FI105473B - Alhaisen vahingoittamisherkkyyden omaava räjähdystarvike-elementti käsittäen moniseoksisen räjähdyspanoksen, ja menetelmä paine- ja/tai kuplavaikutuksen aikaansaamiseksi - Google Patents

Description

105473

Alhaisen vahingoittamisherkkyyden omaava räjähdystarvike-elementti käsittäen moniseoksisen räjähdyspanoksen, ja menetelmä paine- ja/tai kuplavaikutuk-sen aikaansaamiseksi - Explosionsmunitions element med lag skadegörelse-känslighet omfattande en flerkompositig explosive ladding, och förfarande för 5 ästadkommande av en explosions- och/eller bubbeleffekt Käsillä oleva keksintö liittyy vähäriskisiin räjähdystarvikkeisiin, erityisesti soti-lastarvikkeisiin. Sen kohteena on stabiili räjähdystarvike-elementti, joka käsittää yleensä metallivaipan, joka sisältää räjähdyspanoksen. Näitä räjähdyspa-10 noksia voidaan erityisesti käyttää synnyttämään painovaikutus ilmassa tai kuplavaikutus veden alla. Panoksella ja sen kotelolla on yleensä aksiaalinen symmetria (pyörähdyspinta), jotta saataisiin aikaan symmetriset vaikutukset. Räjähdystarvikkeet voivat erityisesti varastoitaessa tai kuljetettaessa joutua alttiiksi sellaisille tapahtumille kuin tulipalolle, iskulle ja sirpaleiden tai kuulien 15 tunkeutumiselle tai lähellä olevien räjähdystarvikkeiden räjähtämiselle.

Vaikkakin tulipaloon ja sirpaleisiin liittyvät ongelmat voidaan käytännössä ratkaista muovikomposiittiräjähteiden avulla, tähän mennessä ei ole vielä tyydyttävästi ratkaistu räjähtämistä räjähdysvaikutuksen vaikutuksesta, tarkem-20 min sanoen herkkyyttä lähellä sijaitsevien räjähdystarvikkeiden räjähtämisellä.

Komposiittiräjähteiden, erityisesti epäherkkien räjähteiden, jotka on esimerkiksi täytetty 5-okso-3-nitro-1,2,4-triatsolilla (ONTA), triaminotrinitrobentseenillä (TATB) tai nitroguanidiinilla, käyttäminen on yleisesti tunnettua. Tällä ratkaisul-25 la on kuitenkin kaksi suurta haittaa. Ensiksikin räjähdystarvikkeiden herkkyys lähellä sijaitsevien räjähdystarvikkeiden räjähtämiselle riippuu tällöin sytytysjär-jestelmän herkkyydestä. Näillä epäherkillä komposiittiräjähteillä on yleensä suuri kriittinen halkaisija, joka voi olla yli 10 cm, eikä niitä voi sytyttää klassisesta paitsi voimakkaalla, suurikokoisella sytytyspanoksella, joka on niin muo-30 doin erityisen arka ja herkkä. Toinen suuri haitta on, että hyvin epäherkkäkin räjähde kuten edellä mainitut, voivat räjähtää tietyn kaliiberin yläpuolella räjähdysvaikutuksen vaikutuksesta.

105473 2

Nimitys "komposiittiräjähde" tarkoittaa tavallisesti funktionaalisesti räjäytettävää pyroteknistä seosta, joka käsittää täytetyn kiinteän polymeerimatriisin, yleensä polyuretaani- tai polyesterimatriisin, jolloin täyte on jauhemuodossa ja seos sisältää pääasiallisesti täytteenä orgaanista nitraattiräjähdettä kuten 5 heksogeenia, oktogeenia, ONTA.a tai vähintään kahden tällaisen yhdisteen seosta. Komposiittiräjähteitä ja niiden saamistapoja on kuvannut esimerkiksi J. Quinchon, in "Les poudres propergols et explosifs", Voi. 1, Les explosifs. Technique et Documentation. 1982, s. 190-192.

10 Ranskalaisessa patentissa 2 365 774 on kuvattu suurin piirtein sylinterin muotoinen räjähdystarvike-elementti, joka käsittää kotelon, joka sisältää moniseok-sisen panoksen, joka voi olla komposiittiräjähde. Tämä moniseoksinen panos sisältää useita vierekkäisiä sama-aksiaalisia rengasmaisia kerroksia. Tällöin uloin kerros sisältää enemmän tehokasta raskasta räjähdysainetta (heksogee-15 ni, oktageeni) kuin välittömästi sen vieressä oleva kerros, jne aksiaaliseen keskikerrokseen, joka on muodoltaan kiinteä sylinteri ja jossa tehokkaan raskaan räjähdysaineen pitoisuus on alhaisin. Tämän laatuinen räjähdystarvike-elementti on siten erityisen herkkä.

20 Lisäksi artikkeli nimeltään "Insensitive Munitions - A fire safety plus?", joka ilmestyi toukokuussa 1989 "Military Fire Fighter'-lehden sivuilla 74-81, että herkällä komposiittiräjähteellä täytetyn räjähdystarvike-elementin herkkyyttä voidaan pienentää päällystämällä räjähde vähemmän komposiittiräjähteellä. Kuten edellä mainittiin, epäherkät komposiittiräjähteet eivät siitä huolimatta ole 25 täysin riskittömiä.

Alan ammattimiehet etsivät sen vuoksi edellä mainittuja tunnettuja ratkaisuja parempaa ratkaisua, jolla voitaisiin edelleen pienentää panoksen tai pikemminkin tämän panoksen ja sen sytytyspanoksen sisältävän räjähdystarvike-ele-30 mentin herkkyyttä niin, että samalla tarvittava suorituskyky halutun paine- ja/tai kuplavaikutuksen suhteen yhä säilyisi.

105473 3 Käsillä olevassa keksinnössä on tällainen ratkaisu ehdotettu. Yllättäen on havaittu, että räjähdystarvike-elementin, joka käsittää kotelon, joka on yleensä ja mieluummin metallista ja joka sisältää komposiittiräjähteen, joka muodostuu polyuretaani- tai polyesteripolymeerimatriisista, joka on toisaalta täytetty jauhe-5 maisella orgaanisella nitraattiräjähteellä ja toisaalta jauhemaisella täytteellä, joka ei sisällä orgaanista nitraattiräjähdettä, mutta joka sisältää vähintään yhtä mineraalihapetinta, kun herkkyys pienenee jakamalla orgaaninen nitraattiräjäh-de ja orgaanisten nitraattiräjähdettä sisältämätön täyte polyuretaani- tai poly-esteri-polymeerimatriisiin sellaisella tavalla, että saadaan moniseoksinen 10 panos, mieluummin kaksiseoksinen panos, jonka sisin kerros on komposiittirä- jähde, jonka täyte sisältää yli 40 paino-% orgaanista nitraattiräjähdettä laskettuna komposiittiräjähteestä, ja jonka uloin kerros on pyrotekninen seos, joka käsittää täytetyn polyuretaani- tai polyesteri-polymeerimatriisin, joka täyte sisältää vähintään yhtä mineraalihapetinta ja alle 10 paino-% orgaanista nit-15 raattiräjähdettä laskettuna pyroteknisestä seoksesta, jolloin samalla käytännöllisesti katsoen säilytetään sama suoritustaso, so. sama paine-ja/tai kuplavai-kutus.

Ulkokerroksen pyrotekninen seos kuuluu kiinteiden komposiittipropellanttien 20 ryhmään.

Nimitystä "kiinteä komposiittipropellantti" käytetään tavallisesti pyroteknisestä seoksesta, jota käytetään samalla tavoin kuin komposiittiräjähdettä ja joka muodostuu täytetystä kiinteästä polymeerimatriisista, yleensä polyuretaani- tai 25 polyesterimatriisista, jolloin täyte on jauhemainen ja muodostuu oleellisesti mineraalihapettimesta ja yleensä pelkistävästä metallista. Täyte voi sisältää myös orgaanista nitraattiräjähdettä. Koska niiden tarkoitus on työntövoiman aikaansaaminen, kiinteät komposiittipropellantit ovat toimintatavaltaan palavia ja sisältävät erilaisia työntövoimaa säätäviä lisäaineita. Kiinteitä komposiitti-30 propellantteja ja niiden saantitapoja on kuvannut esimerkiksi A. Davenas, Technologie des propergols solides, toim. Masson, 1989.

4 105473

Koska käsillä olevassa keksinnössä ei pyritä eikä käytetä hyödyksi työntövoimaa, tämän keksinnön hakija ei halua käyttää ulkokerroksesta nimitystä "pro-pellantti", vaikkakin tämän kerroksen koostumus eroaa kiinteiden komposiitti-propelanttien koostumuksesta vain siinä suhteessa, että mukana ei ole propel-5 lanttien työntövaikutukseen liittyviä lisäaineita (so. ballistisia lisäaineita, palamista nopeuttavia aineita jne.), vaan käyttää mieluummin "kiinteiden komposiit-tipropellanttien ryhmään kuuluva pyrotekninen seos".

Lisäksi koska alifaattiset nitraattijohdokset eivät ole vielä saavuttaneet mitään 10 suurta teollista käyttöä räjähteenä, nimitys "orgaaninen nitraattiräjähde" tarkoittaa normaaliin tapaan räjähdettä, joka on valittu joukosta, johon kuuluvat aromaattiset nitraattiräjähteet (joissa on vähintään yksi C-N-N02-ryhmä, jolloin hiiliatomi osa aromaattisesta renkaasta), typpihappoesteriräjähteet, joissa on vähintään yksi C-0-NOz-ryhmä) ja nitramiiniräjähteet (joissa vähintään yksi 15 C-N-N02-ryhmä).

Lisäksi on yleisesti havaittu, että edellä mainittu yllättävä tulos saadaan myös, kun komposiittiräjähteen polymeerimatriisi on jokin muu kuin kiinteiden kompo-siittipropellanttien ryhmään kuuluvan pyroteknisen seoksen polymeerimatriisi.

20

On muistettava, että vaikkakin komposiittiräjähde räjähtää, kiinteä komposiitti-propellantti toimii niin, että se palaa räjähtämättä. Nämä palamis- ja räjähtä-misilmiöt ovat tarkkaan määriteltyjä ja toisistaan erotettu ja ovat alan ammattimiesten tuntemia. Viitteenä voidaan mainita esimerkiksi edellä mainittu 25 J. Quinchonin artikkeli, sivulta 12 ja 13.

Alan ammattimies hämmästyy siten varsin paljon havaitessaan, että paine-ja/tai kuplavaikutus säilyy suuruudeltaan käytännöllisesti katsoen samana kuin kokonaisuudessaan räjähtävällä yhtä suurella komposiittiräjähdemassalla, 30 samalla kun panoksen uloin kerros reagoi räjähtämättä, myös silloin kuin tässä uloimmassa kerroksessa on räjähtäviä täytteitä kuten oktageenia ja ammo-niumperkloraattia.

5 105473 Tämä moniseoksinen kokoonpano, jossa uloin kerros muodostuu kiinteiden komposiittipropellanttien ryhmään kuuluvasta pyroteknisestä seoksesta ja jonka täyte sisältää vähintään yhtä mineraalihapetinta ja alle 10 paino-%, mieluummin 0 % orgaanista nitraattiräjähdettä, antaa lisäksi räjähdystarvike-5 elementille puolittaisen reagoimattomuuden lähellä sijaitsevien räjähdystarvikkeiden räjähtämisen suhteen.

Keksinnön mukainen elementti on lisäksi helpompi sytyttää moniseoksisen panoksen sisimmän kerroksen kanssa kosketuksessa olevan sytytyspanoksen 10 avulla kuin alalla aiemmin tunnettu massaltaan yhtä suuri kokoonpano. Tämän seurauksena voidaan käsillä olevan keksinnön mukainen elementti sytyttää pienemmän kokoisella sytytyspanoksella, mikä toisaalta edelleen pienentää kotelon panoksesta ja sytytyspanoksesta koostuvan kokoonpanon herkkyyttä ja toisaalta tekee mahdolliseksi käyttää erittäin vaikeasti sytytettäviä komposiit-15 tiräjähteitä, joita ei ole ennen tätä voitu käyttää tarvittavien sytytyspanosten koon ja niihin liittyvien vaarojen vuoksi.

Käsillä olevan keksinnön mukainen kokoonpano tekee siten mahdolliseksi samanaikaisesti pienentää panoksen herkkyyttä lähellä sijaitsevien räjähdys-20 tarvikkeiden aiheuttamien, yleensä sivusuuntaisten räjähdysaaltojen suhteen ja lisätä sen rintaman suuntaista sytytettävyyttä, kun kyse on sisimmän kerroksen kanssa kosketuksessa olevan panoksen akselilla sijaitsevasta sytytyspanoksesta. Tällainen tulos, so. panoksen herkkyyden pienentäminen ja samalla sen sytytettävyyden lisääminen, oh alan ammattimiehellä yllättävää. Tämä tekee 25 mahdolliseksi saada puolittain reagoimattomia ja/tai epäherkkiä kotelo/panos-/sytytyspanos-räjähdysaine-elementtejä, joita ei ole voitu pitää tähän mennessä mahdollisina panoksen alhainen sytytettävyys huomioiden.

Käsillä olevan keksinnön kohteena on siten räjähdystarvike-elementti, joka 30 käsittää mieluummin metallikotelon, jossa on moniseoksinen räjähdyspanos, joka kotelo sisältää useita vierekkäisiä sama-aksiaalisia kerroksia. Kotelolla ja panoksen kullakin kerroksella voi olla mikä tahansa pyörähdysliikkeen antama muoto, esimerkiksi sylinterimäinen, munamainen, ellipsoidinen, pallomainen, 105473 6 kartiomainen tai tuntilasimainen muoto. Kaikki nämä muodot ovat ainoastaan summittaisia. Pyörähdysliikkeen antamilla pinnoilla voi tarkemmin sanoen esiintyä epäsäännöllisyyksiä, esimerkiksi syvennyksiä tai muita tyhjiä kohtia. Kerrosten ei tarvitse olla täsmälleen sama-akselisia. Sisin kerros on lisäksi 5 mieluummin kiinteä, mutta siinä voi olla myös yksi tai useampia tyhjiä kohtia, esimerkiksi sytytysjärjestelmän vastaanottamiseen tarkoitettu aukko. Keksinnölle on tunnusomaista, että sisin kerros on komposiittiräjähde, joka käsittää täytetyn polyuretaani- tai polyesteri-, mieluummin polyuretaani-, polymeerimat-riisin, jonka jauhemainen täyte sisältää orgaanista nitraattiräjähdettä, jonka 10 määrä on yli 40 paino-% komposiittiräjähteestä, mieluummin välillä 40 % ja 90 %, ja että uloin kerros on kiinteiden komposiittipropellanttien ryhmään kuuluva pyrotekninen seos, joka käsittää täytetyn polyuretaani- tai polyesteri-, mieluummin polyuretaani- polymeerimatriisin, jonka jauhemainen täyte sisältää vähintään yhtä mineraalihapetinta ja alle 10 paino-% orgaanista nitraattiräjäh-15 dettä laskettuna kiinteiden komposiittipropellanttien ryhmään kuuluvasta pyro-teknisestä seoksesta. Termillä "alle 10 %" tarkoitetaan tavallisesti sitä, että pitoisuus on joko välillä Oja 10 % tai 0; so. tässä toisessa tapauksessa, joka on myös suositeltu, täyte ei sisällä orgaanista nitraattiräjähdettä.

20 Räjähdyspanos on mieluummin kaksiseoksinen panos, jossa sisäkerroksen ympärillä on vieressään sijaitseva uloin sama-aksiaalinen kerros. Muissa tapauksissa, so. kun panos sisältää useampia kuin kaksi kerrosta, välikerros tai välikerrokset ovat mieluummin komposiittiräjähteestä, mutta jotkut kerrokset, erityisesti lähellä ulointa kerrosta sijaitsevat, voivat olla kiinteiden komposiitti-25 propellanttien ryhmään kuuluvasta pyroteknisestä seoksesta.

Komposiittiräjähteen polymeerimatriisi, joka muodostaa sisimmän kerroksen, ja pyroteknisen seoksen polymeerimatriisi, joka muodostaa panoksen uloimman kerroksen, ovat mieluummin identtisiä ja mieluummin polyuretaanimatriisista.

30 Kun panos sisältää useampia kuin kaksi kerrosta, tässä muunnoksessa on komposiittiräjähteen ja/tai kiinteiden komposiittipropellanttien ryhmään kuuluvan pyroteknisen seoksen välikerroksilla sama polymeerimatriisi kuin sisimmäl-lä kerroksella ja uloimmalla kerroksella. Polymeerimatriisit voivat valinnaisesti 7 105473 sisältää pehmennintä kuten pehmentimiä, joita tyypillisesti käytetään käytettäessä komposiittiräjähteitä ja kiinteitä komposiittipropellantteja.

Yleisesti sanoen polyuretaani-polymeerimatriisi saadaan käsillä olevan keksin-5 nön yhteydessä saattamalla esipolymeeri, jossa on terminaalisia hydroksyyli-ryhmiä, reagoimaan polyisosyanadin kanssa.

Esimerkkejä maininnan arvoisista esipolymeereista, joissa on terminaalisia hydroksyyliryhmiä, ovat niitä esipolymeerejä, joissa runko on polyisobutyleeni, 10 polybutadieeni, polyeetteri, polyesteri, polysiloksaani. Mieluummin käytetään polybutadieeniä, jossa on terminaalisia hydroksyyliryhmiä.

Esimerkkejä maininnan arvoisista polyisosyanaateista ovat isoforonidi-isosya-naatti (IPDI), tolueenidi-isosyanaatti (TDI), disykloheksyylimetyleenidi-isosya-15 naatti (Hylene W), heksametyleenidi-isosyanaatti (HMDI), biureettitriheksaani-isosyanaatti (BTHI) ja näiden seokset.

Kun polymeerimatriisi on polyesterimatriisi, se saadaan yleensä saattamalla esipolymeeri, jossa on terminaalisia karboksyyliryhmiä, mieluummin polybuta-20 dieeni, jossa on terminaalisia karboksyyliryhmiä (PBCT), tai polyesteri, jossa on terminaalisia karboksyyliryhmiä, reagoimaan polyepoksidin kanssa, esimerkiksi epikloorihydriinin ja glyserolin kondensaatin, tai polyatsiridiinin, esimerkiksi trimetyyliatsiridinyylifosfiinioksidin (MAPO) kanssa.

25 Kiinteiden komposiittipropellanttien ryhmään kuuluvan pyroteknisen seoksen, joka muodostaa uloimman kerroksen, täyte sisältää keksinnön eräässä muunnelmassa mineraalihapetinta valittuna joukosta, johon kuuluvat ammoniumper-kloraatti, ammoniumnitraatti, natriumnitraatti ja näiden seokset, so. vähintään kahden näiden tuotteen kaikki seokset.

Eräässä toisessa muunnoksessa sisältää kiinteiden komposiittipropellanttien ryhmään kuuluvan pyroteknisen seoksen, joka muodostaa uloimman kerroksen, täyte pelkistävää metallia, mieluummin valittuna joukosta, johon kuuluvat 30 8 105473 alumiini, zirkonium, magnesium, boori ja näiden seokset, so. vähintään kahden näiden edellä mainitun metallin kaikki seokset. Erityisen suositeltavaa on, että pelkistävä metalli on alumiini.

5 Edellä jo mainittiin, että kiinteiden komposiittipropellanttien ryhmään kuuluvan pyroteknisen seoksen, joka muodostaa uloimman kerroksen, täyte ei sisällä orgaanista nitraattiräjähdettä suositellussa muunnoksessa. Tästä hyvänä pidetystä muunnoksesta on mainittava kaksi erityisen tärkeää alaryhmää.

10 Ensimmäisessä alaryhmässä pyroteknisen seoksen, joka muodostaa uloimman kerroksen, täyte on mineraalitäyte, mieluummin valittuna joukosta, johon kuuluvat ammoniumperkloraatti, kaliumperkloraatti, ammoniumnitraatti, natriumnitraatti ja näiden seokset. Täyte ei sisällä lainkaan mitään muuta yhdistettä.

15 Toisessa alaryhmässä pyroteknisen seoksen, joka muodostaa uloimman kerroksen, täyte käsittää yksinomaan pelkistävän metallin, joka on mieluummin valittu alumiinista, zirkoniumista, magnesiumista, boorista ja näiden seoksista, ja mineraalihapettimen, joka on mieluummin valittu ammoniumperkloraatista, kaliumperkloraatista, ammoniumnitraatista, natriumnitraatista ja näiden seok-20 sista, seosta. Täyte on mieluummin ammoniumperkloraatin ja alumiinin seos. Tässä tapauksessa uloin kerros sisältää suositellusti: - 10-40 paino-% polyuretaani-polymeerimatriisia, - 5-40 paino-% alumiinia, - 20-85 paino-% ammoniumperkloraattia, niin että prosenttimäärien summa 25 on 100.

Keksinnön eräässä toisessa muunnoksessa on orgaaninen nitraattiräjähde, joka on panoksen sisimmän kerroksen muodostavan komposiittiräjähteen täytteessä, valittu joukosta, johon kuuluvat heksogeeni, oktogeeni, pentriitti, 30 5-okso-3-nitro-1,2,4-triatsoli, triaminotrinitrobentseeni, nitroguanidiini ja näiden seokset, so. mitkä tahansa vähintään kahden edellä mainitun yhdisteen seokset. Tämä täyte on mieluummin orgaaninen nitraattiräjähde valittuna joukosta, 9 105473 johon kuuluvat heksogeeni, oktogeeni, 5-okso-3-nitro-1,2,4-triatsoli ja näiden seokset.

Eräässä hyvänä pidetyssä muunnoksessa käsittää panoksen sisimmän kerrok-5 sen muodostavan komposiittiräjähteen täyte yksinomaan orgaanista nitraattirä-jähdettä.

Toisessa tapauksessa - so. kun komposiittiräjähteen täyte sisältää muita ainesosia - tämä täyte käsittää mieluummin yksinomaan orgaanista nitraattirä-10 jähdettä seoksena täytteen kanssa, joka on valittuna joukosta, johon kuuluvat ammoniumperkloraatti, kaliumperkloraatti, ammoniumnitraatti, natriumnitraatti, pelkistävät metallit ja näiden seokset, so. mitkä tahansa vähintään kahden edellä mainitun yhdisteen seokset. Erityisen suositeltavaa on, että komposiittiräjähteen täyte käsittää yksinomaan orgaanista nitraattiräjähdettä seoksena 15 täytteen kanssa, joka on valittu joukosta, johon kuuluvat ammoniumperkloraatti, alumiini ja näiden seokset.

Komposiittiräjähteen sisin kerros sisältää mieluummin: - 10-25 paino-% polyuretaani-polymeerimatriisia, 20 - 40-90 paino-% orgaanista nitraattiräjähdettä valittuna joukosta, johon kuulu vat heksogeeni, oktogeeni, 5-okso-3-nitro-1,2,4-triatsoli ja näiden seokset, - 0-35 paino-% alumiinia, 0-45 paino-% ammoniumperkloraattia, niin että prosenttimäärien summa on 100.

25

Kun alumiinin prosentuaalinen määrä on jokin muu kuin 0, se on mieluummin välillä 5 ja 35 paino-%.

Kun ammoniumperkloraatin prosentuaalinen määrä on jokin muu kuin 0, se on 30 mieluummin välillä 10 ja 40 paino-%.

Kun alumiinin ja ammoniumperkloraatin prosenttimäärä 0, orgaanisen nitraatti-räjähteen prosenttimäärä on välillä 75 ja 90 paino-%.

105473 10 Käsillä olevan keksinnön kohteena myös menetelmä paine-ja/tai kuplavaiku-tuksen aikaansaamiseksi vapauttamalla hyvin lyhyen hetken aikana kaasua räjähdystarvikekotelon kotelossa, mieluummin metallikotelossa, joka sisältää räjähdyspanoksen ja sen jälkeen murtamalla kotelo muodostuneen kaasun 5 paineen avulla. Keksinnön mukaisesti tällä menetelmällä on tunnusomaista, että - räjähdystarvike-elementti on edellä mainittu keksinnön mukainen elementti, so. elementti, jonka räjähdyspanos sisältää useita vierekkäisiä sama-aksiaali-sia kerroksia, mieluummin kaksi kerrosta, jolloin sisin, edullisesti kiinteä, kerros 10 on komposiittiräjähde täytetystä polyuretaani- tai polyesteri-polymeerimatrii-sista, jonka täyte sisältää yli 40 paino-% orgaanista nitraattiräjähdettä laskettuna komposiittiräjähteestä, ja jolloin uloin kerros on kiinteiden komposiittipropel-lanttien ryhmään kuuluva pyrotekninen seos täytetystä polyuretaani- tai poly-esterimatriisista, jonka täyte sisältää vähintään yhtä mineraalihapetinta ja alle 15 10 paino-% orgaanista nitraattiräjähdettä laskettuna pyroteknisestä seoksesta.

Tämä prosenttimäärä on mieluummin 0; so. täyte ei sisällä mitään orgaanista nitraattiräjähdettä.

Kaasun vapautuminen saadaan aikaan räjäyttämällä komposiittiräjähde, joka 20 muodostaa panoksen sisimmän kerroksen, ja sen jälkeen saattamalla kiinteiden komposiittipropellanttien ryhmään kuuluva pyrotekninen seos, joka muodostaa uloimman kerroksen, reagoimaan räjäyttämättä, jolloin tämä reaktio käynnistetään komposiittiräjähteen räjähtämisestä johtuvan räjähdysaallon avulla.

25

Seuraavat ei-rajoittavat esimerkit havainnollistavat keksintöä ja sen antamia etuja.

Esimerkki 1 30 Räjähdystarvike-elementin, jonka räjähdyspanos on heksogeenilla, ammo-niumperkloraatilla ja alumiinilla täytetty polyuretaani-komposiittiräjähde, herkkyyden alentaminen.

11 105473

Komposiittiräjähdepanoksen, jonka herkkyyttä on tarkoitus pienentää, koostumus on seuraava: -polyuretaani-polymeerimatriisi, joka on saatu saattamalla polybutadieeni, jossa on terminaalisia hydroksyyliryhmiä, reagoimaan IPDI:n kanssa: 12 % 5 - heksogeeni: 20 % - ammoniumperkloraatti: 43 % - alumiini: 25 % Tällaista panosta käytetään erityisesti miinoissa ja vedenalaisissa torbeedois-10 sa.

Panoksen sisältävä sylinterimäinen metallikotelo on teräksestä ja paksuudeltaan 12,5 mm. Panoksen halkaisija (metallikotelon sisämitta) on 248 mm ja sen pituus on 450 mm.

15

Pitkin maavallia tehtiin pino kahdesta näin muodostetusta räjähdystarvike-elementistä, jotka olivat toisistaan erillään 25 mm. Sen jälkeen alempi elementti laukaistiin komposiittiräjähteestä muodostuvan sytytyspanoksen, jonka halkaisija oli 63 mm ja pituus 120 mm, ja Davey Bickford SA 4000 sytyttimen 20 avulla. Tämän komposiittiräjähteen koostumus on 40 % oktogeenia, 44 % pentriittiä ja 16 % polyuretaani-sideainetta.

Tämä osoitti ylemmän elementin räjähtävän räiähdvsvaikutuksen vaikutuksesta. vaikka siinä ei ollut svtvtvspanosta.

25

Keksinnön mukaisesti jaetaan identtisessä metallikotelossa täytteet panoksen polyuretaani-polymeerimatriisiin sellaisella tavalla, että saadaan kaksiseoksi-nen panos, jonka massa vastaa edellä mainittua panosta ja jolla on samat mitat. Alan ammattimiehille ilmeisillä yksinkertaisilla laskelmilla voidaan löytää 30 kunkin kerroksen koostumus ja näiden kahden kerroksen massan suhteelliset osuudet, niin että nämä vastaavat toisiaan. Näistä laskelmista saadaan tuloksena lukuisia ratkaisuja. Valmistettu kaksiseoksinen panos käsittää komposiittiräjähteestä olevan kiinteän sylinterin, jonka akseli on sama kuin panoksen 12 105473 akseli. Panoksen halkaisija on 128 mm ja sen koostumus on 88 paino-% hek-sogeenia ja 12 paino-% edellä mainittua polymeerimatriisia. Sitä ympäröi kiinteiden komposiittipropellanttien ryhmään kuuluvasta pyroteknisestä seoksesta oleva sylinterimäinen rengas, jonka sisähalkaisija on 128 mm, ulkohalkaisija 5 248 mm ja jonka paksuus on siten 60 mm. Tämän seoksen koostumus on 55,6 paino-% ammoniumperkloraattia, 32,4 paino-% alumiinia ja 12 paino-% edellä mainittua polymeerimatriisia. Lisäaineita lukuunottamatta tämä koostumus on sama kuin nimellä butylane (SNPE:n rekisteröimä tavaramerkki) tunnetun propellantin koostumus. Tämä kaksiseoksinen panos valmistetaan kom-10 posiittiräjähteiden ja moniseoksisten kiinteiden komposiittipropellanttien valmistuksen ammattimiesten hyvin tuntemalla tekniikalla, jossa suoritetaan peräkkäinen valu muotteihin ja tämän jälkeen polymeroidaan.

Komposiittiräjähteestä muodostuva kiinteä sylinteri on varustettu sytytysjärjes-15 telmällä, joka käsittää litteän aaltogeneraattorin, jonka suurin halkaisija on 55 mm ja pituus 70 mm ja joka sijaitsee sama-aksiaalisesti panoksen suhteen ja joka on kaksiseoksisesta komposiittiräjähteestä (14 % polyuretaani-sideainetta ja 86 % oktogeenia ensimmäisessä ja 11,5 % polyuretaani-sideainetta, 17 % pentriittiä ja 71,5 % minimum toisessa).

20

Pitkin maavallia laitettiin pino kolmesta tällä tavoin muodostuvasta räjähdystarvike-elementistä, so. elementistä, jossa on kotelo, kaksiseoksinen panos ja sytytyspanos. Elementtejä erottava etäisyys oli 25 mm.

25 Seuraavaksi sytytettiin sytytyspanos ja sen jälkeen komposiittiräjähde, joka käsitti alemman elementin panoksen kiinteän sylinterin, tavanomaisen sytytys-panoksen kanssa kosketuksessa olevan sytyttimen avulla.

Komposiittiräjähteen, joka käsitti alemman elementin panoksen kiinteän sylin-30 terin, räjäyttäminen aiheutti ponneainetyyppisen butalane-seoksen, joka muodosti viereisen renkaanmuotoisen uloimman kerroksen, reagoimisen sen räjähtämättä.

i 13 105473 Tämä vahvisti sen, että räiähdvsvaikutus ei saanut kahta ylempää kohde-elementtiä räjähtämään, siitä huolimatta että näissä kahdessa elementissä oli samanlainen sytytysjärjestelmä kuin räjähdysvaikutuksen aiheuttaneessa elementissä. Tämä on osoitus sekä tämän räjähdystarvike-elementin puolittai-5 sesta reagoimattomuudesta räjähdysaallon suhteen, erityisesti varastoitaessa, että keksinnön tärkeydestä, koska massaltaan yhtä suuri yksiseoksinen panos on herkkä myös silloin kun siinä ei ole mitään sytytysjärjestelmää. Tätä huomattavaa herkkyyden alenemista ei saada aikaan haluttujen vaikutusten kustannuksella, koska edellä mainitulla keksinnön mukaisella kaksiseoksisella 10 elementillä on lähes samat paine- ja/tai kuplavaikutukset kuin mitä saadaan massaltaan yhtä suurella yksiseoksisella elementillä.

Räjähdyksen synnyttämät ilman iskupaineet mitattiin pietsovastus-laitteiden avulla, jotka oli asennettu linssinmuotoisten tukien päälle ja joiden etäisyydet 15 räjähdyspaikasta vaihtelivat 10 metristä 50 metriin. Näillä mittauksilla oli mahdollista laskea yksiseoksisen panoksen sisältävän räjähdystarvike-elementin, jonka herkkyyttä oli tarkoitus pienentää, TNT-ekvivalentiksi 1,7 ±0,2 ja 1,6 ± 0,2 keksinnön mukaiselle räjähdys tarvike-elementille, jossa oli massaltaan yhtä suuri kaksiseoksinen panos. Ero ei ole merkitsevä kun otetaan huo-20 mioon menetelmän tarkkuus. Nämä tulokset osoittavat, että painevaikutus säilyy tasoltaan käytännöllisesti katsoen samana.

Tämän esimerkin tapauksessa on vaikea mitata panoksen sytytettävyyden kasvua, koska komposiittiräjähteen yksiseoksinen panos, jonka herkkyyttä on 25 tarkoitus pienentää, on jo erittäin helposti sytytettävissä.

Esimerkki 2 Räjähdystarvike-elementin, jonka räjähdyspanos on ONTA:lla, oktogeenilla, 30 ammoniumperkloraatilla ja alumiinilla täytetty polyuretaani-komposiittiräjähde, herkkyyden pienentäminen ja sytytettävyyden lisääminen.

105473 14

Komposiittiräjähdyspanoksen, jonka herkkyyttä on tarkoitus pienentää ja jonka sytytettävyyttä on tarkoitus nostaa, koostumus on seuraava: -polyuretaani-polymeerimatriisi, joka on saatu saattamalla polybutadieeni, jossa on terminaalisia hydroksyyliryhmiä, reagoimaan IDPI:n kanssa: 15 % 5 - oktogeeni: 6 % - ONTA: 31 % - ammoniumperkloraatti: 38 % - alumiini: 10% 10 Panoksen sisältävä sylinterimäinen metallikotelo on identtinen esimerkin 1 kotelon kanssa.

Tällä panoksella on erittäin suuri kriittinen halkaisija, yli 10 cm. Se on sen vuoksi erittäin vaikea sytyttää. Tämä voidaan saavuttaa vain hyvin suurikokoi-15 silla sytytyspanoksilla. Siitä huolimatta tällaisten sytytyspanosten herkkyys estää käytännössä tällaisen panoksen käytön, erityisesti miinoissa, vedenalaisissa torpedoissa ja yleiskäyttöön sopivissa pommeissa.

Täytteet on keksinnön mukaisesti jaettu identtisessä metallikotelossa panok-20 sen polyuretaani-polymeerimatriisiin sellaisella tavalla, että saadaan kaksi-seoksinen panos, joka on massaltaan yhtä suuri kuin edellä mainittu ja jolla on samat mitat. Tämä kaksiseoksinen panos käsittää komposiittiräjähteestä olevan kiinteän sylinterin, jonka akseli on sama kuin panoksen ja jonka halkaisija on 168 mm. Sen koostumus on 12 paino-% oktogeenia, 72 paino-% ONTA:a ja 25 16 paino-% edellä mainittua polymeerimatriisia. Sylinteriä ympäröi kiinteiden komposiittipropellanttien ryhmään kuuluvasta pyroteknisestä seoksesta koostuva sylinterimäinen rengas, jonka sisähalkaisija on 168 mm, ulkohalkaisija 248 mm ja siten paksuus 40 mm.

30 Sen koostumus on 68 paino-% ammoniumperkloraattia, 18 paino-% alumiinia ja 14 paino-% edellä mainittua polymeerimatriisia. Lisäaineita lukuunottamatta tämä koostumus on sama kuin butylane-propellantilla. Tämä kaksiseoksinen panos tehtiin samalla tekniikalla kuin esimerkin 1 panos.

15 105473

Komposiittiräjähteestä oleva kiinteä sylinteri on varustettu sytytysjärjestelmällä, joka käsittää litteän aaltogeneraattorin, jonka halkaisija on 90 mm ja pituus 80 mm ja joka sijaitsee sama-aksiaalisesti täytteen suhteen. Tämä generaattori on samantyyppinen kuin esimerkissä 1 käytetty generaattori.

5

Maavallia pitkin tehtiin pino kolmesta tällä tavoin muodostuvasta räjähdystarvike-elementistä, so. elementti sisälsi kotelon, kaksiseoksisen panoksen ja sytytyspanoksen. Elementtejä erottava etäisyys oli 25 mm.

10 Seuraavaksi sytytyspanos sytytettiin ja tämän jälkeen komposiittiräjähde, joka muodosti alemman elementin panoksen kiinteän sylinterin, tavanomaisen, sytytyspanoksen kanssa kosketuksessa olevan sytyttimen avulla.

Komposiittiräjähteen, joka käsitti alemman elementin panoksen kiinteän sylin-15 terin, räjäyttäminen aiheutti ponneainetyyppisen butalane-seoksen, joka muodosti viereisen renkaanmuotoisen uloimman kerroksen, reagoimisen sen räjähtämättä.

Tämä vahvisti sen, että räiähdvsvaikutus ei saanut kahta ylempää kohde-ele-20 menttiä räjähtämään, siitä huolimatta että näissä kahdessa elementissä oli samanlainen sytytysjärjestelmä kuin räjähdysvaikutuksen aiheuttaneessa elementissä.

Tämä testi osoittaa sekä tämän "kotelo/panos/sytytyspanos"-räjähdytarvike-25 elementin puolittaisen reagoimattomuuden räjähdysaallon suhteen, erityisesti varastoitaessa, että keksinnön tärkeyden, koska massaltaan yhtä suurta yksi-seoksista, joka on liian vaikea sytyttää, ei voi käytännössä käyttää edellä mainituista syistä.

30 Tätä tulosta ei saatu haluttujen vaikutusten kustannuksella, koska edellä mainitulla keksinnön mukaisella kaksiseoksisella elementillä on lähes samat paine- ja/tai kuplavaikutukset kuin mitä saadaan massaltaan yhtä suurella yksiseoksisella elementillä.

Claims (20)

1. Räjähdystarvike-elementti, joka käsittää edullisesti metallisen kotelon, jossa kotelossa moniseoksinen räjähdyspanos sisältäen useita vierekkäisiä sama- 5 aksiaalisia kerroksia, tunnettu siitä, että sisin, edullisesti kiinteä, kerros on komposiittiräjähde täytetystä polyuretaani- tai polyesteri-polymeerimatriisista, jonka täyte sisältää yli 40 paino-% orgaanista nitraattiräjähdettä laskettuna komposiittiräjähteessä, ja että ulkokerros on kiinteiden komposiittipropellant-tien ryhmään kuuluva pyrotekninen seos täytetystä polyuretaani- tai polyesteri-10 polymeerimatriisista, jonka täyte sisältää vähintään yhtä mineraalihapetinta ja alle 10 paino-% orgaanista nitraattiräjähdettä laskettuna kiinteiden komposiitti-propellanttien ryhmään kuuluvasta pyroteknisestä seoksesta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen räjähdystarvike-elementti, tunnettu siitä, 15 että sisimmän kerroksen muodostavan komposiittiräjähteen polymeerimatriisi ja kiinteiden komposiittipropellanttien ryhmään kuuluvan panoksen ulkokerroksen muodostavan pyroteknisen seoksen polymeerimatriisi ovat identtisiä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen räjähdystarvike-elementti, tunnettu siitä, 20 että, sisimmän kerroksen muodostavan komposiittiräjähteen polymeerimatriisi ja kiinteiden komposiittipropellanttien ryhmään kuuluvan panoksen ulkokerroksen muodostavan pyroteknisen seoksen, polymeerimatriisi ovat polyuretaani-matriiseja.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen räjähdystarvike-elementti, tunnettu siitä, että polyuretaani-polymeerimatriisi saadaan saattamalla polybutadieeni, jossa on terminaalisia hydroksyyiiryhmiä, reagoimaan polyisosyanaatin kanssa.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen räjähdystarvike-elementti, tunnettu siitä, 30 että räjähdyspanos on kaksiseoksinen panos, jonka sisäkerrosta peittää vieressä sijaitseva sama-aksiaalinen ulkokerros. 17 105473

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen räjähdystarvike-elementti, tunnettu siitä, että pyroteknisen seoksen, joka muodostaa ulkokerroksen, täyte sisältää mine-raalihapetinta valittuna joukosta, johon kuuluvat ammoniumperkloraatti, kaliumperkloraatti, ammoniumnitraatti, natriumnitraatti ja näiden seokset. 5

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen räjähdystarvike-elementti, tunnettu siitä, että pyroteknisen seoksen, joka muodostaa ulkokerroksen, täyte sisältää pelkistävää metallia.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen räjähdystarvike-elementti, tunnettu siitä, että pelkistävä metalli on valittu joukosta, johon kuuluvat alumiini, zirkonium, magnesium, boori ja näiden seokset, ja on mieluummin alumiini.

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen räjähdystarvike-elementti, tunnettu siitä, 15 että pyroteknisen seoksen, joka muodostaa ulkokerroksen, täyte ei sisällä orgaanista nitraattiräjähdettä.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen räjähdystarvike-elementti, tunnettu siitä, että pyroteknisen seoksen, joka muodostaa ulkokerroksen, täyte on mineraali- 20 hapetin valittuna joukosta, johon kuuluvat ammoniumperkloraatti, kaliumperkloraatti, ammoniumnitraatti, natriumnitraatti ja näiden seokset.

11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen räjähdystarvike-elementti, tunnettu siitä, että pyroteknisen seoksen, joka muodostaa ulkokerroksen, täyte on pelkistä- 25 vän metallin, joka on valittu joukosta, johon kuuluvat alumiini, zirkonium, magnesium, boori ja näiden seokset, ja mineraalihapettimen, joka on valittu joukosta, johon kuuluvat ammoniumperkloraatti, kaliumperkloraatti, ammoniumnitraatti, natriumnitraatti ja näiden seokset, seos.

12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen räjähdystarvike-elementti, tunnettu siitä, että pyroteknisen seoksen, joka muodostaa ulkokerroksen, täyte on ammo-niumperkloraatin ja alumiinin seos. 105473 18

13. Patenttivaatimuksen 1 mukainen räjähdystarvike-elementti, tunnettu siitä, että ulkokerros sisältää: 10-40 paino-% polyuretaani-polymeerimatriisia, 5-40 paino-% alumiinia ja 5 20-85 paino-% ammoniumperkloraattia, niin että prosenttimäärien summa on 100.

14. Patenttivaatimuksen 1 mukainen räjähdystarvike-elementti, tunnettu siitä, että orgaaninen nitraattiräjähde, joka on panoksen sisimmän kerroksen muo- 10 dostavassa komposiittiräjähdetäytteessä, on valittu joukosta, johon kuuluvat heksogeeni, oktogeeni, 5-okso-3-nitro-1,2,4-triatsoli, ja triaminotrinitrobentsee-ni, nitroguanidiini ja näiden seokset.

15. Patenttivaatimuksen 1 mukainen räjähdystarvike-elementti, tunnettu siitä, 15 että orgaaninen nitraattiräjähde, joka on panoksen sisimmän kerroksen muodostavassa komposiittiräjähdetäytteessä, on valittu joukosta, johon kuuluvat heksogeeni, oktogeeni, 5-okso-3-nitro-1,2,4-triatsoli ja näiden seokset.

16. Patenttivaatimuksen 1 mukainen räjähdystarvike-elementti, tunnettu siitä, 20 että panoksen sisimmän kerroksen muodostava komposiittiräjähteen täyte sisältää yksinomaan orgaanista nitraattiräjähdettä.

17. Patenttivaatimuksen 1 mukainen räjähdystarvike-elementti, tunnettu siitä, että komposiittiräjähdetäyte, joka muodostaa panoksen sisimmän kerroksen, 25 sisältää orgaanista nitraattiräjähdettä seoksena täytteen kanssa, joka on valittu joukosta, johon kuuluvat ammoniumperkloraatti, kaliumperkloraatti, ammonium-nitraatti, natriumnitraatti, pelkistävä metalli ja näiden seokset.

18. Patenttivaatimuksen 1 mukainen räjähdystarvike-elementti, tunnettu siitä, 30 että komposiittiräjähdetäyte, joka muodostaa panoksen sisimmän kerroksen, sisältää orgaanista nitraattiräjähdettä seoksena täytteen kanssa, joka on valittu joukosta, johon kuuluvat ammoniumperkloraatti, alumiini ja näiden seokset. 19 105473

19. Patenttivaatimukseni mukainen räjähdystarvike-elementti, tunnettu siitä, että komposiittiräjähteen sisin kerros sisältää: 10-25 paino-% polyuretaani-polymeerimatriisia, 40-90 paino-% orgaanista nitraattiräjähdettä valittuna joukosta, johon kuuluvat 5 heksogeeni, oktogeeni, 5-okso-3-nitro-1,2,4-triatsoli ja näiden seokset, 0-35 paino-% alumiinia ja 0-45 paino-% ammoniumperkloraattia, niin että prosenttimäärien summa on 100.

20. Menetelmä paine-ja/tai kuplavaikutuksen aikaansaamiseksi, tunnettu siitä, että vapautetaan kaasu räjähdystarvike-elementin, joka käsittää räjäh-dyspanoksen sisältävän kotelon, kotelossa, minkä jälkeen murretaan kotelo tämän kaasun paineen avulla, jolloin räjähdystarvike-elementti on patenttivaatimuksessa 1 määritelty elementti, ja että kaasun vapautuminen saadaan 15 aikaan räjäyttämällä panoksen sisimmän kerroksen muodostava komposiittirä-jähde, jolloin reaktio tapahtuu ilman että ulkokerroksen muodostava, kiinteiden komposiittipropellanttien ryhmään kuuluva pyrotekninen seos räjähtää ja jolloin tämä reaktio käynnistetään räjähdysaallon avulla, joka aiheutuu komposiittiräjähteen räjähtämisestä. 105473 20