EP1876160A1 - Blast-Wirkladung - Google Patents

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explosive
red phosphorus
binder
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B21/00—Apparatus or methods for working-up explosives, e.g. forming, cutting, drying
    • C06B21/0033—Shaping the mixture
    • C06B21/005—By a process involving melting at least part of the ingredients
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B25/00—Compositions containing a nitrated organic compound
    • C06B25/34—Compositions containing a nitrated organic compound the compound being a nitrated acyclic, alicyclic or heterocyclic amine

Definitions

  • the present invention relates to a highly explosive blast active charge.
  • HE blast energy charges typically consist of mixtures of explosives with metallic fuels such as boron, silicon, aluminum, titanium, zirconium, magnesium or mixtures or metal-rich compounds or alloys of these metals.
  • blast active charge which addresses the above-mentioned problems with conventional blast active charges avoids.
  • the blast active charge should achieve higher performance, ie a faster and as complete as possible burnout in enclosed spaces.
  • the blast active charge proposed according to the present invention consists of red phosphorus or a red phosphorus-containing compound, an explosive and a binder.
  • the blast charge is thus highly explosive, burns faster and more complete than conventional metal-based blast charges and achieves a very high pressure volume work.
  • the binder of the blast active charge may optionally be an inert binder or an explosive, such as TNT or TATB.
  • the molecular P / O ratio of the blast active charge can be both ⁇ 2/5 and ⁇ 2/5.
  • the present invention solves the above-described problems of conventional metal-based blast reactor charges through the use of red phosphorus.
  • red phosphorus is ignited under atmospheric pressure, a slow burn-off occurs in the range of 0.1 mm / s.
  • oxygen-based pyrotechnic compositions based on red phosphorus deliver burn rates of 1-2 mm / s. If such sentences are included, an explosive burn-up takes place after ignition.
  • HMX High Melting Explosive
  • HTPB hydroxyl-terminated poly-butadiene
  • RP red phosphorus
  • the invention is not limited only to blast active charges with the above ternary system HMX / HTPB / RP.
  • an explosive such as TNT or TATB may be used in place of the non-explosive and low-inflammatory HTPB.
  • the molecular P / O ratio of the blast active charge may be both ⁇ 2/5 and ⁇ 2/5.
  • red phosphorus or red phosphorus-containing compounds in the blast active charge of the invention causes a high pressure exponent n in the aforementioned Dahlle's Law, resulting in accelerated burnout in confined spaces.
  • the resulting oxide is highly volatile in this case (e.g., from about 250 ° C), resulting in a complete or at least nearly complete reaction of the active charge and at the same time contributing to pressure-volume work.
  • blast active charge requires a smaller amount of expensive nitramines such as HMX and the like than conventional systems.

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  • Organic Chemistry (AREA)
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  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)
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Abstract

Es wird eine hochexplosive Blast-Wirkladung hoher Leistung, bestehend aus rotem Phosphor, einem Sprengstoff und einem Binder vorgeschlagen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine hochexplosive Blast-Wirkladung.
  • Herkömmliche hochexplosive (HE-) Blast-Wirkladungen bestehen typischerweise aus Mischungen von Explosivstoffen mit metallischen Brennstoffen wie Bor, Silizium, Aluminium, Titan, Zirkonium, Magnesium oder Mischungen bzw. metallreichen Verbindungen oder Legierungen dieser Metalle.
  • Ein inhärenter Nachteil der Verwendung von Metallen in binären wie einheitlichen Ladungen dieser Art ist der Umstand, dass die Verbrennung von Metallpartikeln generell nur unwesentlich durch den Atmosphärendruck beeinflusst wird. Das bedeutet, dass der Druckexponent n im Vielle'schen Gesetz r=a·pn nur sehr klein ist. Außerdem leiden Metalle grundsätzlich an dem Mangel, dass die an ihnen haftenden Oxidschichten einen schnellen Ausbrand verhindern. Insbesondere das kalorisch so vorteilhafte Bor mit einer volumenbezogenen Verbrennungsenthalpie von 138 MJ/dm3 nimmt aufgrund der inhärenten B2O3-Schicht nicht in vollem Umfang an einer Reaktion, sei dies in der Detonationsreaktionszone oder bei der Nachverbrennung, teil.
  • Die Probleme herkömmlicher Blast-Wirkladungen auf Metallbasis sind also:
    • ein kleiner Druckexponent n der verwendeten Metalle und damit kaum Steigerung der Ausbrandgeschwindigkeit in geschlossenen Räumen, und
    • eine unvollständige Reaktion der Metalle aufgrund von Oxidschichten.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hochexplosive Blast-Wirkladung bereitzustellen, welche die oben genannten Probleme bei herkömmlichen Blast-Wirkladungen vermeidet. Insbesondere soll die Blast-Wirkladung eine höhere Leistung, d.h. einen schnelleren und möglichst vollständigen Ausbrand in geschlossenen Räumen erreichen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Blast-Wirkladung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene Blast-Wirkladung besteht aus rotem Phosphor oder einer roten Phosphor enthaltenden Verbindung, einem Sprengstoff und einem Binder.
  • Die Vorteile einer solchen, roten Phosphor enthalten Blast-Wirkladung sind insbesondere
    • ein hoher Druckexponent n und damit ein beschleunigter Ausbrand in geschlossenen Räumen, und
    • eine hohe Flüchtigkeit des entstehenden Oxids und damit ein Beitrag zur Druck-Volumenarbeit.
  • Die Blast-Wirkladung ist somit hochexplosiv, brennt schneller und vollständiger aus als herkömmliche Blast-Wirkladungen auf Metallbasis und erzielt eine sehr hohe Druck-Volumenarbeit.
  • Der Binder der Blast-Wirkladung kann wahlweise ein inerter Binder oder ein Sprengstoff, wie beispielsweise TNT oder TATB sein.
  • Das molekulare P/O-Verhältnis der Blast-Wirkladung kann sowohl ≤ 2/5 als auch ≥ 2/5 sein.
  • Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten, nicht-einschränkenden Ausführungsbeispiels besser verständlich.
  • Die vorliegende Erfindung löst die eingangs beschriebenen Probleme herkömmlicher Blast-Wirkladungen auf Metallbasis durch die Verwendung von rotem Phosphor.
  • Wird roter Phosphor unter Atmosphärendruck angezündet, so erfolgt ein langsamer Abbrand im Bereich von 0,1 mm/s. Sauersoff-unterbilanzierte pyrotechnische Sätze auf der Basis von rotem Phosphor liefern dagegen Abbrandraten von 1-2 mm/s. Werden solche Sätze eingeschlossen, so erfolgt nach dem Anzünden sogar ein explosionsartiger Abbrand.
  • Mischungen aus dem System Oktogen (Sprengstoff der Summenformel C4H8N8O8, Cyclotetramethylentetranitramin, auch als Homocyclonite bzw. HMX (High Melting Explosive) bezeichnet) / Hydroxyl-terminiertes Poly-Butadien (HTPB, Verwendung als Brennstoff und Bindemittel) und rotem Phosphor (RP) liefern Detonationsgeschwindigkeiten, die über jenen des reinen HMX liegen. So liefert zum Beispiel das ternäre System HMX / HTPB / RP mit dem Mischungsverhältnis von 68 / 12 / 20 eine Detonationsgeschwindigkeit von etwa 11.100 m/s und einen Chapman-Jouget-Druck von nicht weniger als 55 GPa.
  • Die Erfindung ist aber selbstverständlich nicht nur auf Blast-Wirkladungen mit dem obigen ternären System HMX / HTPB / RP beschränkt.
  • Zum Beispiel kann als Bindemittel anstelle des nicht-explosiven und schwer entzündlichen HTPB auch ein Sprengstoff wie beispielsweise TNT oder TATB verwendet werden.
  • Des Weiteren kann das molekulare P/O-Verhältnis der Blast-Wirkladung je nach deren Zusammensetzung sowohl ≤ 2/5 als auch ≥ 2/5 betragen.
  • Die Verwendung von rotem Phosphor bzw. roten Phosphor enthaltenden Verbindungen in der Blast-Wirkladung der Erfindung bewirkt einen hohen Druckexponenten n in dem eingangs erwähnten Vielle'schen Gesetz, was in einem beschleunigten Ausbrand in geschlossenen Räumen resultiert. Außerdem ist das entstehende Oxid in diesem Fall leicht flüchtig (z.B. ab etwa 250°C), was zu einer vollständigen oder wenigstens nahezu vollständigen Reaktion der Wirkladung führt und gleichzeitig einen Beitrag zur Druck-Volumenarbeit liefert. Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich, ist für die Blast-Wirkladung außerdem ein geringerer Anteil von teuren Nitraminen wie HMX und dergleichen erforderlich als bei herkömmlichen Systemen.

Claims (5)

  1. Blast-Wirkladung, bestehend aus rotem Phosphor oder einer roten Phosphor enthaltenden Verbindung, einem Sprengstoff und einem Binder.
  2. Blast-Wirkladung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Binder ein inerter Binder ist.
  3. Blast-Wirkladung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Binder ein Sprengstoff ist.
  4. Blast-Wirkladung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das molekulare P/O-Verhältnis der Wirkladung maximal 2/5 beträgt.
  5. Blast-Wirkladung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das molekulare P/O-Verhältnis der Wirkladung minimal 2/5 beträgt.
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