DE102010022983A1 - Two-shell explosive charge - Google Patents
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Abstract
Vorgeschlagen wird eine zweischalig aufgebaute Blast-Wirkladung auf Basis von vorzugsweise verpressten Abmischungen anorganischer Brennstoffe – plus ggf. anorganischen Oxidationsmitteln – in Verbindung mit organischen Explosivstoffen (Sprengstoffe oder Nitrocellulose) und ggf. weiteren Zuschlagstoffen mit einer Masse von bis zu 1,0 kg und einem Gesamtladungsdurchmesser von bis zu 8 cm. Die Blast-Wirkladung besteht aus einem zentral positionierten Zerlegerkern und der darum herum angeordneten anorganischen Brennstoffe bzw. Brennstoffgranulate enthaltenden Explosivstoffabmischungen. Die vorgeschlagene Blast-Wirkladung enthält keine Perchlorate, insbesondere kein Ammoniumperchlorat, und ist für Anwendungen speziell in infanteristischen Applikationen wie z. B. Handgranaten vorgesehen.A two-shell blast active charge is proposed based on preferably compressed mixtures of inorganic fuels - plus possibly inorganic oxidizing agents - in combination with organic explosives (explosives or nitrocellulose) and possibly other additives with a mass of up to 1.0 kg and one Total charge diameter of up to 8 cm. The blast active charge consists of a centrally positioned splitter core and the explosive mixtures containing inorganic fuels or fuel granules arranged around it. The proposed blast active charge contains no perchlorates, in particular no ammonium perchlorate, and is particularly suitable for applications in infantry applications such as, for. B. hand grenades provided.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von brennstoffhaltigen (anorganische Brennstoffe) Sprengstoffmischungen in hochexplosiven zweischaligen Sprengladungen, im Folgenden auch Blast-Wirkladungen genannt, sowie deren Anwendung in erster Linie in infanteristischen Applikationen vornehmlich zur Bekämpfung von Zielen im umbauten Raum.The present invention relates to the use of fuel-containing (inorganic fuels) explosive mixtures in highly explosive dual-shell explosive charges, hereinafter also referred to as blast active charges, and their application primarily in infantry applications primarily to combat targets in the enclosed space.
Die in den letzten Jahrzehnten verstärkten asymmetrischen Konflikte und deren zunehmende Verlagerung in urbane Räume, hat zu neuen Forderungen der Einsatzkräfte nach angepassten Wirkmitteln und Munitionen geführt. Zur effektiven Bekämpfung von Zielen in Bunkern, Feldbefestigungen, Höhlensystemen oder entsprechend ausgebauten Räumlichkeiten in urbaner Umgebung werden wirkungsvolle Systeme und Munitionen gefordert, die gleichzeitig der Tatsache Rechnung tragen, dass zur Eindämmung derartiger Szenarien – insbesondere in urbaner Umgebung – Kollateralschäden nach Möglichkeit unbedingt zu vermeiden sind.The asymmetric conflicts that have been intensified in recent decades and their increasing shift to urban areas has led to new demands by the forces for adapted means of action and ammunition. In order to effectively combat targets in bunkers, field fortifications, cave systems or appropriately developed premises in urban environments, effective systems and ammunition are required, while at the same time avoiding collateral damage wherever possible to curb such scenarios, especially in urban environments ,
Aus dem vorstehenden Sachverhalt ergibt sich, dass herkömmliche, auf hochexplosiven Mischungen basierende Splittermunitionen zunehmend durch möglichst punktuell wirkende Systeme, darunter auch neue Blast-Munitionen, ersetzt werden bzw. weiter ersetzt werden sollen. Dies trifft im Besonderen auch für infanteristische Wirkmittel zu.From the above, it follows that conventional splinter munitions based on high-explosive mixtures are increasingly being replaced by systems acting as selectively as possible, including new blast ammunitions, and should continue to be replaced. This applies in particular to infantry agents.
Die Blast-Leistungen von Sprengladungen werden in der Regel in Form des Druckimpulses erfasst. Dabei kann eine Steigerung des Druckimpulses unter gegebenen Bedingungen (Freifeld oder umbauter Raum) durch eine Erhöhung des zu erzielenden Spitzendrucks, durch einen länger anstehenden vergleichsweise, aber niedrigeren (letalen) Spitzendruck oder eine Kombination aus beidem erreicht werden.The blast performance of explosive charges are usually recorded in the form of the pressure pulse. In this case, an increase in the pressure pulse under given conditions (free field or enclosed space) can be achieved by increasing the peak pressure to be achieved, by a longer-term comparative but lower (lethal) peak pressure or a combination of both.
Neben der Variation der zu verwendenden Sprengstoffe bzw. Sprengstoffabmischungen, einer möglichen Reduzierung der Inertstoffanteile (Binder) bzw. Substitution von inerten bzw. energiearmen Binderkomponenten durch energiereiche Binderkomponenten kann eine Leistungssteigerung auch durch den Zuschlag von anorganischen Brennstoffkomponenten erreicht werden.In addition to the variation of the explosives or Explosengstoffabmischungen to be used, a possible reduction of Inertstoffanteile (binder) or substitution of inert or low-energy binder components by high-energy binder components, an increase in performance can also be achieved by the addition of inorganic fuel components.
Als Ausgangspunkt für zahlreiche derartige Entwicklungen im Bereich der Blast-Wirkladungen können Abmischungen von organischen Sprengstoffen bzw. Sprengstoffmischungen mit Aluminiumpulver, wie sie seit langem z. B. im Bereich von Sprengstofffülllungen für Bomben, Torpedos u. ä. verwendet werden, angesehen werden; literaturbekannte Abmischungen sind z. B. Torpex, DBX, HBX.As a starting point for many such developments in the field of blast active charges blends of organic explosives or explosive mixtures with aluminum powder, as they have long been z. B. in the field of explosives for bombs, torpedoes u. Ä. to be used; literature known mixtures are z. Torpex, DBX, HBX.
Die Abmischungen von herkömmlichen HE-Sprengstoffen bzw. -Sprengstoffmischungen mit anorganischen Brennstoffen sind in Bezug auf ihre Sauerstoffbilanz als nicht-ideale Sprengstoffe bzw. Sprengstoffmischungen zu bezeichnen. Unter diesen Oberbegriff fallen auch Abmischungen auf der Basis echter oder partikulärer Gele, bestehend aus einer flüssigen organischen Phase (LOP) und einem meist anorganischen Brennstoff.The blends of conventional HE explosives or blends with inorganic fuels are referred to in terms of their oxygen balance as non-ideal explosives or explosives blends. This generic term also includes blends based on real or particulate gels, consisting of a liquid organic phase (LOP) and a mostly inorganic fuel.
Bei den Abmischungen von HE-Sprengstoffen bzw. -Sprengstoffmischungen mit anorganischen Brennstoffen sind je nach Sauerstoffbilanz des HE-Sprengstoffes bzw. -Sprengstoffgemisches, der Natur und Qualität des anorganischen Brennstoffes sowie der Sauerstoffbilanz der Gesamtabmischung aus HE-Sprengstoff bzw. -Sprengstoffmischung und anorganischem Brennstoff unterschiedliche Blast-Effekte zu beobachten.Depending on the oxygen balance of the HE explosive or explosive mixture, the nature and quality of the inorganic fuel and the oxygen balance of the total mixture of HE explosive or explosive mixture and inorganic fuel, the blending of HE explosives or blasting mixtures with inorganic fuels to observe different blast effects.
Im Zuge der Forderungen nach insensitiven und/oder leistungsgesteigerten Sprengstoffen und Munitionen sind in den zurückliegenden Jahrzehnten zahlreiche gießbare, schmelzgießbare, extrudier- oder verpressbare brennstoffhaltige Sprengstoffmischungen entwickelt worden. Dabei lag der Fokus zunächst meist auf Sprengstoffabmischungen mit tendenziell niedrigeren Brennstoffgehalten, da derartige Sprengstoffabmischungen im Allgemeinen auch ein hohes Splitterbeschleunigungsvermögen in entsprechend ausgelegten Munitionen aufweisen. Als Beispiel seien hier die Abmischungen von HE-Sprengstoffen bzw. -Sprengstoffmischungen mit Aluminium angeführt. Diese dürften sicherlich mit zu den am intensivsten theoretisch als auch praktisch untersuchten Systemen gehören. Ein ggf. aus Explosionstemperatur der Reaktionsprodukte ableitbarer thermischer, druckverstärkender Effekt für das System RDX-AI ist beispielsweise der
Nachfolgend sind exemplarisch einige Beispiele von Sprengstoff-Aluminium-Mischungen aufgeführt:
- – Literaturbekannte gießbare Mischungen sind u. a. PBXN-109 (Hexogen/Aluminium) und PBXW-114 (Oktogen/Aluminium).
- – Literaturbekannte verpressbare Mischungen, welche durch mechanisches Mischen von desensibilisierten Sprengstoffen mit Aluminiumpulver hergestellt werden: a) 70/30 Composition A3 (91/9 Hexogen/Wachs, mikrokristallin)/Aluminiumpulver; b) Hexal: 80/20 Hexogen (mit 5 Gew.-% Wachs)/Aluminiumpulver
- – Mit
US 5,472,531 A - – Mit
WO 2005/108329 A1
- Literature known castable mixtures include PBXN-109 (hexogen / aluminum) and PBXW-114 (octogen / aluminum).
- Known compressible mixtures prepared by mechanically blending desensitized explosives with aluminum powder: a) 70/30 Composition A3 (91/9 hexogen / wax, microcrystalline) / aluminum powder; b) Hexal: 80/20 hexogen (with 5 wt% wax) / aluminum powder
- - With
US 5,472,531 A - - With
WO 2005/108329 A1
Eine Vielzahl von Entwicklungen im Bereich der Blast-Wirkladungen zielt auf eine Erhöhung des Druckimpulses durch hohe Spitzendrücke. Bei den anorganischen Brennstoffen werden daher vielfältige Untersuchungen und Entwicklungen zur Verwendung sogenannter nanoskaliger Pulverqualitäten mit Partikeldurchmessern kleiner 1 μm zur Beschleunigung der Umsetzungen durchgeführt. Die Problematik der die Umsetzung inhibierenden Oxidschicht derartiger Pulver (bei Bor und vielen Leichtmetallen) sowie das Verhindern der Passivierung von reaktiven Metalloberflächen in den jeweiligen Abmischungen durch entsprechend vorgeschaltete Coatingverfahren sind zahlreich bekannt.A variety of developments in the field of blast active charges aims at increasing the pressure pulse by high peak pressures. In the case of inorganic fuels, various investigations and developments for the use of so-called nanoscale powder qualities with particle diameters smaller than 1 μm are therefore carried out to accelerate the reactions. The problem of the reaction-inhibiting oxide layer of such powders (boron and many light metals) and the prevention of the passivation of reactive metal surfaces in the respective blends by appropriately upstream coating processes are well known.
Unter Umgehung der vorgenannten Problematiken stellt die mit der
Mit Blick auf eine auch zumindest partiell um Hindernisse herum zu erzielende Tiefenwirkung (Höhlensysteme u. ä.) sind in den letzten Jahren verstärkt die brennstoffreichen Blast-Wirkladungen in den Mittelpunkt des Interesses der Einsatzkräfte gerückt. Ein Grund hierfür dürften sicherlich auch entsprechende Einsatzberichte über die russische RPO-A, eine schulterverschiessbare Blast-Wirkladung auf der Basis Isopropylnitrat/Magnesium, im Afganistankrieg der 1980er Jahre sein.With a view to a depth effect (cave systems and the like) which can also be achieved at least partially around obstacles, the fuel-laden Blast active charges have increasingly become the focus of interest among the emergency services in recent years. One reason for this is certainly also the corresponding reports on the use of the Russian RPO-A, a shoulder-dumpable blast-charge on the basis of isopropyl nitrate / magnesium, in the Afghan war of the 1980s.
Ein weiterer potentieller Vorteil dieser Wirkladungen besteht darin, dass deren Blast-Wirkung stärker von den Einschlussbedingungen abhängt als dies der Fall bei weniger stark unterbilanzierten Wirkmassen ist, sodass zum Beispiel beim Einsatz derartiger Wirkladungen in MOUT-Szenarien ggf. mit einem verringerten Risiko an Kollateralschäden (letale Blast-Wirkung fällt bei Austritt aus umbauten Raum schnell stark ab) zu rechnen ist.Another potential advantage of these active charges is that their blast effect depends more strongly on the inclusion conditions than is the case with less heavily imbalanced active masses, so that, for example, when using such active charges in MOUT scenarios, possibly with a reduced risk of collateral damage ( Lethal blast effect drops rapidly when leaving the enclosed space).
Neben der Variation der Zusammensetzungen von unterschiedlich stark unterbilanzierten Sprengstoff-Brennstoff-Abmischungen kann eine zu erzielende Blast-Wirkung auch durch einen mehrschaligen Aufbau erreicht bzw. verstärkt werden. Im Bereich ungelenkter oder gelenkter Abwurf-Munitionen etc. sind derartige Systeme bereits gängig. Diese bestehen aus einer meist zentral angeordneten Zerleger- und Initierungsladung um die herum eine brennstoffhaltige Sekundärladung angeordnet ist, welche ggf. wiederum von einer Hülle aus gepresstem Brennstoffpulver (mit Bindemittelzuschlägen) umgeben ist.In addition to the variation of the compositions of explosively blended explosive fuel blends of different degrees, a blast effect to be achieved can also be achieved or intensified by a multi-shell structure. In the field of unguided or steered ejection ammunitions, etc. such systems are already common. These consist of a usually centrally located burster and initiation charge around which a fuel-containing secondary charge is arranged, which in turn may be surrounded by a shell of pressed fuel powder (with binding agent aggregates).
Bei der zentralen Boosterladung kann es sich um klassische HE-Sprengstoffe oder Sprengstoffmischungen oder auch um Abmischungen derselben mit anorganischen Brennstoffen handeln. Die Sekundärladung kann aus einer stark unterbilanzierten Explosivstoffwirkmasse oder aus einem reinen Brennstoff bzw. Brennstoffgemisch ggf. mit zusätzlichen Verarbeitungshilfsstoffen bestehen.The central booster charge can be conventional HE explosives or explosive mixtures or mixtures thereof with inorganic fuels. The secondary charge may consist of a heavily under-exploited explosives active mass or of a pure fuel or fuel mixture, possibly with additional processing aids.
Einige Beispiele sind z. B. dem
Gemäß Literatur ist z. B. im Gefechtskopf der Luft-Boden-Rakete AGM 114N MAC (Metal Augmented Charge) eine derartige mehrschalig aufgebaute Ladung integriert.According to literature z. B. integrated in the warhead of the air-ground missile AGM 114N MAC (Metal Augmented Charge) such a multi-shell charge.
Im
Gemäß dem
Mit dem
Die vorstehend erläuterten Beispiele der Patente
Die nachfolgenden Ausführungen zur vorliegenden Erfindung beziehen sich daher ausdrücklich auf kleine Blast-Wirkladungen, mit dem Ziel einer breiteren Anwendung in infanteristischen Applikationen (Handgranaten, mannportable Mörser etc.). Daher werden als Rohstoffe in erster Linie auch gängige Sprengstoffe bzw. Sprengstoffmischungen sowie gängige Brennstoffqualitäten verwendet.The following statements on the present invention therefore expressly refer to small blast active charges, with the aim of a broader application in infantry applications (hand grenades, man-portable mortars, etc.). Therefore, as raw materials primarily common explosives or explosive mixtures and common fuel qualities are used.
Im Bereich der infanteristischen Wirkmittel ist bisher nur mit
Der vorliegenden Erfindung liegt die Idee zugrunde, auf der Basis von Abmischungen von anorganischen Brennstoffen – plus ggf. anorganischen Oxidationsmitteln – in Verbindung mit organischen Explosivstoffen (Sprengstoffe einschließlich Nitrocellulose) verpressbare, zweischalige Sprengladungen bis zu einer Masse von 1,0 kg und einem Gesamtladungsdurchmesser von 8 cm zur Verfügung zu stellen, die vornehmlich im umbauten Raum eine den Druckimpuls verstärkende Leistung aufweisen.The present invention is based on the idea on the basis of mixtures of inorganic fuels - plus possibly inorganic oxidants - in combination with organic explosives (explosives including nitrocellulose) compressible, two-shell explosive charges up to a mass of 1.0 kg and a total charge diameter of 8 cm to provide, which have primarily in the enclosed space a pressure impulse enhancing performance.
Die Blast-Wirkladungen können aus einem einheitlichen Granulat (Abmischungen von anorganischen Brennstoffen – plus ggf. anorganischen Oxidationsmitteln –, organischen Explosivstoffen, einem Binder bzw. Bindersystem und ggf. weiteren Zuschlagstoffen) oder einem Gemisch eines Brennstoffgranulates – mit ggf. beigemischten anorganischen Oxidationsmitteln – und eines organischen Explosivstoffgemisches bzw. herkömmlichen Sprengstoffgranulates ggf. unter Zusatz von Graphit verpresst werden.The blast active charges can consist of a uniform granulate (blends of inorganic fuels - plus possibly inorganic oxidants -, organic explosives, a binder or binder system and possibly other additives) or a mixture of a fuel granules - with possibly admixed inorganic oxidizing agents - an organic explosive mixture or conventional explosive granules are optionally pressed with the addition of graphite.
Anhand eines Ausführungsbeispiels mit Zeichnung soll die Idee näher erläutert werden. Als Anwendungsbeispiel wird hier eine Handgranate näher betrachtet. Dieses ist jedoch nicht einschränkend zu sehen, da Anwendungen auch bei Munitionen mit Blastwirkung möglich sind.Reference to an embodiment with drawing, the idea will be explained in more detail. As an application example, a hand grenade is considered in more detail here. However, this is not restrictive, since applications are also possible with ammunition with blast effect.
Die hier vorgeschlagenen verpressten Blast-Wirkladungen weisen einen zweischaligen Aufbau, bestehend aus einem zentralen, verpressten HE-Zerlegerkern
Der zentral angeordnete HE-Zerlegerkern
Der HE-Zerlegerkern
Die um den HE-Zerlegerkern
Im Zusammenhang mit der Abmischung von desensibilisierten Sprengstoffen mit Aluminiumpulver (z. B. Hexal oder Composition A3/Aluminium) wird in der Literatur das Problem der potentiellen Inhomogenität dieser mechanischen Abmischungen und den damit verbundenen Leistungsschwankungen erwähnt. Im Falle der hier erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verwendung von mechanisch hergestellten Explosivstoffabmischungen
Mit Blick auf wechselnde Einsatzszenarien (Multirollenfähigkeit) kann das Leistungsvermögen oder hier vorgeschlagenen Blast-Wirkladungen im Freifeld durch konstruktive und/oder chemische Variation derselben als zumindest vergleichbar oder besser mit dem von gleichartig dimensionierten, klassischen Sprengladungen, wie sie z. B. in Handgranaten verwendet werden, eingestellt werden. Diese Forderung erfüllen gelartige Wirkladungen ohne Sprengstoffzuschläge z. B. auf der Basis von Isopropylnitrat in aller Regel nicht.With a view to changing application scenarios (multirollability), the performance or proposed here Blast active charges in the open field by constructive and / or chemical variation of the same as at least comparable or better with the same dimensioned, classic explosive charges, as z. B. used in hand grenades can be adjusted. This requirement meet gelartige effective charges without explosives surcharges z. B. on the basis of isopropyl nitrate usually not.
Angesichts laufender Diskussionen bezüglich möglicher gesundheitsgefährdender Umweltschädigungen durch perchloratbelastete Grundwässer sind die hier vorgeschlagenen Abmischungen von anorganischen Brennstoffen in Verbindung mit organischen Explosivstoffen grundsätzlich perchloratfrei. Dies gilt insbesondere für Ammoniumperchlorat, welches neben einer hohen Wasserlöslichkeit auch den Nachteil aufweist, z. B. in pyrotechnischen Sätzen die Reib- und Schlagempfindlichkeit derselben zu erhöhen und damit etwaigen Anforderungen hinsichtlich der Insensivität von HE-Gefechtsmunitionen zuwider läuft. Letzter Punkt ist insofern wichtig, das das aus Gründen der oft geforderten Splitterreduzierung/Fragmentfreiheit bei den bereit zu stellenden Munitionen auf ggf. IM-funktionelle starkwandige Umhüllungen verzichtet werden muss.In view of ongoing discussions regarding possible health-damaging environmental damage caused by perchlorate-contaminated groundwaters, the mixtures of inorganic fuels proposed here in connection with organic explosives are basically free from perchlorate. This is especially true for ammonium perchlorate, which in addition to a high water solubility also has the disadvantage, for. B. in pyrotechnic sentences to increase the friction and impact sensitivity of the same and thus runs counter to any requirements regarding the insensitivity of HE combat munitions. The last point is important in that the reasons for the often required splinter reduction / fragment freedom in the ammunition to be made available on possibly IM-functional strong-walled shells must be waived.
Mit Blick auf eine zu erzielende Tiefenwirkung im umbauten Raum sind die hier vorgeschlagenen Explosivstoffabmischungen
Die vorgeschlagenen Abmischungen aus anorganischen Brennstoffen und organischen Explosivstoffen enthalten zwei bis 15 Gewichtsprozent eines oder mehrerer Binder bzw. eines Bindersystems sowie ggf. weitere Zuschlagstoffe mit in Summe bis zu sieben Gewichtsprozent.The proposed mixtures of inorganic fuels and organic explosives contain from two to 15 percent by weight of one or more binders or a binder system and optionally further additives with a total of up to seven percent by weight.
Als Binder werden vorzugsweise Wachs und/oder das unter dem Namen Viton bekannte Gemisch verwendet, jedoch wird die Verwendung anderer Binder bzw. Bindersysteme hiermit ausdrücklich nicht ausgeschlossen.Wax and / or the mixture known by the name of Viton are preferably used as binders, but the use of other binder or binder systems is expressly not excluded hereby.
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