EP0605030B1 - Edelmetallhaltiger, durch Pressen geformter Sprengstoffkörper sowie dessen Verwendung - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a metal-containing explosive body formed by pressing.
- Metallic fibers are used for the mechanical reinforcement of explosive charges (US Pat. No. 3,960,049), which likewise achieves a certain conductivity.
- the speed of detonation may only be slightly lower; Likewise, the function of the explosives must be guaranteed in the military temperature range from -35 ° C to + 63 ° C.
- the present object is achieved in that an electrically conductive structure consisting of ductile precious metal platelets is provided in the explosive, which platelets form galvanically conductive bridges around the explosive grains with a conductivity of at least 5 S m / mm 2.
- An explosive according to the invention permits novel designs of electrically fired ammunition bodies, in which no or only slightly functional electrical connection lines are necessary.
- the handling security of the systems increases due to the metal coating of the explosive grains.
- the information according to claim 2 allows the selection of particularly suitable platelets.
- gold according to claim 3
- gold can be used, albeit with higher economic outlay.
- Platelets according to claim 5 are preferred, which are also commercially available.
- the method according to claim 8 is characterized by its particular simplicity and can be very easily integrated into existing manufacturing processes.
- the use according to claim 9 ensures a flawless, distortion-free and delay-free transmission of the ignition signal without the Joule heat noticeably heating the explosive.
- an explosive body according to the invention has only a slight reduction in performance compared to non-conductive explosives, this can be combined, in particular due to economic considerations, with conventional further high-performance explosive charges.
- the subject of the invention is not limited to military applications; it can be combined in simple and very compact combinations with electrical and electronic circuits, particularly in safety technology.
- the conductivity which is 103 better than that of graphite-containing explosives, ensures a high level of functional reliability of such constructions.
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen metallhaltigen, durch Pressen geformten Sprengstoffkörper.
- Es ist bekannt (CH -A5- 462 688), Ammoniumnitrat-Sprengstoff mit Mineralöl und Metallpulver zu mischen, mit dem Ziel, dessen Empfindlichkeit gegenüber elektrostatischen Aufladungen zu reduzieren. Derartige Sprengstoffe finden hauptsächlich im Tiefbau Anwendung und werden meist in Bohrlöcher eingefüllt.
- Zur mechanischen Verstärkung von Sprengladungen werden metallische Fasern verwendet (US-PS 3,960,049), wodurch ebenfalls eine gewisse Leitfähigkeit erzielt wird.
- Bekannt (FR -A- 2 003 626) ist ausserdem, Sprengladungen aus gepressten Nitrocellulosefasern mittels durchgezogener elektrischer Leitungen zur Erhitzung und damit zur Initiierung zu bringen.
- In sämtlichen Fällen wird nur eine relativ geringe spezifische Leitfähigkeit und keine eigentliche galvanische Leitung erzielt.
- Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen elektrisch gut leitenden Sprengstoff zu schaffen, der eine hohe Leistung und Handhabungssicherheit aufweist.
- Gegenüber anderen bekannten Hochleistungs-Sprengstoffen darf die Detonationsgeschwindigkeit nur geringfügig niedriger sein; ebenso muss die Funktion des Sprengstoffes im militärisch anwendbaren Temperaturbereich von -35°C bis +63°C gewährleistet sein.
- Im weiteren soll eine bevorzugte Verwendung des Sprengstoffes aufgezeigt werden.
- Die vorliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im Sprengstoff ein elektrisch leitendes Gefüge bestehend aus duktilen Edelmetallplättchen vorgesehen ist, welche Plättchen um die Sprengstoffkörner galvanisch leitende Brücken bilden mit einer Leitfähigkeit von wenigstens 5 S m/mm².
- Die im Patentanspruch genannten Edelmetallplättchen sind handelsüblich und werden in der Metallurgie als "Flitter" bezeichnet.
- Im ungepressten Zustand ist eine Mischung aus Sprengstoffkörnern und "Flitter" nicht galvanisch leitend. Überraschenderweise werden jedoch die Sprengstoffkörner während des Pressvorganges plattiert und bilden dadurch auch bei einem geringen Anteil an Edelmetall ein zuverlässig wirkendes elektrisch leitendes Gefüge.
- Ein erfindungsgemässer Sprengstoff erlaubt neuartige Konstruktionen von elektrisch gezündeten Munitionskörpern, in welchen keine oder nur wenig funktionsstörende elektrische Verbindungsleitungen notwendig sind. Zudem steigt die Handhabungssicherheit der Systeme aufgrund der Metallumhüllung der Sprengstoffkörner.
- Die Angaben nach Anspruch 2 erlauben die Auswahl besonders geeigneter Plättchen.
- Alternativ lässt sich, wenn auch mit höherem wirtschaftlichen Aufwand, Gold, gemäss Anspruch 3, einsetzen.
- Die in den Ansprüchen 2 und 3 angegebenen Härte-Werte sind nach BRINELL gemessen und gewährleisten ein ausreichendes duktiles Verhalten an handelsüblichen Sprengstoffkörnern; sie werden damit einwandfrei beim Verpressen plattiert.
- Beste Ergebnisse wurden mit Plättchen gleicher Grösse, nach Anspruch 4, erzielt.
- Bevorzugt sind Plättchen gemäss Anspruch 5, welche zudem handelsüblich sind.
- Im Sinne einer Auswahl gelten die in Anspruch 6 genannten Abmessungen.
- Überraschenderweise wird die gewünschte Leitfähigkeit bereits durch die in Anspruch 7 aufgeführten geringen Volumenanteile erzielt.
- Das Verfahren nach Anspruch 8 zeichnet sich durch seine besondere Einfachheit aus und lässt sich sehr leicht in bereits bestehende Fabrikationsabläufe integrieren.
- Die Verwendung nach Anspruch 9 gewährleistet eine einwandfreie, verzerrungs- und verzögerungsfreie Zündsignalübertragung, ohne dass die Joul'sche Wärme den Sprengstoff merklich erhitzen würde.
- Obwohl ein erfindungsgemässer Sprengstoffkörper eine nur geringfügige Leistungsreduktion gegenüber nicht leitenden Sprengstoffen aufweist, kann dieser, insbesondere aufgrund wirtschaftlicher Überlegungen, mit konventionellen weiteren Hochleistungssprengladungen gemäss Anspruch 10 kombiniert werden.
- Nachfolgend wird anhand von Zeichnungen der Erfindungsgegenstand näher erläutert.
- Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung des leitenden Gefüges in einem galvanisch leitenden Sprengstoffkörper,
- Fig. 2
- eine Tandem-Hohlladung mit der Zündsignalübertragung dienenden galvanisch leitenden Sprengstoffkörpern.
- Die Darstellung Fig. 1 ist eine aus einer Rastermikroskopaufnahme umgesetzte Zeichnung. Mit 1 sind Edelmetallplättchen bezeichnet, welche Sprengstoffkörner 2 plattieren. Die zwischen den einzelnen Sprengstoffkörnern 2 befindlichen Hohlräume sind partiell mit Bindemittel 3 ausgefüllt.
- 1. Beispielsweise Herstellung eines galvanisch leitenden Sprengstoffkörpers
- 1a. Mischungskomponenten:
Handelsüblicher Sprengstoff (Octogen, Klasse C; Firma DYNO, Norwegen) wird mit handelsüblichen Silberplättchen (Silber-Flakes; Firma DORAL, Vétroz, Schweiz) und handelsüblichem Bindemittel (Binder Octastit VIII L; Firma DYNO, Norwegen) zu leitfähigem Sprengstoff verarbeitet. - 1b. Mischungsverhältnisse:
86,7 Gew.-% Sprengstoffkörner mit einer Kristalldichte von 1,903 g/cm³ werden mit 10,7 Gew.-% Silberplättchen mit einem Durchmesser von 40 µm und einer mittleren Dicke von 0,4 µm und mit 2,6 Gew.-% Bindemittel verwendet. - 1c. Verfahrensschritte:
In einem ersten Schritt werden die Silberplättchen mit dem Binder in einem Mischer durch einen üblichen Rührer miteinander homogen vermischt. In einem zweiten Verfahrensschritt wird das mit Silberplättchen beladene Bindemittel in einem Trommelmischer auf die Sprengstoffkörner aufgebracht und getrocknet. In diesem Zustand ist die Mischung nicht leitfähig.
Anschliessend wird der Sprengstoff in einer bekannten Pressform (vgl. EP -A1- 0 296 099) in seine Rohform gepresst; jetzt ist der derart erzeugte Körper galvanisch leitend.
- 1a. Mischungskomponenten:
- 2. Messergebnisse
Zylindrische Sprengstoffpresskörper von 21 mm Durchmesser und 15 mm Länge wurden untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass der als relevant zu betrachtende Durchgangswiderstand bei Kontaktflächen von 5 mm² und einem Kontaktabstand von 10 mm unterhalb von 3 Ohm liegt.
Die Detonationsgeschwindigkeit übersteigt 8370 m/s.
In bezug auf die Druckfestigkeit der Presskörper konnten keine wesentlichen Unterschiede zu nicht leitenden Körpern festgestellt werden. - 3. Empfindlichkeit
Reibempfindlichkeit (gemessen mit Apparat PETERS): Bei 8 kg Belastung wurde keine Wirkung erzielt; bei 10,8 kg wurde ein Knistern festgestellt; bei 12,0 kg Belastung entstanden "Anbrenner".
Funkenentladungsempfindlichkeit (gemessen mit Apparatur GRD):
Bei 18 mJ Funkenenergie war keine Wirkung ersichtlich; bei 56 mJ wurden sehr schwache "Anbrenner" feststellbar. Schlagempfindlichkeit (Fallhammerprüfung nach KOENEN und IDE):
Bei 25 cm Fallhöhe war keine Wirkung vorhanden; bei 30 cm Fallhöhe wurden "Anbrenner" feststellbar. - 4. Thermische Stabilität
DSC/TG-Messungen (Differential Scanning Calorimetry/Thermo Gravimetry):
Die DSC/TG-Kurven decken sich mit denjenigen von nicht leitendem Sprengstoff, dh. der Zusatz von Silber beeinflusst die thermische Zersetzung nicht. - 5. Edelmetallanteil im Sprengstoff
Ein für technische Anwendung geeigneter spezifischer Widerstand von 3 x 10⁻⁴ Ωcm wurde mit einem Anteil von 2% Silber am Gesamtvolumen erzielt. Mit 1% Volumenanteil Silber resultierte ein spezifischer Widerstand von 10 x 10⁻⁴ Ωcm; mit 3 Volumen-% Silber wurde, ein solcher von 0,18 x 10⁻⁴ Ωcm erreicht. - Ähnliche Verhältnisse gelten für andere Edelmetalle.
- 5a. Gold-Plättchen im Sprengstoff
Eine alternative Ausführung mit im Handel erhältlichen Goldplättchen (Gold-Flakes; Firma DEMETRON, Hanau, Deutschland), in handelsüblichem Sprengstoff (Octogen C, Firma DYNO, Norwegen) und einem entsprechenden Bindemittel (Octastit VIII L), wurde untersucht.
In 80,2 Gew.-% Sprengstoff, mit einer Kristalldichte von 1,903 g/cm³ wurden 17,4 Gew.-% Goldplättchen, mit einem mittleren Durchmesser von 7,8 µm, bei einer mittleren Dicke von 0,4 µm, mit 2,4 Gew.-% Binder vermengt.
Der in analoger Weise hergestellte Sprengstoffkörper wies einen spezifischen Widerstand auf, der bis zu 25 % höher war als im Ausführungsbeispiel mit Silber. Demzufolge, wurde aus praktischen und wirtschaftlichen Gründen diese Variante nicht weiterverfolgt. - Noch weniger bewährt haben sich relativ harte Legierungen wie beispielsweise Silber/Kupfer-Legierungen mit 2 Gew.-% Kupfer oder generell unedle Metalle.
- 6. Anwendungsbeispiel
In Fig. 2 ist eine Tandem-Hohlladung dargestellt, welche galvanisch leitende Sprengstoffkörper verwendet, um den Hohlladungsstrahl störende elektrische Verbindungsleitungen zu eliminieren. Damit konnte gleichzeitig der konstruktive Aufbau gegenüber dem Bekannten vereinfacht werden: Ein Gehäuse 10 ist in an sich bekannter Weise partiell durch ein Teil 10' einer Doppelhaube gebildet. Im Innern befindet sich frontseitig ein als Kalotte ausgebildetes, gegenüber dem äusseren Teil 10' der Doppelhaube durch einen Luftspalt isoliertes, weiteres Teil 11 der Doppelhaube. Die Doppelhaube dient in bekannter Weise einer Aufschlagkontaktierung, d.h. der Initiierung des Zündsignals.
Eine frontseitige Auskleidung ist auf einem elektrisch leitenden Sprengstoffkörper 13, eine Frontladung, formschlüssig aufgesetzt. Gegenüber dem Gehäuse 10 ist der Sprengstoffkörper 13 durch eine Isolations- und Zentrierbüchse 16 beabstandet. Rückseitig befindet sich am Sprengstoffkörper 13 ein erster Zünder 14, welcher mit einer Vorladung 15 versehen ist und in einer Isolationsscheibe 17 zentral gehalten ist.
Eine Dämmbüchse 18, aus Kunststoff, dient der Schockisolation und ist im Raum unterhalb des Sprengstoffkörpers 13, in an sich bekannter Weise vorgesehen. Über eine Verbindungsleitung 19 ist ein zweites inneres, kalottenförmiges Teil 20 einer weiteren, zur ersten parallel geschalteten Doppelhaube mit einem Verbindungsflansch 21 zentriert. Eine heckseitige Auskleidung 22 liegt auf einer Hauptladung 23; am Kegelstumpf der Auskleidung 22 ist ein weiterer elektrisch leitender Sprengstoffkörper 24 aufgesetzt, der durch einen hier nicht dargestellten elektrischen Kontakt mit einer in einer inerten Linse 25 zentrierten Verstärkungsladung 27 (Booster) galvanisch verbunden ist. Eine zusätzliche Heckladung 26 umschliesst die inerte Linse 25 in ihrem Endbereich.
In einem Leitwerkflansch 29 wird ein üblicher Zünder 28 mit Zündgenerator eingesetzt und durch ein hier nicht dargestelltes Leitwerk einsatzfähig. - Der konstruktive Aufbau sowie die hier verwendeten Komponenten sind als solche bekannt; durch den Einsatz galvanisch leitender Sprengstoffkörper ist der Munitionskörper leistungsfähiger als vergleichsweise Konstruktionen, da keine störenden Metallteile bzw. Verbindungsleitungen die Hohlladungsstrahlen in ihren sensiblen Bereichen beeinflussen.
- Selbstverständlich ist der Erfindungsgegenstand nicht auf militärische Anwendungen beschränkt; er kann insbesondere in der Sicherheitstechnik zu einfachen und sehr kompakten Kombinationen mit elektrischen und elektronischen Schaltungen kombiniert werden. Die gegenüber graphithaltigen Sprengstoffen um den Faktor 10³ bessere Leitfähigkeit gewährleistet eine hohe Funktionssicherheit derartiger Konstruktionen.
Claims (10)
- Metallhaltiger, durch Pressen geformter Sprengstoffkörper, dadurch gekennzeichnet, dass im Sprengstoff ein elektrisch leitendes Gefüge bestehend aus duktilen Edelmetallplättchen (1) vorgesehen ist, welche Plättchen (1) um die Sprengstoffkörner (2) galvanisch leitende Brücken bilden mit einer Leitfähigkeit von wenigstens 5 S m/mm².
- Sprengstoffkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Edelmetall Silber oder eine Silber-Legierung ist und eine Härte von höchstens 32 kg/mm² aufweist.
- Sprengstoffkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Edelmetall Gold oder eine Gold-Legierung ist und eine Härte von höchstens 20 kg/mm² aufweist.
- Sprengstoffkörper nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Plättchen (1) definierte geometrische Formen und Grössen aufweisen.
- Sprengstoff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Plättchen (1) eine sphärische oder eine zylindrische Form aufweisen.
- Sprengstoff nach Anspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Plättchen (1) einen Durchmesser von 5 µm bis 100 µm und eine Dicke von 0.05 µm bis 10 µm aufweisen.
- Sprengstoff nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Edelmetallplättchen (1) im Sprengstoff 1 Vol.-% bis 3 Vol.-% beträgt.
- Verfahren zur Herstellung eines Sprengstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt die Edelmetallplättchen mit einem Bindemittel in einem ersten Mischer homogen vermischt werden, dass in einem zweiten Verfahrensschritt, in einem zweiten Mischer das Bindemittel auf die Sprengstoffkörner aufgebracht und getrocknet wird und dass diese anschliessend in eine Presse gefüllt und der Sprengstoff in seine Rohform gepresst wird.
- Verwendung des Sprengstoffkörpers nach Anspruch 1 in einem Munitionskörper zur zumindest partiellen Bildung eines Pols einer Signal und/oder Zündkette.
- Verwendung des Sprengstoffkörpers nach Anspruch 9 in einer Präzisionssprengladung, wobei dieser von mindestens einer weiteren Hochleistungssprengladung formschlüssig umgeben ist.
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