FI110510B - Vaikeasti räjähtävä räjähdystarvikekomponentti, joka käsittää kaksiseoksisen räjähdyspanoksen, ja menetelmä sirpalevaikutuksen aikaansaamiseksi - Google Patents

Description

! 110510

Vaikeasti räjähtävä räjähdystarvikekomponentti, joka käsittää kaksiseoksisen räjähdyspanoksen, ja menetelmä sirpalevaikutuksen aikaansaamiseksi Svärexploderbar sprängämnesförnödenhetskomponent omfattande en dub-belblandningssprängsats, och ett förfarande för att ästadkomma en splitter-5 effekt.

Esillä olevan keksinnön kohteena ovat räjähdystarvikkeet, erityisesti sotilas-räjähteet, joihin liittyviä vaaroja on pienennetty. Sen kohteena on vaikeasti räjähtävä räjähdystarvikekomponentti, joka muodostuu räjähdyspanoksen 10 sisältävästä, yleisesti ottaen metallisesta kuoresta. Nämä räjähdystarvikkeet ovat erityisen hyödyllisiä sirpalevaikutuksen muodostamiseksi, kun kuori murtuu. Panos ja sen kuori ovat yleisesti ottaen aksiaalisesti symmetrisiä, jolloin saadaan aikaan symmetriset vaikutukset. Erityisesti säilytettäessä tai kuljetettaessa räjähdystarvikkeet voivat joutua alttiiksi esimerkiksi tulelle, iskulle ja 15 siihen voi tunkeutua sirpaleita tai luoteja ja se voi joutua alttiiksi läheisten räjähdystarvikkeiden räjähtämiselle.

Vaikkakin tulipaloon ja sirpaleisiin liittyvät ongelmat voidaan käytännössä ratkaista tavanomaisten seosteräjähteiden avulla, toistaiseksi ei ole tyydyttä-20 väliä tavalla ratkaistu toisen räjähdyksen seurauksena tapahtuvaa räjähtämistä, tarkemmin san en herkkyyttä lähellä olevien räjähdystarvikkeiden rä-jähtämiselle.

Yleisesti on tunnettua käyttää muovilla sidottuja räjähteitä, erityisesti valettu-25 ja muovilla sidottuja räjähteitä, erityisesti erityisen epäherkkiä valettuja muovilla sidottuja räjähteitä, jotka on täytetty esimerkiksi 5-okso-3-nitro-l,2,4-'; / triatsolilla (ONTA), triaminotrinitrobentseenillä (TATB) tai nitroguanidiinilla.

': Tällä ratkaisulla on kuitenkin yksi tärkeä haitta, nimittäin se, että räjähdys- tarvikkeen räjähdysalttius lähellä sijaitsevien räjähdystarvikkeiden räjähtämi-30 sen suhteen riippuu tällöin sytytysjärjestelmän räjähdysalttiudesta. Näillä epäherkillä muovilla sidotuilla räjähteillä on taas yleensä suuri kriittinen hai- 2 110510 kaisija, joka voi olla yli 10 cm, ja ne voidaan tavallisesti sytyttää vain voimakkaalla suurikokoisella sytytyspanoksella, ja ovat tämän vuoksi erityisen herkkiä ja räjähdysalttiita.

5 Muovilla sidotulla räjähteellä tarkoitetaan tavanomaisesti pyroteknistä seosta, joka voidaan räjäyttää halutulla tavalla ja jotka muodostuvat täytetystä kiinteästä polymeerimatriisista, joka yleensä on täytetty polyuretaanilla tai polyesterillä, joka täyteaine on jauhemaista, ja joka sisältää orgaanisen nitratun räjähdyspanoksen, esimerkiksi heksogeeniä, oktogeeniä, ONTA:a tai 10 vähintään kahden näiden yhdisteen seosta. (Valettuja) muovilla sidottuja räjähteitä ja niiden saantitapaa on kuvannut esimerkiksi J. Quinchon, les poudres, propergols et explosifs [ruudit, propellantit ja räjähteet], volyymi 1, US explosifs, Technique et Documentation, 1982, sivut 190-192.

15 Ranskalaisessa patentissa FR 2,365,774 on kuvattu lähes sylinterimäinen rä-jähdysainetarvikkeen komponentti, joka muodostuu kuoresta, jonka sisällä on monikomponenttinen panos, joka voi olla muovilla sidottu räjähdysaine. Tämä monikomponenttinen panos käsittää useita vierekkäisiä sama-aksiaa-lisia ja rengasmaisia kerroksia. Uloin kerros sisältää enemmän voimakasta 20 tehoräjähdettä (heksogeeni, oktogeeni) kuin välittömästi sen vieressä oleva kerros. Näin jatkuu vaihe vaiheelta keskellä sijaitsevaan akselimaiseen kerrokseen asti, joka on täysin sylinterimäinen ja joka sisältää vähiten voimakas-ta tehoräjähdettä. Tällainen räjähdystarvikekomponentti on sen vuoksi erityisen räjähdysaltis.

25

Lisäksi toukokuussa 1989 ilmestyneen ""Military Fire Fighter"-katsauksen ar-’;. tikkelissa "Insensitive Munitions - A fire safety plus?", sivut 74 - 81, on ilmoi tettu, että herkällä, muovilla sidotulla räjähdysaineella täytetyn räjähdysaine-komponentin räjähdysalttiutta voidaan pienentää päällystämällä tämä räjäh-30 dysaine vähemmän herkällä, muovilla sidotulla räjähdysaineella, jolloin tämä 3 110510 kaksikomponenttinen panos on muodoltaan kaksi vierekkäistä sama-akselista sylinteriä, joilla on pyöreä pohjapinta.

Vähemmän herkät muovilla sidotut räjähdysaineet eivät kuitenkaan ole yhtä 5 tehokkaita, ja räjähdysainekomponentin räjähdysalttiuden pienenemiseen liittyy suorituskyvyn lasku. Patenttia hakevan yhtiön suorittamat kokeelliset testit, jotka ovat käsillä olevan kuvauksen vertailuesimerkkien 3 - 5 kohteena, ovat osoittaneet, että tällaisen räjähdysainekomponentin sirpalevaikutus saattaa alentua tasolle, joka voidaan saada samankokoisella räjähdystarvike-10 komponentilla, joka kuitenkin on täytetty pelkästään vähemmän räjähdysalt-tiilla ja vähemmän tehokkaalla päällystetyllä ja muovilla sidotulla räjähdysaineella.

Alan ammattimies yrittää sen takia etsiä tähän kaksiseoksisen panoksen kä-15 sittävään räjähdystarvikekomponenttiin parannusta, joka tekisi mahdolliseksi lisätä sirpalevaikutusta ja samalla säilyttää saman räjähdysaltittomuuden.

Esillä oleva keksintö tuo esiin tällaisen ratkaisun.

20 Yllättäen on havaittu, että jos kahden seoksen välipinta pitkin panoksen ak-: ’ -. i selin poikkileikkausta on tähden muotoinen eikä tekniikan tason mukaisesti pyöreä, joskus saavutetaan erittäin suuri etu sirpalevaikutuksen suhteen, ja että eräiden vaihtoehtoisten muotojen mukaisesti - mikä on vieläkin yllättä-vämpää - saatu sirpalevaikutus on yhtä suuri kuin mitä saadaan samankokoi-25 sella räjähdystarvikekomponentilla, joka on täytetty yksinomaan tehokkaalla herkällä keskellä sijaitsevalla ja muovilla sidotulla räjähdysaineella. Tällä tähtimäisellä muodolla ei ole mitään vaikutusta räjähdysaltittomuuteen, joka säilyy ennallaan, kun taas sirpalevaikutus paranee ja samalla, kun eräiden vaihtoehtoisten muotojen mukaisesti kaikki toimii ikään kuin, jos panos olisi 30 tehty yksinomaan tehokkaasta keskellä sijaitsevasta räjähdysaineesta.

4 110510

Lisäksi on havaittu, että tällainen parannus saadaan myös aikaan, kun herkkä ja räjähdysaltis keskellä sijaitseva muovilla sidottu räjähdysaine päällystetään pitkin tähden muotoista välipintaa vähemmän herkän muovilla sidotun räjähdysaineen asemesta kiinteiden komposiittipropellanttien luokkaan kuuluvalla 5 pyroteknisellä seoksella, joka on vieläkin vähemmän herkkä ja räjähdysaltis kuin vähiten herkät tunnetut muovilla sidotut räjähdysaineet, joista joskus käytetään nimitystä "epäherkät räjähdysaineet".

Tämä on sitäkin yllättävämpää, koska tämä tulos, joka jo on yllättävää koko 10 panoksen räjähtäessä, saadaan aikaan niin, että kiinteiden komposiittipropellanttien luokkaan kuuluva pyrotekninen seos reagoi räjähtämättä.

Tämä keksinnön vaihtoehtoinen muoto on sitäkin edullisempaa siksi, että se tekee mahdolliseksi samanaikaisesti räjähdysalttiuden alentamisen ja sirpale-15 vaikutuksen lisäämisen verrattuna, kaksiseoksiseen komponenttiin, joka on tehty edellä "Insensitive Munitions"-artikkelissa mainitusta tekniikan tason mukaisesta muovilla sidotusta räjähdysaineesta.

Esillä olevan keksinnön kohteena on sen vuoksi räjähdystarvikekomponentti, ; ·. 20 joka muodostuu kuoresta, joka on mieluummin metallista, mutta voi olla :' ·, myös tehty muusta materiaalista, esimerkiksi jäykästä muovista, ja joka sisäl- : ’ ·. tää kaksiseoksisen räjähdyspanoksen, joka muodostuu sisäkerroksesta, joka ν’ on tehty muovilla sidotusta räjähdysaineesta, joka on päällystetty viereisestä sama-akselisesta ulkokerroksesta, joka on tehty pyroteknisestä seoksesta, 25 joka ei ole yhtä herkkä kuin sisäkerroksen muodostava muovilla sidottu räjähdysaine. Keksinnölle on tunnusomaista, että: :.! - sisäkerroksen muodostava, muovilla sidottu räjähdysaine on täytetty po- lymeerimatriisi, mieluummin täytetty polyuretaani tai polyesteri, jossa täy-• teaine sisältää vähintään yhtä orgaanista nitrattua räjähdysainetta, mie- 30 luummin yli 20 paino-% orgaanista nitrattua räjähdysainetta, jolloin prosenttimäärä on ilmaistu suhteessa muovilla sidottuun räjähdysaineeseen, s 110510 - ulkokerroksen muodostava pyrotekninen seos muodostuu täytetystä po-lymeerimatriisista, mieluummin täytetystä polyuretaanista tai polyesteristä, jossa täyteaine sisältää vähintään yhtä epäorgaanista hapettavaa ainetta tai orgaanista nitrattua räjähdysainetta, 5 - näiden kahden kerroksen välipinta on poikkileikkaukseltaan tähden muo toinen, so. välipinta on muodoltaan tähtimäinen pitkin leikkaustasoa, joka on kohtisuorassa panoksen akseliin nähden. Tämä vastaa myös ilmaisua, että sisäkerroksen poikkileikkaus on tähti, ts. kuvio, joka muodostuu keskikohdasta tai keskialueelta säteittäisesti ulottuvista sakaroista.

10

Kun pidetään mielessä, että alifaattiset nitratut johdokset eivät ole vielä milloinkaan löytäneet mitään suurta teollista sovellutusta räjähdysaineena, "orgaanisella nitratulla räjähdysaineella" tarkoitetaan tavanomaisesti räjähdysainetta, joka on valittu joukosta, johon kuuluvat aromaattiset nitratut rä-15 jähdysaineet (joissa on vähintään yksi C-N02-ryhmä, jolloin hiiliatomi muodostaa osan aromaattisesta renkaasta), typpihappoesteriräjähteet (joissa on vähintään yksi CO-No2-ryhmä) ja nitroamiiniräjähdysaineet, joissa on vähin-..... tään yksi C-N-N02-ryhmä). Pyroteknisellä seoksella, joka on "vähemmän herkkä" kuin sisäkerroksen muodostava muovilla sidottu räjähdysaine, ·. 20 tarkoitetaan pyroteknistä seosta, jonka räjäytettävyysarvo (DV, detonability value) esteen takana räjäytettävyyttä mittaavassa testissä (Card Gap Test) on pienempi kuin sisäkerroksen muodostavan, muovilla sidotun räjähdys-aineen DV-arvo.

25 Tämä testi, joka on standardisoitu joko 40 mm halkaisijalle tai 75 mm hal-. . kaisijalle, on alan ammattimiesten yleisesti tuntema. Se on kuvattu erityisesti I.. julkaisussa "Recommendations for the tansportation of dangerous goods", 2. painos ST/SG/AC 10/11 Rev. 1, UNO publications, New York, 1990. Lisäksi 1 Quinchon on kuvannut edellä mainitussa julkaisussaan, sivut 227 - 229, 30 testin 40 mm halkaisijalle.

6 110510

Panoksen sisä- ja ulkokerrokset ovat keksinnön mukaisesti mieluummin sylin-terimäisiä. Niiden ei tarvitse olla täysin sama-akselisia, jos tarkoituksena on saada sirpalevaikutuksiin epäsymmetriaa. Tällainen mielenkiinto on kuitenkin hyvin rajoitettua.

5

Sisäkerroksen/ulkokerroksen massojen suhde on mieluummin välillä 0,1 ja 2.

Muovilla sidotun räjähdysaineen sisäkerros on mieluummin kiinteä, mutta siinä voi olla myös yksi tai useampi ontelo, esimerkiksi akselinsuuntainen on-10 telo, osalla panoksen pituutta tai koko sen pituudella. Tällainen ontelo voi esimerkiksi mahdollistaa sytytyssysteemin asentamisen sen sisälle.

Esillä olevan keksinnön piiriin sisältyvät sisä- ja ulkokerrosten identtiset tai erilaiset polymeerimatriisit, jotka ovat mieluummin polyuretaaneja, joita ylei-15 sesti saadaan saattamalla hydroksyylipäitä sisältävä esipolymeeri reagoimaan polyisosyanaatin kanssa.

..... Esipolymeereistä, joissa on hydroksyylipäitä, voidaan esimerkkeinä mainita ne, joiden runko on polyisobutyleeni, polybutadieni, polyeetteri, polyesteri tai 20 polysiloksaani. Mieluummin käytetään polybutadieniä, jossa on hydroksyyli-päitä.

Polyisosyanaateista voidaan esimerkkeinä mainita isoforonidiisosyanaatti (IPDI), tolueenidi-isosyanaatti (TDI), disykloheksyylimetyleenidi-isosyanaatti 25 (Hylene W), heksametyleenidi-isosyanaatti (HMDI), biureettitriheksaani-iso-. . syanaatti (BTHI) ja näiden seokset.

Kun polymeerimatriisi on polyesterimatriisi, se saadaan yleisesti saattamalla esipolymeeri, jossa on karboksyylipäitä, mieluummin polybutadieni, jossa on 30 karboksyylipäitä (CEPH), tai polyesteri, jossa on karboksyylipäitä, reagoimaan polyepoksidin, esimerkiksi epikloorihydriinin ja glyserolin kondensaatin kans- 7 110510 sa, tai polyatsiridiinin, esimerkiksi trimetyyliatsiridinyylifosfiinioksidin (MAPO) kanssa.

Polymeerimatriisit voivat valinnaisesti sisältää pehmennintä, kuten pehmen-5 timiä, joita tavallisesti käytetään prosessoitaessa muovilla sidottuja räjähdysaineita ja kiinteitä komposiittipropellantteja.

Keksinnön toisen vaihtoehtoisen muodon-mukaisesti mainitun kahden kerroksen välisellä välipinnalla on tähden muotoinen poikkileikkaus, jossa on 6 - 24 10 sakaraa.

Tähden sakaroiden pää voi olla minkä tahansa muotoinen.

Nämä päät ovat mieluummin teräväkärkisiä, litteitä tai pyöristettyjä.

15 Tähden muotoinen välipinta voi olla täsmälleen monikulmainen tai siinä voi olla sakaroiden välissä yhdistäviä uria.

Tähden sakarat ovat mieluummin identtisiä, ja niiden symmetria-akseli kul-20 kee tähden keskustan läpi, ja jos n on sakaroiden lukumäärä, jokainen sakara on viereisistä sakaroista 2·/η kulman päässä.

: Muovilla sidottu räjähdystäyteaine, joka muodostaa sisäkerroksen, sisältää keksinnön mukaisesti vähintään yhtä orgaanista nitrattua räjähdysainetta, 25 mieluummin yli 20 paino-%, vieläkin mieluummin yli 60 paino-% orgaanista nitrattua räjähdysainetta laskettuna suhteessa muovilla sidottuun räjähdysaineeseen, ja pyroteknisestä seoksesta oleva täyteaine, joka muodostaa ulko-•: , kerroksen, sisältää vähintään yhtä epäorgaanista hapettavaa ainetta tai or gaanista nitrattua räjähdysainetta.

30 β 110510

Epäorgaanisista hapettavista aineista voidaan esimerkkeinä mainita ammoni-umperkloraatti, kaliumperkloraatti, ammoniumnitraatti ja natriumnitraatti.

Esimerkkeinä orgaanisista nitratuista räjähdysaineista voidaan mainita hek-5 sogeeni, oktogeeni, pentriitti, 5-okso-3-nitro-l,2,4-triatsoli, triaminotrinitro-bentseeni ja nitroguanidiini.

Erään hyvänä pidetyn vaihtoehtoisen muodon mukaisesti sisäkerros on muovilla sidottu räjähdysaine, joka muodostuu täytetystä polyuretaani- tai poly-10 esterimatriisista, jossa täyteaine sisältää yli 20 piano-% muovilla sidotusta räjähdysaineesta laskettuna orgaanista nitrattua räjähdysainetta valittuna joukosta, johon kuuluvat heksogeni, oktogeeni, 5-okso-3-nitro-l,2,4-triatsoli ja näiden seokset.

15 Erityisen hyvänä pidetyssä suoritusmuodossa sisältää sisäkerroksen muodostava, muovilla sidotun räjähdysaineen täyteaine yksinomaan orgaanista nitrattua räjähdysainetta, mieluummin välillä 60 ja 90 %, vieläkin mieluummin 80 ja 90 % laskettuna muovilla sidotusta räjähdysaineesta.

: 20 Keksinnön toisen vaihtoehtoisen muodon mukaisesti pyrotekninen seos, joka V· muodostaa ulkokerroksen; on muovilla sidottu räjähdysaine, joka mieluum- : '· min muodostuu täytetystä polyuretaani- tai polyesterimatriisista, jossa täyte aine sisältää yli 20 paino-% muovilla sidotusta räjähdysaineesta laskettuna orgaanista nitrattua räjähdysainetta, mieluummin valittuna joukosta, johon 25 kuuluvat heksageeni, oktogeeni, pentriitti, triaminotrinitrobentseeni, nitroguanidiini, 5-okso-3-nitro-l,2,4-triatsoli ja näiden seokset.

» ( Täyteaine voi myös sisältää esimerkiksi epäorgaanista hapettavaa ainetta ja/tai pelkistävää metallia, mutta muovilla sidotun räjähdysaineen täyteaine, 30 joka muodostaa ulkokerroksen, muodostuu mieluummin yksinomaan orgaanisesta nitratusta räjähdysaineesta, mieluummin välillä 60 % ja 90 %, vielä- 9 110510 kin mieluummin välillä 80 % ja 90 % laskettuna muovilla sidotusta räjähdysaineesta.

Keksinnön erään toisen vaihtoehtoisen muodon mukaisesti pyrotekninen 5 seos, joka muodostaa ulkokerroksen, on kiinteiden komposiittipropellanttien luokkaan kuuluva pyrotekninen seos, joka muodostuu käytetystä polyuretaani- tai polyesteripolymatriisista, jossa täyteaine, joka ei sisällä orgaanista nit-rattua räjähdysainetta, sisältää vähintään yhtä epäorgaanista hapettavaa ainetta.

10 "Kiinteällä komposiittipropellantilla" tarkoitetaan tavanomaisesti, pyroteknistä seosta, joka on saatu samalla tavoin kuin valettu, muovilla sidottu räjähdysaine ja joka muodostuu täytetystä kiinteästä polymeerimatriisista, yleensä polyuretaanista tai polyesteristä, joka täyteaine on jauhemaista ja muodos-15 tuu oleellisesti epäorgaanisesta hapettavasta aineesta ja yleensä pelkistävästä metallista. Koska kiinteät komposiittipropellantit ovat tarkoitetut työntövoiman muodostamiseen, ne ovat funktionaalisesti palavia ja sisältävät erilaisia työntövoimaa säätäviä lisäaineita. Kiinteitä komposiittipropellantteja ja niiden valmistustapaa on kuvannut esimerkiksi A. Davenas, Technologie des 20 propergols solides, pubi. Masson, 1989.

: ‘ ·. Koska työntövoimavaikutusta ei haeta eikä sitä käytetä, esillä olevan keksin- : V non tämän vaihtoehtoisen muodon mukaisesti hakijayhtiö ei halua kutsua ulkokerrosta "propeilantiksi", vaikka tämän kerroksen koostumus eroaa kiin-25 teiden komposiittipropellanttien koostumuksesta vain siten, että siinä ei ole propellanttien työntöfunktioon liittyviä lisäaineita (ballistiset lisäaineet, pala-y ‘ misen nopeuttajat ja vastaavat), vaan käyttää mieluummin ilmaisua "kiintei- ; . den komposiittipropellanttien ryhmään kuuluva pyrotekninen seos”.

30 Vaihtoehtoisen muodon mukaisesti kiinteiden komposiittipropellanttien luokkaan kuuluvan pyroteknisen seoksen täyteaine, joka muodostaa ulkokerrok- 10 110510 sen, sisältää epäorgaanista hapettavaa ainetta valittuna joukosta, johon kuuluvat ammoniumperkloraatti, kaliumperkloraatti, ammoniumnitraatti, natriumnitraatti ja näiden seokset, so. mitkä tahansa vähintään kahden edellä mainitun tuotteen seokset.

5

Erään toisen vaihtoehtoisen muodon mukaisesti kiinteiden komposiittipropel-lanttien luokkaan kuuluvan pyroteknisen seoksen täyteaine, joka muodostaa ulkokerroksen, sisältää pelkistävää metallia, joka on mieluummin valittu joukosta, johon kuuluvat alumiini, zirkonium, magnesium, boori ja näiden seok-10 set, so. mitkä tahansa vähintään kahden edellä mainitun neljän metallin seokset. Eräässä erityisen hyvänä pidetyssä suoritusmuodossa pelkistävä metalli on alumiini.

Erään toisen vaihtoehtoisen muodon mukaisesti pyroteknisen seoksen täyte-15 aine, joka muodostaa ulkokerroksen, on epäorgaaninen täyteaine, mieluummin valittuna joukosta, johon kuuluvat ammoniumperkloraatti, kaliumperkloraatti, ammoniumnitraatti, natriumnitraatti ja näiden seokset. Täyteaine ei siten sisällä mitään muuta yhdistettä.

20 Erään toisen vaihtoehtoisen muodon mukaisesti pyroteknisen seoksen täyte-, aine, joka muodostaa ulkokerroksen, muodostuu, ja yksinomaan, pelkistävän metallin, joka on valittu mieluummin joukosta, johon kuuluvat alumiini, zirkonium, magnesium, boori ja näiden seokset, ja epäorgaanisen hapettavan aineen, joka on mieluummin valittu joukosta, johon kuuluvat ammoniumper-25 kloraatti, kaliumperkloraatti, ammoniumnitraatti, natriumnitraatti ja näiden seokset, seoksesta. Täyteaine on mieluummin ammoniumperkloraatin ja alumiinin seos.

Keksinnön vaihtoehtoisen muodon mukaisesti kuoressa, jonka ulkokerros on 30 kiinteiden komposiittipropellanttien Luokkaan kuuluva pyrotekninen seos, tämän seoksen koostumus on mieluummin: 11 110510 - 10-40 paino-% polyuretaani- tai polyesteripolymeerimatriisia, - 0 - 40 paino-% pelkistävää metallia, - 20 -90 paino-% epäorgaanista hapettavaa ainetta, jolloin prosenttimäärien summa on 100.

5

Esillä olevan keksinnön mukaisesti ei räjähdyspanokseen viittaavaa nimitystä "kaksiseoksinen" tulisi yleisesti ottaa tiukassa ja rajoittavassa merkityksessä. Havaittu tekninen vaikutus ja siitä johtuvat tulokset säilyvät, kun sisäkerros, ja/tai ulkokerros on itsessään kaksi- tai useampiseoksinen, kun kerrosten 10 välissä on tavanomaisia välipintoja, jotka eivät ole tähden muotoisia, tai kun tähden muotoisia välipintoja on useita, esimerkiksi tapauksessa, jossa herkkä muovilla sidottu räjähdysaine on päällystetty vähemmän herkällä muovilla sidotulla räjähdysaineella, ja välipinta on tähden muotoinen, ja jolloin näin muodostettu kappale on itse päällystetty kiinteiden komposiittipropellanttien 15 luokkaan kuuluvalla, käytännöllisesti katsoen epäherkällä pyroteknisellä seoksella ja jolloin myös toinen pinta on tähden muotoinen.

Esillä olevan keksinnön kohteena on myös menetelmä sirpalevaikutuksen aikaansaamiseksi vapauttamalla kaasua räjähdystarvikekomponentin kuores-; 20 sa, joka sisältää kaksiseoksisen räjähdyspanoksen, mitä seuraa kuoren pirs toutuminen muodostuneen kaasun paineen vaikutuksesta. Tälle menetelmäl-: le on tunnusomaista, että räjähdystarvikekomponentti on edellä mainittu keksinnön mukainen komponentti, ja että kaasun vapautuminen saadaan aikaan räjäyttämällä panoksen sisäkerroksen muodostava, muovilla sidottu 25 räjähdysaine, minkä jälkeen ulkokerroksen muodostava vähemmän herkkä pyrotekninen seos saatetaan reagoimaan käynnistämällä sisäkerroksen muodostavasta muovilla sidotusta räjähdysaineesta tulevalla räjähdysaallolla.

Kun ulkokerros on muovilla sidottua räjähdysainetta, myös se räjähtää. Toi-30 saalta, kun ulkokerros on kiinteiden komposiittipropellanttien luokkaan kuuluva pyrotekninen seos, se reagoi räjähtämättä.

12 110510

Kuvio 1 esittää kaaviollisena suorakulmaisena poikkileikkauksena keksinnön mukaista räjähdystarvikkeen vaikeasti räjähtävää komponenttia.

Kuvio 2 esittää kaaviollisena suorakulmaisena poikkileikkauksena toista kek-5 sinnön mukaista räjähdystarvikkeen vaikeasti räjähtävää kompo nenttia.

Kuvio 3 vertaa kuoren nopeuskäyriä säteensuuntaisen laajenemisen funktio na.

10

Kuvioissa 1 ja 2 kaaviollisesti esitetyissä suoritusmuodoissa räjähdystarvike-komponentti muodostuu sylinterimäisestä teräskuoresta 1,11, jolla on pyöreä pohjapinta. Tämä kuori sisältää kaksiseoksisen räjähdyspanoksen, joka muodostuu muovilla sidotusta räjähdysaineesta tehdystä sisäkerroksesta 2, 15 12, joka on päällystetty ulkokerroksella 3,13, joka on tehty pyroteknisestä seoksesta, joka on vähemmän herkkää kuin sisäkerroksen 2,12 muodostava, muovilla sidottu räjähdysaine.

:' ·, Kuvion 1 mukaisesti kerrosten 2 ja 3 välinen välipinta on muodoltaan tähti- i ’ ·, 20 mäinen ja siinä on kuusi symmetristä identtistä sakaraa, joita yhdysurat liit tävät ja joiden päät ovat pyöristettyjä. Jokainen sakara eroaa viereisistä sakaroista 600 kulmassa. Tähden mitat voidaan määritellä sen ympäri piirretyn ympyrän halkaisijan D, sen sisälle piirretyn ympyrän halkaisijan d ja sakaroiden paksuuden e avulla.

25

Kuvion 2 mukaisesti tähden muotoinen välipinta on tarkalleen monikulmai-nen. Tähden muodostaa kymmenen identtistä ja symmetristä sakaraa, joiden päät ovat teräväkärkisiä. Jokainen sakara eroaa viereisistä sakaroista 360 verran. Tähden mitat voidaan määritellä sen ympäri piirretyn ympyrän hal-30 kaisijan D ja sen sisälle piirretyn ympyrän halkaisijan d avulla.

13 110510

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

Esimerkit 1 ia 2. Keksinnön mukaiset räiähdvstarvikekomponentit 5

Esimerkki 1 Tämä esimerkki tehtiin kuvion 1 mukaisesti. Kuori 1, jonka paksuus on 12,5 mm, on valmistettu teräksestä. Sen ulkohalkaisija on 115 mm ja sen sisähalkaisija 9,0 mm. Sen pituus on 300 mm. Kuoressa 1 on myös teräksestä tehty pohja, jonka paksuus on 12,5 mm.

10 Tähden edellä mainitut geometriset tunnusluvut D, d ja e ovat vastaavasti 50 mm, 23 mm ja 3 mm.

Kiinteä sisäkerros 2 on valettu, muovilla sidottu räjähdysaine, joka sisältää 15 86 paino-% oktogeenia ja 14 paino-% polyuretaanipolymeerimatriisia, joka on saatu saattamalla hydroksyylipäitä sisältävä polyeetteri reagoimaan iso-foronidi-isosyanaatin (IPDI) kanssa. Tämä seos, joka on tehokas, koska sen räjähdysnopeus on 8300 m/s, on kuitenkin herkkä, koska sen räjäytettävyys-.arvon DV card-luku on 150 Card Gap-testissä, joka on standardisoitu 40 mm 20 halkaisijalle.

t ;Ulkokerros 3 on valettu, muovilla sidottu räjähdysaine, joka sisältää 12 pai-: V no-% oktogeeniä, 72 paino-% 5-okta-3-nitro-l,2,4-triatsolia ja 16 paino-% polyuretaanipolymeerimatriisia, joka on saatu saattamalla hydroksyylipäitä 25 sisältävä polybutadieni reagoimaan IPDI:n kanssa. Tämä ulompi seos ei ole yhtä tehokas (räjähdysnopeus 7440 m/s) ja se on huomattavasti vähemmän herkkä (DV:n card-luku 25 Card Gap-testissä, joka on standardisoitu 40 mm halkaisijalle) kuin keskellä oleva seos.

30 Kerroksen 2 sytyttäminen suoritettiin tavanomaisella nallilla, jossa oli 4 g:n hexowax-sytytyspanos ja halkaisijaltaan 76 mm tasoaaltogeneraattori (PWG) i4 110510 pääsytyttimenä. Sisäkerroksen 2 räjähdysaalto aiheutti ulkokerroksen 3 räjähtämisen ja sen, jälkeen kuoren 1 pirstoutumisen ja sirpaleiden muodostumisen.

5 Metallikuoren nousunopeuden eteneminen tallennettiin säteen suuntaisen laajenemisen funktiona, mikä karakterisoi halutun sirpalevaikutuksen. Tallentaminen suoritettiin rakokameran avulla. Mittauksessa käytettiin alan ammattimiehelle tavanomaista sylinterimäisen nostolaitteen koejärjestelyä. Vastaava käyrä on esitetty kuviossa 3 (käyrä El).

10

Esimerkki 2 Tämä esimerkki suoritettiin kuvion 2 mukaisesti. Kuori 11, jonka paksuus on 12,5 mm, on tehty teräksestä. Sen ulkohalkaisija on 115 mm ja sisähalkaisija 90 mm. Sen pituus on 300 mm.

15 Kuoressa 11 on pohja, joka myös on tehty teräksestä ja jonka paksuus on 12,5 mm.

,,,, Tähden edellä mainitut geometriset tunnusluvut D ja d ovat vastaavasti . ·. 50 mm ja 34 mm 20 * 9

Sisäkerroksen 12 ja ulkokerroksen 13 muodostavat, muovilla sidotut räjäh- ; \ dysaineet ovat samat kuin esimerkin 1 tapauksessa.

• » fr I fr I

Tämä räjähdystarvikekomponentti räjäytettiin ja sirpalevaikutus mitattiin ku-25 ten esimerkissä 1. Saatua sirpalevaikutusta karakterisoiva käyrä on esitetty kuviossa 3 (käyrä E2).

( I

< t *

• » I

< 15 110510

Vertailuesimerkit 3 - 5. Tekniikan tason mukaiset räiähdvstarvikekomponentit Nämä esimerkit ovat tekniikan tason mukaisia vertailuesimerkkejä, jotka suoritettiin pelkästään keksinnön teknisen tehon ja siitä koituvien etujen osoit-5 tamiseksi. Ne eivät sen vuoksi sisälly esillä olevan keksinnön piiriin.

Kuoreen, joka on identtinen keksinnön mukaisten esimerkkien 1 ja 2 tapauksessa käytetyn kuoren kanssa, laitetaan seuraavat: 10 Vertailuesimerkissä 3 yksiseoksinen panos, joka on tehty samanlaisesta muovilla sidotusta räjähdysaineesta kuin räjähdysaine, joka muodostaa keksinnön mukaisten esimerkkien 1 ja 2 kaksiseoksisen panoksen sisäkerroksen.

- Vertailuesimerkissä 1 yksiseoksinen panos, joka on tehty samanlaisesta 15 muovilla sidotusta räjähdysaineesta kuin räjähdysaine, joka muodostaa keksinnön mukaisten esimerkkien 1 ja 2 kaksiseoksisen panoksen ulkokerroksen.

,: - Vertailuesimerkissä 5 kaksiseoksinen panos, joka muodostuu sylinterimäi- sestä kiinteästä, pyöreäpohjaisesta ja halkaisijaltaan 60 mm suuruisesta sisä-20 kerroksesta, joka on tehty samanlaisesta muovilla sidotusta räjähdysaineesta kuin räjähdysaine, joka muodostaa keksinnön mukaisten esimerkkien 1 ja 2 kaksiseoksisen panoksen sisäkerroksen. Tämä sisäkerros on päällystetty vierekkäisellä rengasmaisella ulkokerroksella, jonka sisähalkaisija on 60 mm ja ulkohalkaisija 90 mm ja joka on tehty samanlaisesta muovilla sidotusta rä-25 jähdysaineesta kuin räjähdysaine, joka muodostaa keksinnön mukaisten esimerkkien 1 ja 2 kaksiseoksisen panoksen ulkokerroksen.

1'Vertailuesimerkin 5 mukainen räjähdystarvikekomponentti eroaa keksinnön mukaisten esimerkkien 1 ja 2 räjähdystarvikekomponenteista vain kaksiseok-30 sisen panoksen sisä- ja ulkokerrosten välisen välipinnan geometrian suhteen.

16 110510 Näiden kolmen vertailuesimerkin räjähdystarvikekomponentit räjäytettiin ja saatu sirpalevaikutus mitattiin kuten esimerkeissä 1 ja 2. Vertailuesimerkkien 3 ja 4 tapauksessa oli kuitenkin käytettävä räjähdyksen käynnistämiseksi pääreleenä halkaisijaltaan 90 mm PWG:a 76 mm PWG:n asemesta. Saatua 5 sirpalevaikutusta karakterisoivat käyrät on esitetty kuviossa 3 (käyrä C3 vertailuesimerkin 3 tapauksessa, käyrä C4 vertailuesimerkin 4 tapauksessa ja käyrä C5 vertailuesimerkin 5 tapauksessa).

Keksinnön mukaisten käyrien El ja E2 ja tekniikan tason mukaisten käyrien 10 C3, C4 ja C5 vertaaminen kuviossa 3 paljastaa kaksi erityisen yllättävää ja mielenkiintoista tulosta: - Käyrien El, E2 ja C5 vertailu osoittaa huomattavan, suuruusluokaltaan 30 % edun sirpalevaikutuksessa, kun mainitun kahden kerroksen välinen vä-15 lipinta on poikkileikkaukseltaan tähden muotoinen ja kun kaikki muut parametrit ovat muutoin identtiset.

- Käyrien El, E2, C3 ja C4 vertailu osoittaa, että keksinnön mukaisesti saatu sirpalevaikutus (käyrät El ja E2) on identtinen sirpalevaikutuksen kanssa, 20 joka on saatu yksiseoksisella panoksella, jossa on käytetty sisäkerroksen tehokasta muovilla sidottua räjähdysainetta (käyrä C3), kun taas yksiseoksinen panos, joka on valmistettu käyttämällä ulkokerroksen vähemmän tehokasta muovilla sidottua räjähdysainetta, antaa selvästi pienemmän sirpalevaikutuksen (C4).

25 , . Kun kyseessä on sirpalevaikutus, keksinnön mukaisesti kaikki käyttäytyy siten ikään kuin panos muodostuisi tehokkaasta keskellä sijaitsevasta räjähdysai-'* neesta, kun taas sen räjähdysaltis räjähdysaallolle on huomattavasti alhai sempi epäherkän ulkokerroksen mukanaolon johdosta.

Claims (16)

17 110510

1. Räjähdystarvikekomponentti, joka muodostuu, edullisesti metallisesta, kaksiseoksisen räjähdyspanoksen sisältävästä kuoresta (1), joka panos muo- 5 dostuu muovilla sidotusta räjähdysaineesta tehdystä vierekkäisellä sama-akseiisella pyroteknisen seoksen ulkokerroksella (3) päällystetystä sisäkerroksesta (2), jolloin ulkokerroksen pyrotekninen seos on vähemmän herkkä kuin sisäkerroksen (2) muodostava, muovilla sidottu räjähdysaine, tunnettu siitä, että 10. sisäkerroksen (2) muodostava, muovilla sidottu räjähdysaine on täytetty polymeerimatriisi, jossa täyteaine sisältää vähintään yhtä orgaanista nitrattua räjähdysainetta, - ulkokerroksen (3) muodostava pyrotekninen seos muodostuu täytetystä polymeerimatriisista, jossa täyteaine sisältää vähintään yhtä epäorgaanista 15 hapettavaa ainetta tai orgaanista nitrattua räjähdysainetta, - näiden kahden kerroksen välisellä välipinnalla on tähden muotoinen poikkileikkaus.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen räjähdysainetarvikekomponentti, tun-20 nettu siitä, että nämä kaksi samakeskistä kerrosta (2 ja 3) ovat sylinterimäi- siä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen räjähdysainetarvikekomponentti, tunnettu siitä, että tähden muotoisessa poikkileikkauksessa on 6 - 24 sakaraa. 25

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen räjähdysainetarvikekomponentti, tun- . . nettu siitä, että tähden muotoinen poikkileikkaus on tarkalleen monikulmio tai siinä on yhdysuria sakaroiden välillä.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen räjähdysainetarvikekomponentti, tun nettu siitä, että sisäkerros (2) on muovilla sidottua räjähdysainetta, joka muodostuu täytetystä polyuretaani- tai polyesterimatriisista, jossa täyteaine 18 110510 sisältää yli 20 paino-% orgaanista nitrattua räjähdysainetta, suositellusti valittu joukosta, johon kuuluvat heksogeeni, oktageeni, 5-okso-3-nitro-l,2,4-triatsoli ja näiden seokset, jolloin prosenttimäärät on laskettu seostusräjäh-dysaineesta. 5

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen räjähdysainetarvikekomponentti, tunnettu siitä, että sisäkerroksen (2) muodostavan muovilla sidotun räjähdysaineen täyteaine muodostuu yksinomaan orgaanisesta nitratusta räjähdysaineesta. 10

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen räjähdysainetarvikekomponentti, tunnettu siitä, että ulkokerroksen (3) muodostava pyrotekninen seos on muovilla sidottua räjähdysainetta.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen räjähdysainetarvikekomponentti, tun nettu siitä, että ulkokerroksen (3) muodostava muovilla sidottu räjähdysaine muodostuu täytetystä polyuretaani- tai polyesterimatriisista, jossa täyteaine sisältää yli 20 paino-% orgaanista nitrattua räjähdysainetta, suositellusti valittu joukosta, johon kuuluvat heksogeeni, oktageeni, pentriitti, triaminonitro-: 20 bentseeni, nitroguanidiini, 5-okso-3-nitro-l,2,4-triatsoli ja näiden seokset, jolloin prosenttimäärä on laskettu seosteräjähdysaineen määrästä. *; ’· 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen räjähdysainetarvikekomponentti, tun nettu siitä, että ulkokerroksen (3) muodostavan muovilla sidotun räjähdys-25 aineen täyteaine muodostuu yksinomaan orgaanisesta nitratusta räjähdysaineesta.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen räjähdysainetarvikekomponentti, tunnettu siitä, että ulkokerroksen (3) muodostava pyrotekninen seos on kiintei-30 den komposiittipropellanttien luokkaan kuuluva pyrotekinen seos, joka muodostuu täytetystä polyuretaanista- tai polyesteri polymeeri matriisista, jossa 19 110510 täyteaine sisältää epäorgaanista hapettavaa ainetta eikä sisällä orgaanista nitrattua räjähdysainetta.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen räjähdysainetarvikekomponentti, tun-5 nettu siitä, että ulkokerroksen (3) muodostavan pyroteknisen seoksen täyteaine sisältää epäorgaanista hapettavaa ainetta valittuna joukosta, johon kuuluvat ammoniumperkloraatti, kaliumperkloraatti, ammoniumnitraatti, natriumnitraatti ja näiden seokset.

12. Patenttivaatimuksen 10 mukainen räjähdysainetarvikekomponentti, tun nettu siitä, että ulkokerroksen (3) muodostavan pyroteknisen seoksen täyteaine sisältää pelkistävää metallia.

13. Patenttivaatimuksen 10 mukainen räjähdysainetarvikekomponentti, tun-15 nettu siitä, että ulkokerroksen (3) muodostava, kiinteiden komposiittipropel- lanttien luokkaan kuuluva pyrotekninen seos sisältää: -10 - 40 paino-% polyuretaani- tai polyesteripolymeraattimatriisia, - 0 - 40 paino-% pelkistävää metallia, • - 20 - 90 paino-% epäorgaanista hapettavaa ainetta, 20 jolloin prosenttimäärien summa on 100.

14. Menetelmä sirpalevaikutuksen aikaansaamiseksi vapauttamalla kaasua räjähdysainetarvikekomponentin kuoressa, joka komponentti muodostuu kuoresta (1), jossa on kaksiseoksinen räjähdyspanos, ja sen jälkeen pirsto- 25 maila kuori kaasun paineen vaikutuksesta, tunnettu siitä, että räjähdystar-vikekomponentti on patenttivaatimuksen 1 mukainen komponentti, ja että kaasun vapautuminen saadaan aikaan räjäyttämällä panoksen sisäkerroksen (2) muodostava, muovilla sidottu räjähdysaine ja sen jälkeen saattamalla ulkokerroksen (3) muodostava, vähemmän herkkä pyrotekninen seos rea-30 goimaan, käynnistämällä reaktio räjähdysaallolla, joka johtuu sisäkerroksen (2) muodostavan muovilla sidotun räjähdysaineen räjähtämisestä. 20 110510

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rä-jähdystarvikekomponentti on patenttivaatimuksen 7 mukainen komponentti, ja että ulkokerros (3) räjähtää.

16. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rä- jähdystarvikekomponentti on patenttivaatimuksen 10 mukainen komponentti, ja että ulkokerros (3) reagoi räjähtämättä. 21 110510