ES2870548T3 - Propulsores de munición insensible - Google Patents

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Abstract

Una composición propulsora no nitrocelulósica que comprende los siguientes componentes en las siguientes proporciones relativas: componente A: del 8 % al 12 % en peso de un relleno energético de MI; componente B: del 65 % al 75 % en peso de un relleno altamente energético que comprende al menos un compuesto de nitramina; componente C: del 8 % al 12 % en peso de un aglutinante, en la que el aglutinante no energético está presente en el intervalo del 8 % al 12 % en peso; y componente D: del 2 % al 10 %, en la que el plastificante energético está presente en el intervalo del 3 % al 8 % en peso, el plastificante no energético está presente en el intervalo del 2 % al 6 % en peso, de la dicha composición, en peso de un plastificante, los porcentajes en peso de los componentes A, B, C y D junto con aditivos menores, si los hay, que se añaden al 100 %.

Description

DESCRIPCIÓN
Propulsores de munición insensible
La invención se refiere a materiales energéticos de munición insensible (MI), en particular a composiciones propulsoras de MI, y aún más a propulsores de MI sin nitrocelulosa.
Los propulsores de armas de fuego de baja y alta energía y sus composiciones energéticas se basan en mezclas coloidales de nitroglicerina, nitrocelulosa y nitroguanidina (también llamada picrita) en proporciones variables, tal como las analizadas en el documento GB2371297. La tecnología usada para fabricar estos materiales ha cambiado poco en 100 años.
Las composiciones coloidales se clasifican, en general, en composiciones de base simple, doble o triple dependiendo de las proporciones de los constituyentes principales presentes (es decir, uno, dos o tres componentes principales, respectivamente). Se han incorporado otros componentes, por ejemplo, nitraminas, para aumentar la constante de fuerza o el nivel de energía de estas composiciones; las composiciones coloidales que comprenden tres o más componentes principales se pueden denominar composiciones multibase.
Los propulsores coloidales, en particular para aplicaciones de alta energía, adolecen de la desventaja de que son altamente vulnerables a una ignición no deseada cuando se encuentran en un entorno hostil y se someten al ataque de un proyectil energético, por ejemplo, un proyectil que comprende una carga de ojiva hueca.
De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se proporciona una composición propulsora no nitrocelulósica que comprende los siguientes componentes en las siguientes proporciones relativas:
componente A del 8 % al 12 % en peso de un relleno energético de MI;
componente B del 65 % al 75 % en peso de una carga altamente energética, que comprende preferentemente al menos un compuesto de nitramina;
componente C del 8 % al 12 % en peso de un aglutinante, en el que el aglutinante no energético está presente en el intervalo del 8 % al 12 % en peso; y
componente D del 2 % al 10 % en el que el
plastificante energético está presente en el intervalo del 3 % al 8 % en peso,
el plastificante no energético está presente en el intervalo del 2 % al 6 % en peso, de dicha composición, en peso de un plastificante;
los porcentajes en peso de los componentes A, B, C y D junto con los aditivos menores, si los hay, que se añaden al 100 %.
En composiciones de acuerdo con la presente invención, el componente B proporciona la capacidad de alta energía de la composición. Sin embargo, se ha descubierto de forma ventajosa que la adición de un material energético de MI, el componente A, presente en el intervalo del 8 al 12 % en peso, proporciona un propulsor que tiene una respuesta de MI incrementada al ataque de carga hueca. Se ha demostrado que ensayos recientes de compuestos definidos en el presente documento dan una reacción de TIPO V en respuesta a un ataque de carga hueca.
Los componentes C y D proporcionan procesabilidad, lo que permite que se formen mezclas junto con los componentes A y B y que se pueden trabajar en un material similar a una masa adecuado que se puede prensar, laminar o extruir para formar productos propulsores adecuados. La combinación mutua de estos componentes se selecciona especialmente en composiciones de acuerdo con la presente invención debido a las ventajas inesperadas que dicha combinación proporciona como sigue.
Las composiciones de acuerdo con la presente invención se pueden procesar de forma adecuada para proporcionar materiales propulsores, por ejemplo, para su uso como propulsores de armas de fuego o cohetes, especialmente propulsores de armas de fuego, que de forma inesperada y beneficiosa pueden mostrar una vulnerabilidad mejorada, es decir, reducida sobre los propulsores coloidales, pero sin una disminución correspondiente en energía normalmente asociada con dicha mejora.
Las propiedades principales que son deseables para un propulsor de arma de fuego de baja vulnerabilidad, además de su vulnerabilidad reducida al ataque de carga hueca, se pueden resumir como sigue:
(1) una buena fuerza propulsora práctica; por ejemplo, propulsores de armas de fuego para su uso en aplicaciones de proyectiles de energía cinética de gran calibre o para su uso en aplicaciones de artillería que muestren una fuerza en el intervalo de 820 KJ/kg a 1250 KJ por kg o más.
(2) una baja velocidad de combustión, deseablemente inferior a 80 mm por segundo; esto permite usar propulsores de varilla de tamaño de banda reducido;
(3) una baja temperatura de llama deseablemente inferior a 3200 K; esto ofrece la posibilidad de reducir la erosión del cañón del arma de fuego;
(4) la posibilidad de transformación en una masa y extruir la masa usando disolventes de procesamiento convencionales simples:
(5) la posibilidad de transformación en un producto propulsor que muestre poca o ninguna aireación con una densidad superior al 98 %, preferentemente superior al 99 %, de su densidad máxima teórica; lo que da como resultado una matriz propulsora más densa y consistente.
(6) bajo peso molecular del gas, preferentemente en el intervalo de 20 a 22; potenciar el volumen de gas en la ignición que potencia la velocidad del proyectil.
Las composiciones propulsoras que incorpora la invención son adecuadas para formar productos propulsores que tienen inesperadamente todas las propiedades deseables mencionadas anteriormente.
El componente A se puede seleccionar de un relleno de MI altamente energético, tal como, por ejemplo, nitrotriazolona (NTO), hexanitrostilbeno (HNS), nitroguanidina (picrita), triaminotrinitrobenceno (TATB), guarnilureadinitramida (FOX-12), 1,1-diamino 2,2-dinitroetileno (FOX-7). El relleno energético de MI es aquel que, sin modificación, tiene un FOI superior a 100. Muchos rellenos energéticos, incluyendo RDX y HMX, se pueden modificar, ya sea por medio de estabilizadores o de revestimientos, de modo que tengan un grado de cumplimiento de MI y un FOI superior a 100. El componente A se selecciona de un material que es inherentemente MI, tal como tendrá un FOI > 100, sin ningún procesamiento o modificación. Se ha descubierto de forma ventajosa que la inclusión de un relleno energético de MI en una cantidad del 8 % al 12 % en peso proporciona una composición final que tiene un alto nivel de cumplimiento de MI.
Ejemplos del componente B preferente, relleno energético de alta energía, son las nitraminas heteroalicíclicas, tal como, por ejemplo, r Dx (ciclo-1,3,5-trimetileno, 2,4,6-trinitramina, ciclonita o hexágeno), HMX (ciclo-I,3,5,7-tetrametileno-2,4,6,8-tetranitramina, octógeno) o TATND (tetranitro-tetraminodecalina) y mezclas de los mismos. Otros rellenos altamente energéticos pueden ser TAGN, nitraminas aromáticas tal como tetril, dinitramina de etileno y ésteres de nitrato tal como nitroglicerina (trinitrato de glicerol), trinitrato de butanotriol o tetranitrato de pentaeritrital, y percloratos y nitratos inorgánicos tal como el perclorato de amonio, junto opcionalmente con combustible metálico, tal como partículas de aluminio.
La composición comprende el componente C, un aglutinante y comprende un aglutinante no energético y, opcionalmente, un aglutinante energético, presente en el intervalo del 8 al 12 % en peso. Preferentemente, el aglutinante es una mezcla de aglutinante energético y no energético; más preferentemente, el aglutinante energético está presente en el intervalo del 5 al 10 % en peso, el aglutinante no energético está presente en el intervalo del 8 al 12 % en peso.
Ejemplos de materiales aglutinantes no energéticos adecuados que se pueden mezclar con EVA (etilvinilacetato) son materiales celulósicos tales como ésteres, acetato de celulosa, acetobutirato de celulosa, poliuretanos, poliésteres, polibutadienos, polietilenos, polivinilacetato y mezclas y/o copolímeros de los mismos.
Ejemplos de materiales aglutinantes energéticos adecuados que se pueden usar junto con un aglutinante no energético, tal como EVA, son nitrocelulosa (no se usa en la presente invención), nitrato de polivinilo, nitroetileno, acetato de nitroalilo, acrilato de nitroetilo, metacrilato de nitroetilo, acrilato de trinitroetilo, acrilato de dinitropropilo, C-nitropoliestireno y sus derivados, poliuretanos con grupos C- y N- nitro alifáticos, poliésteres hechos de ácidos dinitrocarboxílicos y dinitrodiol y homopolímeros de 3-nitrato-3 metil oxetano (PoliNIMMO).
La composición comprende el componente D, un plastificante que comprende un plastificante no energético y un plastificante energético. El plastificante energético está presente en el intervalo del 3 al 8 % en peso, y el plastificante no energético está presente en el intervalo del 2 al 6 % en peso; de modo que el plastificante total es del 2 al 10 % en peso, en el que, preferentemente, el % en peso de plastificante energético es mayor que el % en peso de plastificante no energético.
Ejemplos de plastificantes energéticos pueden ser butilo NENA, GAP (polímero de glicidil acida), BDNPA/F (bis-2,2-dinitropropilacetol/formal), dimetilmetileno dinitroamina, bis(2,2,2-trinitropropil)formal, bis(2, 2,2-trinitroetil)formal, bis (2-fluoro-2,2-dinitroetil)formal, dinitrato de dietilenglicol, trinitrato de glicerol, trinitrato de glicol, dinitrato de trietilenglicol, dinitrato de tetretilenglicol, trinitrato de trimetiloletano, trinitrato de butanotriol o trinitrato de 1,2,4-butanotriol.
Ejemplos de plastificantes no energéticos conocidos pueden ser, adipato de dioctilo (DOA), sebacato de dioctilo (DOS), ésteres de dialquilo o adípico sebácico o triacetina, fosfato de tricresilo, polialquilenglicoles y sus derivados de éter alquílico, por ejemplo, polietilenglicol, polipropilenglicol y éter butílico de dietilenglicol.
Ejemplos de aditivos menores pueden comprender, por ejemplo, uno o más estabilizadores, por ejemplo, carbamita (N,N1-difenilo, NN1-dietilurea) o PNMA (para-nitrometilmetoxianilina); y/o uno o más modificadores balísticos, por ejemplo, negro de carbón o sales de plomo; y/o uno o más supresores de destello, por ejemplo, una o más sales de sodio o potasio, por ejemplo, sulfato o bicarbonato de sodio o potasio y uno o más agentes de acoplamiento de aglutinantes a rellenos energéticos y uno o más antioxidantes.
La nitrocelulosa es un aglutinante energético muy común; sin embargo, la reproducibilidad de la fuente de celulosa es un problema ya que comúnmente se deriva de fuentes naturales. Para asegurar la reproducibilidad del propulsor final, la fuente se controlaría preferentemente de forma estricta. Se ha descubierto de forma muy ventajosa que en la composición propulsora de acuerdo con la invención es posible eliminar la nitrocelulosa, de modo que se proporcione una composición propulsora no nitrocelulósica, en la que
el componente A comprende del 8 % al 12 % en peso,
el componente B comprende del 65 % al 75 % en peso y
el componente C comprende del 8 % al 12 % en peso, en la que el aglutinante no energético está presente en el intervalo del 8 % al 12 % en peso
el componente D comprende del 2 % al 10 %
el plastificante energético está presente en el intervalo del 3 al 8 % en peso, el plastificante no energético está presente en el intervalo del 2 al 6 % en peso, de dicha composición, añadiendo los porcentajes al 100 %.
Otro aspecto que no forma parte de la invención se refiere a un propulsor de arma de fuego que comprende varillas o gránulos que comprenden una composición como se define en el presente documento.
Las composiciones de acuerdo con la presente invención se pueden transformar en propulsores mediante técnicas conocidas por los expertos en la técnica. Los ingredientes se incorporan en una amasadora adecuada para formar una composición homogénea. Finalmente, la composición producida se prensa, se lamina o se extruye en forma de un material similar a una masa a través de troqueles de extrusión moldeados de forma adecuada. La extrusión se puede llevar a cabo usando una máquina de extrusión de doble tornillo corrotante.
Las varillas se forman normalmente cortando barras de longitud adecuada o tiras extruidas a través de troqueles adecuados que dan una forma que podría incluir una ranura longitudinal. Los gránulos se forman normalmente de forma similar cortando barras o varillas obtenidas por extrusión en longitudes mucho más cortas. Normalmente, dichos gránulos tienen pequeños orificios, por ejemplo, siete orificios que los atraviesan longitudinalmente para proporcionar superficies de combustión adecuadas.
Las composiciones en particular preferentes se describen en la tabla 1, a continuación.
Tabla 1 Composiciones propulsoras de MI
Figure imgf000004_0001
continuación
Figure imgf000005_0001
Ensayo experimental
Varias composiciones de la tabla 1 se sometieron a una configuración de prueba de acuerdo con STANAG 4526, a saber, respuesta a un ataque de carga hueca. La respuesta se midió teniendo en cuenta la evidencia combinada de los resultados de sobrepresión de la explosión, el daño observado en la placa testigo y las observaciones de los restos del propulsor.
Se midió la respuesta de los compuestos 503 y 519 (que contienen el componente A) (que no forman parte de la invención) como si experimentaran una reacción de TIPO V. Esta es una respuesta muy baja al estímulo externo. Los compuestos de la técnica anterior, 424 y 463 contienen en gran parte los mismos compuestos, pero no tienen un relleno de MI presente, es decir, el componente A. Se observó que la respuesta de MI fue III/IV, que es una respuesta mucho más violenta en comparación con la de los compuestos de la invención.
Se describirán ahora modos de realización ejemplares del dispositivo de acuerdo con la invención con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:-la figura 1 muestra una representación tridimensional de un paquete de varillas propulsoras.
Volviendo a la figura 1, se proporciona una parte final de un paquete 1 de una pluralidad de varillas propulsoras 2. Se ha enrollado una ligadura elástica 3 alrededor de la pluralidad de varillas 2 tres veces usando una máquina de atar (no mostrada). La sujeción de la ligadura 3 se puede conseguir mediante el uso de un nudo y posteriormente cortando la ligadura 3. Se pueden aplicar ligaduras adicionales a otras circunferencias distintas y, de hecho, puede ser preferible tener al menos dos ligaduras aplicadas en circunferencias distintas para evitar que las varillas propulsoras 2 se separen.

Claims (3)

REIVINDICACIONES
1. Una composición propulsora no nitrocelulósica que comprende los siguientes componentes en las siguientes proporciones relativas:
componente A: del 8 % al 12 % en peso de un relleno energético de MI;
componente B: del 65 % al 75 % en peso de un relleno altamente energético que comprende al menos un compuesto de nitramina;
componente C: del 8 % al 12 % en peso de un aglutinante, en la que el aglutinante no energético está presente en el intervalo del 8 % al 12 % en peso; y
componente D: del 2 % al 10 %, en la que el
plastificante energético está presente en el intervalo del 3 % al 8 % en peso,
el plastificante no energético está presente en el intervalo del 2 % al 6 % en peso,
de la dicha composición, en peso de un plastificante,
los porcentajes en peso de los componentes A, B, C y D junto con aditivos menores, si los hay, que se añaden al 100 %.
2. Una composición de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el componente A se selecciona de nitrotriazolona (NTO), hexanitrostilbeno (HNS), nitroguanidina (picrita), triaminotrinitrobenceno (TATB), guarnilureadinitramida (FOX-12), 1,1-diamino 2,2-dinitroetileno (FOX-7).
3. Una composición de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el aglutinante se selecciona de un aglutinante no energético y un aglutinante energético.
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