EP0431666A1 - Brandsplitter, Verfahren zur Herstellung sowie dessen Verwendung - Google Patents

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EP0431666A1
EP0431666A1 EP90203072A EP90203072A EP0431666A1 EP 0431666 A1 EP0431666 A1 EP 0431666A1 EP 90203072 A EP90203072 A EP 90203072A EP 90203072 A EP90203072 A EP 90203072A EP 0431666 A1 EP0431666 A1 EP 0431666A1
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fire
splitter
ribs
resin
pyrophoric
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Yvonne Frey
Roland Hess
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Schweizerische Eidgenossenschaft
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B12/00—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material
    • F42B12/02—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect
    • F42B12/20—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect of high-explosive type
    • F42B12/22—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect of high-explosive type with fragmentation-hull construction
    • F42B12/32—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect of high-explosive type with fragmentation-hull construction the hull or case comprising a plurality of discrete bodies, e.g. steel balls, embedded therein or disposed around the explosive charge
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
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    • F42B12/02—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect
    • F42B12/36—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect for dispensing materials; for producing chemical or physical reaction; for signalling ; for transmitting information
    • F42B12/44—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect for dispensing materials; for producing chemical or physical reaction; for signalling ; for transmitting information of incendiary type

Definitions

  • the invention relates to a fire splitter consisting of a metallic support body with ribs and a fire mass provided with the support body and a method for producing such a fire splitter and active bodies containing splinters and their use.
  • a fire splinter according to the preamble of the patent claim is known from FR -Al- 25 26 154.
  • the fire mass is introduced into a central, rear-side recess of the drop-shaped support body; the ribs serve to stabilize the flight of the body.
  • Fire fragments in particular for projectiles with an oxygen carrier provided in the fire mass, are also known (DE-Al-34 01 538).
  • the object of the invention is to create fire fragments with good ballistic properties which can penetrate the target and are richly contaminated with pyrophoric fire mass in order to achieve the desired fire effect.
  • the aforementioned object is achieved in that the fire mass is applied to the surface of the splinter, at least in the space between the ribs.
  • fire splinters are produced step by step in that in a first process step the splinter is coated with the hardener of a two-component epoxy resin at room temperature, and in a second step a preheated mixture of resin and pyrophoric metal is applied to the splitter.
  • An advantage is the spherical shape of the splinters according to claim 2, which ensures good ballistic behavior and thus a high operating distance.
  • the fact that the ribs are cam-like according to claim 3 has the further advantage that the fire mass adheres well in the grooves between these ribs.
  • the number of ribs and grooves can vary, with at least three equally offset from one another having balanced flight behavior.
  • epoxy resins Mixtures of pyrophoric metals in epoxy resins have proven to be the most advantageous type of fire mass according to claims 5 and 7.
  • the epoxy resins adhere well to most materials and, on the other hand, metals can be enclosed relatively well via the reactive functional groups of the epoxy resins.
  • epoxy resins do not attack metals and resist atmospheric influences.
  • zirconium, hafnium, uranium, titanium or aluminum serve as pyrophoric metals.
  • two minutes at a pressure of 1000 to 2000 bar, preferably 1500 bar, are the minimum contact time required so that the fire mass adheres well to the support body and the polymer hardens.
  • the subject matter of the invention is preferably used to produce an active body by the method of claim 11.
  • the spherical support body 1 for the fire mass, FIG. 1, has two end faces 4 and is provided on its envelope surface 3 with ribs 5 and grooves 2, which alternate with one another.
  • This support body is made from a round steel wire. Cylinders of 4.0 mm in diameter and 4.0 mm in length are cut and cold-pressed in a manner known per se to this support of ribs and grooves.
  • Fig. 2 shows the fire splitter, i.e. provide the support body with fire mass 6.
  • the fire mass 6 mainly fills the grooves 2 of the supporting body. - But you can also cover the entire surface of the support body 1.
  • QAZ quasi-alloy
  • the supporting bodies 1 are degreased and lightly etched with dilute nitric acid in order to facilitate the adhesion of the fire mass 6 in the grooves 2 and on the envelope surface 3.
  • the fire mass 6 is brought to the supporting body or splinter in two stages:
  • the splinters are mixed with the viscous hardener component of the QAZ alloy at room temperature.
  • the hardening compound thus adheres in the grooves and on the envelope surface of the support body.
  • the second component of the QAZ alloy the partial mass consisting of resin and pyrophoric metal, is preheated to the temperature of 120 ° C recommended by the manufacturer. Then both partial masses and the supporting body 1 are mixed together, homogenized by means of vibration at 70 Hz and loaded into a spherical pressing tool known per se.
  • the hardener sticks mainly to the supporting body.
  • the resin-powder mixture penetrates the grooves of the splinters, displacing the adhesive hardener, which subsequently diffuses evenly into the resin mass and triggers the polymerization reaction.
  • the fire mass mainly hardens in the grooves of the supporting body and thus increases the adhesive force and the integrity of the fire splinter.
  • the polymerization reaction of the resin is delayed by the cold temperature of the support body (room temperature).
  • the polymerization is accelerated in the previously heated resin-powder mixture. After about 5 minutes, the mold can be removed and the hardened splinter body can be used for further processing and / or use.
  • the production of active parts of ammunition bodies which have a large number of fire fragments 1 is preferred.
  • the procedure is analogous to the manufacture of individual fire fragments.
  • the active body is compressed in a form adapted to the ammunition body and can then be easily handled and installed.
  • a projectile tip with detonator 11 can be seen in FIG. 3.
  • a steel ring 12 serves as a connecting piece to an outer jacket 14 of the projectile made of an aluminum alloy. It has sliding rings 17 on its outermost diameter, which are used for sealing and guiding in the tube.
  • An inner jacket 15 is the active part and has a large number of splinters 1 'which are cast in a matrix made of epoxy resin.
  • the explosive device 16 is located in the center of the floor in the usual manner; at the end of the floor the tail unit 13.
  • FIG. 4 shows the use of the fire splinters in controllable, nonballistic missiles.
  • several inner shells 15, 15 'and corresponding explosive devices 16, 16' are combined and tubular via sealing rings 17 connected with each other.
  • Spherical ammunition bodies with radial splinter ejection can be produced in the same way, FIG. 5.
  • the fire splinters 1 ' are embedded in a matrix made of QAZ epoxy resin.
  • Shells 14, 14 'made of light metal alloys known per se have proven themselves in all ammunition bodies, since these only minimally hinder the ejection of the fragments.
  • - Coats made of impact-resistant and temperature-resistant plastic are also conceivable, which splinter even more easily and thus increase the final ballistic performance of the fire splinter 1 '.
  • the pyrophoric metals known per se with a two-component, organic polymer can also be used.
  • the matrix can also consist of a pyrophoric metal and / or a less explosive explosive, for example an aluminum-containing explosive.

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Abstract

Beschrieben wird ein Brandsplitter mit guten ballistischen Eigenschaften mit einer pyrophoren Brandmasse, sowie dessen Herstellung. Der Brandsplitter besteht aus einem Metalltragkörper (1) mit Rippen (5) und einer mit den Tragkörpern versehenen ein pyrophores Metall enthaltenden Polymer-Brandmasse (6). Hergestellt wird der Tragkörper-Splitter aus einem Stahldraht, der anschliessend mit dem Härter eines Zweikomponenten-Epoxidharzes belegt wird und dann bei erhöhter Temperatur und hohem Druck mit der Brandmasse aus pyrophorem Metall und Epoxidharz verpresst wird. Die Brandsplitter finden vorwiegend in Wirkteilen von Munitionskörpern Verwendung, sie sind hier vorzugsweise in einer Matrix aus Epoxidharz eingelagert. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Brandsplitter bestehend aus einem metallischen Tragkörper mit Rippen und einer mit dem Tragkörper versehenen Brandmasse sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Brandsplitters sowie von Splitter enthaltenden Wirkkörpern und deren Verwendung.
  • Ein Brandsplitter gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs ist bekannt aus der FR -Al- 25 26 154. In einer zentralen, heckseitigen Ausnehmung des tropfenförmigen Tragkörpers ist die Brandmasse eingebracht; die Rippen dienen der Flugstabilisierung des Körpers.
  • Brandsplitter, insbesondere für Geschosse mit einem in der Brandmasse vorgesehenen Sauerstoffträger, sind ebenfalls bekannt (DE -Al- 34 01 538).
  • Diese haben jedoch den Nachteil einer unzuverlässigen Brandwirkung als Folge der aerodynamischen Aufwärmung der Brandsplitter während ihres aussenballistischen Fluges. Ebenfalls weisen die bekannten Brandsplitter bei gegebener Brenndauer eine relativ kurze Einsatzdistanz auf.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es, Brandsplitter zu schaffen mit guten ballistischen Eigenschaften, die ins Ziel einzudringen vermögen und reichlich mit pyrophorer Brandmasse behaftet sind, um die gewünschte Brandwirkung zu erzielen.
  • Die vorgenannte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Brandmasse an der Oberfläche des Splitters, zumindest jedoch im Raum zwischen den Rippen, aufgebracht ist.
  • Die Herstellung dieser Brandsplitter erfolgt schrittweise dadurch, dass in einem ersten Verfahrensschritt der Splitter mit dem Härter eines Zweikomponenten-Epoxidharzes bei Raumtemperatur belegt wird, dass in einem zweiten Schritt eine vorgewärmte Mischung aus Harz und pyrophorem Metall auf den Splitter aufgebracht wird.
  • Von Vorteil ist die kugelförmige Gestalt der Splitter gemäss Anspruch 2, die ein gutes ballistisches Verhalten und damit eine hohe Einsatzdistanz sichert.
  • Dass die Rippen nach Anspruch 3 nockenartig ausgebildet sind weist den weiteren Vorteil darin auf, dass die Brandmasse in den Nuten zwischen diesen Rippen gut haftet.
  • Gemäss Anspruch 4 kann die Anzahl Rippen und Nuten variieren, wobei mindestens drei zueinander gleich versetzte ein ausgewogenes Flugverhalten aufweisen.
  • Als der vorteilhafteste Brandmassen-Typ nach den Ansprüchen 5 und 7 haben sich Gemische aus pyrophoren Metallen in Epoxidharzen erwiesen. Einerseits haften die Epoxidharze gut an den meisten Werkstoffen und andererseits können Metalle über die reaktive funktionalen Gruppen der Epoxidharze relativ gut eingeschlossen werden. Zudem greifen Epoxidharze Metalle nicht an und widerstehen atmosphärischen Einflüssen.
  • Gemäss Anspruch 6 dienen als pyrophore Metalle Zirkonium, Hafnium, Uran, Titan oder Aluminium.
  • Beim Presserzeugungsverfahren nach Anspruch 9 sind zwei Minuten bei einem Druck von 1000 bis 2000 bar, vorzugsweise 1500 bar, die minimal erforderliche Kontaktzeit, damit die Brandmasse am Tragkörper gut haftet und das Polymer aushärtet.
  • Gemäss Anspruch 10 erfolgt eine sehr wirtschaftliche Herstellung der Tragkörper aus Stahldraht.
  • Bevorzugt wird der Erfindungsgegenstand zur Herstellung eines Wirkkörpers nach dem Verfahren Anspruch 11 eingesetzt.
  • Bewährt hat sich ein Verdichten der Mischung entsprechend Anspruch 12, unter hohem Druck, zur Erzielung kompakter Wirkkörper hoher Leistung.
  • Die Verwendung gemäss den Ansprüchen 13 und 14 lässt vielseitige Gestaltungen von Munitionskörpern und Brandwirkungsprojektilen realisieren.
  • Die Erfindung wird anhand der Ausführungsbeispiele näher erläutert.
    • Es zeigt:
    • Fig. 1
    einen vergrösserten dargestellten Tragkörper für die Brandmasse,
    Fig. 2
    einen einsatzbereiten Brandsplitter,
    Fig. 3
    eine Granate mit in einem Mantel eingelegten Brandsplittern,
    Fig. 4
    einen rohrförmigen Sprengkörper bzw. ein Sprengrohr mit Brandsplittern und
    Fig. 5
    einen annähernd kugelförmigen Munitionskörper mit Splittermantel.
  • Der kugelförmige Tragkörper 1 für die Brandmasse, Fig. 1, weist zwei Stirnflächen 4 auf und ist auf seiner Hüllfläche 3 mit Rippen 5 und Nuten 2, die miteinander abwechseln, versehen. Dieser Tragkörper wird aus einem runden Stahldraht angefertigt. Es werden Zylinder von 4,0 mm Durchmesser und 4,0 mm Länge zugeschnitten und in an sich bekannter Weise zu diesem Träger von Rippen und Nuten kaltgepresst.
  • Fig. 2 zeigt den Brandsplitter, d.h. den Tragkörper mit Brandmasse 6 versehen. Die Brandmasse 6 füllt hauptsächlich die Nuten 2 des Tragkörper aus. - Sie kann aber auch die ganze Oberfläche des Tragkörpers 1 belegen.
  • Eine solche bevorzugte Brandmasse ist die Zweikomponenten Quasi-Legierung "QAZ" (Handelsmarke der Quantic Industries, Inc., San Carlos, CA / USA).
    • Herstellung einzelner Brandsplitter
  • Die Tragkörper 1 werden entfettet und leicht geäzt mit verdünnter Salpetersäure, um das Haften der Brandmasse 6 in den Nuten 2 und an der Hüllfläche 3 zu erleichtern. Die Brandmasse 6 wird in zwei Stufen an die Tragkörper bzw. Splitter gebracht:
  • Die Splitter werden bei Raumtemperatur mit der zähflüssigen Härterkomponente der QAZ Legierung vermischt. Somit haftet die Härtermasse in den Nuten und an der Hüllfläche des Tragkörpers. Die zweite Komponente der QAZ-Legierung, die aus Harz und pyrophoren Metall bestehende Teilmasse, wird auf die durch den Hersteller empfohlene Temperatur von 120°C vorgewärmt. Danach werden beide Teilmassen und die Tragkörper 1 zusammengemischt, homogenisiert mittels Vibration bei 70 Hz und in ein kugelförmiges, an sich bekanntes Presswerkzeug beschickt.
  • Während des Mischens der beiden Teilmassen bleibt der Härter vor allem am Tragkörper haften. Während des Verdichtungsvorgangs bei 1500 bar dringt das Harz-Pulver-Gemisch in die Nuten der Splitter ein und verdrängt dabei den haftenden Härter, der in der Folge gleichmässig in die Harzmasse diffundiert und die Polymerisationsreaktion auslöst. Die Brandmasse härtet hauptsächlich in den Nuten des Tragkörpers aus und erhöht somit die Haftkraft und die Integrität des Brandsplitters. Anfangs wird die Polymerisationsreaktion des Harzes verzögert durch die kalte Temperatur der Tragkörper (Raumtemperatur). Im Verlaufe des Pressvorgangs wird die Polymerisation beschleunigt im zuvor erwärmten Harz-Pulver-Gemisch. Nach ca. 5 Minuten kann die Entformung erfolgen und der ausgehärtete Splitterkörper der weiteren Verarbeitung und/oder der Verwendung zugeführt werden.
    • Herstellung von Wirkteilen von Munitionskörpern
  • Bevorzugt ist die Herstellung von Wirkteilen von Munitionskörpern, welche eine Vielzahl von Brandsplittern 1 aufweisen. Dabei wird analog zur Herstellung einzelner Brandsplitter verfahren. Der Wirkkörper wird dabei in einer dem Munitionskörper angepassten Form verdichtet und lässt sich anschliessend leicht handhaben und einbauen.
    • Ausführung von Munitionskörpern mit Brandwirkung
  • Die in den Figuren 3 bis 5 dargestellten Beispiele zeigen die universellen Gestaltungsmöglichkeiten. Gleiche Funktionsteile sind hier mit gleichen Ziffern bezeichnet:
  • Eine Geschoss-Spitze mit Zünder 11 ist in Fig. 3 ersichtlich. Ein Stahlring 12 dient als Verbindungsstück zu einem äusseren aus einer Aluminiumlegierung gefertigten Mantel 14 des Geschosses. Er weist an seinem äussersten Durchmesser Gleitringe 17 auf, welche der Dichtung und Führung im Rohr dienen. Ein innerer Mantel 15 ist das Wirkteil und weist eine Vielzahl von Splittern 1' auf, welche in einer Matrix aus Epoxidharz eingegossen sind. Im Zentrum des Geschosses befindet sich in üblicher Art der Sprengkörper 16; am Ende des Geschosses das Leitwerk 13.
  • Die Ausgestaltung Fig. 4 zeigt die Verwendung der Brandsplitter in steuerbaren, nichtballistischen Raketen. Hier sind mehrere innere Mäntel 15, 15' sowie entsprechende Sprengkörper 16, 16' zusammengefasst und über Dichtungsringe 17 rohrförmig miteinander verbunden.
  • In ebensolcher Weise lassen sich kugelförmige Munitionskörper, mit radialem Splitterausstoss herstellen, Fig. 5. Die Mäntel 15, 15' sind hier halbkugelschalenartig ausgebildet; die übrige Bauweise entspricht den Fig. 3 und 4.
  • In sämtlichen Beispielen sind die Brandsplitter 1' in eine Matrix aus QAZ-Epoxidharz eingelagert.
  • Bewährt haben sich bei sämtlichen Munitionskörpern Mäntel 14, 14' aus an sich bekannten Leichtmetall-Legierungen, da diese den Ausstoss der Splitter nur minimal behindern. - Denkbar sind auch Mäntel aus schlag- und temperaturfestem Kunststoff, die noch leichter zersplittern und damit die ballistische Endleistung des Brandsplitters 1' erhöhen.
  • Anstelle der handelsüblichen QAZ-Legierung können auch die an sich bekannten pyrophoren Metalle mit einem Zweikomponenten, organischen Polymer verwendet werden. - Ebenfalls kann die Matrix aus einem pyrophoren Metall bestehen und/oder aus einem wenig brisanten Sprengstoff, beispielsweise einem aluminiumhaltigen Sprengstoff.

Claims (14)

  1. Brandsplitter bestehend aus einem metallischen Tragkörper mit Rippen und einer mit dem Tragkörper versehenen Brandmasse, dadurch gekennzeichnet, dass die Brandmasse (6) an der Oberfläche des Splitters, zumindest jedoch im Raum (2) zwischen den Rippen (5), aufgebracht ist.
  2. Brandsplitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser zumindest eine annähernd kugelförmige Hüllfläche (3) aufweist.
  3. Brandsplitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (5) nockenartig ausgebildet sind.
  4. Brandsplitter nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei Rippen (5) vorgesehen sind, die zueinander unter gleichen Winkeln versetzt sind.
  5. Brandsplitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brandmasse (6) aus wenigstens je einem pyrophoren Metall und einem organischen Polymer besteht.
  6. Brandsplitter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das pyrophore Metall Zirkonium, Hafnium, Uran, Titan oder Aluminium ist.
  7. Brandsplitter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der organische Polymer ein Epoxidharz ist.
  8. Verfahren zur Herstellung eines Brandsplitters nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt der Splitter mit dem Härter eines Zwei-Komponenten-Epoxidharzes bei Raumtemperatur belegt wird, dass in einem zweiten Schritt eine vorgewärmte Mi schung aus Harz und pyrophorem Metall auf den Splitter aufgebracht wird.
  9. Verfahren zur Herstellung eines Brandsplitters nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung aus pyrophorem Metall und Harz während wenigstens zwei Minuten unter Druck auf den Splitter aufgebracht wird.
  10. Verfahren zur Herstellung eines Tragkörpers eines Brandsplitters nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dessen metallischer Tragkörper von einem Runddraht aus Stahl abgetrennt und formgepresst wird.
  11. Verfahren zur Herstellung eines Brandsplitter nach einem der Ansprüche 1 bis 9 enthaltenden Wirkkörpers, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt die Splitter mit dem Härter eines Zwei-Komponenten-Epoxidharzes bei Raumtemperatur belegt werden und in einem zweiten Verfahrensschritt eine vorgewärmte Mischung aus Harz und pyrophorem Metall auf die Splitter aufgebracht und diese in einer Form ausgehärtet werden.
  12. Verfahren zur Herstellung eines Brandsplitter enthaltenden Wirkkörpers gemäss Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung aus pyrophorem Metall und Harz auf den Splitter aufgebracht und während wenigstens zwei Minuten unter Druck zu einem Wirkteil eines Munitionskörpers verdichtet und ausgehärtet wird.
  13. Verwendung des Brandsplitters nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche in einer Matrix eines Munitionskörpers.
  14. Verwendung des Brandsplitters nach Anspruch 13 in einer Matrix aus pyrophorem Metall und/oder aus wenig brisantem Sprengstoff.
EP90203072A 1989-12-06 1990-11-20 Brandsplitter, Verfahren zur Herstellung sowie dessen Verwendung Expired - Lifetime EP0431666B1 (de)

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EP0431666B1 EP0431666B1 (de) 1993-08-18

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EP (1) EP0431666B1 (de)
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DE (1) DE59002389D1 (de)
DK (1) DK0431666T3 (de)
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