DE60202645T2

DE60202645T2 - Sicherheitszündvorrichtung für pyrotechnische Munition, die auf langsame Erwärmung reagiert

Info

Publication number: DE60202645T2
Application number: DE60202645T
Authority: DE
Inventors: Alain Bonnel; Dominique Houdusse; Bruno Nouguez; Alain Tinet
Original assignee: Eurenco France SA
Current assignee: Eurenco SA
Priority date: 2001-07-13
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2022-06-20
Also published as: EP1275930A1; US20030010246A1; JP3934496B2; FR2827376A1; AU5065102A; JP2003104789A; IL150378A; NO20023350L; US6615737B2; DE60202645D1; IL150378A0; NO323566B1; EP1275930B1; FR2827376B1; AU783637B2; NO20023350D0; ZA200205465B

Description

Die Erfindung betrifft das allgemeine Gebiet der pyrotechnischen Munitionen, insbesondere das der Explosivmunitionen.
Gegenstand der Erfindung ist vor allem ein Sicherheitszünder für ein pyrotechnisches Munitionselement, das eine Struktur in Form einer Ummantelung und eine feste pyrotechnische Ladung umfasst, die in der Struktur enthalten ist, wobei der Zünder dafür vorgesehen ist, die Verbrennung der pyrotechnischen Ladung ohne Detonation auszulösen, wenn das Munitionselement einer langsamen Erwärmung unterzogen wird.
Thermischen Belastungen, wie z.B. Brände von Kerosin oder Propergolen und indirektes Erhitzen können bedingen, dass die ihnen ausgesetzten Munitionen pyrotechnisch reagieren.
Mit Explosivstoffen bestückte Munitionselemente, wie z.B. Raketenköpfe, Bombenkörper, Penetratoren und Unterwassermunitionen, können wegen ihrer soliden Sicherheitshülle heftige Reaktionen, eine Verpuffung oder Detonation, erleiden.
Um diese Reaktionen auf ein annehmbares Maß zu reduzieren, d.h. auf eine einfache Verbrennung, ohne dass gefährliche Splitter verstreut werden, ist es bekannt, eine Ladung aus einem Komposit-Sprengstoff auf Basis polymerer inerter oder energetischer Bindemittel einzusetzen, die geladen sind mit Octogen (HMX), Hexogen (RDX), Nitroguanidin, Ammoniumperchlorat, Triaminotrinitrobenzol (TATB), Oxinitrotriazol (ONTA) und/oder Aluminium zusammen mit einem Berstsystem für die Struktur der Munition.
Das Berstsystem kann aus bei einem vorbestimmten Druck zerbrechlichen Innenhütchen bestehen, welche die Rolle eines Sicherheitsventils spielen, indem sie für die bei der pyrotechnischen Reaktion freigesetzten Zersetzungsgase eine Fläche zum Entweichen freigeben. Es gibt auch andere Techniken, wie z.B. die Verwendung von schmelzbaren Elementen, Abtrenn-Zündschnüren oder Sollbruchstellen.
Bei intensiven Bränden vom Typ des Kerosins funktioniert dieses Sicherheitskonzept perfekt. In diesem Fall breiten sich die sehr hohen Temperaturen bis zur Seitenwand der Munition aus und dann bis zur Bestückung, die an der Schnittstelle von Struktur/Sprengstoff mit einer Verbrennung reagiert, sobald die Temperatur die Selbstentzündungs-Temperatur des Sprengstoffs übersteigt, welche im Allgemeinen zwischen 200°C und 240°C liegt. Die Zersetzungsgase wandern dann zu den Entweichungsflächen.
Der Fall bei weniger starken und lang anhaltenden Belastungen ist komplexer.
Die als langsames Erwärme (slow cook off) bezeichnete Belastung wird als klassisch bezeichnet und besteht darin, dass ein Munitionselement einem Aufheizen von einigen Grad pro Stunde bis zu seiner pyrotechnischen Reaktion unterzogen wird, die sich nach mehreren zig Stunden ereignen kann. Diese Reaktionen können sehr heftig verlaufen, da sie in einigen Fällen in der Mitte in der pyrotechnischen Substanz beginnen, in einem Medium, das Zeit haben wird, dass sich das Bindemittel durch Pyrolyse abbaut und die chemische Zersetzung der aktiven Masse beginnt.
Das Starten im Innern wird häufig bei großkalibriger Munition (Bomben, Penetratoren, Unterwassermunition) beobachtet. Es ist die Folge der thermisch sehr isolierenden Eigenschaft der Sprengstoffe und des Beginns der exothermen Zersetzung mitten in der Substanz. Die entwickelte Hitze kann nicht nach außen entweichen und sorgt für eine zusätzliche innere Erhöhung der Temperatur, welche die Zersetzung noch bis zur Massenreaktion steigert. Je größer die Dimensionen, umso niedriger ist die Reaktionstemperatur.
Ein einfaches, wie oben beschriebenes Berstsystem reicht in diesem Falle nicht aus, das gesamte Ausmaß der Reaktion einzudämmen.
Um unter den Belastungen eines langsamen Aufheizens das Ausmaß der Reaktion einzudämmen. ist es bekannt, neben der Berstvorrichtung einen Sicherheitszünder einzusetzen, der bei einer unter der Reaktionstemperatur der Hauptladung der pyrotechnischen Munition liegenden Temperatur durch Verbrennen reagiert, wobei diese Verbrennung des Zünders ohne Detonation der Hauptladung erfolgt.
In den Patenten US 5,786,544 (welches den Oberbegriff des Anspruchs 1 beschreibt) und GB 2 313 653 werden Sicherheitszünder beschrieben, die im Wesentlichen aus einem ein Zündpulver oder -tabletten enthaltendem Rohr aus Kunststoff bestehen. Der Zünder ist in einen Ring aus Schaumstoff eingebettet, der ihn im hinteren Teil des Munitionselements in der Nähe von drei Berstlöchern von der Ladung abtrennt.
Die in dem Rohr enthaltenen Zündtabletten bestehen vorzugsweise aus einer Mischung aus Bor und Bariumchromat. Es zeigt sich nun aber, dass Bariumchromat besonders toxisch und kanzerogen ist und genetische Erbschäden hervorruft. Darüber hinaus setzt es unter thermischer Belastung ebenfalls sehr toxische Dämpfe frei.
Es werden noch andere Lösungen zur Zusammensetzung von Zündtabletten vorgeschlagen, von denen jedoch kein wirklich zufrieden stellend ist.
Die Verwendung von Tabletten auf Basis eines Nitrocellulose-Nitroglycerin-Zweistoffpropergols weist beispielsweise Probleme der Migration von Nitroglycerin bei der Lagerung auf, mit all den pyrotechnischen Risiken, die dies mit sich bringt.
Es besteht demnach beim Fachmann ein Bedürfnis nach einem Sicherheitszünder, mit dem sich die zuvor beschriebene Funktion gewährleisten lässt, der aber keine der gerade angegebenen Nachteile aufweist.
Die vorliegende Erfindung schlägt eine Lösung für diese Aufgabe vor und hat einen neuartigen Sicherheitszünder für ein pyrotechnisches Munitionselement zum Gegenstand, das eine Struktur in Form einer Ummantelung und eine feste pyrotechnische Ladung umfasst, die in der Struktur enthalten ist, wobei der Zünder dafür vorgesehen ist, die Verbrennung der pyrotechnischen Ladung ohne Detonation auszulösen, wenn das Munitionselement einer langsamen Erwärmung unterzogen wird.
Dieser neuartige erfindungsgemäße Sicherheitszünder ist dadurch gekennzeichnet, dass er einen Block aus einer festen Zusammensetzung auf Pentrit-Basis enthält und er einzig und allein aus einem solchen Block besteht.
Ein solcher Sicherheitszünder ist besonders einfach herzustellen und in das Munitionselement einzusetzen. Ein solcher Monoblock weist in sich ausreichende mechanische Eigenschaften auf, welche kein inertes Gehäuse, wie z.B. ein Kunststoffrohr, notwendig machen.
Darüber hinaus ist der Block aus einer festen Zusammensetzung auf Pentrit-Basis eine detonierbare Substanz, welche zusätzliche Energie im Rahmen einer normalen Verwendung der Munition mitbringt, was bei den zuvor beschriebenen Zündern des Standes der Technik nicht der Fall ist, welche nicht detonierbar sind. Diese zweifache Funktion, ein Sicherheitszünder beim langsamen Erwärmen und ein Sprengstoff bei normalem Einsatz der Munition, welche für die vorliegende Erfindung typisch ist, erweist sich als besonders vorteilhaft.
Es ist auch anzumerken, dass die Bestandteile des erfindungsgemäßen Sicherheitszünders weder toxisch noch kanzerogen sind und dass die Verbrennungsgase nicht besonders giftig sind.
Im Stand der Technik ist bekannt, feste Zusammensetzungen auf Pentrit-Basis als Zündrelais für Sprengmunition einzusetzen. In der Patentanmeldung PCT WO 99/53264 wird beispielsweise eine derartige Verwendung beschrieben, die in keinem Zusammenhang mit derjenigen des Sicherheitszünders steht, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist. Diese bekannte Verwendung des Zündrelais hielt den Fachmann sogar davon ab, die Verwendung dieser Zusammensetzungen auf Pentrit-Basis mit der Funktion eines zuvor beschriebenen Sicherheitszünders ins Auge zu fassen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter „langsamem" Erwärmen ein Erwärmen zwischen 0,5°C/Stunde und 20°C/Stunde zu verstehen, vorzugsweise zwischen 2°C/Stunde und 10°C/Stunde, beispielsweise mit ungefähr 3°C/Stunde oder 4°C/Stunde.
Unter Zusammensetzung „auf Basis" von Pentrit ist außerdem eine Zusammensetzung mit einem Gewichtsanteil an Pentrit von μ 5%, vorzugsweise μ 10%, noch mehr bevorzugt μ 25% zu verstehen, wobei der maximale Gewichtsanteil ungefähr 98% beträgt.
Nach einer bevorzugten Variante der Erfindung ist der Block aus einer festen pyrotechnischen Zusammensetzung auf Pentrit-Basis ein Komposit-Sprengstoff (cast plastic bonded explosive). Die Komposit-Sprengstoffe sind dem Fachmann allgemein gut bekannt. Sie werden aus Sprengstoff-Zusammensetzungen aus Kunststoffbindemitteln erhalten, die durch Schmelzen und anschließende Polymerisation hergestellt wurden, und bestehen aus einem Kunststoffbindemittel mit Füllung, das mindestens eine nitrierte organische Sprengladung, wie z.B. Hexogen, Octogen oder Pentrit, enthält. Es können auch andere Füllungen vorkommen, Oxidationsmittel wie z.B. Ammoniumperchlorat oder Reduktionsmittel wie z.B. Aluminium.
Genauer gesagt werden zur Herstellung des als erfindungsgemäßer Sicherheitszünder verwendeten Blocks aus Komposit-Sprengstoff auf Pentrit-Basis zunächst das Pentrit und ggf. die anderen Füllstoffe, Sprengstoffe oder keine Sprengstoffe, mit einem flüssigen polymerisierbaren Harz und ggf. einem Weichmacher vermischt, sodann wird die erhaltene Masse in eine Form mit den für den Block gewünschten Abmessungen gegossen. Darauf hin wird die Masse polymerisieren gelassen. Je nach Wahl und Einstellung der Vernetzungsmittel, Katalysatoren und Benetzungsmittel werden Komposit-Sprengstoffe mit vielfältigen Eigenschaften erhalten.
Die Form kann aus einem Hohlraum bestehen, der zur festen pyrotechnischen Ladung, die man sichern will, verarbeitet wird.
Nach einer bevorzugten Variante ist das Kunststoffbindemittel ein Polyurethan-Bindemittel, dessen Gehalt vorzugsweise zwischen 12 und 20 Gew.-% liegt, bezogen auf das Gesamtgewicht des Komposit-Sprengstoffs. Unter den Polyurethan-Bindemitteln sind die bevorzugt, welche durch die Reaktion eines hydroxylierten Polybutadiens mit einem Polyisocyanat erhalten werden.
Andere Arten von Bindemitteln können eingesetzt werden, insbesondere Bindmittel aus Silicon und aus Polyester.
Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Variante ist der Block aus einer festen pyrotechnischen Zusammensetzung auf Pentrit-Basis ein gepresster Sprengstoff, d.h. ein durch Kompression hergestellter Sprengstoff aus Kunststoffbindemittel. Der Grundstoff (Presspulver) besteht aus Granulat, in dem die Ladungen von einer thermoplastischen Substanz nach einer dem Fachmann gut bekannten Technik umhüllt werden.
Nach dem Wiedererwärmen des Presspulvers auf eine Temperatur, bei der das thermoplastische Bindemittel zu erweichen beginnt, wird es in eine geheizte Form eingebracht und sodann unter Überdruck in der Größenordnung von 10³ bar zusammengepresst.
Nach einer anderen erfindungsgemäßen Variante ist der Block aus einer festen pyrotechnischen Zusammensetzung auf Pentrit-Basis ein Gieß-Schmelz-Sprengstoff, z.B. ein Pentolit (Mischungen aus TNT und Pentrit) wie Pentolit 20-80 (20 Gew.-% Pentrit und 80 Gew.-% Tolit) und Pentolit 50-50.
Die Gieß-Schmelz-Sprengstoffe, die dem Fachmann wohl bekannt sind, werden durch den Guss einer Suspension aus einem körnigen Sprengstoff in einem geschmolzenen Sprengstoff, wie z.B. TNT, in Formen hergestellt.
Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Variante ist der Block aus einer festen pyrotechnischen Zusammensetzung auf Pentrit-Basis ein Pentowachs, d.h. eine im Wesentlichen aus Pentrit bestehende Zusammensetzung, das in einen Überzug aus Wachs, z.B. Bienenwachs oder ein synthetisches Wachs, eingehüllt ist.
Das Einhüllverfahren, beispielsweise unter Wasser, ist dem Fachmann wohl bekannt.
Der Gewichtsanteil an Wachs liegt vorzugsweise zwischen 2% und 12%. Solche Zusammensetzungen können auch Additive wie Graphit und/oder Aluminium enthalten.
Die Herstellung der Pentowachse erfolgt mittels Kälte-Kompression in der Form einer Presse.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der Block aus einer festen pyrotechnischen Zusammensetzung auf Pentrit-Basis eine beliebige Form aufweisen.
Vorzugsweise weist der Block eine zylindrische Form auf, mehr bevorzugt die Form eines Kreiszylinders mit einem Durchmesser im Allgemeinen zwischen 2 mm und 50 mm.
Der Durchmesser des Blocks kann kleiner, gleich oder größer sein als der kritische Durchmesser für die den Block bildende feste pyrotechnische Zusammensetzung auf Pentrit-Basis.
Die Höhe des Zylinders kann beliebig sein. Im Allgemeinen werden Verhältnisse von Durchmesser/Höhe zwischen 0,5 und 3 verwendet, vorzugsweise liegt dieses Verhältnis aber um 1 oder über 1.
Überraschend wurde gefunden, dass die Reaktionstemperatur des Sicherheitszünders bei langsamem Erwärmen der Munition eine abnehmende Funktion des Blockdurchmessers ist und dass sich so die Reaktionstemperatur des Sicherheitszünders in Abhängigkeit vom Blockdurchmesser für eine gegebene Zusammensetzung und ein gegebenes Verhältnis von Durchmesser/Höhe sehr leicht vorausbestimmen lässt Diese besonders einfache Einstellung der Reaktionstemperatur für den Sicherheitszünder bietet einen beachtlichen Vorteil, um die Sicherheitsmargen für eine gegebene Munition zu verändern oder um Zünder der gleichen Zusammensetzung in Munition zu verwenden, die pyrotechnische Ladungen unterschiedlicher Zusammensetzungen enthält.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein pyrotechnisches Munitionselement mit einer Struktur in Form einer Ummantelung, im Allgemeinen metallisch und z.B. aus Stahl, einer festen in der Struktur enthaltenen pyrotechnischen Ladung, einer Berstvorrichtung für die Struktur, z.B. ein System wie oben angegeben, und auch einen wie oben angegebenen und Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildenden Sicherheitszünder, der es ermöglicht, die Verbrennung der pyrotechnischen Ladung ohne Detonation auszulösen, wenn das Munitionselement einer langsamen Erwärmung. unterzogen wird.
Die in der Struktur enthaltene pyrotechnische Ladung ist vorzugsweise explosiv. In diesem Fall ist die Sprengladung vorzugsweise ein Komposit-Sprengstoff, er kann aber auch beispielsweise ein gepresster Sprengstoff sein, ein Gieß-Schmelz-Sprengstoff z.B. auf Tolit-Basis oder ein von Wachs umgebener Sprengstoff.
Die in der Struktur enthaltene pyrotechnische Ladung kann jedoch auch eine Treibladung sein, beispielsweise ein festes Propergol, vorzugsweise ein Komposit-Propergol.
Unabhängig davon, ob es sich um eine Treibladung oder einer Sprengladung handelt, erlaubt es der Sicherheitszünder, beim langsamen Erwärmen die Verbrennung ohne Detonation der Ladung auszulösen, aber auch ohne das Munitionselement, die Struktur oder Fragmente der Struktur anzutreiben.
Nach einer bevorzugten Variante der Erfindung sitzt der Sicherheitszünder in der Nähe der Berstvorrichtung, so dass das Entweichen der Verbrennungsgase erleichtert wird.
Nach einer anderen bevorzugten Variante der Erfindung ist der Sicherheitszünder zumindest teilweise in die feste pyrotechnische Ladung eingebettet. Hierfür kann beispielsweise in die Ladung ein Behältnis für den Zünder eingearbeitet sein. Ein solches Behältnis kann auch bei der Herstellung der Ladung durch Formung mit Hilfe eines herausnehmbaren Kerns gemacht werden. Der Zünder wird darauf hin in dem Behältnis untergebracht. Gegebenenfalls kann eine Verleimung erfolgen, um dafür zu sorgen, dass der Zünder fest in dem Behältnis sitzt.
Vorzugsweise kann der Sicherheitszünder auch bei der Herstellung der Ladung durch Formung nach deren Gießen aber vor ihrer Polymerisation in die explosive Masse eingesetzt werden. Nach der Polymerisation der Masse ist somit der Sicherheitszünder völlig in die Ladung integriert.
Der Zünder kann auch nicht zumindest teilweise in die Ladung eingebettet, d.h. unabhängig von der Ladung sein. Er kann beispielsweise an der Struktur mit Hilfe gewöhnlicher Halterungen angebracht sein oder er kann auch noch in einen Schaumstoff eingelagert sein, der in einer ausgesparten Kammer in der Näher der Berstvorrichtung zur Expansion der Gase untergebracht ist.
Wenn das Munitionselement einem langsamen Erwärmen unterzogen wird und die vorbestimmte Reaktionstemperatur des Sicherheitszünders erreicht ist entzündet sich dieser gemäß der vorliegenden Erfindung. Die heißen Gase und die aus der Verbrennung des Zünders stammenden Teilchen setzen dann die Verbrennung der Munitionsladung in Gang, die brennt ohne dass das Munitionselement, die Struktur oder Bruchstücke der Struktur detonieren oder angetrieben werden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Verfahren, das es ermöglicht, die Verbrennung einer festen pyrotechnischen Ladung, die in der Struktur in Form einer Ummantelung eines pyrotechnischen Munitionselement enthalten ist, ohne Detonation auszulösen, wenn dieses einer langsamen Erwärmung unterzogen wird, wobei das Munitionselement eine Berstvorrichtung für die Struktur und einen wie erfindungsgemäß zuvor beschriebenen Sicherheitszünder umfasst, der beim langsamen Erwärmen durch einfaches Verbrennen bei einer Temperatur unterhalb der Reaktionstemperatur der pyrotechnischen Ladung reagiert und dann die Verbrennung ohne Detonation der pyrotechnischen Ladung auslöst.
Die 1 und 2 geben einen schematischen Längsschnitt durch die beiden gemäß der Erfindung annähernd zylindrischen Munitionselemente wieder.
Nach den beiden Figuren umfasst das Munitionselement

– eine Struktur 1 in Form einer metallischen, annähernd zylindrischen Ummantelung,
– ein metallisches Element 2, welches das Verschließen der Munition ermöglicht,
– eine Berstvorrichtung 3 für die Struktur 1,
– eine in der Struktur 1 enthaltene und von der Struktur 1 umhüllte feste pyrotechnische Ladung 4,
– einen aus einem zylindrischen Block aus einer festen pyrotechnischen Zusammensetzung auf Pentrit-Basis bestehenden Sicherheitszünder 5,
– eine Kammer 6 für die Ausdehnung der Gase.

Nach der in 1 wiedergegebenen Variante ist der zylindrische Sicherheitszünder 5 völlig in die Ladung 4 eingebettet, wobei eine seiner zwei kreisförmigen ebenen Flächen einen Teil der Wand der Kammer 6 bildet.
Nach der in 2 wiedergegebenen Variante ist der zylindrische Sicherheitszünder 5 in der Kammer 6 angeordnet und mit einem nicht in der Figur gezeigten Ring aus Polyurethanschaum festgekeilt.
Die folgenden nicht einschränkenden Beispiele veranschaulichen die Erfindung und die sich daraus ergebenden Vorteile.
Beispiele 1 und 2 Erfindungsgemäße Sicherheitszünder aus einem Komposit-Sprengstoff auf Pentrit-Basis
Nach diesen beiden Beispielen liegen die Zünder in Form eines kreiszylindrischen Blocks mit einem Durchmesser von 30 mm vor. Die Höhe des Blocks beträgt 15 mm für Beispiel 1 und 30 mm für Beispiel 2. Die Masse des Zünders ist 17 g für Beispiel 1 und 34 g für Beispiel 2. Der diese beiden Zünder aufbauende Komposit-Sprengstoff besteht aus 40 Gew.-% Octogen, 44 Gew.-% Pentrit und 16 Gew.-% eines Polyurethan-Bindemittels auf Basis von Polyoxypropylentriol und Isophorondiisocyanat.
Um diese beiden Blöcke zu erhalten, werden zunächst das feinpulverige Pentrit und das feinpulverige Octogen mit Alkohol vermischt und sodann Isocyanat zugesetzt. Daraufhin wird die erhaltene Masse in zwei Formen mit geeigneten Abmessungen gegossen und die Masse dann 7 Stunden lang bei 60°C polymerisieren gelassen.
Diese Zünder weisen keinerlei Toxizität auf, insbesondere bei einem Kontakt mit der Haut. Die Verbrennungsgase sind ungefährlich. Es war bei einer Person lediglich eine Irritation der Mucosa des Auges und der Atemwege festzustellen (Tränen, Husten), ohne jegliche Mittel- und Langzeit-Folgen für die Gesundheit.
Beispiel 3 Erfindungsgemäßes Sprengmunitionselement vom Typ eines Penetrators
Mit gebräuchlichen, dem Fachmann wohl bekannten Techniken wurde ein Penetrator von 280 kg und einem Kaliber von 285 mm hergestellt, der eine annähernd zylindrische Struktur aus Stahl aufwies und 85 kg einer Ladung aus Komposit-Sprengstoff enthielt, welcher aus Octogen, Ammoniumperchlorat und Aluminium als Ladung und aus einem Polyurethan-Bindemittel auf Polybutadienhydroxyl-Basis und aus Isophorondiisocyanat als Vernetzungsmittel bestand.
Dieser Penetrator wurde einerseits mit einem aus zerbrechlichen Innenhütchen bestehenden Berstschutz für die Struktur und andererseits mit dem nach Beispiel 1 erhaltenen Sicherheitszünder mit dem schematisch in 1 wiedergegebenen Aufbau bestückt.
Der Sicherheitszünder wurde während der Herstellung der Ladung nach dem Gießen und vor der Polymerisation in die Sprengmasse eingesetzt, so dass er völlig in die Ladung integriert war.
Dieser Penetrator enthält auch eine wie in 1 angeordnete Kammer mit einem Volumen von 250 cm³ für die Ausdehnung der Gase.
Dieser Penetrator wurde mit Hilfe eines geeigneten Ofens einer Erwärmung von 3,3°C/Stunde unterzogen.
Beim Erreichen einer Temperatur von 142°! 4°C wurde das Entzünden des Sicherheitszünders beobachtet, gefolgt von einer einfachen Verbrennungsreaktion der Munitionsladung ohne Fragmentierung oder Antrieb der Struktur. Der Wert von 142°C entspricht dem Mittelwert aus 10 an verschiedenen Stellen des Ofens angebrachten Thermoelementen.
Eine numerische Simulation zeigt, dass sich ohne den Sicherheitszünder bei einer Ofentemperatur von 208°C eine Reaktion unbekannten Ausmaßes ereignet hätte.
Beispiele 4 bis 6 Erfindungsgemäße großkalibrige Sprengmunitionselemente für Unterwasser-Benutzung
Mit gebräuchlichen, dem Fachmann wohl bekannten Techniken wurde ein Sprengmunitionselement mit einem Kaliber von 500 mm hergestellt, das eine annähernd zylindrische Struktur aus Stahl aufwies und 150 kg einer Ladung aus Komposit-Sprengstoff enthielt, welcher aus Octogen, Ammoniumperchlorat und Aluminium als Ladung und aus einem Polyurethan-Bindemittel auf Polybutadienhydroxyl-Basis und aus Isophorondiisocyanat als Vernetzungsmittel bestand.
Diese Munition wurde einerseits mit einem aus zerbrechlichen Innenhütchen bestehenden Berstschutz für die Struktur und andererseits mit dem nach Beispiel 2 erhaltenen Sicherheitszünder mit dem schematisch in 1 wiedergegebenen Aufbau bestückt.
Der Sicherheitszünder wurde in die Ladung wie in Beispiel 3 beschrieben eingesetzt.
Diese Munition enthält auch eine wie in 1 angeordnete Kammer mit einem Volumen von 400 cm³ für die Ausdehnung der Gase.
Dieses Sprengmunitionselement für Unterwasser-Benutzung wurde mit Hilfe eines geeigneten Ofens einer Erwärmung von 3,3°C/Stunde unterzogen.
Beim Erreichen einer Temperatur von 147°C wurde das Entzünden des Sicherheitszünders beobachtet, gefolgt von einer einfachen Verbrennungsreaktion der Munitionsladung ohne Fragmentierung oder Antrieb der Struktur.
Mit einem streng identischen Munitionselement, aber ohne Sicherheitszünder, führt ein anderer Versuch bei Erreichen einer Temperatur von 188°C zu einer heftigen Verbrennungsreaktion mit Fragmentierung der Struktur und Verstreuen der Bruchstücke über mehr als 15 m.
Beispiele 5 und 6
Für jedes der Beispiele 5 und 6 wurde ein Sprengmunitionselement hergestellt, das mit dem des Beispiels 4 identisch war, mir der Ausnahme, dass

– der Sicherheitszünder für das Beispiel 5 einen Durchmesser von 80 mm und eine Höhe von 80 mm aufwies;
– der Sicherheitszünder für das Beispiel 6 einen Durchmesser von 5 mm und eine Höhe von 5 mm aufwies.

Bei dem gleichen langsamen Erwärmungsversuch wie in Beispiel 4 wird gefunden, dass sich der Zünder entzündet, wenn die Ofentemperatur für das Beispiel 5 130°C und für das Beispiel 6 170°C erreicht.
In beiden Fällen folgt auf das Entzünden des Zünders eine einfache Verbrennungsreaktion der Munitionsladung, ohne dass die Struktur fragmentiert oder angetrieben wird.

Claims

Sicherheitszünder (5) für ein pyrotechnisches Munitionselement, das eine Struktur (1) in Form einer Ummantelung und eine feste pyrotechnische Ladung (4) umfaßt, die in der Struktur (1) enthalten ist, wobei der Zünder (5) dafür vorgesehen ist, die Verbrennung der pyrotechnischen Ladung (4) ohne Detonation auszulösen, wenn das Munitionselement einer langsamen Erwärmung, d.h. einer Erwärmung im Bereich von 0,5°C/Stunde bis 50°C/Stunde, unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Zünder (5) einzig und allein aus einem Block aus einer festen pyrotechnischen Zusammensetzung auf Pentrit-Basis besteht.
Sicherheitszünder (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Block aus einer festen Zusammensetzung auf Pentrit-Basis ein Verbundsprengstoff ist.
Sicherheitszünder (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Block aus einer festen pyrotechnischen Zusammensetzung auf Pentrit-Basis in Form eines Drehzylinders vorliegt, der einen Durchmesser im Bereich von 2 bis 50 mm hat.
Pyrotechnisches Munitionselement, das eine Struktur (1) in Form einer Ummantelung, eine feste pyrotechnische Ladung (4), die in der Struktur enthalten ist, eine Berstvorrichtung für die Struktur (1) und einen Sicherheitszünder (5) umfaßt, der es ermöglicht, die Verbrennung der pyrotechnischen Ladung (4) ohne Detonation auszulösen, wenn das Munitionselement einer langsamen Erwärmung, d.h. einer Erwärmung im Bereich von 0,5°C/Stunde bis 50°C/Stunde, unterzogen wird, dadurch ge kennzeichnet, dass der Sicherheitszünder (5) ein Zünder nach Anspruch 1 ist.
Pyrotechnisches Munitionselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die feste pyrotechnische Ladung (4), die in der Struktur (1) enthalten ist, eine Sprengladung ist.
Pyrotechnisches Munitionselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die feste pyrotechnische Ladung (4), die in der Struktur (1) enthalten ist, eine Treibladung ist.
Pyrotechnisches Munitionselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitszünder (5) in kurzer Entfernung zu der Berstvorrichtung (3) für die Struktur (1) angeordnet ist.
Pyrotechnisches Munitionselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitszünder (5) mindestens teilweise in die feste pyrotechnische Ladung (4) eingebettet ist.
Verfahren, das es ermöglicht, die Verbrennung einer festen pyrotechnischen Ladung (4), die in der Struktur (1) in Form einer Ummantelung eines pyrotechnischen Munitionselement enthalten ist, ohne Detonation auszulösen, wenn dieses einer langsamen Erwärmung, d.h. einer Erwärmung im Bereich von 0,5°C/Stunde bis 50°C/Stunde, unterzogen wird, wobei das Munitionselement eine Berstvorrichtung (3) für die Struktur (1) und einen Sicherheitszünder (5) umfaßt, der beim langsamen Erwärmen durch einfaches Verbrennen bei einer Temperatur unterhalb der Reaktionstemperatur der pyrotechnischen Ladung (4) reagiert und dann die Verbrennung ohne Detonation der pyro technischen Ladung (4) auslöst, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitszünder (5) ein Zünder nach Anspruch 1 ist.