NL7909134A - Uit meerdere componenten bestaand kruit voor een voortstuwende lading. - Google Patents

Description

49 428/Bos/AS - 1 - üit meerdere componenten bestaand kruit voor een voorts tuwende lading.

De uitvinding heeft betrekking op een uit meerdere componenten bestaand kruit voor een voortstuwende lading voor vuurwapens en vliegende projectielen dat nitrocellulose, springolie en eventueel verdere nitro-5 verbindingen als energiedragers bevat.

In een dergelijk uit meerdere componenten bestaand kruit voor een voortstuwende lading heeft de springolie tot doel, het door de explosiewarmte gekarakteriseerde energiegehalte van het kruit voor een 10 voortstuwende lading te doen uitstijgen boven de waarde, die met een uit één component, in wezen slechts uit nitrocellulose, bestaand kruit bereikbaar is en praktisch overeenkomt met het energiegehalte van het nitrocellulose zelf (bijvoorbeeld ca. 4000 Joules/g). Daar-15 naast dient de springolie als gelatinator voor de nitrocellulose. Wegens de beoogde energieverhoging worden wel eens toegepaste oliën, die weliswaar een gelatinering van de nitrocellulose bewerkstelligen, maar met een energiegehalte beneden of·ten hoogste bij dat van 20 de laagst genitreerde en voor kruit nog gebruikte nitrocellulose liggen, niet als springolie aangeduid. Technische betekenis als springolie in de bovengenoemde zin hebben de volgende alcoholnitraten:

Nitroglycerine Explosiewarmte 25 (= NGL) met de formule 1 6322 Joules/g van het formuleblad Zuurstofwaarde + 3,5%

Diethyleenglycoldinitraat Explosiewarme (= diglycoldinitraat=DEGN) 4857 Joules/g 30 met de formule 2 Zuurstofwaarde - 40,8% 1,2,4-Butaantriolnitraat Explosiewarmte met de formule 3 5945 Joules/g

Zuurstofwaarde - 16,6% 7909134 /- - 2 - * '*t

Methrioltrinitraat Explosiewarmte met de formule 4 5175 Joules/g

Zuurstofwaarde -34,5%

Gebruikelijke kruitsoorten voor een voortstuwen-5 de lading bevatten één enkele springolie. De in elk der gevallen gebruikte springolie, zijn gehalte, het gehalte aan nitrocellulose en de nitreringsgraad daarvan bepalen de eigenschappen van het kruit voor een voortstuwende lading en zijn gedrag bij de bereiding. Zo heeft de 10 typerend tussen 11,8-13,4% stikstof liggende nitreringsgraad invloed op de bereidingswerkwijze en het energie-gehalte van het kruit voor een voortstuwende lading. In nog versterktere mate geldt dit voor de in elk der gevallen gebruikte springolie. Daar de springoliën zich bij-15 voorbeeld onderscheiden in het geleergedrag ten opzichte van de nitrocellulose, de explosiewarmte en de zuurstofwaarde, kunnen dus daarmee kruitsoorten voor een voortstuwende lading met uiteenlopende eigenschappen worden bereid.

20 De energierijkste kruitsoorten voor een voort stuwende lading verkrijgt men bij toepassing van nitroglycerine. Zo kan bijvoorbeeld een uit twee componenten bestaand, met oplosmiddel vervaardigd kruit voor een voortstuwende lading met ca. 40% nitroglycerine worden 25 ingesteld op een explosiewarmte van 5000 Joules/g. Daar---entegen levert een vergelijkbaar kruit voor een voortstuwende lading met diglyccüdinitraat een explosiewarmte ' van 4200 Joules/g.

Rekening houdende met het bereidingsproces voor 30 een kruit voor een voortstuwende lading kan de explosiewarmte daarvan praktisch niet worden verhoogd boven een bepaalde, van de in elk der gevallen toegepaste springolie afhankelijke waarde. Zo is het bijvoorbeeld onmogelijk, een oplosmiddel-vrij te vervaardigen kruit 35 voor een voortstuwende lading met diglycoldinitraat als springolie te bereiden, dat een explosiewarmte van 4750 Joules/g heeft. In zulke gevallen is het tot nu toe gebruikelijk, de vereiste explosiewarmte door toe- 7909134 - 3 - passing van een hoger-calorische olie, in het bovengenoemde voorbeeld dus nitroglycerine, en gelijktijdig inbouw van energie verterende stoffen, zoals bijvoorbeeld centraliet of ftalaten, in te stellen. De toepassing van 5 energie verterende stoffen is dus noodzakelijk, omdat kruit voor een voortstuwende lading op grond van de bereiding, bijvoorbeeld de homogenisering en gelatinering ervan op de hete walsinrichtingen, een bepaalde kleinste hoeveelheid aan springoliën, in dit voorbeeld 10 dus nitroglycerine, noodzakelijk maakt, waardoor echter dan de vereiste explosiewarmte zonder toepassing van energie verterende stoffen zou worden overschreden. Anderzijds kan de energie verterende stof in het kruit voor een voortstuwende lading ballast zijn voor de eigen-15 lijke functie daarvan, die onder omstandigheden gewenste eigenschappen van het kruit voor een voortstuwende lading nadelig beïnvloedt.

¥

Ook de bekende uit drie componenten bestaande kruitsoorten voor een voortstuwende lading, bijvoorbeeld 20 het nitroguanidine houdende nitroglycerinekruit of het nitroguanidine houdende diglycoldinitraatkruit, het z.g. gudolkruit, bevatten steeds slechts één springolie. Derhalve is ook daarbij het instellen van ëen binnen een noemenswaardig traject willekeurig gegeven explosiewarmte 25 zonder energie verterende stoffen niet mogelijk. De in uit drie componenten bestaande kruitsoorten voor een voortstuwende lading aanwezige verdere energiedrager, bijvoorbeeld het nitroguanidine, kan voor een dergelijke instelling niet worden gebruikt, aangezien deze geen 30 gelering bewerkstelligt, maar een vulstof is, waarvan de inbouwmogelijkheid in het nitrocellulose-springolie-gel begrensd is.

Het oogmerk van de uitvinding is, een nieuw uit meer componenten bestaand kruit voor een voortstuwende 35 lading te verschaffen. Dit moet in het bijzonder in een breed energiegebied op een gewenste explosiewarmte instelbaar zijn, gemakkelijk kunnen worden bereid en bovendien ook in de overige eigenschappen ervan, in 7909134 --4- '* het bijzonder het schietgedrag en de geschiktheid voor opslag/ ten opzichte van gebruikelijke kruitsoorten voor een voortstuwende lading nog verbeterd zijn.

Dit probleem wordt volgens de uitvinding opge-5 lost met een uit meer componenten bestaand kruit voor een voortstuwende lading, dat in plaats van de gebruikelijk toegepaste enkelvoudige springolie twee of meer verschillende springoliën bevat.

Bij het kruit voor een voortstuwende lading 10. . volgens de uitvinding is het op verrassend eenvoudige wijze mogelijk, een bepaalde gegeven explosiewarmte zonder toepassing van energie verterende stoffen uitsluitend door overeenkomstige variëring van de aandelen van ten minste twee verschillende, d.w.z. ook in 15 hun energiegehalte verschillende, springoliën nauwkeurig in te stellen. De door de opname van twee of meer springoliën bereikte bemetingsvrijheid maakt de nauwkeurige instelling van een vereiste explosiewarmte mogelijk ook onder respectering van grenzen voor de samenstelling, 20 die door de bereidingsweg zijn getrokken, en onder respectering van andere eigenschappen die van een kruit voor een voortstuwende lading kunnen worden geëist.

Springoliën die bij voorkeur worden toegepast voor het kruit voor een voortstuwende lading volgens de 25 uitvinding zijn genoemd in conclusies 2 en 3. Binnen de grenzen voor het totaalgehalte van de springolie, waarvan de benedengrens zich in het algemeen naar de berei-dingswerkwijze en de bovengrens naar de kruiteigenschap-pen richt en bijvoorbeeld rekening houdt met het spring-30 olie bindingsgedrag met betrekking tot exsudatiegevaar, zal men bij het kruit voor een voortstuwende lading volgens de uitvinding doelmatigerwijze in de zin van conclusie 13 het aandeel van de laagcalorische springolie zo groot als mogelijk maken en hoger calorische 35 springoliën slechts met een zodanig aandeel opnemen in . het kruit voor een voortstuwende lading, als dit voor het bereiken van de vereiste explosiewarmte noodzakelijk is.

Geschikte samenstellingen van het kruit voor een 7909134 4 - 5 - voortstuwen.de lading volgens de uitvinding voor een oplos-middelvrije bereiding (solventless procedure) ,. bijvoorbeeld op walsinrichtingen en/of extrusieinrichtingen, bereiding met begrensde toevoeging van oplosmiddel 5 (semi solvent procedure) en voor bereiding volgens een klassieke oplosmiddelwerkwijze (solvent procedure) blijken uit de conclusies 4 t/m 12.

De voordelige instelbaarheid van de explosie-warmte bij een kruit voor een voortstuwende lading vol-10 gens de uitvinding blijkt uit de navolgende vergelijks-proeven:

Een gebruikelijk kruit voor een voortstuwende lading A heeft de volgende samenstelling: gew.%.

15 Nitrocellulose met 13,1% Nj 52,00

Ni troglycerine 40,00

Weekmaker 5,50

Stabilisatoren 2,50 100,00 20 De explosiewarmte bedraagt ca. 4600 Joules/g.

Een ander gebruikelijk kruit voor een voortstuwende lading B heeft de volgende samenstelling: gew.%

Nitrocellulose met 12,6% ^ 56,00 25 Nitroglycerine 38,80

Stabilisatoren 5,10

Magnes iumoxide+grafiet 0,10 100,00

De explosiewarmte bedraagt ca. 4600 Joules/g.

30 Een kruit voor een voortstuwende lading C

volgens de uitvinding heeft de volgende samenstelling: gew.%

Nitrocellulose met 13,0% ^ 59,50

Diglycoldinitraat 24,80 35 Nitroglycerine 14,90

Stabilisatoren 0,70

Magnesiumoxide+grafiet 0,10 7 ?_Q 3 1 3 4 100,00 - 6 - y

De explosiewarmte bedraagt wederom ca. 4600 Joules/g.

De kruitsamenstellingen A en B bevatten een duidelijk hoger aandeel aan stabilisatoren en weekmakers respectievelijk aan stabilisatoren, dan dit op zichzelf 5 noodzakelijk is. Het overschietende aandeel dient uitsluitend voor energievertering, waardoor de explosiewarmte op de aangegeven waarde wordt ingesteld. Bij de kruiijsamenstelling C volgens de uitvinding wordt daarentegen dezelfde explosiewarmte zonder afzonderlijke 10 energievertering door het opnemen van twee springoliën in passende aandelen bereikt.

Voor het vergelijken van de kruiteigenschappen werden de kruitsamenstellingen B en C in een wapen· van 105 mm kaliber gebracht. Daarbij bleek, dat de 15 kruitsamenstelling C volgens de uitvinding in het buiten-temperatuur-drukgedrag duidelijk gunstiger ligt dan de kruitsamenstelling B. De kruitsamenstelling B toonde bij -40°C reeds een als kritisch te beoordelen druk-toename, die onder overigens gelijke omstandigheden bij 20 de kruitsamenstelling C niet optrad.

De schieteigenschappen van de kruitsamenstellingen A en C werden met een wapen van 120 mm kaliber vergeleken. Er bleek, dat met de kruitsamenstelling C volgens de uitvinding schietsnelheden werden bereikt, die 25 met het kruit voor een voortstuwende lading A eerst bij 100-200 bar hogere drukken werden bereikt.

Er blijkt dus een uitgesproken ballistische superioriteit van het kruit voor een voortstuwende lading volgens de uitvinding met meerdere springoliën 30 ten opzichte van het gebruikelijke kruit voor een voort-s tuwende lading.

Het kruit voor een voortstuwende lading volgens de uitvinding vertoont een verdere voordelige eigenschap:

In moderne wapensystemen worden in plaats van de 35 conventionele kardoezen uit metaal in toenemende mate verbrandbare kardoezenhulzen toegepast. Deze bestaan bijvoorbeeld uit een hoog aandeel aan nitrocellulose en daarnaast neutrale vezels, een harsbindmiddel en een 7909134 -7 - chemische stabilisator voor de nitrocellulose. Op grond van de stoffelijke samenstelling kunnen zij weekmakers en springoliën in contact met kruit voor een voortstuwende lading opnemen. Om een lange geschiktheid voor opslag 5 van munitie met verbrandbare hulzen te waarborgen, is het echter belangrijk, dat het kruit voor een voortstuwende lading zo weinig mogelijk springolie aan het hulsmateriaal afgeeft.

Bij een onderzoek aan het kruit voor een voort-10 stuwende lading volgens de uitvinding in dit opzicht bleek verrassenderwijs, dat dit significant minder springolie aan verbrandbaar hulzenmateriaal afgeeft dan bekend kruit voor een voortstuwende lading.

Met name werd een onderzoek met de hiervoor 15 genoemde kruitsamenstellingen A en C op zodanige wijze uitgevoerd, dat het kruit voor een voortstuwende lading tussen twee stukken verbrandbaar hulsmateriaal werd geperst en in goed afgesloten flessen bij 75°C en 80°C werd bewaard. Daarbij werd de gewichtstoename van het 20 verbrandbare hulsmateriaal in de loop van de tijd waargenomen.

Bij een bewaartemperatuur van 80°C werden de volgende gewichtstoenames bepaald;

Poeder A Poeder C Verschil 25 na 1 week 9,0% 7,3% 1,7% na 3 weken 16,7% 12,0% 4,7% na 6 weken 21,4% 14,5% 6,9%

Bij een bewaartemperatuur van 65°C werd na 18 30 dagen de volgende gewichtstoename vastgesteld:

Poeder A Poeder C Verschil 8,.0% 6,9% 1,1%

De genoemde resultaten tonen duidelijk de superioriteit van het kruit voor een voortstuwende lading 35 volgens de uitvinding ten opzichte van een bekend kruit voor een voortstuwende lading met het oog op de springolie overgang in het hulsmateriaal.

7909134 * - 8 -

Tenslotte kan men van een kruit voor een voortstuwende lading volgens de uitvinding wegens de nauwkeurige instelbaarheid van de explosiewarmte nog het voordeel van een vergelijkenderwijs geringere wapen-5 looperosie verwachten.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de volgende vier voorbeelden.

Voorbeeld I.

Oplosmiddelvrij diglycoldinitraat/nitroglycerine-10 kruit voor een voortstuwende lading.

In een bij de kruitvervaardiging gebruikelijke kneder van 400 1 werden samengemengd: 148,8 kg drooggewicht van een 30% water bevattende ruwe kruitmassa met de volgende, op drooggewicht 15 betrokken samenstelling: 60% nitrocellulose met een nitreringsgraad van 13,0% stikstof, 25% diglycoldinitraat, 15% nitroglycerine,

20 1,080 kg Akardiet II

0,075 kg magnesiumoxide 0,075 kg grafiet.

Na optimaal mengen in de kneder werd de massa op een walskneedwerk bij 85°C volgens de gebruikelijke 25 werkwijze tot een goed doorgegelatineerd vel verwerkt-, dan opgerold tot een perswikkel en in een hydraulische pers bij 70°C geperst tot een 7-gaten streng, waarvan de doorsnede en lijfbreedte ingesteld waren op de munitie-eisen. Na het snijden van de streng op de vereiste lengte 30 werd het kruit na een rijpingsopslag afgemengd.

Het gerede kruit had binnen de tolerantiegrenzen de volgende .samenstelling: 7909134 - 9 - gew.%

Nitrocellulose met 13,0%. stikstof 59,5

Diglycoldinitraat 24,8

Nitroglycerine 14,9 5 Akardiet II 0,7

Grafiet 0,05

Magnesiumoxide 0,05 100,00

De explosiewarmte ervan bedroeg ca. 4600 Joules/g.

10 Aan dit kruit voor een voortstuwende lading werd het hierboven beschreven gunstige ballistische gedrag vastgesteld.

Voorbeeld II.

Oplosmiddelvrij butaantrioltrinitraat/nitrogly-15 cerine-kruit voor een voortstuwende lading.

De charge in de kneder was als volgt: 148,8 kg drooggewicht van een 30% water bevattende ruwe kruitmassa met de volgende op drooggewicht betrokken samenstelling: 20 64% nitrocellulose met een nitreringsgraad van 13,0% stikstof, 22% 1,2,4-butaantrioltrinitraat, 14% nitroglycerine,

0,375 kg Centralliet I 25 0,675 kg Akardiet II

0,075 kg magnesiumoxide 0,075 kg grafiet.

De bereiding kwam overeen met die beschreven in voorbeeld I. Het gerede kruit had binnen de toleran-30 tiegrenzen de volgende samenstelling: %

Nitrocellulose met 13,0% stikstof 63,50 1,2,4-Butaantrioltrinitraat 21,70

Nitroglycerine 14,00 35 Centralliet I 0,25

Akardiet II 0,45

Grafiet 0,05

Magnesiumoxide 0,05 100,00 7909134 J* -10 -

De explosiewarmte ervan bedroeg ca. 4950 Joules/g.

Voorbeeld' -III.

Oplosmiddelvrij diglycoldinitraat/nitrogly-cerine/nitroguanidine-kruit voor een voortstuwende lading. 5 De charge voor de kneder was als volgt: 103,8 kg drooggewicht van een 30% water bevattende ruwe kruitmassa analoog aan voorbeeld II met diglycol-dinitraat i.p.v. 1,2,4-butaantrioltrinitraat

45,0 kg Nitroguanidine 10 0,300 kg Centralliet I

0,750 kg Akardiet II 0,075 kg Magnesiumdioxide 0,075 kg Grafiet

De bereiding kwam overeen met die beschreven 15 in voorbeeld I. Het gerede kruit had binnen de toleran tiegrenzen de volgende samenstelling: gew« %

Nitrocellulose met 13,0% stikstof 44,30

Diglycoldinitraat 15,00 20 Nitroglycerine o 9,90

Nitroguanidine 30,00

Centralliet I 0,20

Akardiet II 0,50

Magnesiumoxide 0,05 25 Grafiet 0,05 ' 100,00

De explosiewarmte ervan bedroeg ca. 4100 Joules/g.

Voorbeeld IV.

Oplosmiddel bevattend butaantrioltrinitraat/ 30 methrioltrinitraat/diglycoldinitraat/nitroguanidine-kruit voor een voortstuwende lading.

In een kneder van 400 1 werd het volgende gebracht: 172 kg van een 30% alcohol bevattende nitrocellulose 35 met 12,8% N2 (= 110 kg nitrocellulose, omgerekend op alcoholvrije stof)

40 kg nitroguanidine 2 kg Akardiet II

7909134 -11 -

In dit voorgemengde mengsel werd een mengsel uit de volgende, met oplosmiddelen geflegmatiseerde springoliën gebracht: 16 kg 1,2,4-butaantrioltrinitraat 5 methrioltrinitraat 16 kg diglycoldinitraat 40 kg alcohol-ether-mengsel

Na het mengen in de kneder werd de charge onderworpen aan een 10-daagse rijping bij ca. 25°C, daarna 10 opnieuw dooreen gekneed en aansluitend in een hydraulische pers geperst tot 1-gats strengen. Na het snijden «/ werd het kruit in een strooiriwarme lucht, eventueel onder Λ vacuum, gedroogd. Het gerede kruit had binnen de tolerantiegrenzen de volgende samenstelling: 15 gew.%

Nitrocellulose met 12,8% stikstof 55,00 1,2,4-Butaantrioltrinitraat 8,00

Methrioltrinitraat 8,00

Diglycoldinitraat 8,00 20 Nitroguanidine 20,00

Akardiet II 1,00 100,00

De explosiewarmte ervan bedroeg ca. 3960 Joules/g.

7# ö 3 1 3 4 Conclusies.

Claims (13)

1. Uit meerdere componenten bestaand kruit voor een voortstuwende lading voor vuurwapens en vliegende projectielen, dat nitrocellulose, springolie en eventueel verdere nitroverbindingen als energiedragers 5 bevat, met het k enmerk, dat het kruit ten minste twee verschillende springoliën bevat.

2. Kruit voor een voortstuwende lading volgens conclusie l,met het k enmerk, dat dit een mengsel uit ten minste twee van de springoliën nitro- 10 glycerine, diglycoldinitraat, methrioltrinitraat en 1,2,4-butaantrioltrinitraat bevat.

3. Kruit voor een voortstuwende lading volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat dit nitroglycerine en diglycoldinitraat bevat.

4. Kruit voor een voortstuwende lading volgens 15 conclusie 1, 2 of 3, dat wordt bereid volgens een werkwijze waarbij geen oplosmiddelen worden toegepast (solvent-less procedure),met het kenmerk, dat het totaalgehalte aan springoliën met het oog op een optimale homogenisering en gelatinering bij het bereidings- 20 proces is vastgelegd.

5. Kruit voor een voortstuwende lading volgens conclusie 4, met het k enmerk, dat het totaalgehalte aan springolie, betrokken op het nitro-cellulosegehalte, ten hoogste 100 gew.% bedraagt.

6. Kruit voor een voortstuwende lading volgens conclusie 5, m e t het kenmerk, dat het totaalgehalte aan springolie 54-82 gew.% bedraagt.

7. Kruit voor een voortstuwende lading volgens conclusie 3 en 6,met het k enmerk, dat 30 dit, steeds betrokken op het nitrocellulosegehalte, ongeveer 33-52 gew.% diglycoldinitraat en ongeveer 21-30 gew.% nitroglycerine bevat. 7909134 - 13 -

8. Kruit voor een. voortstuwende lading volgens conclusie 7, m e t het kenmerk, dat dit 41-43 gew.% diglycoldinitraat en 24-26 gew.% nitroglycerine bevat.

9. Kruit voor een voortstuwende lading volgens conclusie 1, 2 of 3, dat wordt bereid als uit twee of drie componenten bestaand kruit met een begrensde hoeveelheid oplosmiddel als gelatineerhulpmiddel (semi solvent procedure), m et het kenmerk, dat 10 het totaalgehalte aan springolie ten hoogste 30 gew.% bedraagt.

10. Kruit voor een voortstuwende lading volgens conclusie 1, 2 of 3, dat wordt bereid volgens een werkwijze waarbij oplosmiddelen worden toegepast 15 (solvent procedure),me t h et k enmerk, dat het totaalgehalte aan springolie met het oog op de in elk der gevallen in te stellen explosiewarmte en/of het in te werken nitroguanidine-respectievelijk nitramine aandeel is vastgelegd. 20

11, Kruit voor een voortstuwende lading volgens conclusie 10,met het kenmerk, dat het totaalgehalte aan springolie zodanig is vastgelegd, dat tot 55 gew.% nitroguanidine of nitramine als hexogeen of octogeen in het nitrocellulose-springolie-gel kan 25 worden ingewerkt.

12. Kruit voor een voortstuwende lading volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat het totaalgehalte aan springolie, betrokken op het nitro-cellulosegehalte, ten hoogste 150 gew.% bedraagt.

13. Kruit voor een voortstuwende lading volgens een der conclusies 1-12, met het kenmerk, dat het aandeel van de hoger calorische springolie(n) aan het totaalgehalte van de springolie zodanig is bemeten, dat een vooraf bepaalde explosiewarmte wordt 35 bereikt, zonder energie, verterende ballaststoffen zoals ftalaten of centralliet. 7908134 .€ CH~ - O - NO, CH - 0 - NO, 1 ! CH2 - 0 - N02 CH, - 0 - NO, I 2 2 CH, 0 2 2 X CH, CH2 - 0 - N02 CH, - 0 - NO, r CH, I 2 ' 3 CH - 0 - NO,— CH2 - 0 - N02 ch2 - 0 - N02 CH3 - C - CH2 - 0 - N02 4 CH2 - 0 - N02 7909134 WNC Nitrochemie GmbH Aschau