SE517048C2 - Drivladdning, metod att initiera och styra förbrännings/ deflagrationshastigheten hos en drivladdning samt användning av en sådan drivladdning - Google Patents

Description

25 30 35 517 048 2 med en laddningsdensitet på cirka 50 procent av drivämnets teoretiska maximala densitet. Detta leder dock till låg energitäthet hos laddningen och begränsar den praktiskt möjliga krutmängden som kan användas i exempelvis en kanon.

En annan metod att öka brinnhastigheten är att till reaktionszonen tillföra energi genom att leda en ström genom reaktionszonen. I SE 509 310 C2 beskrivs en metod att elektriskt initiera och styra förbränningen av en drivladdning bestående av elektriskt ledande krut. Elektrotermisk energi tillförs drivladdningen genom att ström matas genom det ledande krutet till olika delar eller zoner av drivladdningen under samma tidpunkter under förbränningen. En utföringsforrn avser en drivladdning som i huvudsak ändförbrânnes från en initieringsände till en slutände varvid strömmen matas mellan en mittelektrod, som sträcker sig axiellt genom laddningen, och en ytterelektrod, som omger laddningen, och t.ex. kan utgöras av en ammunitionshylsa. Mittelektroden är isolerad och strömmen tillföres från dess fria ände vid laddningens brinnande ändyta och avisoleras allteftersom laddningen förbränns.

I SE 509 311 C2 beskrivs en vidareutveckling av ovan nämnda metod. Mängden krut som initieras per tidsenhet under förbränningen styrs även i detta dokument genom matning av en elektrisk ström genom krutet mellan en isolerad mittelektrod och en ytterelektrod. Förbränningshastigheten styrs genom att under förbränningen avisoleras den ena elektroden med en kontrollerad hastighet i riktning mot laddningens slutände. Avisoleringen sker genom att ett sprängämne, som är anordnat i en spiral runt den isolerade elektroden, detoneras. Genom att variera spiralens stigning och bredd kan en önskad avisoleringshastighet för de olika axiella delama av laddningen i förväg konstrueras och därmed förbränningshastigheten styras enligt ett önskat förlopp.

Andra områden där ett sprängämne används för att starta förbränningen av ett drivämne visas i US 4 080 902 och US 4 488 486 som visar tändstubiner. I fall då flera sprängladdningar skall detonera samtidigt krävs det att brinnhastigheten är så stor att längden på tändstubinen inte har någon praktisk betydelse. De ovan nämnda skriftema löser detta genom ett centralt placerat sprängämne som detonerar och tänder omkringliggande mer långsamtbrinnande drivämne. 10 15 20 25 30 35 517 Û48 3 Föreliggande uppfinning visar en drivladdning samt en metod att initiera och styra förbrännings-/deflagrationshastigheten utan komplicerad utrustning för att utifrån tillföra energi samt en användning av sprängämne i spiralform i en drivladdning.

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 känd teknik.

Fig. 2 visar schematiskt ett längdsnitt genom en kanon med en drivladdning enligt uppfinningen.

Fig. 3 visar ett snitt genom en patron enligt en första utföringsform.

Fig. 4 visar ett snitt genom en patron enligt en andra utföringsform Fig. 5 visar ett snitt i radiell riktning genom en patron enligt den andra utföringsformen.

Fig. 6 visar en principskiss av en spiral i en hylsa.

Fig. 7 visar en tänd drivladdning.

Figur 1 visar känd teknik enligt SE 509 311 C2 för att styra förbränningshastigheten hos en drivladdning (5). Figuren visar schematiskt ett längdsnitt genom en kanon med ett eldrör (2) och ett bakstycke (3), laddad med en enhetspatron (1) innefattande en projektil (4), hylsa (10) samt en drivladdning (5). Drivladdningen (5) har en axiell utsträckning från en initieringsände (6), som är vänd mot projektilen (4), till en slutände (7), som är vänd mot bakstycket (3). Drivladdningen innefattar även en mittelektrod (8) med ett isolerande skikt (12) och en sprängâmnesspiral (17). Drivladdningens förbränningshastighet styrs genom att det isolerande skiktet (12) på mittelektroden (8) avlägsnas på ett kontrollerad sätt när spiralen (17) detoneras. När isoleringen (12) är borta antänder mittelektroden (8) drivämnet, i detta fall elektriskt ledande krut.

Figur 2 visar en enhetspatron (1) med drivladdning (5) enligt föreliggande uppfinning. Patronen (1) innefattar en projektil (4), hylsa (10), drivladdning (5) samt innervägg (21). Drivladdningen (5) innefattar ett drivämne (22), t.ex. kmt, samt spiraler (20) innefattande ett sprängämne löpande från initieringsänden (6) till slutänden (7) inbakade i drivämnet (22). Spiralema (20) och drivämnet (22) är anordnade mellan en trycktålig innervägg (21) och insidan av hylsan (10). 10 15 20 25 30 35 517 048 4 Drivladdningen (5) får därmed fonnen av ett cirkulärt rör. Ett flertal spiraler (20) är koncentriskt anordnade i drivladdningen (se fig. 5).

Figur 3 visar ett snitt genom en hylsa (10) och visar spiraler (20) med ett runt tvärsnitt inbäddade i drivämnet (22).

Figur 4 visar en andra och föredragen utföringsforrn av drivladdningen (5).

Drivladdningen (5) är uppbyggd av ett antal spiraler (20) innefattande sprängämne och omkringliggande drivämne (22a, 22b). Spiralema (20) är i form av platta band med ett drivämneslager (22a, 22b) på vardera sidan. Som drivämne används lämpligen krut, t.ex. ÅKB 204. Som sprängämne i spiralema (20) används lämpligen ett plastiskt sprängämne, t.ex. PBXN-201 eller PBXN-301. För att höja temperaturen ytterligare vid gränsytan sprängämne-krut, och säkerställa att krutet antänds, kan krutlagret eller spiralen ytbeläggas med ett skikt, innehållande t.ex. magnesium.

Figur 5 visar hur ett flertal spiraler (20) är koncentriskt anordnade i en hylsa (10).

Det är lämpligt att begränsa spiralemas tjocklek då stigningen vid spiralens innerkant är mindre än dess ytterkant vilket resulterar i olika deflagrationshastigheter. Vid smala spiraler (20) är dock effekten hanterbar. Varje koncentrisk spiral (20) dimensioneras så att den sammantagna detonationsfronten för alla spiraler rör sig parallellt längs hylsan (10).

Figur 6 visar en principskiss över hur en spiral (20) är anordnad mellan innerväggen (21) och en yttervägg i form av en hylsa (10).

Figur 7 visar en tänd drivladdning (5) med en brinnfront (23). Förbränningen sker i ett tvåfasflöde, dvs. dels brinner krutet i brinnfronten (23) men även krutpartiklar (24) som drivits ut av sprängämnesgaser brinner och slutförbränns ovanför brinnfronten (23) och bidrar till drivgasen (25). En spiral (20) visas i figuren. Spiralen (20) har ett drivämneslager (22a, 22b) på vardera sidan.

Metoden enligt uppfinningen startas genom att spiralema (20) initieras vid initieringsänden (6). När det tunna sprängämneslagret detonerar upphettas och tryckbelastas intilliggande drivämneslager (22a, 22b). Drivämneslagren (22a, 22b) antänds, det undre drivämneslagret (22a), det närmast projektilen (4), antänds och 10 15 20 25 30 517 048 5 drivs ut av sprängämnesgasema och slutförbränns i ett tvåfasflöde. Det övre drivämneslagret (22b) antänds från undersidan och tryckbelastas. När detonationen gått runt symmetriaxeln antänds det undre drivämneslagret (22a) från detonationen av sprängämnesspiralen (20) och drivs ut i ett tvåfasflöde samtidigt som det förra varvets övre drivämneslager (22b) brunnit ut och antänder det undre drivämneslagret (22a) från undersidan. För att undvika att en alltför stor del av förbränningen skeri ett tvåfasflöde bör tjockleken på drivämneslagren (22a, 22b) vara så liten som möjligt. Samtidigt måste drivämneslagren (22a, 22b) dimensioneras så att detonationen inte förs över genom drivämneslagren (22a, 22b) till intilliggande sprängämne.

Nedan visas ett exempel på hur en drivladdning enligt figur 4-7 med spiraler (20) innefattande sprängämnet PBXN-301 kan dimensioneras. PBXN-301 har en kritisk diameter på 0,35 mm, dvs. en kritisk tjocklek på 0,17 mm. Om spiralen (20) har ett platt tvärsnitt, som ett band, omges sprängämnet av ett drivämne (22a, 22b), t.ex. ett krutlager med tjockleken 0,2 till 0,5 mm. Drivladdningens deflagrationshastighet (u) styrs av spiralens/spiralemas stigningsvinkel (a) enligt formeln: u=wD där u = deflagrationshastighet a = stigningsvinkel D = sprängämnets detonationshastighet.

Vid en medelradie (rm) för krutet i en spiral (20) blir stigningen (h) per varv : h=2-1c-rm-a Med en stigningsvinkel a = 0,5 °,medelradie rm = 50 mm och en detonationshastighet D = 7200 m/s blir resultaten en deflagrationshastighet (u) runt 60 m/s och en stigning (h) på 2,7 mm/varv.

Claims (18)

10 15 20 25 30 517 048 6 PATENTKRAV

1. Drivladdning (5) innefattande ett cirkulårt rörfonnigt drivämne (22) och en spiral (20) innefattande sprängämne, k ä n n e t e c k n a d a v att spiralen (20) omges av drivämnet (22) för att vid detonation tillföra energi och skapa en brinnyta hos drivämnet (22).

2. Drivladdning (5) enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att driviaddningen (5) har en axiell utsträckning från en initieringsände (6) till en slutände (7) och att spiralen (20) löper från initieringsänden (6) till slutänden (7).

3. Drivladdning (5) enligt något av patentkraven 1-2, k ä n n e t e c k n a d a v att spiralen (20) har ett platt tvärsnitt.

4. Drivladdning (5) enligt något av patentkraven 1-3, k ä n n e t e c k n a d a v att spiralen (20) och/eller drivämnet (22) har en ytbeläggning, innefattande t.ex. magnesium, för att höja temperaturen.

5. Drivladdning (5) enligt något av patentkraven 1-4, k ä n n e t e c k n a d a v att flera spiraler (20) är koncentriskt anordnade i drivämnet (22).

6. Drivladdning (5) enligt patentkrav 5, k ä n n e t e c k n a d a v att de koncentriska spiralema (20) har olika stigning (h) per varv enligt formeln: h = 2 ' TC ' rm ' u. där h = spiralens stigning per varv rm = medelradien för krutet i en spiral a = spiralens stigningsvinkel. 10 15 20 25 30 517 048 7

7. Drivladdning (5) enligt något av patentkraven 1-6, k ä n n e t e c k n a d a v att drivladdningens deflagrationshastigheten styrs av spiralens/spiralemas stigningsvinkel (a) enligt formeln: u = a - D där u = deflagrationshastighet a = spiralens stigningsvinkel D = sprängämnets detonationshastighet.

8. Drivladdning (5) enligt något av patentkraven 1-7, k ä n n e t e c k n a d a v att drivladdningen (5) är en projektildrivladdning anordnad i en ammunitionshylsa (10) eller en rakethylsa.

9. Drivladdning (5) enligt något av patentkraven 1-8, k ä n n e t e c k n a d a v att drivämnet (22) utgörs av krut, t.ex. ÅKB 204.

10. Drivladdning (5) enligt något av patentkraven 1-9, k ä n n e t e c k n a d a v att sprängämnet är ett plastiskt sprängämne, t.ex. PBXN-201 eller PBXN-301.

11. Metod att initiera och styra förbrännings-/deflagrationshastigheten hos en drivladdning (5) innefattande ett drivämne (22), k ä n n e t e c k n a d a v att en spiral (20) innefattande sprängämne inbäddas i drivämnet (22) och bringas att detonera för att tillföra energi och skapar en brinnyta hos drivämnet (22).

12. Metod enligt patentkrav 11, k ä n n e t e c k n a d a v att spiralen (20) har ett platt tvärsnitt.

13. Metod enligt något av patentkraven 11-12, k ä n n e t e c k n a d a v att flera spiraler (20) är koncentriskt anordnade i drivämnet (22). 10 15 20 517 048 8

14. Metod enligt något av patentkraven 11-13, k ä n n e t e c k n a d a v att drivladdningens deflagrationshastigheten styrs genom att anordna spiralens/spiralernas stigningsvinkel (a) enligt formeln: u = a - D där u = deflagrationshastighet a = stigningsvinkel D = sprängämnets detonationshastighet.

15. Metod enligt något av patentkraven 11-14, k ä n n e t e c k n a d a v att dnvladdningen (5) är en projektildrivladdning anordnad i en ammunitionshylsa (10) eller en rakethylsa.

16. Metod enligt något av patentkraven 11-15, k ä n n e t e c k n a d a v att drivämnet (22) utgörs av krut, t.ex. ÅKB 204.

17. Metod enligt något av patentkraven 11-16, k ä n n e t e c k n a d a v att sprängämnet är ett plastiskt sprängämne, t.ex. PBXN-201 eller PBXN-301.

18. Användning av ett sprängämne i spiralform (20) i en drivladdning (5) innefattande ett drivämne (22) k ä n n e t e c k n a d a v att sprängämnet tillför energi och skapar brinnytor hos drivämnet (22) vid detonation.