EP1954651B1 - Brandmasse mit einem metallischen brennstoff aus der gruppe ivb des periodischen systems sowie geschoss mit dieser brandmasse - Google Patents
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Classifications
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Definitions
- the invention relates to a fire mass according to the preamble of patent claim 1 and a projectile according to claim 5 or 6.
- Known splinter firing munitions contain mixtures of highly explosive explosives such as hexogen, octogen, trotyl and aluminum powder.
- the DE 29 01 517 describes a fire mass with an organic binder and a metal sponge, such as zirconium or hafnium, wherein polytetrafluoroethylene is used as a binder in a proportion of 2 to 15 mass%.
- the invention has as its object to show a fire mass, which has a sufficiently high flame life.
- the invention is based on the knowledge gained in investigations that with a corresponding Kornvertellung the preferably spherical metal powder in the range of 50-250 ⁇ m only a proportion of the binder in the fire mass even less than 1 mass% is needed, Thus, the binder Be used in the smallest possible concentration, which still ensures sufficient compressibility and fixation of the fire mass. Especially in the use of explosives-free projectiles, this distribution has also given the best results in practice.
- the use of spherical metal powders, in particular zirconium metal powder, with a higher surface area allows the binder to be applied dry to the surface of the metal powder, thereby increasing the readability and allowing volumetric metering. Volumetric means to make the powder slippery by using coarse granules with ultrafine powder and at a given temperature.
- a good organic binder is Bakelite® which is incorporated in micronized form to aid in volumetric dosing.
- an organic binder preferably halogen-free, is also incorporated in this fire mass.
- This is, as already stated, preferably a thermoset or thermoplastic micronized organic binder
- the fire mass is inert in the projectile inert, its function in the target is developed by chemical reaction with atmospheric oxygen (air-breathing system with thermobaric reaction as non ideal high blast explosives).
- the fixation of the fire mass in the projectile or warhead is carried out by pressing and subsequent heat treatment to activate the thermoset crosslinking or melting of the thermoplastic binder.
- metal powders are titanium or hafnium. This type of metal powder is not produced from the reaction of the individual basic substances themselves, but from starting materials processed into bars. Thus, the zirconium powder with a mean grain size is not obtained from zircon itself, but from a zirconium rod.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Brandmasse nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie em Geschoss nach dem Anspruch 5 oder 6.
- Verwendung finden derartige Brandmassen als Splitter-Brandmunition in einem Geschosskörper oder Sprengkopf zusammen mit einem brisanten Sprengstoff als auch in panzerbrechenden Geschossen, die keinen Sprengstoff enthalten Durch die detonative oder mechanische Fragmentierung des Geschosses oder Sprengkopfes im oder nahe des Zieles entstehen neben den Splittern schnell fliegende, in der Luft autonom brennende Brandmasse-Teilchen. Erzielt wird dabei eine räumliche und zeitlich stark ausgedehnte Brandwirkung
- Bekannte Splitter-Brandmunitionen enthalten Mischungen aus hochbrisanten Sprengstoffen wie Hexogen, Oktogen, Trotyl und Aluminiumpulver.
- Die
DE 29 01 517 beschreibt eine Brandmasse mit einem organischen Bindemittel und einem Metallschwamm, z.B. aus Zirkon oder Hafnium, wobei als Bindemittel Polytetrafluorethylen mit einem Anteil von 2- bis 15-Masse-% verwendet wird. - Mit der firmeneigenen
EP 0 051 324 B1 wird eine gattungsgemaße Brandmasse offenbart, die ein organisches Bindemittel und Metallteilchen verwendet Ausgehend vom Stand der Technik, dass die Verwendung von fluorierten Bindern die Bildung des Tetrafluorids des entsprechenden Metalls unterstützt und mit Metallen in Form von grobkörniger, poröser, schwammiger Teilchen mit einer Teilchengröße von 0,05-8 mm eine Verlangerung der Brennzeit angestrebt wird, schlägt diese Lösung vor, Metallpulver mit einer mittleren Korngroße von 15-50 µm zu verwenden. Das Bindemittel, ein organisch halogenfreier Binder, ein Polyvinylacetat, weist einen Anteil kleiner als 2-Masse-% auf Damit wird noch eine ausreichende Verpressbarkeit des Metallpulvers gewahrleistet Der Metallzusatz selbst bewirkt eine Steigerung der Blastwirkung und eine Verlängerung der Flammen-Standzeit von 1 ms auf 15ms. Dies erhöht die Anzündwahrscheinlichkeit für brennbares Material. - Mit der
EP 1 286 129 A1 wird ein weiterer Brandsatz für ein flügelstabilisiertes Wuchtgeschoss publiziert, der trotz eines relativ geringen Volumens und einer geringen Masse eine gute Wirkung besitzt. Gezündet wird der Brandsatz durch die beim Aufprall auf ein Ziel entstehenden Schockwellen, Verwendet wird ein Titanschwamm und als Bindemittel ein Epoxid- oder Polyesterharz. Der Korngrößenbereich des Titanschwammes liegt dabei um 450µm. wobei 30% eine Korngröße größer und 70% kleiner 450µm aufweisen. - Aus der
WO 01/81030 A US 5,707,419 A hingegen betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Metall- und Keramikpulver mittels Plasmazerstäubung. - Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Brandmasse aufzeigen, welche eine ausreichend hohe Flammen-Standzeit aufweist.
- Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen aufgerührt. Die Ansprüche 5 und 6 beziehen sich auf die Verwendung der Brandmasse in einem Geschose.
- Die Erfindung geht von der in Untersuchungen gewonnenen Erkenntnis aus, dass bei einer entsprechenden Kornvertellung der vorzugsweise kugelförmigen Metallpulver im Bereich von 50-250µm nur noch einen Anteil des Binders In der Brandmasse sogar kleiner als 1-Masse-% benötigt wird, Damit kann der Binder In der kleinstmöglichen Konzentration eingesetzt werden, die noch eine ausreichende Verpressbarkeit und Fixierung der Brandmasse gewährleistet. Speziell in der Verwendung sprengstofffreier Geschosse hat diese Verteilung in der Praxis zudem die besten Ergebnisse gezelgt. Die Nutzung kugelförmiger Metallpulver, insbesondere von Zirkon-Metallpulver, mit höherer Oberfläche ermöglicht, dass der Binder trocken auf die Oberfläche des Metellpulvers appliziert werden kann, wodurch die Rleselfähigkeit erhöht und ein volumetrische Dosieren möglich ist. Volumetrisch bedeutet dabei, das Pulver gleitend machen, durch Verwendung von grobem Granulat mit Feinstpulver sowie bei vorgegebener Temperatur. Als ein guter organischer Binder gilt Bakelit ®, welcher in mikronisierter Form eingebracht wird und damit das volumetrische Dosieren unterstützt.
- Gezeigt hat sich, dass halogenhaltige Binder die Verbrennung der Metalle nicht wirksam unterstützen. Dies kann aus der volumen- und massenspezifischen Reaktionsenthalphie abgeleltet werden:
-
Zr + O2 → zrO2
-12kJ/g-Metall (Reaktion der Metallpartikel mit Luftsauerstoff) -
nZr +(C2F4)n → nZrF4 + 2
nC ca. - 6kJ/g- Mischung (Reaktion der Metallpartikel mit hochhalogenhaltigen Bindern - Polytetrafluorethylen) - Die derart gebildeten Metallfluoride sind leicht flüchtig und entziehen beim Verdampfen dem System Energie. Deshalb wird auch bei dieser Brandmasse, wie bereits erwähnt, ein organischer Binder, bevorzugt halogenfreie, eingebunden. Dabei handelt es sich, wie bereits ausgeführt, vorzugsweise um einen duroplastischen oder thermoplastischen mikronisierten organischen Binder
- Die Brandmasse ist laboriert im Geschoss inert, ihre Funktion im Ziel wird mittels chemischer Reaktion mit Luftsauerstoff entfaltet (luftatmendes System mit thermobarischer Reaktion als non ideal high blast explosives). Die Fixierung der Brandmasse im Geschoss bzw. Gefechtskopf erfolgt durch Verpressen und nachfolgender Wärmbehandlung zur Aktivierung der Duroplast- Vernetzung bzw. Schmelzen des thermoplastischen Binders.
- Weitere verwendbare Metallpulver sind Titan oder Hafnium. Hergestellt werden diese Art Metallpulver nicht aus der Reaktion der einzelnen Grundsubstanzen selbst, sondern aus zu Staben verarbeiteten Ausgangsstoffen So wird das Zirkon-Pulver mit einer mittleren Korngroße nicht aus Zirkon selbst, sondern aus einem Zirkonstab gewonnen.
- Im Ergebnis wurde insbesondere bei Unterkalibergeschossen mit eingepresster Brandmasse gegen Ziele mit integrierten Treibstofftanks eine ausgezeichnete Brennzeit der Brennmasse nachgewiesen. Des Weiteren ist die Flugstrecke der im Ziel freigesetzten Brandmassen-Partikel sowie die Reaktion im Zielraum immens verbessert worden
- Dieses ist u a. darauf zurückzuführen, dass die Brandmasse nur mit der kinetischen Energie des transportierenden Geschosses und durch die Luftreibung (Drall) aktiviert wird, was durch die mittlere Korngroße der Metallpulverteilchen ermoglicht wird Dabei kann mit der Variierung der Korngröße, d.h., der Metallpulver- Granulometne das Initiier- und Abbrennverhalten der Brandmasse gesteuert werden. ,
- Prinzipiell erhoht sich durch die neue Brandmasse die Standzeit gegenüber dem Stand der Technik um den Faktor 10
Claims (8)
- Brandmasse aus metallischem Brennstoff der Gruppe IVB des periodischen Systems (Zr, TI, Hf) und einem organischen Binder, insbesondere mikronisierte Duroplaste, wobei ein Metallpulver mit einer mittleren Korngröße von 50-250µm verwendet wird, der Binder halogenfrei ist und der Anteil des halogenfreien Binder kleiner als 1-Masse-% Ist, dadurch gekennzeichnet, dass der halogenfreie Binder ein duroplastischer oder thermoplastischer mikronisierter organischer Binder ist.
- Brandmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Initller- und Abbrennverhalten durch die Metallpulver- Granulornetrie beeinflussbar ist.
- Brandmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallpulver kugelförmig (atomized) vorliegt und der Binder In mikronisierter Form eingebracht wird.
- Brandmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallpulver aus Stangen gewonnen wird.
- Geschoss mit einem Geschosskörper, der keinen Sprengstoff enthält unter Verwendung der Brandmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Fixierung der Brandmasse Im Geschoss bzw. Gefechtskopf erfolgt durch Verpressen und nachfolgender Wärmbehandlung zur Aktivierung der Duroplast- Vernetzung bzw. Schmelzen des thermoplastischen Binders erfolgt.
- Geschoss mit einem Geschosskörper oder Gefechtskopf mit Sprengstoff unter Verwendung der Brandmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 4 für Splitter-Brandmunition, wobei die Fixierung der Brandmasse im Geschoss bzw. Gefechtskopf erfolgt durch Verpressen und nachfolgender Wäkrmbehandlung zur Aktivierung der Duroplast- Vernetzung bzw. Schmelzen des thermoplastischen Binders erfolgt.
- Geschoss nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Brandmasse nur durch die kinetische Energie des transportierenden Geschosses und durch die Luftrelbung initllert werden kann.
- Geschoss nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Brandmasse laboriert im Geschoss inert ist und ihre Funktion im Ziel mittels chemischer Reaktion mit dem Luftsauerstoff entfaltet wird.
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