EP0238959B1

EP0238959B1 - Selbsttragender Treibladungskörper und daraus hergestellte Kompaktladung

Info

Publication number: EP0238959B1
Application number: EP87103739A
Authority: EP
Inventors: Johannes Eich; Erwin Radecke
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1986-03-27
Filing date: 1987-03-14
Publication date: 1993-11-10
Anticipated expiration: 2007-03-14
Also published as: DE3788078D1; EP0238959A2; EP0238959A3; US4724017A; DE3610424C1

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind gepreßte Treibladungskörper aus Nitrocellulose und daraus hergestellte Ladungen.
Gepreßte Treibladungen sind z.B. aus der DE-OS 17 96 118 bekannt. Diese Treibladungskörper werden für Geräte zur gewerblichen Nutzung eingesetzt und liegen in Form von Tabletten vor. Sie sind relativ klein und zerbrechen sehr leicht. Um diesem Nachteil abzuhelfen, wird in diesem Schutzrecht vorgeschlagen, diese Tabletten mit einem Harzschutzfilm zu umhüllen. Solche Tabletten eignen sich jedoch nicht als Treibladungen für Geschosse.
Es ist weiterhin bekannt, Nitrocellulosekörner mit Harzen, z.B. Acrylharzen, zu umhüllen und aus diesen umhüllten Nitrocellulosekörnern Treibladungen herzustellen, die temperaturunabhängig abbrennen. Der Harzüberzug über den Körnern beträgt dabei vorzugsweise 10 bis 20 Gew.-% der Nitrocellulose; er bewirkt ein zeitlich verzögertes Abbrennen der Nitrocellulose. Solche Körner werden deshalb bevorzugt im Gemisch mit nicht mit Harzen beschichteten Nitrocellulosekörnern in den sogenannten Duplex-Ladungen eingesetzt (vgl. US-PS 4 106 960). Im allgemeinen werden diese Nitrocellulosekörner in Kartuschen oder Hülsen eingesetzt, in die sie eingeschüttet und ggf. nur unter einem geringen Preßdruck eingepreßt werden. Zur Herstellung freitragender Preßkörper wurden solche Nitrocellulosekörner bisher nicht verwendet.
In der US-PS 3 679 781 werden Nitrocellulosepulverkörner beschrieben, die mit Kunstharz beschichtet und unter Einwirkung von Druck und Temperatur verpreßt werden. Zur Herstellung von Kompaktladungen wurden solche Treibladungskörper bisher nicht verwendet.
Es bestand deshalb die Aufgabe, Kompaktladungen aus Treibladungskörpern, die überwiegend auf ein- oder mehrbasigen Treibladungspulvern aufgebaut sind, die freitragend sind, ohne Harzumhüllung eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen und kein zusätzliches Binde- oder Klebemittel enthalten, die die Abbrandeigenschaften ungünstig beeinflussen könnten, herzustellen.
In Erfüllung dieser Aufgabe wurden nun selbsttragende, gepreßte Treibladungskörper aus Nitrocellosepulverkörnern sowie daraus hergestellte Treibladungen gefunden, die durch die in den Ansprüchen genannten Ausbildungen gekennzeichnet sind.
Die erfindungsgemäßen Treibladungen enthalten als überwiegenden Bestandteil ein- oder mehrbasige Treibladungspulver in Form von Pulverkörpern. Diese Pulverkörper liegen vorzugsweise als Mehrlochpulverkörper vor.
Sowohl in den ein- als auch in den mehrbasigen Pulvern ist Nitrocellulose der Hauptbestandteil. Die mehrbasigen Pulver enthalten entweder ein Nitrocellulose/Nitroglykol- und/oder ein Nitrocellulose/Nitroglycerin-Gemisch oder haben als zusätzliche verbrennbare, gasliefernde Bestandteile Nitroguanidin und Diethylenglykoldinitrat. Weiterhin können die Pulver zusätzlich noch geringe Mengen an sich bekannter Stabilisatoren, Abbrandmoderatoren oder Gleitmittel jeweils in Mengen bis zu maximal 2 Gew.-% enthalten.
Das Aufbringen der Acrylatharzüberzüge auf die Pulverkörper erfolgt auf an sich bekannte Weise durch Sprühtrocknung. Das Harz wird dabei vorzugsweise aus waßriger Lösung aufgesprüht und die Körper anschließend unter Bewegung getrocknet. Dieser Vorgang wird evtl. so lange wiederholt, bis die aufgebrachte Harzmenge so groß ist, daß sie zwischen 0,5 bis 6 Gew.-% des Gewichts des Pulverkörpers aufweist.
Anschließend werden die so umhüllten Pulverkörper zu den im Anspruch 1 genannten Formkörpern verpreßt. Das Verpressen erfolgt in an sich bekannter Weise bei einem Preßdruck zwischen 500 und 1 500 kg/cm² (49 000 bis 150 000 Pa) ohne Zusatz eines Binde- oder Klebemittels bei einer Preßtemperatur von 20 bis 60 °C. Der dabei erzielte Grad der Verdichtung kann bis zu dem 1,5fachen der normalen Schüttdichte des Pulvers betragen.
Die Formkörper haben zylindrische Form. Ihre Höhe entspricht im allgemeinen etwa ihrem Durchmesser; sie kann jedoch auch um bis zu 100 %, vorzugsweise bis zu 50 % größer sein als der Durchmesser. Es ist auch möglich, daß ihre Höhe kleiner als der Durchmesser ist; sie sollte aber nicht 70 % des Durchmessers unterschreiten.
Die Formkörper sind weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß sie eine axiale, zentrale Bohrung enthalten, deren Durchmesser über ihre Länge hinweg im allgemeinen konstant ist. Vorzugsweise entspricht der Durchmesser demjenigen eines Anzündelements und eines Anzündverstärkers, mit deren Hilfe die Körper in einer Ladung gemäß vorliegender Erfindung gezündet werden. Im allgemeinen beträgt der Durchmesser der Bohrung etwa 15 bis 30 % des Durchmessers der zylindrischen Formkörper.
Die Bohrung innerhalb eines Preßkörpers kann auch unterschiedliche Durchmesser besitzen; dies ist besonders bei solchen Körpern notwendig, in die bei der erfindungsgemäßen Kompaktladung ein Geschoß befestigt wird. Die Bohrung entspricht dann der Form des Teils des Geschosses, der umhüllt werden soll; zweckmäßigerweise wird in diesen Fällen das Pressen mit in die Preßform eingefügtem Geschoß durchgeführt.
Obwohl die Treibladungsformkörper ohne Zusatz von Binde- oder Klebemitteln verpreßt sind, besitzen sie ausreichende mechanische Festigkeit für eine Weiterverarbeitung zu den Kompaktladungen gemäß Anspruch 1. Andererseits zerfallen sie unter Gaseinwirkung und Druck sehr leicht, so daß ein regelmäßiger Abbrand nach Zündung gewährleistet ist. Das Abbrandverhalten ist durch den Grad der Verdichtung beeinflußbar.
Die Treibladungsformkörper dienen als Bausteine für Kompaktladungen, die als Treibladungssätze für Geschosse eingesetzt werden. Mit Hilfe dieser Bausteine ist es demzufolge möglich, rationell Munition, z.B. für Maschinenkanonen, mit einem hohen Automatisierungsgrad direkt herzustellen.
Die erfindungsgemäßen Kompaktladungen enthalten mindestens drei der Treibladungsformkörper gemäß Anspruch 1 in der Weise hintereinander liegend, daß ihre zentralen Bohrungen einen durchgehenden Kanal bilden, an dessen Anfang eine Anzündeinheit, ggf. mit einem Anzündverstärker angeordnet ist und der mit dem Geschoßheck abschließt.
Die Treibladungsformkörper befinden sich innerhalb einer Hülse aus verbrennbarem Papier, deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser der Treibladungszylinder entspricht Solche verbrennbaren Hülsen sind an sich bekannt. Ihre Herstellung wird z.B. in der GB-PS 909 391 beschrieben.
Die Treibladungsformkörper, die das Geschoß und die Anzündeinheit(en) enthalten, weisen unterschiedliche Dichten auf. Auch ist ihre Dichte größer als die Dichte der zwischen ihnen angeordneten Formkörper. Die höchste Dichte weist der Formkörper auf, der das Geschoß trägt.
Es ist weiterhin möglich, innerhalb der Bohrung der in der Mitte angeordneten Formkörper Ladungen anzubringen, die eine gleichmäßige Anzündung bewirken. Zusammensetzungen für solche Ladungen sind an sich bekannt. Diese Ladungen können auch als Bausteine vorgefertigt werden, indem man sie innerhalb einer verbrennbaren Nitrocellulose enthaltenden Hülse anordnet. Dort können sie auch in Form von Ringtabletten vorliegen. Diese Ladungen füllen maximal 80 % des freien Volumens der Bohrungen aus.
Anhand der Figuren 1 bis 7 wird die Erfindung beispielshaft erläutert.
Figur 1 stellt einen Schnitt durch einen Formkörper dar.
Figur 2 stellt einen Schnitt durch einen weiteren Formkörper dar, in dessen zentraler Bohrung ein Kurzbahngeschoß mit nicht gezeigter Spitze angeordnet ist.
Figuren 3 und 4 stellen Schnitte durch eine Kompaktladung gemäß Anspruch 1 dar.
Die Figuren 5 bis 7 zeigen Kurven über das Abbrandverhalten von Grünkornpulver (Figur 5), mit Acrylharz beschichtetem Pulver (Figur 6) und von Treibladungskörpern entsprechend der vorliegenden Erfindung.
In allen Figuren wird mit 1 der gepreßte Treibsatz und mit 2 die zentrale Bohrung innerhalb des gepreßten Körpers bezeichnet. Zur Herstellung der Körper wurde ein dreibasiges Pulver mit einem Anteil von 75 % an Nitrocellulose eingesetzt. Außerdem enthielt das Pulver noch 1,0 Gew.-% an Diphenylharnstoff, 0,9 Gew.-% Kaliumsulfat und 0,1 Gew.-% Graphit. Es wurde unter einem Preßdruck von 50 000 Pa verdichtet. Die Verdichtung betrug das 1,4fache der Schüttdichte.
Figur 2 zeigt ein eingepreßtes Geschoß 3 in einem Treibladungspreßkörper. Bei dieser Durchführungsform Kann die Bohrung 2 auch teilweise oder vollständig mit gepreßtem Treibladungspulver gefüllt sein, um dem Geschoß einen festeren Sitz zu verleihen.
In Figur 3 sind drei Treibsatzkörper zu einer erfindungsgemäßen Kompaktladung verbunden, die von einer nitrocellulosehaltigen Hülse 6 umschlossen wird und in deren einem äußeren Treibsatzkörper ein Anzünder 4 und ein Anzündverstärker 5 innerhalb der Bohrung 2 angeordnet sind. Anstelle des einen mittleren Treibsatzkörpers können auch mehrere dieser Körper hintereinander angeordnet sein. Der Treibsatz in dem mittleren Treibsatzkörper weist eine Verdichtung von 1,3 auf. Die Verdichtung des Treibsatzes, in dem das Geschoß angeordnet ist, beträgt 1,45 und diejenige des Treibsatzes, in dem die Anzündelemente angeordnet sind, liegt bei 1,4.
Figur 4 zeigt eine weitere mögliche Durchführungsform, bei der die Anzündverstärkung 5 in Form von mehreren Ringtabletten sich innerhalb einer nitrocellulosehaltigen Hülse 7 befindet. Diese Hülse ist innerhalb der zentralen Bohrung 2 des mittleren Treibsatzkörpers an deren Wandung eng anliegend angeordnet.
Die Figuren 5 bis 7 geben die Ergebnisse von Abbrandversuchen in der ballistischen Bombe an. Die Kurven zeigen die dynamische Lebhaftigkeit in

bei einer Ladedichte von 300 kg/m³ und einer Versuchstemperatur von 20 °C. In den Kurven sind jeweils die Ergebnisse von 5 Schüssen angegeben.
Figur 5 dient zum Vergleich; in ihr ist der Abbrand von unbehandeltem Treibladungspulver (Grünkornpulver) als Kurve angegeben.
Figur 6 zeigt den Abbrand eines gleichen Pulvers nach Behandlung mit 1,5 Gew.-% Acrylatharz.
In Figur 7 ist das Abbrandverhalten eines erfindungsgemäßen Treibladungskörpers aus Treibladungskörnern entsprechend Figur 6 wiedergegeben.
Figur 6 Zeigt die Wirkung der Acrylatbehandlung: Der Anstieg der Kurve ist verflacht und das Druckmaximum auf niedrigere Werte als bei Figur 5 herabgesetzt, ohne die Progressivität des Abbrandes zu verzögern. Bei den erfindungsgemäßen Treibladungskörpern gemaß Figur 7 ist der Anbrand noch weiter in gewünschter Weise verzögert und das Druckmaximum noch weiter erniedrigt, ohne die Progressivität des Abbrandes zu verringern.
Diese Ergebnisse lassen erkennen, daß durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen Treibladungskörper erhalten werden, bei deren Abbrand verbesserte innenballistische Werte erhalten werden. Beim scharfen Schuß wurden diese Ergebnisse bestätigt: Mit erfindungsgemäßen Treibladungskörpern wurde bei einem Maximaldruck von 3 250 bar eine Anfangsgeschwindigkeit V_o von 1 100 m/s erreicht, während bei einer Hülsenmunition mit geschütteter Treibladung entsprechend dem Stand der Technik für eine Anfangsgeschwindigkeit V_o von 1 100 m/s ein Maximaldruck von 3 600 bar benötigt wurde.

Claims

Kompaktladungen aus gepreßten Treibladungskörpern, die aus mit einer Harzschicht überzogenen Nitrocellulosepulverkörnern bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß
a) Nitrocellulosepulverkörner mit einer Acrylatharzschicht beschichtet sind, die 0,5 bis 6 Gew.-% der Körner ausmacht,

b) die Verpressung dieser Nitrocellulosekörner zu Treibladungskörpern mit einer Preßkraft zwischen 500 und 1 500 kg/cm² (49 000 N/m² bis 150 000 N/m²) und ohne Mitverwendung eines zusätzlichen Klebemittels erfolgt,

c) der erhaltene Körper als Zylinder mit durchgehender axialer Bohrung ausgebildet ist, dessen Höhe zwischen 70 und 200% seines Durchmessers und dessen axiale Bohrung einen Durchmesser von 15 bis 30% seines Durchmessers aufweist und

d) daß mindestens drei solcher Treibladungskörper hintereinander in einer verbrennbaren, nitrocellulosehaltigen Papierhülle an diese eng anliegend angeordnet sind, wobei

e) einer der äußeren Körper ein Geschoß trägt und eine hohe Dichte aufweist,

f) der andere äußere Körper eine oder mehrere Anzündeinheiten enthält und eine Dichte besitzt, die geringer ist als die Dichte des das Geschoß tragenden Körpers, und

g) zwischen den Körpern e) und f) ein oder mehrere Treibladungskörper angeordnet sind, deren Dichte geringer ist als die Dichten der unter e) und f) genannten Körper.
Kompaktladung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der äußeren Körper ein Geschoß umschließt.
Kompaktladung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zentralen Bohrungen der Treibladungskörper einen durchgehenden Kanal bilden, an dessen Anfang eine Anzündeinheit, gegebenenfalls mit einem Anzündverstärker angeordnet ist und der mit dem Geschoßheck abschließt.
Kompaktladung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der (die) mittlere(n) Körper innerhalb seiner (ihrer) zentralen Bohrung (2) eine die Anzündladung verstärkende Ladung enthält, die bis zu 80% des Volumens der Bohrung (2) ausfüllt.
Kompaktladung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Anzündung verstärkende Ladung innerhalb einer verbrennbaren Hülse aus nitrocellulosehaltigem Papier, gegebenenfalls in Form von Ringtabletten, enthalten ist.