigungsgerät
mit Seife im Anschluss an herkömmliche
Reinigungsverfahren ein. Eine Reinigung kann alternierend mit Ultraschall
unter Einsatz von flüssigem
Trichlorethan gefolgt von einem Entfetten in Trichlorethandämpfen durchgeführt werden.
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Dem
Reinigen folgt Schritt 204 mit Abwaschen bzw. Spülen der
Verbund-Material-Geschossringteile, Schritt 204,
Trocknen der Verbund-Material-Geschossringteile,
Schritt 206, und Wischen der Verbund-Material-Geschossringteile
mit einem Lösungsmittel,
Schritt 208. Geeignete Lösungsmittel umfassen Isopropylalkohol,
Aceton und dergleichen. Ein feuchtigkeitsbeständiger Isolatorfilm wird aufgebracht
und auf den Verbund-Material-Geschossringteilen in Schritt 210 gehärtet.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfasst der Trocknungsschritt eine Lufttrocknung.
Zusätzlich
wird in einer bevorzugten Ausführungsform
nach dem Aufbringen des feuchtigkeitsbeständigen Films überschüssiges Material
von dem feuchtigkeitsbeständigen
Isolatorfilm in Schritt 212 entfernt. Nach Entfernung des überschüssigen Materials
wird der Verbund wiederum mit einem Lösungsmittel in Schritt 214 gewischt.
In einer mehr bevorzugten Ausführungsform
wird eine zweite Schicht eines feuchtigkeitsbeständigen Isolatorfilms auf die
Teile in Schritt 216 aufgebracht und gehärtet. Das
Verfahren kann nach Wunsch für
mehrfache Schichten wiederholt werden. Es versteht sich, dass nach
jeder Aufbringung das Harz nach Spezifikationen des Herstellers
gehärtet
wird, die Raum- oder
erhöhte
Temperatur einschließen
können.
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Unter
Bezugnahme auf 4 wird
nun ein Fließdiagramm
für ein
Beispiel eines Verfahrens der Erfindung für den Schritt des Entfernens
von überschüssigem Material 212 gezeigt.
Schritt 212 schließt
die Unterschritte des Entfernens von überschüssigem Material mit Schleifpapier,
Schritt 404, Wischen der Verbund-Material-Geschossringteile mit einem
Lösungsmittel,
Schritt 408, Aufbringen mindestens einer zusätzlichen Schicht
eines feuchtigkeitsbeständigen
Isolatorfilms und Härten
der Schicht gemäß den Spezifikationen
des Filmherstellers, Schritt 410, ein. Der feuchtigkeitsbeständige Isolatorfilm
kann auf die Teile aufgesprüht
oder auf diese überstrichen
werden. Alternativ können
die Teile in das feuchtigkeitsbeständige Filmmaterial getaucht
werden. Nützliche
feuchtigkeitsbeständige
Filmmaterialien schließen
Acryl, Urethan, Polyurethan, Pentaglycidalether von Cyclosilicium,
Epoxidfarbe oder synthetische Zweikomponenten-Epoxidharze ein. Epoxidfarbe
kann von Diamond Vogel Paints, Orange City, Iowa bezogen werden.
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In
einem Beispiel eines Verfahrens der Erfindung werden die Verbundteile
mit Humiseal # 2A53, einem Zweikomponenten-Epoxid, eingesprüht. Humiseal
# 2A53 ist von Chase Corporation, Woodside, New York 11377 erhältlich und
wird mit den folgenden Materialien und Eigenschaften hergestellt.
Die erste Komponente des Zweikomponenten-Epoxids ist die konforme
Beschichtung, die unter Einschluss der in Tabelle 1 aufgelisteten
Bestandteile und Eigenschaften hergestellt wird.
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- TABELLE
1
MATERIAL | GEWICHTS-% |
Toluol | 18–21 |
Methylisobutylketon | 12–15 |
Sektion
3B | |
Epoxidharz | 60–70 |
Optischer
Aufheller | < ,1 |
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- SIEDEPUNKT: 111°C
(231°F)
- DAMPFDRUCK (mm Hg): 22
- DAMPFDICHTE (LUFT = 1): 4,0
- RELATIVE DICHTE (H20 = 1): 1,07.
- VOLUMENPROZENT FLÜCHTIGE
STOFFE (%): 46–51.
- VERDAMPFUNGSGESCHWINDIGKEIT (BUAC = 1): 2,85.
- LÖSLICHKEIT
IN WASSER: vernachlässigbar – weniger
als 0,1%.
- ERSCHEINUNGSBILD UND GERUCH: wasserklare, niedrigviskose Flüssig keit,
aromatischer Geruch.
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Die
zweite Komponente des Zweikomponenten-Epoxids ist der Epoxidhärter, der
unter Einschluss der in Tabelle 2 aufgelisteten Bestandteile und
Eigenschaften hergestellt wird. TABELLE
2
MATERIAL | GEWICHTS-% |
Xylol | 40–43 |
Ethylbenzol | 3–5 |
Butylalkohol | 8–11 |
Isopropanol | 3–5 |
Aliphatisches
Polyamonoamid | 40–44 |
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- SIEDEPUNKT: 83°C
(181°F)
- DAMPFDRUCK (mm Hg): 19,4.
- DAMPFDICHTE (LUFT = 1): > 1.
- RELATIVE DICHTE (H20 = 1): ,94.
- VOLUMENPROZENT FLÜCHTIGE
STOFFE (%): 57–61.
- VERDAMPFUNGSGESCHWINDIGKEIT (BuAc = 1): 1,72.
- LÖSLICHKEIT
IN WASSER: vernachlässigbar,
weniger als 0,1%.
- ERSCHEINUNGSBILD UND GERUCH: wasserklare Flüssigkeit, Lösungsmit telgeruch.
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Das
Epoxid wird unter Einsatz von Standardfarbenaufbringungsausrüstung und
Fixiervorrichtungen aufgesprüht.
Die besprühten
Teile werden in einer Position getrocknet, die Tropfen und Laufen
nicht fördert. Das
Epoxid wird luftgetrocknet. Sobald die erste Schicht trocken ist,
werden, sollten irgendwelche Läufe
oder Tropfen auftreten, diese mit Schleifpapier entfernt und Alkohol
gewischt, und eine zweite Schicht aus Humiseal # 2A53 wird aufgebracht.
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Eine
weitere sehr nützliche
feuchtigkeitsbeständige
Beschichtung wird unter dem Handelsnamen SiloxiraneTM verkauft.
SiloxiraneTM umfasst Pentaglycidalether
von Cyclosilicium, eine vernetzte organische-anorganische multifunktionelle
Polymerbeschichtung, die durch Homopolymerisation gehärtet wird.
SiloxiraneTM hat die Spezifikationen: Volumen-Feststoffe:
88,6 %, VOC: 0,9 lbs/gal (108 g/l).
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Unter
Bezugnahme auf 3 wird
ein Fließdiagramm
für ein
Beispiel eines Verfahrens zur Fertigung einer Verbund-Geschossring-Anordnung
gezeigt, die einen Eindringkörper
aus abgereicherten Uran einschließt. Das Verfahren beginnt mit
dem Schritt der Fertigung einer Vielzahl von Geschossring-Formteilen
aus Geschossringteilen aus Verbund-Material, Schritt 302.
Die Fertigung von Geschossring-Formteilen ist wohl bekannt. Nach
Fertigung der Formteile, einschließlich aller notwendigen maschinellen
Bearbeitung, wird die Vielzahl von Geschossring-Formteilen gereinigt,
Schritt 304. Wie oben werden die gereinigten Teile durch
die Schritte des Abwaschens der Vielzahl von Geschossring-Formteilen, Schritt 306,
des Trocknens der Vielzahl von Geschossring-Formteilen, Schritt 308, und
des Wischens der Vielzahl von Geschossring-Formteilen mit einem Lösungsmittel,
Schritt 309, bearbeitet.
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Die
Teile sind nun zum Aufbringen und Härten eines feuchtigkeitsbeständigen Isolatorfilms
auf die Vielzahl von Geschossring-Formteilen, Schritt 310,
fertig. In einem Beispiel werden die Vielzahl von Geschossring-Formteilen
und der Ein dringkörper
in herkömmlicher
Weise zusammen gebaut, bevor der Film in Schritt 310 aufgebracht
wird.
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In
einer abwechselnden Ausführungsform
wird der feuchtigkeitsbeständige
Isolatorfilm ebenfalls auf den Eindringkörper vor dem Zusammenbauschritt 320 aufgebracht.
Zusätzlich
können,
wie in 2 angezeigt, mehrfache
Aufbringungen des feuchtigkeitsbeständigen Isolatorfilms vorteilhafterweise
auf die Komponententeile vor dem endgültigen Zusammenbau in Schritt 320 aufgebracht
werden. In ähnlicher
Weise kann überschüssiges Material
vorteilhafterweise von den beschichteten Komponententeilen zwischen
den Schichten, wie durch Schritt 312 angezeigt, entfernt
werden. Nach Entfernung des überschüssigen Materials
wird der Verbund mit einem Lösungsmittel
in Schritt 314 gewischt. In einer mehr bevorzugten Ausführungsform
wird eine zweite Schicht eines feuchtigkeitsbeständigen Isolatorfilms auf die
Teile in Schritt 316 aufgebracht und dann gemäß den Spezifikationen
des Filmherstellers gehärtet.
Die Beschichtungsschritte können
nach Wunsch für mehrfache
Schichten vor dem endgültigen
Zusammenbau in Schritt 320 wiederholt werden.
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Folgt
man dem Verfahren der Erfindung, wie im Einzelnen ausgeführt, z.
B. in 3, wird eine korrosionsbeständige Verbund-Geschossring-Anordnung
bereitgestellt, die einen Eindringkörper aus abgereichertem Uran,
wie in 1 dargestellt,
einschließt.
Die Verbund-Geschossring-Anordnung umfasst eine Vielzahl von Geschossring-Formteilen,
wobei die Vielzahl von Geschossring-Formteilen eine Beschichtung aus einem feuchtigkeitsbeständigen Isolatorfilm
aufweist. Die Vielzahl von Geschossring-Formteilen wird zusammengebaut,
um den Eindringkörper
aus abgereicherten Uran zu halten, wobei der feuchtigkeitsbeständige Isolatorfilm eine
Barriere zwischen dem Eindringkörper
aus abgereichertem Uran und den Geschossring-Formteilen bildet.
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Die
korrosionsbeständige
Verbund-Geschossring-Anordnung kann aus Verbund-Material-Geschossringteilen gefertigt
werden, einschließlich
Kohlenstoff, Glas, Graphit, einem kontinuierlichen Faser/Epoxid-System,
einem System aus ge schnittener Faser/Epoxid, einem Duroplastfaser/Epoxid-System,
einem thermoplastischen Faser/Epoxid-System, einem kontinuierlichen
Duroplastfaser/Epoxid-System, einem System aus geschnittener Duroplastfaser/Epoxid,
einem kontinuierlichen thermoplastischen Faser/Epoxid-System, einem System
aus geschnittener thermoplastischer Faser/Epoxid, einem Duroplastfaser/Harz-System, einem thermoplastischen
Faser/Harz-System, einem kontinuierlichen Thermoplast-Faser/Harz-System,
einem System aus geschnittener Duroplastfaser/Harz, einem kontinuierlichen
thermoplastischen Faser/Harz-System und einem System aus geschnittener
thermoplastischer Faser/Harz oder äquivalenter Materialien. Die
Komponenten der korrosionsbeständigen
Verbund-Geschossring-Anordnung
können
mit einem feuchtigkeitsbeständigen Isolatorfilmmaterial,
wie Acryl, Urethan, Polyurethan, Epoxidfarbe oder synthetischen
Zweikomponenten-Epoxidharzen
beschichtet werden.