SE509310C2 - Sätt att elektriskt initiera och styra förbränningen av en kompakt drivladdning samt drivladdning - Google Patents

Sätt att elektriskt initiera och styra förbränningen av en kompakt drivladdning samt drivladdning

Info

Publication number
SE509310C2
SE509310C2 SE9402148A SE9402148A SE509310C2 SE 509310 C2 SE509310 C2 SE 509310C2 SE 9402148 A SE9402148 A SE 9402148A SE 9402148 A SE9402148 A SE 9402148A SE 509310 C2 SE509310 C2 SE 509310C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
propellant
charge
electrically conductive
propellant charge
combustion
Prior art date
Application number
SE9402148A
Other languages
English (en)
Other versions
SE9402148L (sv
Inventor
Henrik Almstroem
Gert Bjarnholt
Original Assignee
Foersvarets Forskningsanstalt
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Foersvarets Forskningsanstalt filed Critical Foersvarets Forskningsanstalt
Priority to SE9402148A priority Critical patent/SE509310C2/sv
Priority to US08/460,011 priority patent/US5854439A/en
Priority to GB9511649A priority patent/GB2326701B/en
Priority to DE19521385A priority patent/DE19521385A1/de
Priority to NO952378A priority patent/NO952378L/no
Priority to FR9507219A priority patent/FR2765319A1/fr
Publication of SE9402148L publication Critical patent/SE9402148L/sv
Publication of SE509310C2 publication Critical patent/SE509310C2/sv

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41WEAPONS
    • F41AFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
    • F41A19/00Firing or trigger mechanisms; Cocking mechanisms
    • F41A19/58Electric firing mechanisms
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41WEAPONS
    • F41AFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
    • F41A1/00Missile propulsion characterised by the use of explosive or combustible propellant charges
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42AMMUNITION; BLASTING
    • F42BEXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B5/00Cartridge ammunition, e.g. separately-loaded propellant charges
    • F42B5/02Cartridges, i.e. cases with charge and missile
    • F42B5/08Cartridges, i.e. cases with charge and missile modified for electric ignition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42AMMUNITION; BLASTING
    • F42CAMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C19/00Details of fuzes
    • F42C19/08Primers; Detonators
    • F42C19/12Primers; Detonators electric

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
  • Air Bags (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

509 510 10 15 20 25 30 35 elektriskt ledande ytor i drivämnet och att nämnda tillförsel sker till olika delar eller zoner av drivladdningen vid olika tidpunkter under förbränningen.
Genom det uppfunna sättet kan mycket hög massförbränningshastighet, dm/dt, erhållas även i kompakta drivämnen med en densitet när TMD. I drivladdningar till kanoner och raketmotorer kan därigenom energitätheten ungefär fördubblas mot vad som är möjligt i motsvarande konventionella laddningar.
I en drivladdning som har en axiell utsträckning från en första ände till en andra ände kan den elektroterrniska energin tillföras drivladdningen med början i dess första ände och därefter successivt mot dess andra ände genom att strömmen i varje tidpunkt matas över en i axiell led begränsad del av drivladdningen. Detta har fördelar speciellt i projektildrivladdningar då drivladdningens första ände (initieringsände) vänds mot projektilen och dess andra ände mot vapnets bak- stycke. Vid en sådan förbränning kan en avsevärt högre verkningsgrad uppnås, definierad som kvoten av rörelseenergi hos projektilen och kemiskt tillförd energi från förbränningen av drivämnet, än vad som uppnås med en konventionell projek- tildrivladdning. Detta gäller speciellt vid höga projektilhastigheter.
Det uppfunna sättet att initiera och styra drivladdningens förbränning ger också möjlighet att friare välja explosivämne till drivladdningen. Explosivämnen som t.ex.
HMX, TNAZ och CL-20 kan användas. De ger högre energitäthet än dagens drivämnen baserade på NC/NG.
Ett drivämne i kompakt form med en densitet på 90-99 % av TMD är dessutom avsevärt tåligare mot oavsiktlig initiering jämfört med samma ämne i löspackad form. Kombinerat med användning av lågkänsliga explosivämnen kan därför låg- känsliga egenskaper (LOVA, IM) erhållas.
Uppfinningen avser även en drivladdning som lämpar sig för användning vid sättet.
Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas i anslutning till bifogade figurer.
Fig 1 visar schematiskt ett längdsnitt genom en kanon med en drivladdning enligt uppfinningen.
Fig 2 visar samma längdsnitt som i fig 1 som en situationsbild strax efter drivladd- ningens antändning. 10 15 20 25 30 35 509 310 Fig 3 visar i snitt en detaljvy på ett drivämne med elektriskt ledande ytor i form av inblandade fibrer.
Fig 4 visar i snitt en detaljvy på ett drivämne med elektriskt ledande ytor i form av på dnvämneskom pålagda ledande skikt.
Fig 5 visar tryck och hastighetsförhållandena i eldröret när drivämnet just förbränts helt.
Fig 6 visar tryckförhållandena i eldröret när projektilen lämnar eldröret.
Fig 7 visar i likhet med figur 1 schematiskt ett längdsnitt genom en kanon men i detta fall med en drivladdning bestående av flera drivladdningsenheter som initieras individuellt.
Fig 8 visar samma Iängdsnitt som fig 7 som situationsbild strax efter att drivladd- ningen antänds.
Fig 9 visar ett Iängdsnitt genom en drivladdning bestående av flera drivladdnings- enheter.
Fig 10 visar ett snitt A-A genom drivladdningen enligt fig 9.
Fig 11 visar ett Iängdsnitt genom en utföringsfonn av ett elektriskt ledande skiktma- terial för en drivladdning.
Fig 12 illustrerar ett sätt att framställa en drivladdning enligt fig 9.
Fig 13 visar ett motsvarande snitt som figur 10 genom en altemativ utföringsform av en drivladdning enligt uppfinningen.
Fig 14 illustrerar ett sätt att framställa en drivladdning enligt fig 13.
Fig 15 visar ett altemativt sätt att anordna ett elektriskt ledande skiktmaterial i dri- vämnet i en drivladdning enligt uppfinningen. 509 310 10 15 20 25 30 35 Detaljer som motsvarar varandra i de olika figurema har givits samma hänvisnings- beteckning.
Drivladdningen enligt uppfinningen innehåller ett kompakt drivämne 5 och elektriskt ledande ytor 6,7,19 i drivämnet och organ 12,17,21 för att leda elektrisk ström genom nämnda ytor för att generera elektroterrnisk energi i drivämnet. De elektriskt ledande ytoma och/eller ledningsorganen är därvid anordnade för att leda ström- men genom olika delar eller zoner 15,16 av drivladdningen vid olika tidpunkter under förbränningen.
Drivämnet kan vara av ett fast, plastiskt eller vätskeformigt krut, t.ex en gelad vätska, och kan bestå av t.ex ett kompositkrut eller plastbundet sprängämne (PBX) baserat på explosivämen såsom HMX, RDX, PETN, HNS, NTO, TNT, TNAZ, CL-20 (HNlW), NC eller blandningar av dessa. Drivämnet kan ha en laddningsdensitet på 90-99 % av den teoretiskt maximala för krutet.
De elektriskt ledande ytoma kan åstadkommas genom inblandning av fibrer 6 av elektriskt ledande material i drivämnet (fig. 3). Fibrema kan t.ex. vara metallfibrer, kolfibrer eller elektriskt ledande plastfibrer. I det fall drivämnet består av fasta dri- vämneskom 8 kan de elektriskt ledande ytoma åstadkommas genom påläggning av elektriskt ledande skikt 7 på eller i omedelbar närhet av de fasta drivämneskomen (fig 4). Påläggningen kan t.ex göras genom inblandning, sprutmålning, sputtering eller vacuumdeponering.
De elektriskt ledande ytoma kan också bestå av ett tunt elektriskt ledande skiktma- terial, som är inbäddat och fördelat i drivämnet så att drivämnet föreligger i tunna lager mellan skiktmaterialytor (fig. 9-15).
Uppfinningen äri första hand avsedd att användas vid acceleration av en projektil till hög hastighet i ett eldrör och kommer i det följande att beskrivas i ett sådant sammanhang men kan användas generellt när det är önskvärt att kunna styra för- bränningen i tid och rum, dvs styra förbränningshastigheten och styra förbränning- ens utbredning genom laddningen från ett initieringsområde.
Figur 1 visar schematiskt ett längdsnitt genom en kanon med eldrör 2 och bak- stycke 3, laddad med en enhetspatron 1 innefattande projektil 4, hylsa 11 samt en drivladdning enligt uppfinningen. 5 betecknar det kompakta drivämnet i vilket elek- triskt ledande ytor är fördelade genom hela drivämneskroppen genom inblandning 10 15 20 25 30 35 509 310 av fibrer 6 eller påläggning av skikt 7 på drivämneskom 8, vilket illustreras som detaljvyer i figur 3 respektive figur 4. Drivladdningen har en axiell utsträckning från en första ände 9, som är vänd mot projektilen 4, till en andra ände 10, som är vänd mot bakstycket 3, och omges av en mantelyta som ståri elektriskt ledande förbin- delse med hylsan 11. Hylsan är således i detta fall av elektriskt ledande material.
Ledningsorganen för att leda ström till de ledande ytoma innefattar en tilledare 12 som är anordnad axiellt i drivladdningen från ett kontaktorgan i hylsans bakplan och har en fri ände 13 vid laddningens första ände. Tilledaren omges fram till sin fria ände av en isolator 14, som kan bestå av explosivämne. Ström tillföres till de elek- triskt ledande ytoma i drivämnet från tilledarens fria ände 13 och avleds genom eldröret 2 via hylsan 11. Tilledaren är företrädesvis av aluminium och konsumeras i takt med att drivämnet förbränns.
Uppskattningsvis behöver strömpulsens energi vara 50-150 kJ per kg drivämne motsvarande ca. 1-3 % av drivämnets förbränningsenergi för att massförbrännings- hastigheten , dm/dt, skall bli tillräckligt hög i kompakta drivladdningari kanoner.
Den nödvändiga elektriska energin kan lagras i ett elektriskt pulsaggregat baserat på t.ex. energilagring i kondensatorer. Pulsaggregatet uppskattas då väga ca. 100- 300 kg per kilo laddningsvikt av explosivämnet.
Drivladdningen initieras med start över den fria ändytan av drivämnet som är vänd mot projektilen 4 genom att en strömpuls tillföres genom tilledaren 12. Strömmen söker sig den väg där resistansen är minst, dvs från tilledarens fria ände 13 i huvudsak radiellt ut mot det strömavledande eldröret 2 såsom visas med pilar i figur 1. Strömmen går således endast över de ledande ytorna inom en i axiell led begränsad del 15 av drivladdningen. Förbränningen sker som ändförbränning med riktning mot kanonens bakstycke 3 och förbränningshastigheten styrs genom strömtillförsel under hela förbränningsförloppet.
När en strömpuls leds genom drivämnet värms de ledande ytoma upp av s.k. .Joule- uppvärmning. Den tillförda termiska energin ET ges av resistansen R i ett volym- selement gånger strömmen I genom volymselementet i kvadrat gånger tiden t.
ET =R-|*-t Snabb förbränning i drivämnet initieras på de ytor av explosivämnet där temperatu- ren genom strömpulsen höjs till några hundra grader. 509 310 10 15 20 25 30 35 Figur 2 visar samma längdsnitt som i figur 1 som en situationsbild strax efter att drivladdningen initierats. Tilledaren 12 förbrukas i takt med att den brinnande ändytan förflyttas mot kanonens bakstycke 3. När förbränningen startar bildas snabbt ett elektriskt ledande plasma av reaktionsprodukter från drivämnet och för- gasat ledande material. Plasmat leder strömmen från den kvarvarande tilledarens fri änden 13 utmed den brinnande ändytan och till de ledade ytoma i drivämnet.
Dvs avståndet som upptas av isolatom 14 överbryggas vid änden 13 av det ledande plasmat. Strömmen matas således i varje tidpunkt över en i axiell led begränsad del 15 av drivladdningen. Högre ström ger högre temperatur på de ledande ytoma i drivämnet och därigenom snabbare reaktion. Volymen drivämne per tidsenhet som initieras ökar också med strömmen genom att en större volym drivämne vid brinnytan når antändningstemperatur och därvid initieras. Förbrän- ningshastigheten regleras elektriskt under hela förbränningsfasen så att trycket i reaktionsproduktema nära brinnytan hålls vid designtrycket (pd ) för eldröret så att dess hållfasthet utnyttjas optimalt.
Med denna förbränningsteknik blir tryckfallet lågt i området mellan brinnyta och projektil under förbränningsfasen. Reaktionsproduktemas hastighet mellan brinn- ytan och projektilen är också nära konstant och lika med projektilens hastighet i varje tidsögonblick av förbränningsfasen. En konsekvens av detta är att verknings- graden i omvandlingen från förbränningsenergi i drivämnet till rörelseenergi i pro- jektilen blir avsevärt högre än i en konventionell drivladdning.
Figur 5 visar schematiskt trycket utefter eldrörets längd vid tiden när drivämnet just förbränts helt. Hastighet och tryck hos reaktionsproduktema är approximativt kon- stanta i hela eldröret bakom projektilen. För att uppnå detta behöver förbrännings- hastigheten approximativt vara proportionell mot den längd av laddningen som för- bränts.
Figur 6 visar trycket utefter eldrörets längd när projektilen lämnar eldröret. Från läget där drivämnet slutförbränts expanderar reaktionsproduktema approximativt adiabatiskt och ger en tryckprofil enligt figuren.
Figur 7 visar schematiskt ett längdsnitt genom en kanon på samma sätt som figur 1 men i detta fall med en drivladdning bestående av flera efter varandra anordnade drivladdningsenheter 16 med separata elektriskt ledande ytor. När drivladdningen på detta sätt består av flera drivladdningsenheter, kan förbränningshastigheten 10 15 20 25 30 35 509 310 styras genom valet av initieringstidpunkt för de olika enheterna. Varje laddningsen- het motsvarar en begränsad axiell del 15 av laddningen från en första ände 9 som är vänd mot projektilen 4 till en andra ände 10 som är vänd mot kanonens bak- stycke 3. Den elektriska strömmen tillföres laddningsenhetema en efter en med början i laddningens första ände 9 och därefter successivt mot dess andra ände 10 och med valt tidsmellanrum mellan strömtillförseln till respektive laddningsenhet.
Ledningsorganen för att leda ström till och från de ledande ytorna i drivämnet inne- fattar individuella tilledare 17 för elektrisk ström till de olika laddningsenhetema.
Frånledningen av strömmen kan ske på olika sätt från positioner i varje laddnings- enhet genom hylsan 11 till eldröret 2 eller genom en central frånledare till kontak- torgan i hylsans bakplan på motsvarande sätt som tilledaren 12 i figur 1-2. Ladd- ningen kan vara isolerad från hylsan eller hylsan vara av elektriskt isolerande kom- positmaterial. De elektriskt ledande ytoma kan utgöras av inblandade fibrer eller skikt på drivämneskom såsom visas i figur 3 och 4 eller av ett tunt elektriskt ledande skiktmaterial, vilket beskrivs närmare i anslutning till figurema 9-15.
Vid initieringen och stymingen av förbränningen av drivladdningen enligt figur 7 leds strömpulser från en kraftenhet till en styrenhet (i figur 7 visad som en släpkontakt 18) som leder strömmen till tilledaren hos respektive laddningsenhet i en vald tids- följd. Först ansluts den första drivladdningsenheten i serien, dvs den som är belä- gen närmast bakom projektilen. l snabb följd därefter ansluts de övriga drivladd- ningsenhetema i tur och ordning bakåt i serien.
Genom värrneutvecklingen i de elektriskt ledande ytoma i drivämnet tillförs driväm- nesmassan ett elektroterrniskt energitillskott som ökar drivämnets brinnhastighet.
Förutom genom valet av initieringstidpunkt för de olika drivladdningsenhetema kan således förbrânningshastigheten styras med styrkan hos den pålagda strömmen.
Figur 8 visar en situationsbild strax efter initiering av förbränningen. Laddningsen- heterna initieras successivt och förbrânningshastigheten för drivladdningen i dess helhet styrs med de elektriska pulsema. Genom att använda en laddning som består av många drivladdningsenheter 16 och välja initieringstidpunktema lämpligt kan man uppnå att trycket i eldröret blir approximativt konstant under förbrânnings- fasen och att trycket på projektilens bakplan kan bibehållas högt under projektilens acceleration i eldröret. En konstant hastighet hos reaktionsproduktema mellan brin- nyta och projektil och ett tryckförlopp i likhet med vad som beskrivits i anslutning till figur 2, 5 och 6 uppnås. 509 310 10 15 20 25 30 35 Figur 9 visar ett längdsnitt genom en utföringsform av en drivladdning bestående av flera efter varandra anordnade drivladdningsenheter 16. Laddningsenhetema kan utgöra separata enheter som kopplas samman till en drivladdning eller vara integre- rade delar i en sammanhängande drivämneskropp. l det senare fallet definieras laddningsenhetema av axiella avsnitt med separata elektriskt ledande ytor. l det visade utförandet utgöres de elektriskt ledande ytoma av ett tunt elektriskt ledande skiktmaterial 19, som är inbäddat och fördelat i drivämnet så att drivämnet förelig- geri tunna lager 20 mellan skiktytor. Varje enhet har en individuell tilledare 17 medan frånledaren 21 är gemensam för samtliga enheter i drivladdningen. Mellan de olika drivladdningsenhetema finns ett isoleringsskikt 22 av t.ex. samma dri- vämne som i resten av laddningen men utan elektriskt ledande ytor eller ett motsva- rande material som konsumeras vid laddningens förbränning. Drivladdningsenhe- tema 16 kan således tändas individuellt genom att ström tillföres det ledande skikt- materialet 19 i respektive enhet. Drivladdningen kan förses med ett isoleringshölje 23 genom vilket anslutningar till tilledama är anordnade.
Figur 10 visar ett snitt A-A genom drivladdningen enligt figur 9. Det elektriskt ledande skiktmaterialet 19 är anordnat som en spiral med det tunna kompakta dri- vämneslagret 20 mellan de olika varven i spiralen. Tilledaren 17 är ansluten till skiktmaterialets 19 ena ände vid drivladdningsenhetens hölje 22 och frånledaren 21 vid dess andra ände i laddningens mittparti. Frånledaren är dragen axiellt ut från drivladdningen.
Skiktmaterlalet 19 innefattar ett tunt elektriskt ledande skikt 24, av t.ex. metall eller kolfiber, i form av en folie, matta, nät etc. Speciellt föredrages en aluminiumfolie eller en kolfibermatta. Fig 11 visar ett längdsnitt genom en utföringsform av ett skiktmaterial. 17 och 21 betecknar tilledare och frånledare för ström anslutna till det ledande skiktet 24. Med hänsyn till risken för överslag mellan angränsande delar av det elektriskt ledande skiktet föredrages att detta har en isolerande beläggning 25 av t.ex. en polymer. Den isolerande beläggningen kan vara anordnad på den ena eller, såsom visas i figuren, båda sidor av det ledande skiktet. Enligt en utförings- form av uppfinningen består det ledande skiktet 24 av en Al-folie och den isole- rande beläggning 25 av PTFE (polytetrafluoroetylen). Skiktmaterialet kan då omsät- tas i nyttig energi i laddningen utan att nämnvärt belasta drivämnets oxidator. Vid initieringen reagerar aluminiumet med PTFE som oxidator under stor energiutveck- ling. 10 15 20 25 30 35 509 310 Drivladdningen kan framställas genom gjutning av ett gjutbart drivämne i ett hölje i vilket skiktmaterialet i förväg arrangerats. Ett annat sätt att framställa en drivladd- ning enligt fig 9-10 illustreras i fig 12. På ett tunt formbart drivämnesskikt lägges remsor 26 av elektriskt ledande skiktmaterial 19 parallellt med varandra och med ett visst avstånd 27 mellan varje remsa. Tilledare 17 ansluts till varje remsas ena kortände och en frånledare 21 sammanbinder remsomas andra kortändar. Skiktet rullas därefter i remsomas längdriktning till en cylinderformad drivladdning. Avstån- det 27 mellan remsoma kommeri den färdiga laddningen att motsvara isolerings- skiktet 22 (fig. 9) mellan närliggande drivladdningsenheter. Drivämnet kan t.ex. bestå av ett plastiskt krut som kan bearbetas till tunna skikt eller PBX eller kompo- sitkrut som ännu ej sluthärdat. Den skiktade produkten och rullningen görs därvid medan drivämnet fortfarande är mjukt och fonnbart och sluthärdningen görs i den rullade drivladdningen. Drivladdningen kan sedan förses med ett skyddande isole- ringshölje 23 (fig. 9,10).
Drivladdningsenheterna kan naturligtvis även framställas en och en och monteras samman till en drivladdning.
För att undvika att induktans uppstår i det elektriskt ledande skiktmaterialet 19 vid påläggning av en strömpuls över detsamma, kan skiktmaterialet fördelas i driväm- net såsom visas i fig 13, dvs som ett dubbelvikt skikt med mellanliggande driväm- neslager anordnat i spiralforrn i drivämnesmassan. Strömriktningen blir då olika itvå närbelägna vindlingar av motståndsskiktet.
Fig 14 illustrerar ett sätt att framställa en drivladdningsenhet enligt fig 13. En lång- sträckt skiktad produkt 28 formas i detta fall av två drivämnesskikt 29 och 30 och mellanliggande remsor av elektriskt ledande skiktmaterial 19. Figuren visar ett längdsnitt genom skikten. Remsorna är längre än de enskilda drivämnesskikten och viks runt det ena drivämnesskiktets ena ände och läggs även mot drivämnesskiktets andra sida. Tilledare 17 och frånledare 21 för elektrisk ström ansluts till remsomas fria kortändar. Den så erhållna skiktade produkten 28 rullas till en cylinderformad drivladdningsenhet. Den skiktade produkten rullas såsom pilen i fig 14 visar så att tilledama 17 och frånledaren 21 hamnari laddningens yttre del. Tilledamas och frånledarens inbördes placering på drivladdningens ytteryta kan anpassas genom att de två drivämnesskikten görs olika långa såsom visas i figur 14. Om skillnaden i längd motsvarar n-R, där R är den färdiga drivladdningens radie, kan tilledaren och frånledaren fås att hamna diametralt mitt emot varandra såsom visas i figur 13. 509 510 10 15 20 25 10 Figur 15 visar uppbyggnaden av en drivladdning bestående av krutskivor 31 av ett kompakt drivämne och mellanliggande skivor 32 av ett elektriskt ledande skiktmate- rial. I figuren visas två krutskivor och en mellanliggande skiva, sammansatta respektive särade i sina delar. En komplett drivladdning kan bestå av ett stort antal skivor enligt denna uppbyggnad. Sklktmaterialet i skivan 32 kan ha ett elektriskt ledande skikt 33 av t.ex. en Al-folie, som gåri ett zig-zag-mönsteri skiktmaterialet och är isolerad med PTFE-skikt. En tilledare 17 och en frånledare 21 är anslutna till var sin ände av det elektriskt ledande skiktet 33.
Vid initieringen av en drivladdningsenhet med inbäddat elektriskt ledande skiktma- terial, tillföres elektrisk ström till det ledande skiktet med minst sådan styrka att dri- vämnets förbränning initieras över skiktets yta. Om drivämneslagret mellan skiktma- terialytoma är t.ex. 1 mm, är drivämnet omsatt efter brinnsträckan 0,5 mm vilket gör att förbrännings hastigheten för hela drivladdningsenheten blir mycket snabb.
Genom valet av drivämnestjocklek mellan ledande skikt, kan förbränningshastighe- ten för drivladdningen anpassas för olika ändamål.
Drivämnets förbränningshastighet påverkas av hur mycket termisk energi som tillfö- res vid initieringen. Genom att tillföra en starkare strömpuls än vad som minst erfordras för initieringen, kan man öka förbränningshastigheten. Den påbörjade förbränningen kan även förstärkas med tillförd elektrotermisk energi. När förbrän- ningen startat bildas ett elektriskt ledande plasma i flammans mest intensiva del. Så länge tilledaren och frånledaren för ström står i förbindelse med plasmat kan en fortsatt Strömtillförsel ske som höjer temperaturen och förstärker drivämnets verkan.
Att det elektriskt ledande skiktet snabbt förbränns eller förgasas vid antändningen utesluter således inte en fortsatt strömtillförsel för att elektrotermiskt förstärka dri- vämnets verkan.

Claims (21)

10 15 20 25 30 35 509 510 1 1 Patentkrav:
1. Sätt att elektriskt initiera och styra förbränningen av en kompakt drivladdning innehållande ett drivämne, kännetecknat av att elektroterrnisk energi tillföres drivladdningen genom att elektrisk ström matas över elektriskt ledande ytor (6,7,19) i drivämnet och att nämnda tillförsel sker till olika delar eller zoner av drivladdningen vid olika tidpunkter under förbränningen.
2. Sätt enligt krav 1 kännetecknat av att drivladdningen har en axiell utsträckning från en första ände (9) till en andra ände (10) och att den elektroterrniska energi tillföres drivladdningen med början i dess första ände och därefter successivt mot dess andra ände genom att strömmen i varje tidpunkt matas över en i axiell led begränsad del (15,16) av drivladdningen.
3. Sätt enligt krav 2 kännetecknat av att en ändförbränning initieras i drivladdning- ens första ände (9) och att den elektriska strömmen matas mellan den brinnande ändytans centrala del och en drivladdningens axlella utsträckning omgivande man- telyta under förbränningen.
4. Sätt enligt krav 2 kännetecknat av att drivladdningen består av flera efter var- andra anordnade laddningsenheter (16) med separata elektriskt ledande ytor och att den elektriska strömmen tillföres laddningsenhetema en efter en med valt tids- mellanrum.
5. Sätt enligt krav 2-4 kännetecknat av att drivladdningen är en projektildrivladdning och att dess första ände (9) är vänd mot projektilen (4) och att dess andra ände (10) är vänd mot vapnets bakstycke (3).
6. Kompakt drivladdning innehållande ett drivämne kännetecknad av elektriskt ledande ytor (6,7,19) i drivämnet och organ (12,17,21) för att leda elektrisk ström till och från nämnda ytor för att generera elektrotermisk energi i drivämnet samt att nämnda ytor och/eller ledningsorgan är anordnade att leda strömmen genom olika delar eller zoner (15,16) av drivladdningen vid olika tidpunkter under förbränningen.
7. Drivladdning enligt krav 6 kännetecknad av att den har en axiell utsträckning från en första ände (9) till en andra ände (10) och att de elektriskt ledande ytoma och/eller ledningsorganen är anordnade att leda strömmen genom en i axiell led begränsad del (15,16) av drivladdningen vid vane tidpunkt under förbränningen. 10 15 20 25 30 35 509 310 12
8. Drivladdning enligt krav 7 kännetecknad av att ledningsorganen innefattar en tilledare (12) för elektrisk ström som är anordnad axiellt i drivladdningen och har en fri ände (13) vid laddningens ena ändyta och från vilken fria ände ström tillföres till de elektriskt ledande ytoma i drivämnet samt en laddningens axiella utsträckning omgivande mantelyta vid vilken strömmen avleds.
9. Drivladdning enligt krav 7 kännetecknad av den består av flera efter varandra anordnade laddningsenheter (16) med separata elektriskt ledande ytor och att led- ningsorganen innefattar individuella tilledare (17) för elektrisk ström till de olika laddningsenhetema.
10. Drivladdning enligt krav 6-9 kännetecknad av att drivämnet består av driväm- neskom (8) och att de elektriskt ledande ytorna består av på drivämneskomen pålagt elektriskt ledande skikt (7).
11. Drivladdning enligt krav 6-9 kännetecknad av att de elektriskt ledande ytorna består av i drivämnet inblandade fibrer (6) av elektriskt ledande material.
12. Drivladdning enligt krav 11 kännetecknad av att fibrema (6) är valda ur en grupp bestående av metallfibrer, kolfibrer och elektriskt ledande plastfibrer.
13. Drivladdning enligt krav 6-9 kännetecknad av de elektriskt ledande ytoma utgö- res av ett tunt elektriskt ledande skiktmaterial (19), som är inbäddat och fördelat i drivämnet så att drivämnet föreligger i tunna lager (20) mellan skiktmaterialytor.
14. Drivladdning enligt krav 13 kännetecknad av att skiktmaterialet innefattar en metallfolie.
15. Drivladdning enligt krav 14 kännetecknad av att metallfolien är en Al-folie.
16. Drivladdning enligt krav 13 kännetecknad av att skiktmaterialet innefattar en kolfiberrnatta.
17. Drivladdning enligt krav 13 kännetecknad att skiktmaterialet har en isolerande beläggning (25). 10 509 510 13
18. Drivladdning enligt krav 17 kännetecknad att den isolerande beläggningen (25) består av PTFE (polytetrafluoroetylen).
19. Drivladdning enligt krav 6 kännetecknad att det kompakta drivämnet (5) är baserat på ett explosivämne valt ur en grupp bestående av PETN, RDX, HMX, NTO, TNT, HNS, TNAZ, HNlW, NC och blandningar av dessa.
20. Drivladdning enligt krav 6 kännetecknad att det kompakta drivämnet är ett plastbundet sprängämne (PBX).
21. Drivladdning enligt krav 6 kännetecknad att det kompakta drivämnet är ett kom- positkrut.
SE9402148A 1994-06-17 1994-06-17 Sätt att elektriskt initiera och styra förbränningen av en kompakt drivladdning samt drivladdning SE509310C2 (sv)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9402148A SE509310C2 (sv) 1994-06-17 1994-06-17 Sätt att elektriskt initiera och styra förbränningen av en kompakt drivladdning samt drivladdning
US08/460,011 US5854439A (en) 1994-06-17 1995-06-07 Method for electrically initiating and controlling the burning of a propellant charge and propellant charge
GB9511649A GB2326701B (en) 1994-06-17 1995-06-08 Initiating and control of propellent charge burning
DE19521385A DE19521385A1 (de) 1994-06-17 1995-06-14 Verfahren zum elektrischen Zünden und Steuern des Verbrennens einer Treibladung und Treibladung
NO952378A NO952378L (no) 1994-06-17 1995-06-15 FremgangsmÕte til Õ initiere og styre forbrenningen av en drivladning elektrisk, samt en drivladning
FR9507219A FR2765319A1 (fr) 1994-06-17 1995-06-16 Procede d'amorcage electrique et de commande de la combustion d'une charge propulsive ainsi qu'une charge propulsive obtenue

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9402148A SE509310C2 (sv) 1994-06-17 1994-06-17 Sätt att elektriskt initiera och styra förbränningen av en kompakt drivladdning samt drivladdning

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE9402148L SE9402148L (sv) 1998-01-11
SE509310C2 true SE509310C2 (sv) 1999-01-11

Family

ID=20394436

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9402148A SE509310C2 (sv) 1994-06-17 1994-06-17 Sätt att elektriskt initiera och styra förbränningen av en kompakt drivladdning samt drivladdning

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5854439A (sv)
DE (1) DE19521385A1 (sv)
FR (1) FR2765319A1 (sv)
GB (1) GB2326701B (sv)
NO (1) NO952378L (sv)
SE (1) SE509310C2 (sv)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009123528A1 (en) * 2008-04-01 2009-10-08 Bae Systems Bofors Ab Method for electrical flashover ignition and combustion of propellent charge, as well as propellent charge and ammunition shot in accordance therewith

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE517704C2 (sv) 1999-05-10 2002-07-09 Tzn Forschung & Entwicklung Patron med elektrotermisk tändanordning
DE19928832A1 (de) 1999-06-24 2000-12-28 Diehl Stiftung & Co Elektrische Anzündeinrichtung für die Treibladung einer Patrone
US6962112B1 (en) * 1999-07-30 2005-11-08 Ruag Ammotec Gmbh Entirely combustible inductive primer
DE19949674C1 (de) * 1999-10-14 2001-06-07 Fraunhofer Ges Forschung Treibladungsanordnung für Rohrwaffen oder ballistische Antriebe
WO2002064693A1 (en) * 2001-02-09 2002-08-22 Alliant Techsystems Inc. Static dissipative mold release agent and use in casting and molding processes
AU2003304725A1 (en) 2002-01-16 2008-05-29 W.E. Research, Llc Electrically controlled extinguishable solid propellant motors
WO2008027022A2 (en) 2002-01-16 2008-03-06 W.E. Research, Llc Methods of controlling solid propellant ignition, combustion, and extinguishment
US20040031204A1 (en) * 2002-08-14 2004-02-19 Ronald Thompson Door mounting assembly and method
US20050115439A1 (en) * 2003-12-02 2005-06-02 Abel Stephen G. Multiple pulse segmented gas generator
DE102009043491A1 (de) * 2009-09-30 2011-04-07 Rheinmetall Waffe Munition Gmbh Aktivierungseinheit für munitionsfreie Scheinziele
US8746120B1 (en) * 2011-11-01 2014-06-10 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Boosted electromagnetic device and method to accelerate solid metal slugs to high speeds
US9534863B2 (en) 2011-11-01 2017-01-03 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Electromagnetic device and method to accelerate solid metal slugs to high speeds
US10254090B1 (en) 2013-03-14 2019-04-09 University Of Central Florida Research Foundation Layered energetic material having multiple ignition points
US9464874B1 (en) * 2013-03-14 2016-10-11 Spectre Materials Sciences, Inc. Layered energetic material having multiple ignition points
US10882799B2 (en) 2014-09-10 2021-01-05 Spectre Materials Sciences, Inc. Primer for firearms and other munitions
US10385806B2 (en) * 2015-10-02 2019-08-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Solid propellant grain
CN106380954B (zh) * 2016-10-21 2018-09-18 重庆大学 一种电控固体推进剂电极用耐高温耐强酸腐蚀绝缘材料
US10415938B2 (en) 2017-01-16 2019-09-17 Spectre Enterprises, Inc. Propellant
CN108645278B (zh) * 2018-05-16 2020-07-31 中国人民解放军陆军工程大学 一种电控药剂燃烧发射弹丸的方法
US11112222B2 (en) 2019-01-21 2021-09-07 Spectre Materials Sciences, Inc. Propellant with pattern-controlled burn rate
DE102019205276A1 (de) * 2019-04-11 2020-10-15 Christof-Herbert Diener Beschichtungsverfahren eines energetischen Materials und Beschichtungsanlage zur Beschichtung des energetischen Materials durch ein solches Beschichtungsverfahren
US11287238B1 (en) * 2020-12-02 2022-03-29 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Methods of initiating insensitive explosive formulations
US11193746B1 (en) * 2020-12-02 2021-12-07 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Methods of initiating insensitive explosive formulations
JP2024502509A (ja) 2021-02-16 2024-01-19 スペクトル マテリアルズ サイエンシズ,インコーポレイテッド 銃器及びその他の軍需品用プライマー

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US380368A (en) * 1888-04-03 Charles m
DE1082834B (de) * 1955-08-19 1960-06-02 Boelkow Entwicklungen Kg Treibladung zur Beschleunigung eines Geschosses
US3434426A (en) * 1956-11-30 1969-03-25 Jay W De Dapper Combined ignitor and propellent grain
US3527168A (en) * 1960-12-05 1970-09-08 Minnesota Mining & Mfg Solid propellant grain containing metal macrocapsules of fuel and oxidizer
GB983246A (en) * 1961-03-13 1965-02-17 Lionel Joseph Phelps Improvements in or relating to rifles or pistols and ammunition therefor
US3793097A (en) * 1964-01-17 1974-02-19 Aerojet General Co Method of increasing propellant burning rate by the use of high conductive wires
FR1502732A (fr) * 1966-07-26 1967-11-24 Thomson Houston Comp Francaise Perfectionnements aux propulseurs spatiaux à poussée contrôlable
GB1196114A (en) * 1966-08-26 1970-06-24 Mini Of Technology Electroexplosive Devices
US4072546A (en) * 1971-12-22 1978-02-07 Hercules Incorporated Use of graphite fibers to augment propellant burning rate
US4167428A (en) * 1974-05-17 1979-09-11 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Conductance method for determining the mechanical properties of propellants
DE2451370C2 (de) * 1974-10-29 1986-05-15 Hubert Inzing Tirol Usel Elektrischer Zünder für hülsenlose Treibsätze und Verfahren zur Herstellung solcher Zünder
US4410470A (en) * 1981-01-07 1983-10-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Increasing burning rate of solid propellants by electric field effects
DE3707694A1 (de) * 1987-03-11 1988-09-29 Dynamit Nobel Ag Elektrisch anzuendbare anzuendsaetze fuer huelsenlose munition und treibkartuschen
AT392844B (de) * 1987-05-15 1991-06-25 Basta Walter Munition
FR2650884B1 (fr) * 1989-08-08 1991-10-11 Commissariat Energie Atomique Charge pour lanceur electrothermique
US5171932A (en) * 1991-09-30 1992-12-15 Olin Corporation Electrothermal chemical propulsion apparatus and method for propelling a projectile
US5322002A (en) * 1993-04-30 1994-06-21 Thiokol Corporation Tube launched weapon system
US5431105A (en) * 1993-09-16 1995-07-11 Maxwell Laboratories, Inc. Electrothermal chemical cartridge
US5470408A (en) * 1993-10-22 1995-11-28 Thiokol Corporation Use of carbon fibrils to enhance burn rate of pyrotechnics and gas generants
US5612506A (en) * 1994-10-26 1997-03-18 General Dynamics Land Systems, Inc. Method of and apparatus for generating a high pressure gas pulse using fuel and oxidizer that are relatively inert at ambient conditions

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009123528A1 (en) * 2008-04-01 2009-10-08 Bae Systems Bofors Ab Method for electrical flashover ignition and combustion of propellent charge, as well as propellent charge and ammunition shot in accordance therewith
US8607704B2 (en) 2008-04-01 2013-12-17 Bae Systems Bofors Ab Method for electrical flashover ignition and combustion of propellent charge, as well as propellent charge and ammunition shot in accordance therewith

Also Published As

Publication number Publication date
SE9402148L (sv) 1998-01-11
US5854439A (en) 1998-12-29
FR2765319A1 (fr) 1998-12-31
GB2326701A (en) 1998-12-30
GB9511649D0 (en) 1998-05-20
NO952378D0 (sv) 1995-06-15
DE19521385A1 (de) 1998-10-08
NO952378L (no) 1998-02-24
GB2326701B (en) 1999-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE509310C2 (sv) Sätt att elektriskt initiera och styra förbränningen av en kompakt drivladdning samt drivladdning
EP0767872B1 (en) Solid propellant dual phase rocket motor
US8857338B2 (en) Electrode ignition and control of electrically ignitable materials
US7347906B1 (en) Variable output and dial-a-yield explosive charges
US4357795A (en) Multi-burn solid fuel restartable rocket and method of use
US2434652A (en) Igniter
US7770380B2 (en) Methods of controlling solid propellant ignition, combustion, and extinguishment
CA2593222C (en) Methods and apparatus for selectable velocity projectile system
US20130104765A1 (en) Reactive material enhanced projectiles, devices for generating reactive material enhanced projectiles and related methods
EP3359796B1 (en) Electrically operated pulse initiators and method of ignition
WO1994025414A1 (en) Improved propellant system
WO2018186923A2 (en) Propellant
US20230071915A1 (en) Propulsion system with single initiator for multiple rocket motors
EP0475279B1 (en) Main propellant ignition liner for cased telescoped ammunition
US11512668B2 (en) Multi-pulse solid rocket motor ignition method
Sinyaev et al. Plasma-replacement technology of ETC-ignition of powder charges in high-velocity launchers
US11846252B2 (en) Propulsion system with initiators for selective activation of multiple rocket motors
US11852104B2 (en) Propulsion system with single initiator for multiple rocket motors
SE509311C2 (sv) Sätt och elektrodanordning för styrning av en drivladdnings förbränningshastighet
SE532627C2 (sv) Plasmagenerator till elektrotermiskt-kemiskt vapensystem innefattande förbättrade kontaktdon och metod för att förhindra att plasmageneratorns elkontakt bryts
US11040924B1 (en) Process for additively manufacturing discrete gradient charges
EP4396454A2 (en) Propulsion system with single initiator for multiple rocket motors
Sparks et al. Fifty years of solid propellant technical achievements at Atlantic Research Corporation
SE517048C2 (sv) Drivladdning, metod att initiera och styra förbrännings/ deflagrationshastigheten hos en drivladdning samt användning av en sådan drivladdning