SE437260B - Tendstubin, som har en langstreckt kerna av ett tendbart, icke-detonerande material omsluten av ett holje - Google Patents

Description

7909518-8 l0 15” i 20 25 30 35 2 ett sprött hölje, varvid en längsgående gaskanal finns utmed tändmaterialet i kärnan. Denna tändstubin åstadkom- mer en icke-detonerande, radiellt verkande tändreaktion, som fortplantas snabbt utan de nackdelar, som återfinnes hos kända anordningar. ' Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstad- komma en ny och förbättrad lineär tändstubin.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en tändstubin, som är av ovan angiven typ och som är i lägre grad farlig att tillverka, lagra och använda än kän- da tändstubiner. i Ännu.ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en i radiell riktning tändande höghastighetständstubin, som icke kräver någon detonatortändning. övriga ändamål och särdrag med uppfinningen kommer att framgå av den efterföljande beskrivningen under hänvisning till de bifogade ritningarna. Fig 1-10 visar förstorade tvärsektioner av olika exempel på lineära tändstubiner en- ligt föreliggande uppfinning.

Den i fig l visade utföringsformen av en tändstubin .enligt föreliggande uppfinning har en långsträckt kärna l6, som är innesluten i ett operforerat rörformigt hölje 17. Kärnan består av tre strängar 18, vilka vardera har ett flertal bärande strängar l9, som är belagda med icke- detonerande tändblandning av pulverformigt bränsle, oxi- dationsmedel och ett lämpligt bindemedel. Strängarna 19 består av ett sådant material som glasfibrer, metall eller ett polymermaterial. Bränslet är ett bränsle, har ett högt värmevärde av minst 2000 cal/g. Lämpliga pul- SOm verformiga bränslen inbegriper aluminium, en 50/50 MgAl-legering, amorft bor, en 70/30 ZrNi-legering eller kalciumsilicid. Lämpliga oxidationsmedel inbegriper kaliumperklorat, ammoniumperklorat eller andra nitrater, kromater, polykromater eller perklorater av alkalimetaller eller alkalijordmetaller, ammoniak eller organiska baser.

En stor mångfald polymera bindemedel med lämpliga egenskaper är tillgängliga, och bindemedlet väljes för att vara kompatibelt med den valda kombinationen av bränsle titan, magnesium,c 10 l5 20 25 30 35 7909518-a 3 och oxiationsmedel samt med hänsyn till erhållande av önskad adhesion, mekanisk styrka och lagringsstabilitet.

De uppräknade beståndsdelarna är blott exempel på typiska beståndsdelar, och som inses av fackmannen,kommer det slutliga valet av material vara baserat på den bästa lösningen för speciella utformningskriterier, som skall tillgodoses. ' Höljet 17 består av ett sprött eller sprängbart ma- terial, t ex plast-, metall-, keramik- eller blandmate- rial, såsom ett syntetiskt harts, som innehåller höghâll- fasta fibrer. Den area, som avgränsas av höljet är större än tvärsektionsarean hos kärnan, och mellan kärnsträngarna och höljet föreliggande utrymmen 21 kommer därigenom att bilda gaskanaler, som är fyllda med luft eller annan gas.

En extra gaskanal 22 bildas vid kärnans centrum. Ett vid- häftande, pulverformigt tändskikt 23 är utformat på huvud- parten av höljets insida. Detta vidhäftande skikt 23 kan bestå av samma material som strängarna 18 med en valfritt minskad eller till noll minskad halt av bindemedel och lösningsmedel. Skiktet 23 kan också innehålla l0-90 vikt% av en förening med lägre exotermisk nedbrytningstemperatur än den huvudsträngarna bildande massan 18. Lämpliga före- ningar för detta ändamål inbegriper organiska polynitro- föreningar (t ex 2,4,6-trinitrotoluen, 2,2',4,4',6,6'- hexanitrostilben, tetranitrokarbozol, ammoniumpikrat och liknande), organiska nitraminer (cyklotrimetylentrinitramin, cyklotetrametylentetranitramin, nitroguanidin, etylendinit- ramin), organiska oxisyraestrar såsom guanidinperklorat, guanidinnitrat, etylendiamindinitrat, cellulosanitrat eller pentaerytritoltetranitrat och tetrazoler, t ex polymetyl- vinyltetrazol. I denna och andra beskrivna utföringsformer har kärnan 16 väsentligen likformig tvärsektion, och gas- kanalerna sträcker sig kontinuerligt utmed tändstubinens längd. Ändarna av höljet kan ha lämnats öppna eller kan också ha tillslutits eller igenproppats på lämpligt, icke visat sätt.

Vid ett föredraget tillverkningsförfarande belägges de bärande strängarna med blandningen av pulverformigt 7909518-s 10 l5 20 25 30 35 27 vikt% _poly-2-metylvinyltetraaol. 4 bränsle, oxidationsmedel, modifieringsmedel, bindemedel och lösningsmedel under utnyttjande av ett strängpress- ningsförfarande, varefter blandningen tillåtes torka.

Höljet 17 bildas också genom strängpressning eller -sprut- ning,.och skiktet 23 påföres på insidan av höljet och kär- nan insättes i höljet under detta strängsprutnings- eller 'strängpressningsförfarande.

EXEMPEL l En blandning, som bestod av ungefär 22,34 vikt% fling- formigt aluminiumpulver (74 um - 200 mesh), 36,l7.vikt% dammoniumperklorat (24 pm - 200 mesh) och 4l,49% kaliumper- klorat (44 um - 325 mesh) blandades och siktades genom en :sikt med maskvidden 297 um (50 mesh) och sedan genom-en sikt med maskvidden 149 um (100 mesh). En bindemedelslös- ning framställdes av 83 ml lösningsmedel, som bestod av ,l:l-blandning av vattenfri etylalkohol och aceton, och 11,36 g polyetylakrylatemulsion, som innehöll 53% fastämnen ("HYCAR"Ö 2671). Pulverblandningen och bindemedelslösning- en blandades till en jämn, tjock pasta, och pastan avlufta- des och matades genom en sikt med den fria maskvidden 205 um (60 mesh) för att homogenisera blandningen. Bland- ningen strängsprutades sedan på tre glasfibersträngar, som hade en vikt av storleksordningen 140 mg/m. Efter va- kuumtorkning för att avlägsna lösningsmedlet skars kärn- materialet till tre strängar som placerades i ett poly- vinylidenfluoridrör (“KYNAR"é9Narumärke för DuPont), som hade ytterdiametern ungefär 3,2 mm och innerdiametern ungefär 2,2 mm. Denna tändstubin hade en kärnladdning av storleksordningen 1,95 q/m. ' EXEMEEL 2 En tändstubin framställdes på det i exempel l angiv- na sättet med följande undantag: Blandningen av pulverfor- mig metall och oxidationsmedel bringades innehålla 24 vikt% flingformigt aluminium, 69 vikt% kaliumperklorat och 1 vika hyarofob ' kiseldioxidaerogel (“SILANOX"()) sattes till blandningen, och acetonitril utnyttjades såsom lösningsmedel för binde- medlet. Efter strängpressning av blandningen på en glas- 1 10 15 20 25 30 35 -7909518-s 5 fiberbärare och efter förângning av lösningsmedlet place- rades två strängar av kärnmaterialet i ett polyetenrör med_ytterdiametern ungefär 3,2 mm och innerdiametern unge- fär 1,5 mm» Denna tändstubin hade en kärnladdning av 1,25 g/m.

EXEMPEL 3 En tändstubin framställdes på det i exempel 2 angiv- na sättet under utnyttjande av 72,23 vikt% kaliumperklorat, 17,13 vikt% kalciumsilicid (74 um - 200 mesh) och 10,64 vikt% mikrokristallint hexanitrostilhen. Bindemedlet be- stod av 11,36 g polyetylakrylatemulsion ("HYCAR"C) 2671) och 83 ml av en 1:l-blandning av etylalkohol och aceton.

Efter strängpressning av kärnmaterialet på bärande glas- fibersträngar och förångning av lösningsmedlet, infördes kärnsträngarna i polyetenslang, som hade en ytterdiameter av ca 3,2 mm och en innerdiameter av ca 1,25 mm. Även om hexanitrostilben, är ett sekundärt högex- plosivt ämne, utnyttjades detta ämne i exempel 3 som ett tändhjälpmedel.och icke som ett högexplosivt ämne.

EXEMPEL 4 En tändstubin framställdes på det i exempel l angivna sättet med följande undantag: Tre strängar av ett tändma- terial belades med en finpulvriserad blandning, som bestod av 34% kaliumperklorat, 34% ammoniumperklorat, 32% fling- formigt aluminium och 1% hydrofob kiseldioxidaerogel ("SILANOX'® ) . överskottet av beläggningspulver avlägsna- des under kvarlämnande av ett kraftigt vidhäftande tunt skikt med en vikt av 23 mg/m. De tre belagda strängarna placerades sedan i en slang av polyvinylidenfluorid med ytterdiametern ca 3 mm och innerdiametern ca 2,25 mm. Denna tändstubin hade en kärnladdning av 1,95 g/m. Brinnhastig- heten eller flamfrontens fortplantníngshastighet hos denna tändstubin var 1500 m/s, vilket skall jämföras med en brinnhastighet av 1000 m/s för tändstubinen i exempel l.

Tändstubiner, som framställts enligt de ovanstående exemplen, kan tändas på ett flerfald olika sätt, inbegripan- de med hjälp av slagtändare, eltändare eller en detone- rande stubin, som är tillräcklig för att alstra en över- 10 15 20 25 30 35 19oes1s-se f6 ljudschockvåg i tändstubinens gaskanaler. I fria luften brinner kärnmaterialet tämligen långsamt, t ex med en brinnhastighet av 6-8 s/25 mm eller 24Û~320 m/S: men när kärnan är innesluten i höljet, fortplantas tänd- ningsreaktionen med en hastighet av storleksordningen fl00O-15000 m/s. Fortplantningsmekanismen är en överljuds- chockvåg, som fortplantar sig längs tändstubinen och or- sakar ett chocktryck, vilket tänder kärnan. Vid ett tryck av 760 mm Hg och en temperatur av OOC, ger l g av tänd- stubinen i exempel l ca 1800 cal och 325 ml gas. När reak- tignen fgrtplantats längs tändstubinen, splittras höljet, varigenom små brinnande partiklar av reaktionsprodukter lslungas radiell: utåt från.tändstubinen längs dennas sträfldfing.

Flamman från tändstubinen kan tända ett otal material, -t ex svartkrut, nitrocellulosakrut (rökfritt dubbel- eller enkelkrut), bor-kaliumnitratkulor, molybdenfördröjda kompositioner och perklorat-bindemedelskompositioner.

Tändstubiner, som framställts enligt de ovanstående exemplen, har visat sig vara ytterst stabila med avseende på temperatur, slagkänslighet och känslighet för elektriska gnistor. Tändstubinen kommer att tändas och fortplanta tändvågen inom ett temperaturområde av storleksordningen från -40°C till +ll5°C, och tändstubinen kan lagras under 24 h vid ll5°C utan att dess förmåga att fortplanta tänd- reaktionen försämras. För att prova slagkänsligheten hos tändstubinen enligt exempel l utsattes strängar, som av- lägsnats från tändstubinen, för slag mellan mässings- och härdade stâlytor under radiell inneslutningl 50%-tänd-~ punkten under dessa förhållanden visade sig vara 7,3 kg x 20 cm fall. Provstycken, som tänds, uppvisade en snabb förbränning utan detonation. En konstant ström av l000 V gnistor, som fördes längs en sträng av tändstubinen under 15 s lyckades ej tända strängen.

För att prova brisansegenskaperna hos tändstubinen, tejpades ett stycke av tändstubinen på en icke uppburen, ca l mm tjock plåt av mjukt aluminium och tändes. Ingen synlig deformation av plåten uppstod.

Tändstubinen ger också utmärkta resultat med hänsyn 10 15 20 25 30 35 7909518-s 7 till giftighet. Den gas, som alstrades av t ex tändstubinen enligt exempel 1, bestod väsentligen av vattenånga, kväve, koldioxid och väteklorid. De fasta produkter, som alstrades av denna tändstubin, inbegrepp kaliumklorid och aluminium- oxid.

Vid utföringsformen enligt fig 2 bestär kärnan 16 av en enda sträng i form av ett kors, varvid gaskanalerna 2l bildas mellan korsets Vid utföringsformen fyra armar och höljets 17 insida. enligt fig 3 består kärnan 16 av en enda sträng i form av en treudd, varvid gaskanalerna 2l föreligger mellan kärnans tre armar och höljets 17 insi- da._ I Vid utföringsformen enligt fig 4 består kärnan 16 av tre strängar 26 med väsentligen oval tvärsektion, varvid gaskanaler 27 bildas mellan kärnsträngarna och höljets 17 insida samt varvid en centralt belägen gaskanal 28 bildas mellan strängarna. Armeringssträngar har vävts in i eller svepts runt ytterytan av höljet 17 och är belägna på av- stånd från varandra för att kvarlämna oarmerade höljesom- råden. Ett skyddshölje 32 av polymermaterial innesluter höljet och armeringssträngarna. Armeringssträngarna består av ett material med relativt hög draghållfasthet, t ex glasfibrer eller metalltrâd, och strängarna tjänar till att fördela effekten av reaktionen under höljets bristning.

Eventuellt kan ett överdrag, som liknar överdraget 23, påföras på den.inre ytan av höljet 17 vid denna utförings- form.

I fig 5 består kärnan 16 av en enda sträng av ring- formig sektion, varvid en central gaskanal 36 finns i kär- nan. Ett hölje av ett värmeisolerande material 37 är place- rat mellan kärnans utsida och höljets l7 insida.

Vid utföringsformen enligt fig 6 består kärnan 16 av en central sträng 41 och sju omgivande strängar 42. Inre gaskanaler 43 föreligger mellan strängarna 41 och 42 och yttre gaskanaler 43 föreligger mellan strängarna 42 och höljets 17 insida. Eventuellt kan den centrala strängen 41 ha tillverkats av en annan typ av tändmaterial än reste- rande strängar. _ ?øo9s1s-s 10 15 20 25 V30 35 8 ' Vid utföringsformen enligt fig 7 består kärnan 16 av en central sträng 46 och sex omgivande strängar 47. Var- dera strängen har ett yttre överdrag 48 av ett material, som är mera lâttändbart än resten av strängen. Eventuellt kan ett kraftigt vidhäftande skikt av fina partiklar (lik- nande skiktet 23) ha anbringats på utsidan av höljet 48 på varje sträng. Kärnan är innesluten i ett hölje 49, som be- 'står av sammanvävda polymer-, keramik-, glas- eller metall- fibrer, som är impregnerade med ett_tändmaterial. Höljet 749 är täckt med ett yttre skyddshölje 51. Vid denna utfö- ringsform föreligger inre gaskanaler 52 mellan strängarna 46 och 47 och yttre gaskanaler 43 mellan strängarna 47 och höljets 49 insida.

Vid utföringsformen enligt fig 8 består kärnan 16 av en enda radiellt uppslitsad sträng av åttaarmad tvärsektion.

Gaskanaler 56 bildas av slitsarna mellan kärnans åtta ar- mar. Kärnan är innesluten i ett hölje 57, som består av ett innerskikt 48 av polymermaterial, mellanskikt 59 av glasfibrer, vilka lindats i motsatta spiralriktningar, och 4 ett yttre skyddsskikt 61, vilket också kan impregnera skik- ten 59, om så önskas. _ _ .Vid den i fig 9 visade utföringsformen består kärnan l6 av fyra strängar 63 av väsentligen tvåarmad tvärsektion.

Dessa strängar är inneslutna i ett ovalt hölje 64. En inre gaskanal 66 föreligger mellan strängarna, och en yttre gas- _ kanal 47 bildas mellan strängarna och höljets 64 insida.

Vid den i fig 10 visade utföringsformen består kärnan l6 av tre strängar 68 av väsentligen cirkulär tvärsektion, varvid dessa strängar är inneslutna i ett tillplattat, ovalt hölje 71. Strängarna är placerade sida vid sida, och gas- kanaler 72 föreligger mellan angränsande strängar.

Om annat icke angivits i det ovanstående, kan tänd- kärnorna och höljena i utföringsformerna enligt fig 2-10 ha tillverkats av samma material som kärnan och höljet i fig l. Utföringsformerna enligt fig 2-10 kan utnyttjas för _att åstadkomma såväl en framdrivande som en tändande verkan.

Vid utföringsformen enligt exempelvis fig 10 kommer det gas- tryck, som alstras av de reagerande strängarna, att bringa 10 dn?9o9s1a-a 9 det tillplattade höljet 71 att antaga väsentligen cylind- risk form, innan höljet brister. Kroppar, som står i be- röring med de tillplattade sidorna på höljet 71, kommer härvid att skjutas utåt och dessutom tändas.

Uppfinningen har ett antal viktiga särdrag och förde- lar. Uppfinningen har åstadkommit en icke-exploderande tändstubin, som kommer att fortplanta en tändningsreak- tion mycket snabbt och som är i lägre grad farlig att till- verka, lagra och använda än kända tändstubiner. Stubinen är relativt lätt och böjlig och ger inga toxiska gaser eller hindersamma ämnen, när den tändes.

Claims (8)

-?909518-.8 10 PATENTKRAV

1. Tändstubin, som har en av ett hölje (17) omsluten långsträckt kärna (l6) av ett tändbart, icke-detonerande material, k ä n n e t e c_k n a d därav, att det tänd- bara, icke-detonerande materialet omfattar ett oxida- 5 tionsmedel i blandning med ett partikelformigt bränsle med ett värmevärde av minst 2000 cal/g, att höljet (17) är sprätt och operforerat och att en gaskanal (21, 22) är anordnad i eller invid kärnan (16) och sträcker sig utmed denna för understödjande av en tändningsreaktion, l0 som fortplantar sig längs tändstubinen vid en Överljuds- hastighet, splittrar höljet (17) och sprider brinnande reaktionsprodukter i radiell riktning utåt från tändstu- binen. ._

2. Stubin enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k - 15 n_a d därav, att det partikelformiga bränslet består av aluminiumpulver.

3. Stubin enligt patentkravet l eller 2, k ä n - n e t e c k n a d därav, att höljet (17) består av ett material ur gruppen plastmaterial, metallmaterial, 20 keramikmaterial, blandmaterial eller kombinationer därav.

4. Stubin enligt något av patentkraven 1-3, k ä n - n e t e c k n a_d därav, att gaskanalen (21) föreligger mellan kärnan och höljet.

5. Tändstubin enligt något av patentkraven l-4, 25 k ä n n e t e c'k n a d därav, att gaskanalen (22) föreligger inne i kärnan.

6. Tändstubin enligt något av patentkraven 1-5, k ä n n e t e c k n a d därav, att kärnan (16) består av ett flertal i längdriktningen sig sträckande strängar (19), som är belagda med det tändbara materialet. 30

7. Stubin enligt något av patentkraven 1-6, k ä n - n e t e c k n a d_ därav, att den dessutom har ett skikt av värmeísolerande material (37) mellan kärnan (16) och hö1jet (17). i - veossía-s ll

8. Stubin enligt något av patentkraven l~7, k ä n - n e t e c k n a d därav, att den har ett flertal på avstånd från varandra belägna armerande strängar (29), som är svepta runt höljet under kvarlämnande av oarmera- de höljesområden mellan strängarna.