DE2101418A1

DE2101418A1 - Zunder mit einem mit einer Treibla dung in Berührung stehenden elektrisch lei tenden Film

Info

Publication number: DE2101418A1
Application number: DE19712101418
Authority: DE
Inventors: Charles G Cheshire Silva Joseph W Northford Cowles Ray mond I Woodbridge Conn Irish jun (V St A )
Original assignee: Ohn Corp , New Haven, Conn (VStA)
Priority date: 1970-01-21
Filing date: 1971-01-13
Publication date: 1971-11-04
Also published as: CA958281A; FR2075028A5; AU2051970A

Description

Olin Corporation, New Haven, Conn., V.St.A.

Zünder mit einem mit einer Treibladung in Berührung stehenden elektrisch leitenden Film

Priorität: 21.1.1970 ; V.St.A.; Anmelder-Nr.: 4 480 ►

Die Erfindung betrifft einen Zünder mit einem mit einer Treibladung in Berührung stehenden elektrisch leitfähigen PiIm, der einen elektrischen Widerstand mit negativem Temperatur-Koeffizienten hat und in dem elektrische Energie in die für die Zündung erforderliche Wärmeenergie umgewandelt wird.

Ein Zünder ist das wichtigste Element in einer mit einem Sprengstoff, einem Treibmittel oder einem pyrotechnischen Stoff arbeitenden Vorrichtung. Der Zünder reagiert auf einen Auslöseimpuls und löst seinerseits den Abbrenn- oder ExplosionsVorgang aus. Zünder werden nach der Art ihres Auslöseimpulses klassifiziert, der mechanischer oder elektrischer Natur sein kann. Zünder können ferner nach ihrer Ausgangsfunktion als Zündvorrichtungen, Zündladungen oder Detonatoren klassifiziert werden. Der Zünder nach der Erfindung reagiert auf einen elektrischen Auslöseimpuls und kann jede der genannten Funktionen ausüben.

Elektrische Zünder können nach der Art der Wandler unterschieden werden, die zur Umwandlung der elektrischen Eingangsenergie in Wärmeenergie verwendet werden. Derartige Wandler umfassen einen heißen oaer explodierenden Brückendraht, ein elektrisch leitenües Stoffgemisch, eine leitende Pilmbrücke oder einen funkenspalt. Die Ansprecherapfinalichkeit ist in hohem Maße mit der Art des verwendeten Wandlers veränderlich; jeder Wandlertyp hat eine charakteristische Zündenergiescjv^elle und charak-

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teristische elektrische Anforaerungen.

Zum besseren Verständnis sollen zunächst die Art, der Aufbau und die elektrischen Ansprecheigenschaften eines Zünders mit einer leitenden Filmbrücke, den die Erfindung betrifft, nach dem technischen Stand vor der Erfindung erläutert werden.

Elektrisch leitende Filme können auf die Oberfläche eines Isolators nach verschieaenartigen Methoden aufgebracht werden, um Filmbrücken zu erzeugen, die zum Auslösen von Explosionsvorgängen aufgeheizt oder gesprengt werden können. Der einzige Typ einer Filmbrücke bei Standard-Zündern war die mit niedriger Energie arbeitende Graphit-oder Kohlenbrücke. Diese Brücken werden alle im wesentlichen in ein und demselben Verfahren hergestellt. Dabei wird ein !Tröpfchen einer kolloidalen Suspension von Graphit in Wasser auf eine Oberfläche aus zwei oder mehr voneinander getrennten und gewöhnlich in einem Nichtleiter eingebetteten Metallelektroden aufgebracht. Da Graphit einen Widerstand mit negativem Temperatur-Koeffizienten hat und da die Filindicke und die Weglänge veränderlich sind, wird der elektrische Strom über einen nur einen kleinen Teil des gesamten Filmvolumens ausmachenden Kanal geleitet. Nur dieser kleine Teil des Films wird aufgeheizt. Der Widerstandsbereich ist sehr groß und bewegt sich in Größenordnungen zwischen 700 und HOOO 0hm. Wegen der kanalisierten Leitungsstrecke ist die für die Zündung aufzubringende Energie gering und bewegt sich in einer Größenordnung von wenigen 100 erg. Ferner ist die Menge des aufgeheizten Graphits klein. Damit diese geringe Menge des Graphits als Zünder wirken kann, muß sie in inniger Berührung mit einem Initial-Sprengstoff stehen, der thermisch empfindlich ist und gute Fortpflanzungseigenschaften hat. Die Initial-Sprengstoffe, - Bleiazid und Blei-Styphninsäure -, werden allgemein als Zündladungen nicht nur für Graphit- oder Kohlenbrücken, sondern für alle derzeit gebräuchlichen Zünder verwendet, ausgenommen einen Zünder mit explodierendem Brückendraht, dessen

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größere Enerßieausbeute die Verwendung von Sekundär-Sprengstoffen unter besonderen einschränkenden Bedingungen ermöglicht. Die hervorstechenden Eigenschaften des üblichen Zünders mit leitendem Film können wie folgt beschrieben v/erden:

1. Der leitende Film kann metallisch oder nicht-metallisch sein, v/obei jedoch nicht-metallische kohlenstoffhaltige Stoffe überwiegend üblich sind.

2. Die kohlenstoffhaltige Filmbrücke ist elektrisch durch einen hohen Widerstand von 700 bis 14000 0hm gekennzeichnet; sie reagiert sehr empfindlich, d.h. im allgemeinen bereits auf einen elektrischen Auslöseimpuls in einer Grössenordnung von wenigen 100 erg.

3. Alle derzeitigen Filmbrücken-Zünder erfordern die Verwen- Λ dung eines Initial-Sprengstoffes, gewöhnlich Eieiazid oder Blei—Styphninsäure, die in inniger Berührung mit der Filmbrücke stehen müssen,

4. Gewöhnlich ist die leitende Filmbrücke auf der Oberfläche eines Nichtleiters angeordnet, in dem zwei oaer mehr Elektroden eingebettet sind.

Die kritischen Abmessungen, die Ungleichförmigkeit und vor allem die Möglichkeit der Nieder-Energie-Kohlenstoffbrücke * zu zufälliger Entladung,z.B. aufgrund der statischen Aufladung einer Person oder durch Radio- oder Radarwellen induzierter Spannung, schränken die Verwendung der Zünder mit Kohlenfjüabrücke stark ein. Daher werden als elektrische Zün- M der heute nahezu ausschließlich Brückendrahtzünder verwendet.

Ein Brückendrehtzünder erfordert eine relativ komplexe und aufwendige Vorrichtung. Außerdem erfordert er mit Ausnahme des Zünders mit explodierendem Brückendraht die Verwendung eines Initial-Sprengstoffes, der in inniger Berührung mit dem Draht stehen aniß, um als Zünder für eine Kette von unterschiedlichen Explosivstoffen zu wirken.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Zünder der eingangs genannten Art zu .schaffen, der die Verwendung eines Initial-Sprengstoffes nicht erfordert und einfacher als der bekannte Brückendrahtzünder aufgebaut ist, dessen Vorteile jedoch beibehält. Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Film an einer Oberfläche eines im wensentlichen aus einem schwer entzündbaren oder Sekundär-Sprengstoff bestehenden Treibladungskörper haftend angeordnet ist.

Dabei weist der aus faseriger oder poröser Nitrocellulose bestehende Treibladungskörper eine faserige oder poröse Oberfläche auf, mit der der leitende PiIm in inniger Berührung steht.

Der Zünder nach der Erfindung bedarf nicht eines Initial-Sprengstoffes und ist daher unanfällig für zufälliges Entladen. Er ist in Aufbau und Herstellung einfacher und billiger als der bekannte Brückendrahtzünder . Der Zünder nach der Erfindung kann selbständig als Antrieb für Projektile, Bolzen oder dgl. dienen oder kann zum Zünden eines zusätzlichen Treibsatzes aus Pulver oder pyrotechnischen Stoffen oder als erstes Element in einer Kette von Explosivstoffen dienen.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend anhand von Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen:

Pig. 1 einen Schnitt durch einen Zünder nach der Erfindung;

Fig. 2 einen Teilschnitt durch eine Schrotpatrone mit einem Zünder nach der Erfindung;

Pig. 3 einen Schnitt durch eine abgewandelte Schrotpatrone mit einem Zünder nach der Erfindung;

Fig. 4 einen Schnitt durch eine gehäuselose Patrone mit einem Zünder nach der Erfindung;

Fig. 5 einen Schnitt durch eine anders ausgebildete gehäuselose Patrone mit einem Zünder nach der Erfindung;

Fig. 6 einen Schnitt durch ein Bolzen-Schießgerät mit einem Zünder nach der Erfindung und

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Fig. 7 ein Schaltbild eines Zündstromkreises zum Bereitstellen

der elektrischen Zündenergie für einen Zünder nach der . ' Erfindung.

Der in den Figuren und insbesondere in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnete Zünder umfaßt einen Körper 4 aus faseriger oder poröser Nitrocellulose mit einer von dünnen Fasern oder Stützstreifen aus nitrocellulose bedeckten Oberfläche. Diese Oberfläche ist mit einem Film 6 aus einem nicht-metallischen, elektrisch leitfähigen Material mit negativem Widerstands-. Temperatur-Koeffizienten beschichtet, wobei die Fasern oder Stützstellen innig mit dem leitenden Material beschichtet sind. Dieses leitende Material kann auch ein Halbleiter-Material mit negativen Widerstands-Temperatur-Koeffizienten %

Bei Ausführung der Erfindung kann jede geeignete Nitrocellulose verwendet werden, die nach ihrer Formung in eine zweckmäßige Gestalt eine faserige, schnürige oder poröse Struktur mit einer durchschnittlxchen Dichte des Nitrocellulose-Körpers zwischen ungefähr 0,85 und 1,4 g/cnrhat. Die den Film aufnehmende Oberfläche des Körpers weist entweder dünne Fasern oder dünne Stützstellen aus Nitrocellulose auf, die innig mit dem elektrisch leitfähigen Material beschichtet sind. Diese dünnen Fasern und Stützstreifen aus Nitrocellulose werden beim Zündvorgang auf ihren Zündpunkt durch Wärmeübertragung aus dem elektrisch leitenden Film aufgeheizt, % wenn dieser durch elektrische Energie erwärmt wird.

Ein ideal für einen Zünder nach der Erfindung geeigneter Ausgangsstoff ist loses Pulver, wie es im einzelnen in der US-Patentschrift 3 464 086 beschrieben ist. Dieses Pulver ist faserig, schnürig oder haarig und kann in trockenem Zustand zu Tabletten, Körnern oder anderen Körpern formbeständig verdichtet werden, deren Zündpunkt und Abbrenneigenschaften veränderbar sind. Diese Art Pulver hat, wenn es verdichtet wird, eine Oberfläche an dem formbeständigen Kör-

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per, in der sich dünne Fasern befinden, die innig in dem Film des leitenden Materials eingebettet werden.

Ji's sind jedoch auch andere Ausgangsstoffe zur Schaffung einer geeigneten Kontaktoberfläche verwendbar. Beispielsv/eise kann faserige, ungelierte reine Nitrocellulose verwendet werden. Die schwammartigen, unregelmäßigen Teilchen von ausgefällter Nitrocellulose haben dünne.Fasern an ihrer Oberfläche, die empfänglich für die Beschichtung aus elektrisch leitfähigem Material sind. Vorzugsweise wird die ausgefällte Nitrocellulose dadurch hergestellt, daß zunächst die Nitrocellulose in einem Lösungsmittel wie Aceton ausgefällt wird, um einen Firnis herzustellen, welcher darauf unter heftiger Bewegung in eine große Menge wasser gegossen wird. Bei dieser Behandlung wird die Nioiocellulose in Form von festen TejQLchen ausgefällt, die unter dem Mikroskop unregelmäßige Gestalt und einen schwammartigen Charakter haben.

Ferner kann in einem Auswaschverfahren aufbereiteteNitrocellulose zum Herstellen des Körpers 4 des Zünders 2 verwendet werden. Bei diesem Verfahren wird Nitrocellulose zusammen mit einem Stabilisator und einem geeigneten wasserlöslichen Salz in einem Lösungsmittel gelatiniert, extrüdiert oder in Tablettenform geformt, mit heißem Wasser gespült, um das wasserlösliche Salz zu entfernen^und getrocknet. Es entsteht dabei eine homogene Struktur, die unter dem Mikroskop wie eine Brotscheibe aussieht, d.h. unregelmäßig angeordnete Poren mit relativ dünnen Stützstellen dazwischen aufweist. Ein weiteres Verfahren zum Herstellen einer Kontaktfläche an einem Nitrocellulose-Körper, der im übrigen vollständig gelatiniert ist, besteht im mechanischen Anschaben oder Ankratzen der Oberfläche oder im Behandeln der Oberfläche mit einem Lösungsmittel.

Der elektrisch leitfähige Film 6, der aufden Nitrocellulose-Körper 4 aufgebracht wird, ist aus einem Material mit einem mäßigii^elektrischen Widerstand hergestellt, welches einen

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negativen Temperatur-Koeffizienten aufweist. Von besonderer Zweckmäßigkeit aufgrund einfacher Beschaffbarkeit und niedriger Kosten sind Graphit, teilweise graphitisierter Kohlenstoff-Ruß und schließlich fein zerteiltes Blei-Peroxyd. Andere auch verwendbare Materialien schließen die selteneren Halbleiter wie Germanium und Silizium ein, die ebenfalls einen elektrischen Widerstand mit negativem Temperatur-Koeffizienten haben.

Das bei der Erfindung bevorzugte Material ist Graphit, graphitisierter Ruß und Blei-Peroxyd. Diese Stoffe werden vorzugsweise als kolloidale oder halb-koUoidale Suspensionen in wässrigen oder nicht-wässrigen Medien zusammen mit zweckmäßigen organischen oder nicht-organischen Bindern gebracht. Die Stoffe werden in einfci Weise aufgetragen, daß der getrocknete, haftende Film eine Stärke zwischen etwa 12/1000 und 50/1000 mm hat und bei Anlegen einer Spannung einen Widerstand von etwa 2 bis 100 0hm mit einem bevorzugten Bereich von 5 bis 20 0hm aufweist.

Wenn es erwünscht ist, ksnn in den elektrisch leitfähigen Film 6 oder in die Kontaktfläche des Nitrocellulose-Körpers ein oxydierender Stoff gebracht werden, um die Zündfähigkeit zu erhöhen. Zweckmäßige Oxydationsmittel sind die Nitrate, Chromate und die Chromate von Barium, Kalium und Natrium, die Peroxyde von Barium und Strontium, die Chlorate, Perchlorate und Sulfate von Kalium sowie die Oxyde und Peroxyde von Blei.

Der Zünder 2 kann entweder selbständig oder mit einem zusätzlichen Treibmittel als Antriebsquelle von Projektilen, Bolzen, Dübeln, Nägeln oder dgl dienen. Er kann auch als Antriebskapsel zum Starten einer kleinen Verbrennungskraftmaschine oder dgl. dienen oder kann zur Zündung eines grösseren Treibsatzes oder einer Masse aus pyrotechnischer Zusammensetzung oder als das erste Element in einer Kette von Explosivstoffen dienen.

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Die Figuren 2 bis 6 zeigen verschiedene Anwendungsraöglichkeiten des Zünders nach der Erfindung.

Die in Fig. 2 dargestellte Scnrot-Patrone 8 umfaßt einen Kunststoffkörper 10 mit einem Kopf 12 und einem ol^fenen Hohlraum In dem Hohlraum 14 iä eine Treibladung 16 geeigneter Zusammensetzung angeordnet. Ein Becher-Pfropi'en 18 und Faser-Piroxpfen 20 sind in üblicher Weise über der Pulverladung 16 angeordnet, Der Rest des Hohlraums H ist mit Schrot 22 gefüllt. Das nicht gezeigte Ende der Patrone ist in üblicher Weise verschlossen. Der Kunststoff-Pfropfen 12 der Schrotpatrone ist von einem metallischen Kopf 24 überdeckt, der einen in die Zünderöffnung 28 eingewölbten Abschnitt 26 aufweist. Durch die Zünderöffnung 28 erstreckt sich ein Zellen-Becher, der mit der Pulverladung 16 in Berührung steht. In dem Zellen-Beche-r 30 it.ν benachbarte Pulverladung 16 der Zünder 2 angeordnet. Der leitfällige Film 6 des Zünders 2 steht in Berührung mit einer Elektrodeneinheit 32, die im anderen, hinteren Ende des Zellenbechers 30 untergebracht ist. Die Elektrodeneinheit 32 umfaßt einen hohlen zylindrischen Streifen 34 aus leitendem Material, der mit dem Zellen-Becher 30 in elektrischem Kontakt steht, sowie eine Mittel-Elektrode 36 aus einem zweckmäßigen leitenden Material, die von der äußeren Elektrode 34 durch ein nicht leitendes Material 40 getrennt ist. Die Schrotpatrone kann im Patronenlager eines Feuerlaufes angeordnet werden, der eine Ladeöffnung 42 mit einer Elektrodeneinheit umfaßt, die eine im wesentlichen im Querschnitt kreisförmige,, äußere Elektrode 44 umfaßt, welche in elektrischen Kontakt mit dem metallischen Kopf 24 bringbar ist,sowie eine Mittel-Elektrode 46, die mit der Mittel-Elektrode 36 der Elektrodeneinheit 32 zusammenwirken kann. Die Elektroden 44 und 46 sind voneinander durch eine Isolation 48 getrennt. Der Zellenbecher 30 mit dem Zünder 2 und der Elektrodeneinheit 32 kann selbstverständlich auch anstelle des bei der üblichen Gewehr- und Pistolenmunition mit jeweils einem einzeln abzufeuernden Projektil vorgesehenen Schlagzünders verwendet

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werden. Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführung einer Schrotpatrone 50, die ebenso wie bei der Patrone nach Fig. 2 ein Kunststoffgehäuse 10 mit einem Kopf 12 und geeigneten Ladepfropfen 18 und 20 umfaßt. Im vorderen Ende der Patrone ist Schrot 22 untergebracht. Unmittelbar hinter dem Pfropfen ist eine gepreßte oder gebackene Tablette 52 aus einem zweckmäßigen rauchfreien Pulver eingesetzt. Im hinteren Ende der Tablette 52 ist eine Ausnehmung 54 ausgebildet, in der ein Zünder 2 mit dem elektrisch leitfähigen FiIm 6 zu der öff~ nung hinweisend aufgenommen ist, in welcher normalerweise der Zünder sitzt. Bei dieser Schrotpatrone kann der metallische Kopf 24 wahlweise vorgesehen sein. Die Schrotpatrone kann in das Patronenlager eines Feuerlaufes eingesetzt v/er- m »"cn, der mit einem Elektroaengeber 56 versehen ist, welcher durch die Zünderöffnung in innigem Kontakt mit dem leitenden Film 6 des Zünders 2 treten kann. Der Elektrodengeber 56 umfaßt eine Zylindrische hohle äußere Elektrode 58 und eine mittlere stangenartige Elektrode 60, die von der äußeren Elektrode 58 durch eine Isolation 62 isoliert ist. Wie bei der Ausführung nach Fig. 2 kann die Ausführung nach Fig.3 in Verbindung mit normaler Gewehr-Munition zum Abschießen eines einzelnen Projektils verwendet werden. Als weitere Alternative kann die zusätzliche Pulverladung anstelle einer Tablette 52 als Teil des Zünderkörpers 2 ausgebildet sein, wobei der leitende Film 6 lediglich eine solche Gröüo Ä haben muß, um einen sicheren Kontakt mit der elektrode zu gewährleisten.

Fig. 4 zeigt die Verwendung des Zünders 2 als Treibladung für Munition. In diesem Fall ist der Zünderkörper 4 als Tablette ausgebildet. Die eine Oberfläche^der Tablette ist mechanisch, zum Beispiel mit Klebstoff oder auf andere bekannte Weise mit einem Projektil 64 verbunden. Die entgegengesetzte Oberfläche der Tablette 4 ist mit dem elektrisch leitenden Film 6 in der beschriebenen V/eise beschichtet.

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Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsforra eier gehäuselosen Patrone, bei der der Zünder 2 nach der Erfindung verwendet ist. Dabei wird ein im wesentlichen zylindrischer, hohler geformter Treibkörper 66 verwendet, wie er in der US-Patentschrift 3 !511 057 beschrieben ist. Das übliche Projektil 68 kann das vordere Ende des Treibkörpers 66 eingeklebt oder in anderer Weise befestigt sein, während ein Zünder 2 nach der Erfindung im hinteren Ende des Treibkörpers 66 mit dem leitenden Film 6 nach au3en weisend angeordnet ist, um einen Kontakt mit einer Elektroaeneinheit eines Gewehrlaufs herzustellen.

Eine weitere Anwendung des Zünders 2 nach der Erfindung ist in Fig. 6 dargestellt, wobei der Zünder 2 als Antrieb für den Kolben 70 eines industriell verwendbaren^pulver-betätigten Bolzenschießgeräts dient. Der Kolben 70 ist in einem Lauf 72 angeordnet. Der anzutreibende Bolzen 74 ist in das Mündungsende des Laufs 72 eingesetzt. Der Nitroeellulosekörper 4 des Zünders 2 ist im wesentlichen tablettenförmig gestaltet, wobei der leitende Filra 6 zum hinteren Ende hinweist. Der Zünder 2 ist in einer Tablettenkaminer 76 aufgenommen, wobei der leitende Film 6 derart angeordnet ist, daß er in innigem Kontakt mit einer Elektrode 78 der anhand von Fig. beschriebenen Art steht.

In Fig. 7 ist ein Schaltbild für eine den Zündstrora für den Zünder 2 bereitstellende Schaltung dargestellt. Diese Schaltung umfaßt eine Batterie 80 mit einem dazu parallel geschalteten Kondensator 82. Der leitende Film 6 des Zünders 2 wird von dem Widerstand 84 repräsentiert, zwischen dem Kondensator 82 und den beiden -^lektroden 88 und 90 ist ein An-Aus-Schalter 86 für die Zündsteuerung eingeschaltet. Es kann jedoch auch eine beliebige direkt speisende Stromquelle entsprechender Leistung verwendet werden. Die Kapazitäten und Spannungen können in einem weiten Bereich derart verändert werden, daß die insgesamt für die Zündung bereit gestellte Energie etwa 1 joule . Diese Wirkung ist anhand der folgenden Tabelle verdeutlicht, welche Versuchsergebnisse nach

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"Bruceton^ll-Versuchen "bei drei Kapazitäten repräsentiert, um die erforderlichen Zündspannungen zu bestimmen.

Tabelle

Spannung bei 99,95?'ii'er Energie bei 99,95$iger Zündwahrscheinlichkeit Zündwahrscheinlichkeit

3 0 M.P 251 V 0,94 Joule

120 „uF 110 V 0,73 joule

480 ^F 57 V 0,77 joule

Pie folgenden Bespiele sind dazu bestimmt, die zahlreichen Anwendungen des Zünders 2 nach der Erfindung sowie die verschiedenen, seine erfolgreiche Wirkung bestimmenden Parameter r.u verdeutlichen.

Beispiel I

Durch Verdichten von losem Pulver werden Tabletten auseinem Treibmittel mit einem Durchmesser von etwa 16,5mm und einer Dicke von etwa 6,35 mm hergestellt. Die Tabletten wogen zwischen 1,3 und 1,55 g (20 und 24 grains) und hatten eine Dichte von etwa 1,3 g/cm . Auf eine der Stirnflächen jeder Tablstte wurde ein Tropfen einer verdünnten Suspension von kolloidalem Graphit in V/asser aufgebracht. Die Graphit-Suspension wurde für zwei Stunden bei etwa 65°C (150⁰P) ofengetrocknet. Ein Anteil der Graphit-Suspension durchdrang die an der Oberfläche befindlichen Pasern der Tablette und haftete daran. Der übrige Teil der Graphit-Suspension bildete einen PiIm auf der Oberfäche der Tablette. Der PiIm hatte eine Dicke von zwischen 12/1000 und 25/1000 min. Mit konzentrischen Elektroden mit einem Mittel-Leiter von 1 mm Außendurchmesser und einer Isolationsdicke zwischen den inneren und äuSeren Elektroden von etwa 1 mm hatten die Filme unterschiedliche Widerstände im Bereich zwischen 3 und 100 0hm, wobei die Widerstände überwiegend zwischen 5 und 15 0hm lagen. Jede Tablette wurde anstelle üblicher Pulverladung und Zünder in das Ende einer Schrotpatrone eingesetzt. Die Schrotpatronen wurden mit den üblichen Pfropfen und Schrotkugeln versehen. Die Schrotpa -

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tronen wurden in einen Versuchslauf eingesetzt, der eine Bat- ±erie-Kondensator-Sch{-iltung mit einem Schalter aufwies, um Entladungen des Kondensators von der Batterie und dadurch ein Entladen des Kondensators über die Elektrode zn ermöglichen, die in Kontakt mit dem leitenden .Film der Tablette stand. An den eine Kapazität von 480^F aufweisenden Kondensator wurde eine Spannung von 65 "V angelegt. Aufgrund dieser Anordnung betrug die für den Zünder bereit gestellte Auslöseenergie 1 joule. Die Tabletten zündeten mit einer Zeitverzögerung von 1 bis 2 millisec. nach Aufbringen der elektrischen Energie und brannten wie ein Treibmittel ab, wobei sie die normalerweise bei Schrotpatronen erwarteten jjruck- und Geschwindigkeitseigenschaften aufwiesen. Bei Verwendung eines Graphit-Films einer Stärke von 12/1000 mm brannte der leitende Film ab, bevor die Energie vollständig von dem Kondensator abgeflossen war. In diesem Pail betrug die für die Zündung aufgewendete Energie 0,2 bis 0,5 joule.

Beispiel II

In einer dem Beispiel I ähnlichen Weise wurde eine Zündtablette aus losem Pulver zu einer Pichte von etwa 1,2 g/cm trocken verdichtet, wobei !Durchmesser und Dicke der Tablette etwa 5»1 mm betrugen. Eine Stirnfläche der Tablette wurde mit einem Graphit-Film beschichtet wie anhand von Beispiel I beschrieben. Die verwendete Elektrode hatte eine Spaltabmessung von etwa 0,5 mm. Die Tablette wurde in einen zweckmäßigen Versuchslauf eingeführt, um ein 0,22 ''-Gewehrgeschoß abzufeuern. Bei der Verwendung der gleichen Energiequelle wie bei Bespiel I zündete die Tablette und brannte unter denselben Druck- und Geschwindigkeitsverhältnissen ab, die normalerweise beim Abfeuern von 0,22''-kalibriger Munition erwartet wird. Die Zündverzögerung nach Einschalten der Energiequelle lag in der Größenordnung von 1 bis 2 millisec, und die aufgewendete Energie betrug weniger als 1 joule.

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Beispiel III

In einer den Beispielen I und II ähnlichen Weise wurde eine Zündtablette aus losem Pulver trocken zu einer Dichte von etwa 1,2 g/cm mit einem Durchmesser von etwa 10,2 mm und einer Stärke von etwa 3*8 mm verdichtet. Eine Stirnfläche der Tablette wurde mit einem Graphit-?ilm in der anhand von Beispiel I beschriebenen Weise beschichtet. Die Tablette wurde in eine Versuchsvorrichtung eingebracht, die ähnlich wie ein industriell verwendbares Bolzenschießgerät der anhand von Fig. 6 beschriebenen Art ausgebildet war. Bei Aufbringen der elektrischen Zündenergie durch die schon bei Beispiel I verwendete Schaltung zündete die Tablette und brannte ab und trieb den Kolben an, der seinerseits den Bolzen in die Arbeitsfläche einschoß.

Beispiel IV

Eine Zündtablette wurde aus losem Pulver in die Form einer Waffel mit einer Dichte von 1,25 g/cm gebracht. Eine Stirnfläche der Waffel wurde mit einer wässrigen Dispersion von Graphit beschichtet wie oben beschrieben. Ein gewöhnliches Schrotgeschoß wurde durch Entfernen und Ersetzen des Zünders durch eine Zündtablette abgeändert, die anstelle des Zünders in die dafür und für das Einsetzen einer Elektrode vorgesehene

wurde,
Öffnung eingesetzt7~~Äuf die Zündtablette wurde ein Treibsatz von üblichem körnigem Treibmittel aufgesetzt und das Geschoß in üblicher Weise mit Schrot und Pfropfen^watte gefüllt. Bei Aufbringen einer elektrischen Energie von etwa 1 joule löste die Tablette die Verbrennung des körnigen Treibmittels aus, wodurch Druck- und Geschwindigkeitsverhältnisse wie bei üblichen Schrotgeschossen erzeugt wurden.

Beispiel V

Ein übliches Schrotgeschoß wurde durch Ersetzen des normalen Schlagzünders durch ein an einem Ende mittels einer Elektrode gemäß Beispiel I verschlossenen Batterie-Becher abgewandelt

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in den eine zylindrische Zündtablette aus verdichtetem losen Pulver eingesetzt wurde, die a.v.£ der der Elektrode zugewandten und damit in Berührung stehenden Seite mit einen Graphit-Film beschichtet war.Bei Aufbringen einer elektrischen Energie von etwa 1 joule löste die ζ,ϋηαtablette die Zündung des körnigen Treibmittels aus, wobei die bei Schrotgeschossen üblichen Druck- und u-esehwindigkeitsverhältnisse herrschten.

Beispiel YI

Ein dicht koHloidiertes rauchloses Pulver wrde unter Anwendung des "Nasslöse"-Verfahrens nach der US-Patentschrift 3092 525 in die Form einer Tablette gebracht. Eine Zündtablette der anhand von Beispiel III beschriebenen Art v/urde in eine in die Tablette aus dem rauchlosen Pulver eingebrachte Ausnehmung eingesetzt. Hierbei betrug das Gewicht der Zündtablette aus verdichtetem Pulver etwa 0,195 g (3 grains) und das Gewicht der aus rauchlosem Pulver hergestellten Tablette etwa 1,165 g(18 grains). Die Tablette und der Zünder wurden in der aus Fig. 3 ersichtlichen V/eise in eine Schrotpatrone eingebracht. Bei Aufbringen einer elektrischen Energie mittels der erwähnten Schaltung und Elektrode zündete der Zünder die Hauptladung des'Treibmittels derart, daß sich die bei einer Schrotpatrone erwarteten Druck- und Zeit-Verhältnisse und die erwartete Schuß-Geschwindigkeit einstellten.

Beispiel VII

Eine Schrotpatrone wurde gemäß Beispiel VI hergestellt, ausgenommen, daß anstelle eines Graphit-Films ein Film au3 Blei-Peroxyd verwendet wurde. Der Blei-Peroxyd-Filra war etwa 5/100 mm stark und wies bei betätigter Elektrode einen Brückenwiderstand von etwa 10 bis 15 0hm auf. Bei Betätigung durch elektrische Energie gemäß Beispiel VI zündete der so abgewandelte Zünder die Haupttreibladung zufriedenstellend.

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Beispiel VIII

Aus reiner, faseriger, nicht gelatinierter Nitrocellulose (13,1$ Stickstoff) wurde eine Tablette dadurch hergestellt, daß eine relativ lose zusammenhängende Schicht bzw. ein Pfropfen aus einem Brei aus Fasern und Wasser auf einem Filter geformt und dann der relativ lose Pfropfen in einer Presse zu einer Dichte von etwa 1,2 bis 1,3 g/cnr verdichtet wurde. Die so entstandene Tablette hatte dieselben Abmessungen wie die Tablette bei Beispiel III. Auf die eine Stirnfläche der aus reiner Nitrocellulose bestehenden Tablette wurde wie bei den vorherigen Beispielen ein Graphit-Film aufgebracht. Die Tablette wurde in die Versuchsvorrichtung gemäß Beispiel III eingesetzt, der elektrischen Zündenergie ausgesetzt und unter den bei indus'crjLexl verwendbaren Bolzenschießgeräten erforüerlichen Verhältnissen abgebrannt .

Beispiel IX

Eine Tablette wurde durch trockenes Verdichten in einer Presse eines Materials hergestellt, welches zunächst durch Auflösen von Nitrocellulose in einem Lösungsmittel wie Azeton als Lack hergestellt wurde, der darauf in eine große Menge Wasser unter heftiger Bewegung eingegossen wurde. Bei einer solchen Behandlung wurde aie Nitrocellulose in Fora von festen Teilchen ausgefällt. Aus einer derart ausgefällten Nitrocellulose verdichtete Tabletten wurden ebenso wie die Tabletten nach .Beispiel III ausprobiert und ergaben dieselben erwünschten Ergebnisse.

Beispiel X

Eine poröse Tablette wurde mittels des im vorgehenden Beispiel beschriebenen "Auswasch"-Verfahrens hergestellt. In diesem-Verfahren hergestellte Tabletten wurden in gleicher V/eise wie die Tabletten nach Beispiel III ausprobiert und . ergaben dieselben erwünschten Ergebnisse.

Die Auslösezeit des Zünaers nach der Erfindung ist in erwünschtem Maße kurz. Die Auslösezeit ist diejenige Zeit, die vom ersten Aufbringen der elektrischen Energie bis zum ersten

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Auftreten eines Druckanstieges aufgrund des Abbrennvorganges des Zündkörpers verstreicht. Diese Auslösezeit liegt in der Größenordnung von 1 bis 2 millisec.

Der Zünder nach der Erfindung kann bei Verwendung einer
zweckmäßigen Menge von Nitrocellulose zur Herstellung des
Zündkörpers 4 die Pulverladung und den Zünder bei konventioneller Munition ersetzen. Der Zünder kann auch dazu verwendet werden, allein die Antrfebsenergie für ein Projektil
oder den Kolben eines industriell verwendbaren Bolzenschießgerätes bereitzustellen oder eine kleine Verbrennungskraftmaschine zu starten. Der Zünder kann aber auch zum Ersetzen des konventionellen Zünders dienen, um eine zusätzliche
!Treibladung oder eine Masse pyrotechnischer Zusammensetzung zu entzünden oder das erste Element in einer Ke cue von Explosivstoffen zu bilden.

Ansprüche

- 17/-

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Claims

/ft

ft MÖNCHEN 23,

CLEMENSSTRASSE 30 TELEFON 345067 TELEGRAMM-ADRESSE: TELEX 5-29 686

1. Juli 1971

P 21 Ol 418.6

u.Z.: F 601 M+a (Dr.S/we)

OLIN CORPORATION

Pat ent ans ρ rü ehe

1. Zünder mit einem mit einer Treibladung in Berührung stehenden, elektrisch leitfähigen Film, der einen elektrischen Widerstand mit negativem Temperatur-Koeffizienten hat und in dem elektrische Energie in die für die Zündung erforderliche Wärmeenergie umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Film (6) des Zünders an einer Oberfläche eines im wesentlichen aus einem schwer entzündbaren oder Sekundär-Sprengstoff bestehenden Treibladungskörpers (4) haftend angeordnet ist.

2. Zünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus faseriger Nitrocellulose bestehende Treibladungskörper (4) eine Oberfläche mit einer Vielzahl von darauf angeordneten bzw. davon wegragenden Fasern hat, auf der der leitende Film (6) in inniger Berührung mit den Fasern angeordnet ist.

3. Zünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der aus poröser Nitrocellulose bestehende Treibladungskörper (4) eine Oberfläche mit zwischen Porenöffnungen angeordneten Stütz-

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INSPECTED

stellen hat, mit denen der leitende Film (6) in inniger Berührung steht.

h. Zünder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Treibladungskörper aus trocken zu einer vorbestimmten Gestalt (z.B. zu einer Tablette) verdichtetem Pulver besteht und an
einer Oberfläche mit dem leitenden Film beschichtet ist.

5. Zünder nach einem der Ansprüche 2 bis *J, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Film (6) einen der folgenden Stoffe, bzw. eine Mischung dieser Stoffe enthält: Graphit, teilweise graphitisierter Kohlenstoff und Blei-Peroxid.

6. Zünder nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des Treibladungskörpers (¹O zwischen etwa 0,85 und l,*l gr/cnr beträgt.

7. Zünder nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Film (6) eine Stärke zwischen etwa 12/1000 und 50/1000 mm hat.

8. Zünder nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Widerstand des leitenden Films (6) zwischen 2 und 100 0hm beträgt.

ORIGINAL INSPECTED

109845/1049

P 21 Ol 418.6 5. j_uli ₁₉₇₁

u.Z.: P 601- M+a " Dr.S/we

OLIN CORPORATION

Patentansprüche

9· Die Verwendung eines Zünders nach Anspruch 1 bei einer gehäuselosen Patrone, bei der auf der Seite gegenüber der mit dem leitenden Film (6) beschichteten Oberfläche des Treibladungs- ^ körpers (A) ein Projektil (6'J; 68) angeordnet ist.

10. Verfahren zum Durchführen der Verwendung n£xh Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß das Projektil (6*i) unmittelbar an die der mit dem leitenden Film (6) beschichteten Oberfläche gegenüberliegende Oberfläche angeheftet wird (Fig. ·'!).

11. Verfahren zum Durchführen der Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zünder (2) in den einen Ende J und das Projektil (68) mit Abstand von dem Zünder in dem anderen Ende einer zylindrischen, aus Treibnasse geformten Hülse {66) befestigt wird (Fig. 5).

12. Die Verwendung eines Zünders nach Anspruch 1 bei einer Patrone, insbesondere Schrotpatrone, bei der ein elektrisch leitender Becher (30) vorgesehen ist,-der an einem Ende'durch eine Elektrodeneinheit ^2) verschlossen ist und in seinem anderen

Ende den Zünder (2) enthält, wobei die Eiektrodeneinheit (32). eine mit dem Becher (30) und dem leitenden i'ilm (6) des Zünders (2) in Kontakt stehende erste Elektrode (3^;O und eine zweite, von der ersten elektrisch isolierte, ausschließlich mit dem leitenden Film (6) in Kontakt stehende Elektrode' (36) umfaßt (Fig. 2).

13. Verfahren zum Durchführen der Verwendung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibladungskörper (¹I) des Zünders (2) mit einem Treibsatz (16; 52) aus rauchlos abbrennendem Pulver in Berührung gebracht wird.

1*1. Verfahren nach Anspruch 13> dadurch gekennzeichnet, daß der Zünder (2) in einer Ausnehmung (5*0 des Treibsatzes (52) angeordnet wird (Fig. 3).

15· Verfahren nach Anspruch 13 oder Ik₃ dadurch gekennzeichnet, daß der Zünder (2) in einem Ende (12) einer Patronenhülse (10; 2*1) benachbart einer öffnung angeordnet wird, über die der elektrische Anschluß hergestellt wird, und daß im anderen Ende der Patronenhülse jenseits des Treibsatzes ein Projektil, Schrotkugeln (22) oder dergleichen angeordnet sind.

16. Verfahren zum Herstellen eines Zünders nach einem der Ansprüche 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der¹ Treibladungskörper (*0 aus Nitrocellulose mit der die Fasern oder die

Stützstellen zwischen den Poren aufweisenden Oberfläche hergestellt wird, daß auf mindestens einen Teil dieser Oberfläche eine Suspension in einer Flüssigkeit aufgebracht wird und daß die Suspension zur Bildung des leitenden Films (6) getrocknet wird.

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BAD OWQtNAL

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