EP0340761A2 - Treibladungen für grosskalibrige Geschosse - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to propellant charges for large-caliber projectiles which contain propellant powder grains as a powder component.
- the task was therefore to find a propellant charge for large-caliber ammunition that burns completely, including its cartridge, and has high mechanical strength.
- the load to be found should also offer the possibility of integrating a central lighting system and having interior ballistic parameters that enable it to be used as a propellant for large-caliber bullets of various types.
- a propellant charge for large-caliber projectiles made from propellant powder grains has now been found, which is identified as shaped bodies made of the powder grains which are connected to one another by organic polymers in amounts of between 0.2 and 10% by weight, based on the shaped body.
- Suitable organic polymers are those polymers which have adhesive properties, harden to solid products and are not attacked in contact with propellant grains. They must be resistant to the plasticizers and other additives such as stabilizers or combustion moderators present in the powder grains. On the other hand, they must not contain any plasticizers, solvents or other additives that attack the powder grains. Polymers that have these properties are generally known. In preliminary tests it is easy to determine whether the polymer has the desired properties. Examples of polymers that can be used are the polyurethanes, polyolefins and polyvinyl that harden to solid products compounds such as polyvinyl acetate or polyvinyl nitrate. Copolymers can also be used, such as, for example, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers.
- the polymers are preferably in foamed form as rigid foam.
- the foam should be as large as possible, so that it has a density between 15 and 20 kg / m3.
- the preferred foams are polyurethane foams and polyethylene foams.
- the former are used particularly with single-base propellant powders, the latter with multi-base propellant powders.
- the amount of the polymers used is at most 10% by weight, based on the molding.
- the minimum amount depends on the binding properties of the respective polymer and the desired burn-up data of the propellant charge. It is therefore possible to modify the burnup data of the propellant charge in a desired direction by means of the amount of the polymer.
- the upper limit of the polymer can be higher than when using non-foamed polymers; the latter are contained in the claimed propellant charges preferably in amounts between 0.2 and 5% by weight. If the polymers are in foamed form, they are generally between 1.5 and 8% by weight, preferably between 2.0 and 5% by weight, based on the charge.
- the propellant powder grains which are connected by the organic polymer, are propellant powder grains known per se, which are used as propellant charges for large-caliber projectiles. They can exist as a basic or multi-basic powder grains. The geometric shape can also be any; it depends on the desired burning characteristics and the intended use of the finished loads. You can consequently z. B. as tube powder, multi-hole powder, flake powder or tube powder and mixtures of these are present.
- the individual propellant grains are distributed homogeneously in the claimed molded body.
- the position and orientation of the individual grains with each other is irrelevant.
- the polymer need not fill the entire space between the grains; voids may remain between the grains.
- Such a form of implementation is even preferred and can be achieved in that the individual grains are coated in a first step with the not yet cured polymer and poured onto a desired shape in which the polymer is cured without pressure.
- the preparation is expediently carried out by pouring the propellant particles in the desired form onto a layer of the polymer which has not yet been foamed and then allowing the polymer to foam into the bulk powder.
- the temperature of the polymer must not exceed 100 o C during the foaming process.
- the foam then penetrates evenly through the remaining gaps of the bulk powder during foaming and connects the individual grains to one another to form a solid, dimensionally stable charge. This charge then burns like a pure bulk charge and leaves no residue.
- the claimed moldings preferably have a cylindrical shape. Furthermore, they can have a central bore in the cylinder axis. In this form, they are suitable as modules in a propellant charge system for large-caliber ones Bullets that are ignited with a central lighting system. These modules can be used directly and do not require a cartridge or sleeve made of combustible material. The length of the cylinders then corresponds to the length of the desired modules.
- the shaped bodies can also be used as support rings in known combustible propellant charge containers made of combustible material, in order to give these containers better dimensional stability.
- a support ring can also form the end of such a known propellant charge container; in this case a central drilling is not necessary.
- the cylindrical or cylindrical shaped bodies can furthermore have, in addition to the central bore mentioned for firing, further through bores parallel to the central bore.
- This embodiment is also preferably suitable for the case in which the shaped bodies are used as support rings.
- the diameter of a central bore in a cylindrical shaped body can be up to 30% of the diameter of the cylinder. Further through holes parallel to the axis can have diameters up to this size; however, in those cases where an inventive propellant ring has three or more through bores, the cross sectional area of the through bores should not be more than half the cross sectional area of the cylinder.
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Abstract
Description
- Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Treibladungen für großkalibrige Geschosse, die als Pulverbestandteil Treibladungspulverkörner enthalten.
- Es ist bekannt, Treibladungen für großkalibrige Munition in verbrennbaren Kartuschen einzusetzen, wie sie beispielsweise in der DE 34 17 739-A1 oder der EP 0 157 211-A1 beschrieben sind. Solche Kartuschen verbrennen gleichzeitig während des Abbrands der darin mit enthaltenen Treibladung, wodurch ein Ausstoßen der bisher üblichen Metallkartuschen vermieden wird. Nachteilig bei diesen Kartuschen aus verbrennbarem Material wirkt sich die ungenügende Festigkeit dieser Kartuschen aus. Diese ungenügende Festigkeit tritt besonders dann ein, wenn der Gehalt an Nitrocellulose in diesem Kartuschenmaterial genügend hoch ist, daß eine gute Verbrennung stattfindet. Eine Herabsetzung des Nitrocelluloseanteils in dem Kartuschenmaterial führt zwar zu einer Verbesserung der Festigkeit, bewirkt aber andererseits eine schlechtere Verbrennbarkeit.
- Es bestand deshalb die Aufgabe, für großkalibrige Munition eine Treibladung aufzufinden, die einschließlich ihrer Kartusche vollständig verbrennt und eine hohe mechanische Festigkeit besitzt. Die aufzufindende Ladung soll zusätzlich die Möglichkeit bieten, eine zentrale Anfeuerung darin zu integrieren und innenballistische Parameter aufweisen, die ihren Einsatz als Treibmittel für großkalibrige Geschosse verschiedener Art ermöglichen.
- In Erfüllung dieser Aufgabe wurde nun eine Treibladung für großkalibrige Geschosse aus Treibladungspulverkörnern gefunden, die gekenzeichnet ist als Formkörper aus den Pulverkörnern, die durch organische Polymere in Mengen zwischen 0,2 und 10 Gew.-%, bezogen auf den Formkörper, miteinander verbunden sind.
- Als organische Polymere eignen sich solche Polymere, die Klebeeigenschaften besitzen, zu festen Produkten aushärten und im Kontakt mit Treibladungskörnern nicht angegriffen werden. Sie müssen beständig gegenüber den in den Pulverkörnern anwesenden Weichmachern und sonstigen Zuschlagstoffen wie Stabilisatoren oder Abbrandmoderatoren sein. Andererseits dürfen sie auch keine Weichmacher, Lösungsmittel oder sonstige Zuschlagstoffe ent halten, die die Pulverkörner angreifen. Polymere, die diese Eigenschaften haben, sind allgemein bekannt. In Vorversuchen läßt sich leicht ermitteln, ob das Polymere diese gewünschten Eigenschaften besitzt. Beispiele für einsetzbare Polymere sind die zu festen Produkten aushärtenden Polyurethane, Polyolefine und Polyvinyl verbindungen wie Polyvinylacetat oder Polyvinylnitrat. Auch Copolymere können eingesetzt werden, wie z.B. Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere.
- Bevorzugt liegen die Polymeren in aufgeschäumter Form als Hartschaum vor. Der Schaum soll möglichst großporig sein, so daß er eine Dichte zwischen 15 und 20 kg/m³ besitzt. Die bevorzugten Schäume sind Polyurethanschäume und Polyethylenschäume. Erstere werden besonders bei einbasigen Treibladungspulvern, letztere bei mehrbasigen Treibladungspulvern verwendet.
- Die Menge der eingesetzten Polymeren liegt maximal bei 10 Gew.-%, bezogen auf den Formkörper. Die Minimalmenge hängt von den Bindeeigenschaften des jeweiligen Polymeren und den gewünschten Abbranddaten der Treibladung ab. Es ist demzufolge möglich, mittels der Menge des Polymeren die Abbranddaten der Treibladung in einer gewünschten Richtung zu modifizieren. Beim Einsatz von Schäumen kann die Obergrenze des Polymeren höher sein als beim Einsatz von ungeschäumten Polymeren; letztere sind in den beanspruchten Treibladungen vorzugsweise in Mengen zwischen 0,2 und 5 Gew.-% enthalten. Beim Vorliegen der Polymeren in geschäumter Form liegen diese im allgemeinen zwischen 1,5 und 8 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 2,0 und 5 Gew.-%, bezogen auf die Ladung, vor.
- Die Treibladungspulverkörner, die durch das organische Polymere verbunden werden, sind an sich bekannte Treibladungspulverkörner, die als Treibladungen für großkalibrige Geschosse eingesetzt werden. Sie können als ein basige oder mehrbasige Pulverkörner vorliegen. Die geometrische Form kann ebenfalls beliebig sein; sie richtet sich nach den gewünschten Abbrandcharakteristiken und dem Verwendungszweck der fertigen Ladungen. Sie können demzufolge z. B. als Röhrenpulver, Mehrlochpulver, Blättchenpulver oder Röhrchenpulver und Mischungen von diesen vorliegen.
- In dem beanspruchten Formkörper liegen die einzelnen Treibladungskörner homogen verteilt vor. Die Lage und Ausrichtung der einzelnen Körner zueinander spielt keine Rolle. Beim Einsatz von nicht aufgeschäumten Polymeren braucht das Polymere nicht den gesamten Zwischenraum zwischen den Körnern auszufüllen; es können Hohlräume zwischen den Körnern verbleiben. Eine solche Durchführungsform ist sogar bevorzugt und läßt sich dadurch erreichen, daß die einzelnen Körner in einem ersten Arbeitsgang mit dem noch nicht ausgehärteten Polymeren überzogen werden und darauf in eine gewünschte Form geschüttet werden, in der die drucklose Aushärtung des Polymeren stattfindet.
- Beim Einsatz von schäumfähigen Polymeren erfolgt die Herstellung zweckmäßigerweise so, daß man in der gewünschten Form die Treibladungskörner auf eine Schicht des noch nicht aufgeschäumten Polymeren schüttet und anschließend das Polymere in das Schüttpulver aufschäumen läßt. Während des Aufschäumvorganges darf die Temperatur des Polymeren 100 oC nicht übersteigen. Der Schaum dringt dann während des Aufschäumens durch die verbleibenden Zwischenräume des Schüttpulvers gleichmäßig hindurch und verbindet die einzelnen Körner miteinander zu einer festen, formstabilen Ladung. Diese Ladung brennt dann wie eine reine Schüttladung ab und hinterläßt keine Rückstände.
- Die beanspruchten Formkörper haben vorzugsweise Zylinderform. Weiterhin können sie eine zentrale Bohrung in der Zylinderachse aufweisen. In dieser Form eignen sie sich als Module in einem Treibladungssystem für großkalibrige Geschosse, die mit einem zentralen Anfeuerungssystem gezündet werden. Diese Module können direkt eingesetzt werden und benötigen keine Kartusche oder Hülse aus verbrennbarem Material. Die Länge der Zylinder entspricht dann der Länge der gewünschten Module.
- Die Formkörper können jedoch auch als Stützringe in bekannten verbrennbaren Treibladungsbehältern aus verbrennbarem Material eingesetzt werden, um diesen Behältern eine bessere Formbeständigkeit zu verleihen. Ein solcher Stützring kann auch den Abschluß eines solchen bekannten Treibladungsbehälters bilden; in diesem Fall ist eine zentrale Bohrung nicht notwendig.
- Die zylindrischen oder zylinderförmigen Formkörper können weiterhin zusätzlich zu der genannten zentralen Bohrung für eine Anfeuerung noch weitere durchgehende Bohrungen parallel zu der Zentralbohrung aufweisen. Diese Durchführungsform eignet sich ebenfalls bevorzugt für den Fall, daß die Formkörper als Stützringe eingesetzt werden.
- Der Durchmesser einer zentralen Bohrung in einem zylinderförmigen Formkörper kann bis zu 30 % des Durchmessers des Zylinders betragen. Auch weitere achsenparallele Durchbohrungen können Durchmesser bis zu dieser Größe haben; jedoch sollte in diesen Fällen, in denen ein erfindungsgemäßer Treibladungsring drei oder mehrere Durchbohrungen aufweist, die Querschnittsfläche der Durchbohrungen nicht mehr als die halbe Querschnittsfläche des Zylinders ausmachen.
- Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft erläutert.
- Figur 1 ist eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Zylinders, der hergestellt wurde durch Aufschäumen von 150 g flüssigem, schäumbarem Polyurethan in eine Schüttung von 3 000 g Treibladungspulverkörnern (Mehrlochpulver) in einem Rohr von 157 mm Durchmesser. Die Treibladungskörner 1 sind in dem Schaum 2 nach dessen Aufschäumen und Aushärten fest eingebettet. Die Höhe des erhaltenen zylindrischen Treibladungskörpers betrug 185 mm.
- Figur 2 zeigt einen Zylinder, der in gleicher Weise wie derjenige von Figur 1 hergestellt wurde, teilweise aufgeschnitten. Er enthält zusätzlich noch eine zentrale Bohrung 3, die dadurch erhalten wurde, daß in dem Rohr, in das das Polyurethan und die Pulverkörner eingegeben wurden, zentral ein Zylinder mit dem Durchmesser der Bohrung 3 angeordnet war, der nach dem Aushärten des Schaums entfernt wurde. Dieser Körper enthält Treibladungspulverkörner unterschiedlicher Geometrie.
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