ES2872299T3

ES2872299T3 - Pólvora para la aceleración de proyectiles para sistemas de morteros

Info

Publication number: ES2872299T3
Application number: ES13704344T
Authority: ES
Inventors: Ulrich Schädeli; Dominik Antenen; Beat Vogelsanger; Vincent Gfeller
Original assignee: Nitrochemie Wimmis AG
Current assignee: Nitrochemie Wimmis AG
Priority date: 2013-01-29
Filing date: 2013-01-29
Publication date: 2021-11-02
Anticipated expiration: 2033-01-29
Also published as: US20150321969A1; EP2951137B1; PL2951137T3; KR20150122129A; CA2899260A1; EP2951137A1; JP2016511210A; CA2899260C; WO2014117280A1; JP6165269B2; KR101944300B1

Abstract

Pólvora como pólvora de propulsión o pólvora de encendido para la aceleración de proyectiles para sistemas de morteros, que se basa en nitrocelulosa y que contiene un portador de energía cristalino a base de nitramina en 1- % en peso y un amortiguador de brillo de la boca inorgánico, estando presente la pólvora en forma de granos, y los granos presentan en su superficie un principio activo plastificante inerte, y el amortiguador de brillo de la boca inorgánico está presente en 0.1-10% en peso, que se caracteriza por que el principio activo plastificante inerte es alcanfor y está presente en 0.01 - 1% en peso.

Description

DESCRIPCIÓN

Pólvora para la aceleración de proyectiles para sistemas de morteros

Ámbito técnico

(0001) La invención hace referencia a una pólvora como pólvora de propulsión o pólvora de encendido para la aceleración de los proyectiles en sistemas de morteros, que se basa en la nitrocelulosa y que contiene un portador de energía cristalina a base de nitramina en un 1-30 % en peso y un amortiguador de brillo de la boca inorgánico, y estando presente la pólvora en forma de granos, y los granos presentan en su superficie opcionalmente un principio activo inerte plastificante. Además, la invención hace referencia a un método para la fabricación de semejante pólvora.

Estado de la técnica

(0002) En los últimos años, en el ámbito de las armas de cañón de gran calibre se ha producido un cambio notable. Así, hasta el final de la guerra fría, los sistemas de tanques y artillería de gran calibre formaban la espina dorsal de las formaciones de tierra. Estos sistemas fueron optimizados para la defensa del propio territorio y presentaban, debido a su gran peso, sólo una movilidad limitada. Especialmente, este tipo de sistemas de armas no se podían cargar en el aire, lo cual dificultaba enormemente un desplazamiento territorial rápido.

(0003) El estallido del primer conflicto de Irak al principio de los años noventa ha supuesto, sin embargo, un giro notable en los escenarios de uso convencionales. Las armas de cañón de gran calibre debían ser transportadas en un breve espacio de tiempo por amplias distancias hacia el lugar de uso. La primera guerra de Irak marcó así el redescubrimiento de los sistemas de morteros. Debido a su peso relativamente pequeño, este tipo de armas de cañón de gran calibre se podían trasladar por aire en gran número sin problema y se podían emplear rápidamente en caso de conflicto. Además, gracias a la aparición de una electrónica potente, como la navegación por satélite o la guía de objetivo, se puedo mejorar significativamente la precisión.

(0004) El pasado más reciente ha demostrado que esta tendencia a la movilidad de las fuerzas armadas se ha extendido alrededor del globo terráqueo. Gracias al gran interés en los sistemas de morteros ascendió la demanda, y asociado a ello, también el deseo de un aumento del rendimiento. Así, las nuevas granadas de mortero con una guía de objetivo electrónica y la posibilidad de una detonación puntual precisa presentan un peso mayor que las granadas estándar existentes hasta el momento. A partir de ahí, surgió la necesidad de una propulsión de mayor potencia que pueda compensar el efecto del elevado peso con el alcance o que incluso pueda aumentar el alcance.

(0005) Además, se ha demostrado que, en los últimos veinte años, los conflictos militares estaban localizados sobre todo en zonas de climas cálidos, por ejemplo, en Irak o en Afganistán. Las propulsiones usadas hasta entonces obtuvieron ampliamente nitroglicerina para lograr un potencial de rendimiento elevado y no estaban concebidos para la elevada carga térmica. Se comprobó que datos importantes de balística interior, como la velocidad a la boca y la presión de gas máxima, se alteraron en consecuencia del empleo y el almacenamiento durante muchos meses en zonas climáticas cálidas. La menor velocidad a la boca conlleva una reducción del alcance y evita así la probabilidad de acierto en el impacto. De forma contraria, aumenta la presión del gas hasta un 50%, lo cual supone un gran riesgo de seguridad en el disparo. El fuerte efecto del clima caluroso añade además la estabilidad química de una propulsión, de manera que, entre otros, el estabilizador se gasta más rápidamente. En resumen, las pólvoras convencionales que contienen nitroglicerina suponen un riesgo a la seguridad tanto en el almacenamiento en búnkeres calientes como en cajas de munición bajo los rayos directos del sol, de manera que pueden convertirse espontáneamente en la autocatálisis y pueden herir mediante la explosión al personal de alrededor y destrozar edificios.

(0006) La empresa Nitrochemie había reconocido ya hace algún tiempo las señales del tiempo y había empezado con el desarrollo de una nueva generación de pólvoras de alta potencia libres de nitroglicerina, que en empleos prolongados en zonas climáticas cálidas no mostraron ninguna alteración de la estabilidad balística y química, es decir, su uso y almacenamiento en zonas climáticas cálidas no representaron absolutamente ningún riesgo a la seguridad. Esta nueva generación de pólvoras fue desarrollada primeramente especialmente para usos de alta potencia en armas de cañón de calibres medios, como la munición APFSDS-T de calibre inferior o la munición Alrburst de calibre completo. Este tipo de sistemas de armas están equipados normalmente con cañones de armas relativamente largos, y al hacerse el disparo se producen presiones de gas máximas relativamente elevadas, normalmente de 3000-5000 bar.

(0007) Al contrario de lo anterior, los cañones de tubo en sistemas de mortero son notablemente más cortos y las presiones de gas máximas resultantes del disparo son más bajas, es decir, con una carga máxima, alrededor de 100 bar, y con unas cargas más bajas, correspondientemente más bajas. Esto significa que la pólvora se tiene que emplear en una cantidad suficiente con menos de 100 bar de presión de gas. Este criterio no se podría alcanzar con las fórmulas de alto rendimiento originales sin nitroglicerina. Por ello, surgió la necesidad de un nuevo concepto para una tecnología de propulsión adecuada, que fuera concebido para las relaciones especiales de sistemas de mortero con presiones de gas máximas bajas y cañones de armas cortos. De semejante nueva propulsión se exige igualmente una estabilidad química y balística sobresaliente, de manera que la propulsión tiene que presentar al mismo tiempo la propiedad de que se pueda emplear en sistemas de mortero bajo un rendimiento de potencia más alto.

(0008) El documento WO 2011/153655 A2 (Nitrochemie Wimmis AG) revela un sistema de propulsión para proyectiles, que no contiene ninguna nitroglicerina y que es adecuado para proyectiles de pequeño calibre y de mortero. La composición del grano consta de nitrocelulosa, un portador de energía a base de nitramina, así como uno o varios ablandadores inerte/s, que preferiblemente, presentan una alta concentración en la zona cercana a la superficie.

(0009) El documento EP 1857429 A1 (Nitrochemie Wimmis AG) describe una propulsión para la aceleración de proyectiles, que se basa en nitrocelulosa. La propulsión comprende como base nitrocelulosa, un portador de energía cristalino a base de nitramina en una cantidad de 1 - 25% en peso, así como, al menos, dos principios activos inertes plastificantes, estando distribuido uno de los principios activos homogéneamente en la matriz de la propulsión y presentando el segundo principio activo en una zona cercana a la superficie una concentración elevada. Esta composición tiene como resultado una propulsión con un grado de empleo de energía elevado, y la propulsión está presente, preferiblemente, en la forma de granos.

Representación de la invención

(0010) Es el objetivo de la invención crear una pólvora perteneciente al ámbito técnico mencionado al inicio como pólvora de propulsión o pólvora de encendido para la aceleración de proyectiles para sistemas de mortero, que presenta una estabilidad química y balística sobresaliente y que se puede emplear bajo un bajo un rendimiento de potencia más alto.

(0011) El cumplimiento del objetivo se define a través de las características de la reivindicación 1a. Según la invención, se proporciona una pólvora como pólvora de propulsión o encendido para la aceleración de proyectiles para sistemas de mortero, que se basa en nitrocelulosa. La pólvora contiene un portador de energía cristalino en un 1-30 % en peso y un amortiguador de brillo de la boca inorgánico en un 0.1-10 % en peso. La pólvora está presente en forma de granos. Los granos presentan en su superficie un principio activo inerte plastificante. Este

(0012) principio activo es alcanfor y está presente en un ámbito de entre 0.01 - 1 % en peso.

(0013) Es sorprendente, que mediante el uso de cantidades relativamente pequeñas de un principio activo plastificante inerte se pueda reducir en la superficie de la pólvora la dependencia de la presión con temperaturas en aumento. Es conocido en las pólvoras de propulsión para empleos de calibre intermedio que, con grandes cantidades de un principio activo plastificante inerte, se puede ajustar la evolución de la presión de modo sea más aplanada. Con menos del 2% en peso apenas de consiguen efectos. Sin embargo, se ha demostrado que este contexto no es válido para las pólvoras de propulsión en las aplicaciones de morteros. En las propulsiones para sistemas de morteros según la invención se consigue una evolución de la presión aplanada con cantidades relativamente pequeñas de un principio activo plastificante inerte. Al aumentar la concentración, la evolución de la presión se vuelve cada vez más pronunciada, y al añadirse bastante más de 1% en peso aumenta la presión con una temperatura en aumento de forma significativa.

(0014) En la zona preferible del principio activo plastificante inerte, el aumento de la velocidad a la boca es también relativamente pequeña al haber una temperatura en aumento, de manera que la propulsión se caracteriza, en su conjunto, por una característica de temperatura neutral.

(0015) La pólvora conforme a la invención presenta con una evolución de presión aplanada un grado de empleo de energía elevado, lo cual conlleva una capacidad de rendimiento de balística interior elevada.

(0016) Como sistemas de mortero se entienden sistemas generales que presentan un cañón relativamente corto y que pueden ser disparados en ángulos relativamente pronunciados. Existen morteros a partir del calibre de 37 mm (morteros ligeros) hasta 240 mm (morteros superpesados). Los más importantes son los morteros pesados en los calibres de 60 - 120 mm. En el foco de la invención están especialmente los morteros o las propulsiones correspondientes para sistemas de los calibres 60 mm, 81 mm y 120 mm.

(0017) Además, las pólvoras según la invención también pueden ser usadas como pólvoras de encendido para usos de morteros. Una pólvora de encendido se inserta en el vástago de una granada de mortero y se utiliza para reforzar el impulso del encendido inicial pirotécnico y para transferir a la pólvora de propulsión en los incrementos de alrededor (en inglés: “Horse Shoes”). La composición de una pólvora de encendido es idéntica a la composición de una pólvora de propulsión. Sin embargo, se pueden diferenciar por la dimensión del grano y en la geometría del grano.

(0018) Tanto la pólvora de propulsión como también la pólvora de encendido son pólvoras a granel extruibles, que se pueden fabricar en el proceso de disolventes, que contienen nitrocelulosa como componente principal. La nitrocelulosa es desde hace más de cien años el material de partida más importante para la fabricación de pólvoras de cargas propulsoras de una, doble o triple base. Se obtiene de la nitración de la celulosa (linter de algodón, celulosa), está disponible en grandes cantidades económicas y se ofrece en una amplia variedad de distintas propiedades químicas-físicas. La nitrocelulosa varías, por ejemplo, con respecto al contenido de nitrógeno, el peso molecular o la viscosidad y puede procesarse, a causa de estas diferencias, en distintos tipos de pólvoras de carga propulsiva homogéneos. El contenido de energía de la nitrocelulosa se ajusta a través del contenido de nitrógeno. En fórmulas de una base, la nitrocelulosa es el único portador de energía, lo cual significa que la densidad de la energía de la nitrocelulosa, comparada con otros polímeros aglutinantes sintéticos, es relativamente elevada.

(0019) Las pólvoras existentes se basan en la nitrocelulosa. Las mismas presentan preferiblemente un contenido de nitrógeno de promedio del 12.6 - 13.25%. Los demás componentes clave contenidos en la matriz del grano son un portador de energía cristalino, así como un amortiguador de brillo de la boca inorgánico.

(0020) El portador de energía cristalino eleva el contenido de energía de la pólvora y se emplea en una concentración en el ámbito de entre 1 - 30 % en peso. Con estas proporciones se consigue en una base de nitrocelulosa que las distancias intermedias entre los cristalinos individuales del portador de energía cristalino sean lo suficientemente grandes, de manera que los cristalinos individuales no se tocan en su mayor parte. Mediante ello se consigue que, con el efecto de estímulos externos mecánicos, el impulso de choque no se pueda transferir desde un cristal de materia explosiva a los cristales que se encuentran contiguos entre sí. Así, no se multiplica un impulso de choque que actúa primariamente y no se transfiere a toda la cantidad de pólvora. En cambio, con proporciones de peso mayores del portador de energía cristalino, los cristales individuales están demasiado cercanos unos a otros, observado desde un punto de vista estadístico, mediante lo cual la vulnerabilidad de la pólvora aumenta notablemente.

(0021) El amortiguador de brillo de la boca inorgánico se emplea en una concentración en el ámbito de 0.1 - 10% en peso. Mediante la adición de un amortiguador de brillo de la boca inorgánico se suprime la transformación de gases no quemados, como el hidrógeno o el monóxido de carbono en la zona de la boca del arma, de manera que la misma no se inflama o sólo se inflama en pequeña medida. De este modo, el fuego de la boca se reduce, lo cual reduce, por un lado, el efecto de deslumbramiento del fuego para los tiradores y, además, dificulta la localización de los tiradores.

(0022) Preferiblemente, en referencia al portador de energía cristalino a base de nitramina se trata de, al menos, una combinación del grupo que comprende hexógeno (RDX) Y octógeno (HMX). Estas dos combinaciones de la fórmula general R-N-NO²(R=resto) tienen un resto (R) relativamente pequeño, que en comparación con el elemento de estructura de la nitramina representa una proporción pequeña de la molécula total. Mediante esto, ambos compuestos presentan un contenido de energía relativamente elevado.

(0023) Preferiblemente, se usa RDX como portador de energía cristalino. En comparación con HMX es más económico y más seguro en su fabricación. HMX es más caro que RDX, pero, sin embargo, no ofrece ninguna ventaja especial. Otras composiciones de nitramina (como, por ejemplo, NlGU, etc.) tienen relativamente poca potencia, en comparación con RDX. Para la estabilización, se pueden usar también aditivos como, por ejemplo, la acardita II.

(0024) De forma especialmente preferible, la combinación de nitramina cristalina presenta un tamaño de grano intermedio definido. Así, por ejemplo, RDX se usa preferiblemente con un tamaño de grano intermedio de 4 - 8 micrómetros, especialmente, 6 micrómetros. El tamaño de partícula homogéneo del portador de energía cristalino permite fabricar pólvoras que presentan propiedades químicas y balísticas químicas relativamente constantes.

(0025) De forma alternativa a las combinaciones de nitramina sería posible, por ejemplo, también un nitrato-éster de la fórmula general R-O-NO². En efecto, los nitrato-ésteres son menos estables químicamente, en comparación con las combinaciones de nitramina. También es posible usar, al menos, una de las siguientes combinaciones como combinaciones de nitramina cristalinas: hexano-nitro-iso-wurtzitan (CL-20, CAS-# 14913-74-7), nitroguanidina (NlGU, NQ, CAS-#70-25-7), N-metilo-nitramina (tetrilo, N-metilo-N, 2, 4, 6-tetra-nitro-benzolamina, CAS-#479-45-8), así como nitro-tri-azolono (NTO, CAS# 932-64-9) y tri-amino-tri-nitro-benzol (TATB, CAS#3058-38-6). Todas estas combinaciones energéticas pueden ser empleadas individualmente o en combinación unas con otras.

(0026) De forma especialmente preferible, la proporción del portador de energía cristalino está entre 5 - 25% en peso. Especialmente, se favorecen las pólvoras que presentan los portadores de energía cristalinos en proporciones de entre 10 - 20% en peso. En proporciones de peso por debajo de 25% en peso, especialmente, hasta 20% en peso, los cristales individuales del portador de energía están distanciados entre sí de tal modo que la vulnerabilidad de la pólvora está a un nivel muy bajo. El uso de un principio activo plastificante, inerte puede debilitar un poco la vulnerabilidad de la pólvora, con una proporción de peso relativamente alta de la combinación de nitramina cristalina. También es posible usar proporciones altas de la combinación de nitramina cristalina.

(0027) Junto a su propiedad como portador de energía cristalino, el RDX tiene también ciertas propiedades de estabilización que se hacen notar ya a partir de aprox. un 1% en peso y que aumentan insignificantemente con una proporción en aumento.

(0028) En referencia al amortiguador de brillo de la boca inorgánico se trata, preferiblemente, de, al menos, una combinación del grupo de las sales álcali como, por ejemplo, nitrato de potasio y sulfato de potasio. Junto a la reducción de la llama de la boca, estas combinaciones pueden acelerar también la combustión, y gracias a esto, pueden reducir la formación de residuos, lo cual aumenta aún más el grado de empleo de energía.

(0029) En una forma de ejecución especial, el amortiguador de brillo de la boca inorgánico está presente en una proporción de 0.1 - 5% en peso.

(0030) Además, la superficie del grano de la pólvora está tratado, preferiblemente, con grafito y etanol.

(0031) Los granos de pólvora extruidos se someten preferiblemente a un tratamiento de superficies con etanol y grafito. La superficie se trata con alcanfor como principio activo plastificante inerte. El principio activo plastificante inerte penetra en las zonas cercanas a la superficie del grano de la pólvora y permanece allí, es decir, está localizado y no se distribuye por la matriz del grano. El principio activo plastificante inerte presenta una profundidad de penetración de unos pocos 100 micrómetros, por ejemplo, como máximo 400 micrómetros, preferiblemente entre 100 - 300 micrómetros. Esto significa que, al menos, el 95% en peso del principio activo plastificante inerte está contenido a esta profundidad.

(0032) El grafito aplicado permanece preferiblemente en la superficie del grano de la pólvora.

(0033) Mediante el tratamiento de superficie, es decir, mediante la aplicación de etanol, grafito y el principio activo plastificante inerte sobre la superficie del grano de la pólvora extruido se influencian positivamente las propiedades del grano de pólvora. Así se mejora un comportamiento neutral a la temperatura y la densidad de la pólvora a granel (es decir, cuánta pólvora puede tener espacio en un volumen de contenedor predeterminado), especialmente, mediante un tratamiento de superficie con grafito y etanol. El nivel de presión (es decir, la relación entre la presión de gas máxima y la velocidad a la boca) se mejora especialmente mediante la adición del principio activo plastificante inerte sobre la superficie del grano de pólvora extruido, mediante lo cual, sin embargo, el coeficiente de temperatura puede empeorar. Al mismo tiempo, la matriz del grano no contiene más combinaciones inertes de lo necesario, y puede presentar, gracias a ello, la cantidad mayor posible de combinaciones energéticas. A través de un tratamiento de superficies con una combinación de estas sustancias, se puede conseguir el mayor efecto posible.

(0034) En pólvoras para aplicaciones de morteros, el principio activo plastificante inerte está en la superficie del grano, preferiblemente, en no más del 0.1% en peso, especialmente, en un ámbito de entre 0.01% y 0.1 % en peso. Precisamente con estas cantidades del principio activo plastificante inerte, la modificación de la velocidad a la boca y también del ascenso de presión es relativamente pequeño en el transcurso hacia temperaturas elevadas. En cantidades notablemente mayores del principio activo plastificante inerte se reduce la posibilidad de lograr un comportamiento neutral a la temperatura.

(0035) Preferiblemente, los granos para el accionamiento tienen una geometría cilindrica circular con canales longitudinales en dirección axial. El número de canales puede ser cualquiera, a menudo, un grano presenta un canal, 7 ó 19 canales. Semejante pólvora de carga de propulsión, también denominada pólvora de agujero es, en consecuencia, granulado o a granel, y así puede ser rellenado industrialmente en las vainas de los cartuchos.

(0036) Normalmente, la relación entre la longitud (L) y el diámetro (D) del grano cilíndrico tiene un valor L/D - 0.25 - 5. La longitud del cilindro circular está, por ejemplo, en el ámbito de 0.3 - 10 mm y el diámetro en el ámbito de 0.3 - 10 mm.

(0037) Si se ejecuta la invención como pólvora de multiagujeros, entonces, es preferible una geometría con un círculo graduado pequeño y así con un espesor de pared exterior mayor. Esto significa que los canales longitudinales individuales, observados desde el corte transversal, están dispuestos más hacia el centro, y en su conjunto, adoptan un círculo graduado menor. Preferiblemente, por ejemplo, seis canales longitudinales forman, en una pólvora de 7 agujeros con un corte total de aprox. 3.6 mm, un círculo graduado con un diámetro de aprox. 2.1 mm.

(0038) En una forma de ejecución especial, los canales longitudinales individuales de una pólvora de propulsión presentan un diámetro de agujero de entre 0.1 - 0.5 mm.

(0039) Si se utilizan las pólvoras conformes a la invención como pólvoras de encendido, las dimensiones del grano son normalmente más pequeñas que en el empleo para la propulsión. Además, a menudo tienen una geometría cilíndrica circular con un canal longitudinal central. Presentan, por ejemplo, un diámetro exterior de 1.3-1.7 mm, una longitud de 1.5-2.0 mm, un espesor de pared de promedio de 0.6-0.8 mm y un diámetro de agujero de aprox.

0.10 mm.

(0040) Alternativamente, el material para la pólvora puede estar presente en forma de tira o puede ser extruida directamente en una forma determinada, adecuada para armas de cañón. En esta forma, es especialmente adecuada para munición de gran calibre. Entre ella están las formas normales, en las que la anchura es mucho menor (por ejemplo, al menos, 5 veces ó, al menos, 10 veces) que la longitud, y el espesor es, a su vez, mucho menor (por ejemplo, al menos, 5 veces ó, al menos, 10 veces) que la anchura. Normalmente, el espesor es de, por ejemplo, 1-2 mm, la anchura de, por ejemplo, 10 mm o más y la longitud de, por ejemplo, 100 - 150 mm).

(0041) Son posibles también los denominados “cuerpos de forma”, es decir, formas cilindricas huecas para una munición, en la cual falta la vaina o en la cual la misma se sustituye por el “cuerpo de forma” dispuesto detrás del encendido.

(0042) La matriz del grano puede contener, dado el caso, otros principios activos conocidos. Para el aumento de la estabilidad pueden añadirse bicarbonato de sodio (CAS-#: 144-55-8), carbonato de calcio (CAS-#: 471-34-1), óxido de magnesio (CAS-#: 1309-48-4), acardita II (CAS-#: 724-18-5), centralita I (CAS-#: 90-93-7), centralita II (CAS-#: 611-92-7), 2-nitro-di-fenilo-amina (CAS-#: 836-30-6) y di-fenilo-amina (CAS-#: 122-39-4). Aditivos como la cal, el óxido de manganeso, el óxido de magnesio (CAS-#: 1303-48-4), trióxido de molibdeno (CAS-#: 1313-27-5), silicato de magnesio (CAS-#: 14807-96-6), carbonato de calcio (CAS-#: 471-34-1), dióxido de titanio (CAS-#: 13463-67-7), óxido de wolframio (CAS-#: 1314-35-8) sirven para el cuidado del cañón. Combinaciones como el éster de ácido ftálico, el éster de ácido cítrico ó el éster de ácido adípico son ablandadores convencionales.

(0043) Además, el grano verde, es decir, la pólvora aún no tratada, puede contener en la matriz también otros principios activos conocidos, por ejemplo, para la mejora del comportamiento de encendido y para la modulación del comportamiento de combustión.

(0044) Un método para la fabricación de una pólvora conforme a la invención se caracteriza por que una masa de pólvora que contiene un disolvente se fabrica a base de nitrocelulosa y un portador de energía cristalino a base de nitramina en 1-30% en peso y un amortiguador de brillo de la boca de la boca inorgánico. A continuación, se fabrica un grano verde a partir de la masa de pólvora que contiene el disolvente mediante extrusión. De este grano verde se elimina el disolvente, y el grano verde se trata en la superficie con el alcanfor como principio activo plastificante inerte. Finalmente, se seca el grano verde tratado en la superficie.

(0045) Una pólvora conforme a la invención, cuyo aglutinante consiste predominantemente en nitrocelulosa, y que contiene adicionalmente un portador de energía cristalino a base de nitramina y un amortiguador de brillo de la boca inorgánico, puede ser fabricado en instalaciones de fabricación existentes. Los componentes fijos de la fórmula pueden ser mezclados, por ejemplo, con una mezcla de disolvente. La masa de amasado resultante, húmeda por el disolvente, puede ser amasada en una amasadora y después puede ser extruida en una prensa para obtener la geometría deseada. Las tiras extruidas pueden ser previamente secadas y pueden ser cortadas a la longitud del grano deseada. A continuación, se puede retirar del grano el disolvente. El grano se trata en la superficie con el principio activo plastificante inerte y puede ser sometido opcionalmente a un proceso de acabado.

(0046) Preferiblemente, el grano verde se trata en la superficie con etanol y grafito, es decir, es grafitado. El grafitado puede llevarse a cabo como un paso del método individual. Sin embargo, también es posible que el grafito y el etanol se apliquen junto con el principio activo plastificante inerte sobre el grano verde.

(0047) De forma especialmente preferible, el disolvente se retira del grano verde mediante un método de aire húmedo.

(0048) El grano verde obtenido mediante extrusión contiene un amortiguador de brillo de la boca inorgánico en la matriz del grano. Por ello, el grano verde no debería ser sometido a un proceso de baño para la retirada del disolvente de la matriz del grano, habida cuenta que, en caso contrario, el amortiguador de brillo de la boca inorgánico soluble en agua se lixiviaría de la matriz del grano.

(0049) El disolvente, que se usó en el proceso de fabricación, se retira, por ello, mediante el método de aire húmedo. Para ello, se deja fluir a través del grano verde húmedo por el disolvente una corriente de aire durante 10 - 60 horas, con temperaturas entre 20 - 70 ° C, que está saturada de vapor de agua, con índices de flujo elevados de varios cientos de m3 por hora. Así, la proporción del disolvente se reduce a un <1 %, mientras que el amortiguador de brillo de la boca soluble en agua no se retira de la matriz del grano, sino que permanece allí.

(0050) Es preferible que, después del secado del grano tratado en la superficie, se lleve a cabo un acabado de perfeccionamiento. Bajo este concepto se entiende, especialmente, el secado y el filtrado cuidadoso del grano tratado en la superficie.

(0051) De la siguiente descripción en detalle y del conjunto de las reivindicaciones de la patente resultan otras formas de ejecución y combinaciones de características ventajosas de la invención.

Métodos para la ejecución de la invención

(0052) Durante la fabricación del grano verde se añaden a la masa de la pólvora, que se basa en nitrocelulosa, distintos principios activos, es decir, los principios activos se distribuyen homogéneamente en la matriz. La cantidad total de estos principios activos, con la excepción de la combinación de nitramina cristalina, está en 0-10% en peso frente a la nitrocelulosa, preferiblemente, en 2-7% en peso. La cantidad total de la combinación de nitramina cristalina, con la cual se trata normalmente de RDX, está en 1-30 % en peso de la cantidad de nitrocelulosa. La combinación de nitramina cristalina, dado el caso, tiene que someterse a un pre-tratamiento, para la mejora de la unión a la matriz, antes de quesea añadida a la masa de la pólvora.

(0053) Después del amasado de la masa de la pólvora con los disolventes, el grano verde es extruido a través de una matriz. A continuación, el agua y el disolvente son retirados, preferiblemente mediante un secado de aire húmedo. El grano verde se somete a un tratamiento de superficies, en el cual el principio activo plastificante inerte, y preferiblemente, otros principios activos, como, por ejemplo, grafito, son aplicados en presencia del etanol (impregnación y revestimiento).

Ejemplo 1 - Pólvora de propulsión (1) (FM 4651 /21)

(0054) Para la fabricación de 520 kg de una pólvora de 7 agujeros se procesan 20% en peso de RDX, 1.2% en peso de acardita II y 3.2% en peso de nitrato de potasio y de nitrocelulosa con un contenido de nitrógeno de 13.20% en peso (complemento a 100% en peso) añadiendo di-etilo-éter y etanol durante 70 minutos a una masa amasada húmeda con un disolvente. A continuación, la masa de pólvora es presionada a través de una matriz con una geometría de 7 agujeros y 5.2 mm de corte transversal de las tiras (es decir, es extruida). Las tiras extruidas son previamente secadas brevemente al aire, son cortadas a la longitud deseada, y el grano verde obtenido de esa forma se coloca de forma homogénea sobre cribas de malla fina. El grano verde es atravesado después durante 30 horas por una corriente de aire saturada de agua de 200 m3/h y una temperatura de 30°C y a continuación durante 30 horas con una corriente de aire 400 m3/h y una temperatura de 65°C (secado al aire húmedo). A los 60 kg. del grano verde calentado a 60° se añaden, a continuación, en un tambor de pulido de cobre calentado a 55°C, 0.05% en peso de grafito y 1.2 litros de etanol, después se deja que actúa durante 1 hora removiéndolo continuamente. Finalmente, la pólvora se extiende sobre chapas y durante 24 horas se seca a 60°C.

(0055) La pólvora de propulsión (1) resultante con la denominación FM 4651/21 tiene las siguientes propiedades físicas: 3.63 mm de diámetro exterior, 3.61 mm de longitud, 0.76 mm de espesor de pared de promedio y 0.20 mm de diámetro de agujero, 4251 J/g de contenido de calor y 1048 g/l de densidad de pólvora a granel. La estabilidad química: temperatura de deflagración = 172°C. Calorimetría de flujo calorífico según STANAG 4582 = 44 J/g resp.

30.4 pW (requisito según la norma STANAG 4582: Desarrollo calorífico máximo <114 pW).

Ejemplo 2 - Pólvora de propulsión (2) (FM 4650 /22)

(0056) Una masa de pólvora según el ejemplo 1 se presiona a través de una matriz con una geometría de 7 agujeros y 4.8 mm de corte transversal de las tiras (es decir, es extruida). Las tiras extruidas son previamente secadas al aire, son cortadas a la longitud deseada y el grano verde obtenido de este modo se somete a un secado al aire húmedo (como se describió en el ejemplo 1). Finalmente, se pre-calientan 60 kg del grano verde a 60°C y se transfiere a un tambor de pulido de cobre calentado a 55°C. El grano verde se mezcla con 0.05% de grafito y con una solución de 1% en peso de alcanfor en 1.2 kg de etanol y se gira continuamente durante 1 hora. Finalmente, la pólvora se extiende sobre chapas y se deja secar durante 24 horas a 60°C.

(0057) La pólvora de propulsión (2) resultante con la denominación FM 4650/22 tiene las siguientes propiedades físicas: 3.42 mm de diámetro exterior, 3.45 mm longitud, 0.71 mm de espesor de pared de promedio y 0.19 mm de diámetro de agujero, 4152 J/g de contenido calorífico y 1002 g/l de densidad de pólvora a granel. Estabilidad química: temperatura de deflagración - 172°C. Calorimetría de flujo calorífico según STANAG 4582-47 J/g resp.

30.9pW (requisito según la norma STANAG 4582: desarrollo calorífico máximo <114 pW).

Comparación de la pólvora de propulsión (1 y 2)

Comparación del aumento de la presión a temperaturas de pólvora elevadas mediante la variación de la cantidad de alcanfor

(0058) Sistema: 120 mm de tirada de presión con una característica de balística interior idéntica a la del mortero estándar de 120 mm M120 de las Fuerzas Armadas de Estados Unidos de América, especialmente, con respecto a la longitud del cañón y la geometría de la boca. La masa del proyectil de las granadas de mortero inertes usadas ascendía a 15.5 kg. La medición de la velocidad se llevó a cabo mediante un doble radar, la determinación de la presión de gas máxima se llevó a cabo de forma piezoelectrónica en la zona de la boca. Los resultados de los lanzamientos de temperatura de ambas pólvoras de propulsión con 0% en peso y 1% en peso de revestimiento de alcanfor, llevado a cabo a una temperatura de pólvora de 21°C y 63°C están reflejadas en las siguientes tablas 1 y 2.

Tabla 1

Tabla 2

(0059) Los resultados en las tablas 1 y 2 muestran que el aumento de presión en el transcurso de los 21°C a los 63°C en la pólvora de propulsión (1) (FM 4651/21) con 0% en peso de alcanfor resulta ser notablemente menos elevada que con la pólvora de propulsión 2 (FM 4650/22) con 1% en peso de alcanfor. Este descubrimiento es sorprendente y está en contradicción con las experiencias habidas hasta entonces en el ámbito del calibre intermedio, tras lo cual el aumento de presión se puede bajar mediante un aumento de la cantidad de alcanfor. Ejemplo 3 - Pólvora de propulsión (3) (FM 4714)

(0060) Una masa de pólvora según el ejemplo 1 es extruida a través de una matriz con una geometría de 7 agujeros y 5.1 mm de corte transversal de la tira. Las tiras extruidas se secan previamente brevemente al aire, se cortan a la longitud deseada y el grano verde obtenido de este modo se somete a un secado de aire húmedo (como se describió en el ejemplo 1). A continuación, 120 kg del grano verde se precalientan a 60°C y se transfieren a un tambor de pulido de cobre calentado. El grano verde se mezcla con 0.05% de grafito y con una solución de 0.1% en peso de alcanfor en 2.4 kg de etanol y durante 1 hora se gira continuamente. Finalmente, la pólvora se extiende sobre chapas y durante 24 horas se seca a 60°C.

(0061) La pólvora de propulsión (3) resultante con la denominación FM 4714 tiene las siguientes propiedades físicas: 3.58 mm de diámetro exterior, 3.59 mm de longitud, 0.75 mm de espesor de pared de promedio y 0.20 mm de diámetro de agujero, 4269 J/g de contenido calorífico y 1026 g/l de densidad de pólvora a granel. La estabilidad química: temperatura de deflagración = 172°C. Calorimetría de flujo calorífico según STANAG 4582 =50 J/g resp.

32.6 pW (requisito según la norma STANAG 4582: desarrollo calorífico máximo <114 pW).

Comparación de la pólvora de propulsión (3) con una pólvora de bala

Comparación del aumento de presión con temperaturas de pólvora elevadas y el rendimiento balístico con pólvora de comparación que contiene nitroglicerina (pólvora de bala G^dSt. Marks)

(0062) Sistema: 120 mm de tirada de presión con una característica idéntica de balística interior que el mortero estándar de 120 mm M120 de las Fuerzas Armadas de Estados Unidos de América, especialmente, con respecto a la longitud del cañón y la geometría de la boca. La masa del proyectil de las granadas de mortero inertes usadas ascendía a 15.1 kg. La medición de la velocidad se llevó a cabo mediante un doble radar, la determinación de la presión de gas máxima se llevó a cabo de forma piezoelectrónica en la zona de la boca. Los resultados de los lanzamientos de temperatura de ambos tipos de pólvoras, llevado a cabo a temperatura de pólvora de 21°C y 63°C están reflejadas en las siguientes tablas 3 y 4.

Tabla 3

Tabla 4

(0063) Los resultados en las tablas 3 y 4 muestran que, con la pólvora de comparación con contenido en nitroglicerina, el aumento de presión, en la evolución hacia los 63°C, es notablemente mayor que con la pólvora de propulsión (3) (FM 4714) con 0.1% en peso de alcanfor. Además, la velocidad de la pólvora de comparación a 21°C, a pesar de una masa de carga mayor en 28 g., es aprox. 25 m/s más baja, con lo cual se reduce sensiblemente el radio de alcance.

(0064) En su conjunto, las investigaciones de la pólvora muestran, según el ejemplo 3, que aquí una pólvora con un rendimiento mejor se da con una pequeña dependencia de la temperatura. Además, la dispersión en las mediciones individuales es mucho más pequeña que con otras pólvoras, lo cual indica que el resultado es una pólvora muy homogénea y, por ello, una pólvora constante respecto a su rendimiento.

Ejemplo 4 - Pólvora de encendido (1) (FM 4483/21)

(0065) Una masa de pólvora según el ejemplo 1 se presiona a través de una matriz con una geometría de 1 agujero y 2.1 mm de corte transversal de tira (es decir, es extruida). Las tiras extruidas se secan previamente brevemente en el aire, se cortan a la longitud deseada y el grano verde obtenido de este modo se somete a un secado al aire húmedo (como se describe en el ejemplo 1). A continuación, se precalientan 20 kg del grano verde a 60° C y se transfieren a un tambor de pulido de cobre calentado a 55°C. Al grano verde se le añaden 0.3% en peso de grafito y 0.3 kg de etanol, después se deja actuar durante 1 hora removiéndolo continuamente. Finalmente, la pólvora se extiende sobre chapas y se seca durante 24 horas a 60°C.

(0066) La pólvora de encendido (1) resultante con la denominación FM 4483/21 tiene las siguientes propiedades físicas: 1.47 mm de diámetro exterior, 1.75 mm de longitud, 0.69 mm de espesor de pared de promedio y 0.10 mm de diámetro de agujero, 4393 J/g de contenido calorífico y 1001 g/l de densidad de pólvora a granel. Estabilidad química: temperatura de deflagración = 172°C. Calorimetría de flujo calorífico según STANAG 4582 = 46 J/g resp.

30.2 pW (requisito según la norma STANAG 4582: desarrollo calorífico máximo <114 pW).

Ejemplo 5 - Pólvora de encendido (2) (FM 4483/22)

(0067) Una masa de pólvora según el ejemplo 1 se presiona a través de una matriz con una geometría de 1 agujero y 2.1 mm de corte transversal de tira (es decir, es extruida). Las tiras extruidas se secan previamente brevemente en el aire, se cortan a la longitud deseada y el grano verde obtenido de este modo se somete a un secado al aire húmedo (como se describe en el ejemplo 1). A continuación, se precalientan 20 kg del grano verde a 60°C y se transfieren a un tambor de pulido de cobre calentado a 55°C. Al grano verde se le añaden 0.3% en peso de grafito, 0.5% en peso de alcnafor y 0.15 kg de etanol, después se deja actuar durante 1 hora removiéndolo continuamente. Finalmente, la pólvora se extiende sobre chapas y se seca durante 24 horas a 60°C.

(0068) La pólvora de encendido (2) resultante con la denominación FM 4483/22 tiene las siguientes propiedades físicas: 1.47 mm de diámetro exterior, 1.75 mm de longitud, 0.69 mm de espesor de pared de promedio y 0.10 mm de diámetro de agujero, 4343 J/g de contenido calorífico y 995 g/l de densidad de pólvora a granel. Estabilidad química: temperatura de deflagración - 172°C. Calorimetría de flujo calorífico según STANAG 4582 = 52 J/g resp.

32.4 pW (requisito según la norma STANAG 4582: desarrollo calorífico máximo <114 pW).

Comparación de la pólvora de encendido (1) con una pólvora de bala

(0069) Comparación del aumento de presión con temperaturas de pólvora elevadas mediante la variación de alcanfor de la pólvora de encendido (1 y 2) con una pólvora de bala M48 insertada.

(0070) Sistema: 120 mm de tirada de presión con una característica idéntica de balística interior a la del mortero estándar de 120 mm M120 de las Fuerzas Armadas de Estados Unidos de América, especialmente, con respecto a la longitud del cañón y la geometría de la boca. La masa del proyectil de las granadas de mortero inertes usadas ascendía a 14.0 kg. La medición de la velocidad se llevó a cabo mediante un doble radar, la determinación de la presión de gas máxima se llevó a cabo de forma piezoelectrónica en la zona de la boca. Los resultados de los lanzamientos de temperatura de ambas pólvoras con revestimientos de alcanfor de 0% en peso (FM 4483/21) y 0.5% en peso (FM 4483/22) en comparación con la pólvora de bala M48 insertada en el cartucho de encendido estándar M1020, llevado a cabo a temperaturas de pólvora de 21°C y 63°C, están reflejados en las siguientes tablas 5, 6 y 7.

LO rco J cu I-

Tabla 7

(0071) Se reconoce que la presencia de 0.5% en peso de alcanfor en la pólvora de encendido (2) conforme a la invención reduce la presión de gas máxima a 21 °C, lo cual puede ser ventajoso para ciertos usos. En efecto, la pólvora de encendido (2) con 0.5% en peso de alcanfor muestra un aumento de la presión más elevada que en aquélla sin alcanfor. Según el uso, se ha de llevar a cabo una estimación exacta de la cantidad de alcanfor óptima, para que se puedan cumplir del mejor modo posible los requisitos del sistema predeterminados por el uso. Además, se reconoce que con la pólvora de bala M48 insertada a 21°C resulta la presión de gas más elevada. El aumento de la presión desde 21°C hasta 63°C es notablemente más elevado con la pólvora de bala insertada M48 con aprox.

2300 psi en comparación con ambas pólvoras de encendido (1 y 2) conformes a la invención.

(0072) En resumen, se debe constatar que las pólvoras conformes a la invención con contenido en nitrocelulosa, como la pólvora de propulsión o la pólvora de encendido, que contienen un portador de energía cristalino a base de nitramina y un amortiguador de brillo de la boca inorgánico, y que presentan pequeñas cantidades de un principio activo plastificante inerte en la superficie, son adecuados para la aceleración de proyectiles para sistemas de morteros, y muestran un comportamiento independiente de la temperatura, y con ello, pueden emplearse independientemente de las condiciones climáticas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Pólvora como pólvora de propulsión o pólvora de encendido para la aceleración de proyectiles para sistemas de morteros, que se basa en nitrocelulosa y que contiene un portador de energía cristalino a base de nitramina en 1-30% en peso y un amortiguador de brillo de la boca inorgánico, estando presente la pólvora en forma de granos, y los granos presentan en su superficie un principio activo plastificante inerte, y el amortiguador de brillo de la boca inorgánico está presente en 0.1-10% en peso, que se caracteriza por que el principio activo plastificante inerte es alcanfor y está presente en 0.01 - 1% en peso.

2. Pólvora según la reivindicación 1, que se caracteriza por que en referencia al portador de energía cristalino a base de nitramina se trata de, al menos, una combinación del grupo que contiene hexógeno (RDX) y octógeno (HMX).

3. Pólvora según una de las reivindicaciones 1 ó 2, que se caracteriza por que el portador de energía cristalino está presente en un 5 - 25% en peso.

4. Pólvora según una de las reivindicaciones 1 hasta 3, que se caracteriza por que en referencia al amortiguador de brillo de la boca inorgánico se trata de, al menos, una combinación del grupo que comprende nitrato de potasio y sulfato de potasio.

5. Pólvora según una de las reivindicaciones 1 hasta 4, que se caracteriza por que el amortiguador de brillo de la boca inorgánico está presente en un 0.1-5 % en peso.

6. Pólvora según una de las reivindicaciones 1 hasta 5, que se caracteriza por que el principio activo plastificante inerte está presente en un 0.01-0.1 % en peso.

7. Pólvora según una de las reivindicaciones 1 hasta 6, que se caracteriza por que los granos tienen una geometría cilindrica circular y tienen canales longitudinales que se prolongan en dirección axial.

8. Método para la fabricación de una pólvora como pólvora de propulsión o pólvora de encendido según una de las reivindicaciones 1 hasta 7, que se caracteriza por que

a) se fabrica una masa de pólvora que contiene un disolvente a base de nitrocelulosa y un portador de energía cristalino a base de nitramina en un 1-30% en peso, y un amortiguador de brillo de la boca inorgánico,

b) se fabrica un grano verde mediante extrusión de la masa de pólvora que contiene el disolvente, c) el disolvente se retira del grano verde,

d) el grano verde se trata en la superficie con un principio activo plastificante inerte, y

e) el grano verde tratado en la superficie, opcionalmente, se seca.

9. Método según la reivindicación 8, que se caracteriza por que el disolvente se retira del grano verde mediante un método de aire húmedo.

10. Método según una de las reivindicaciones 8 hasta 9, que se caracteriza por que, después del secado del grano verde tratado en la superficie, se lleva a cabo un acabado de perfeccionamiento.