DE3610424C1 - Selbsttragender Treibladungskoerper und daraus hergestellte Kompaktladung - Google Patents
Selbsttragender Treibladungskoerper und daraus hergestellte KompaktladungInfo
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Description
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind gepreßte
Treibladungskörper aus Nitrocellulose und daraus hergestellte
Ladungen.
Gepreßte Treibladungen sind z. B. aus der DE-OS 17 96 118
bekannt. Diese Treibladungskörper werden für Geräte zur
gewerblichen Nutzung eingesetzt und liegen in Form von
Tabletten vor. Sie sind relativ klein und zerbrechen sehr
leicht. Um diesem Nachteil abzuhelfen, wird in diesem
Schutzrecht vorgeschlagen, diese Tabletten mit einem
Harzschutzfilm zu umhüllen. Solche Tabletten eignen sich
jedoch nicht als Treibladungen für Geschosse.
Es ist weiterhin bekannt, Nitrocellulosekörner mit Harzen,
z. B. Acrylharzen, zu umhüllen und aus diesen umhüllten
Nitrocellulosekörnern Treibladungen herzustellen, die
temperaturunabhängig abbrennen. Der Harzüberzug über den
Körnern beträgt dabei vorzugsweise 10 bis 20 Gew.-% der
Nitrocellulose; er bewirkt ein zeitlich verzögertes
Abbrennen der Nitrocellulose. Solche Körner werden deshalb
bevorzugt im Gemisch mit nicht mit Harzen beschichteten
Nitrocellulosekörnern in den sogenannten Duplex-Ladungen
eingesetzt (vgl. US-PS 41 06 960). Im allgemeinen werden
diese Nitrocellulosekörner in Kartuschen oder Hülsen
eingesetzt, in die sie eingeschüttet und ggf. nur unter
einem geringen Preßdruck eingepreßt werden. Zur Herstellung
freitragender Preßkörper wurden solche Nitrocellulosekörner
bisher nicht verwendet.
Es bestand deshalb die Aufgabe, Treibladungskörper, die
überwiegend auf ein- oder mehrbasigen Treibladungspulvern
aufgebaut sind, herzustellen, die freitragend sind,
ohne Harzumhüllung eine ausreichende mechanische Festigkeit
aufweisen und kein zusätzliches Binde- oder Klebemittel
enthalten, die die Abbrandeigenschaften ungünstig
beeinflussen könnten.
In Erfüllung dieser Aufgabe wurden nun selbsttragende,
gepreßte Treibladungskörper aus Nitrocellulosepulverkörnern
sowie daraus hergestellte Treibladungen gefunden, die
durch die in den Ansprüchen 1 und 2 genannten Ausbildungen
gekennzeichnet sind.
Die erfindungsgemäßen Treibladungen enthalten als
überwiegenden Bestandteil ein- oder mehrbasige Treibladungs
pulver in Form von Pulverkörpern. Diese Pulverkörper
liegen vorzugsweise als Mehrlochpulverkörper vor.
Sowohl in den ein- als auch in den mehrbasigen Pulvern
ist Nitrocellulose der Hauptbestandteil. Die mehrbasigen
Pulver enthalten entweder ein Nitrocellulose/Nitroglykol-
und/oder ein Nitrocellulose/Nitroglycerin-Gemisch oder
haben als zusätzliche verbrennbare, gasliefernde Bestandteile
Nitroguanidin und Diethylenglykoldinitrat. Weiterhin
können die Pulver zusätzlich noch geringe Mengen
an sich bekannter Stabilisatoren, Abbrandmoderatoren
oder Gleitmittel jeweils in Mengen bis zu maximal
2 Gew.-% enthalten.
Das Aufbringen der Acrylatharzüberzüge auf die Pulverkörper
erfolgt auf an sich bekannte Weise durch Sprühtrocknung.
Das Harz wird dabei vorzugsweise aus wäßriger Lösung
aufgesprüht und die Körper anschließend unter Bewegung
getrocknet. Dieser Vorgang wird evtl. so lange wiederholt,
bis die aufgebrachte Harzmenge so groß ist, daß sie
zwischen 0,5 bis 6 Gew.-% des Gewichts des Pulverkörpers
aufweist.
Anschließend werden die so umhüllten Pulverkörper zu
den im Anspruch 1 genannten Formkörpern verpreßt. Das
Vermessen erfolgt in an sich bekannter Weise bei
einem Preßdruck zwischen 49 und 150 MPa ohne Zusatz
eines Binde- oder Klebemittels bei einer Preßtemperatur
von 20 bis 60°C. Der dabei erzielte Grad der
Verdichtung kann bis zu dem 1,5fachen der normalen
Schüttdichte des Pulvers betragen.
Die Formkörper haben zylindrische Form. Ihre Höhe
entspricht im allgemeinen etwa ihrem Durchmesser; sie kann
jedoch auch um bis zu 100%, vorzugsweise bis zu 50%
größer sein als der Durchmesser. Es ist auch möglich,
daß ihre Höhe kleiner als der Durchmesser ist; sie
sollte aber nicht 70% des Durchmessers unterschreiten.
Die Formkörper sind weiterhin dadurch gekennzeichnet,
daß sie eine axiale, zentrale Bohrung enthalten, deren
Durchmesser über ihre Länge hinweg im allgemeinen
konstant ist. Vorzugsweise entspricht der Durchmesser
demjenigen eines Anzündelements und eines Anzündverstärkers,
mit deren Hilfe die Körper in einer Ladung gemäß
vorliegender Erfindung gezündet werden. Im allgemeinen
beträgt der Durchmesser der Bohrung etwa 15 bis 30%
des Durchmessers der zylindrischen Formkörper.
Die Bohrung innerhalb eines Preßkörpers kann auch
unterschiedliche Durchmesser besitzen; dies ist besonders bei
solchen Körpern notwendig, in die bei der erfindungsgemäßen
Kompaktladung ein Geschoß befestigt wird. Die Bohrung
entspricht dann der Form des Teils des Geschosses,
der umhüllt werden soll; zweckmäßigerweise wird in diesen
Fällen das Pressen mit in die Preßform eingefügtem
Geschoß durchgeführt.
Obwohl die erfindungsgemäßen Treibladungskörper ohne
Zusatz von Binde- oder Klebemitteln verpreßt sind,
besitzen sie ausreichende mechanische Festigkeit für eine
Weiterverarbeitung zu den Kompaktladungen gemäß Anspruch 2.
Andererseits zerfallen sie unter Gaseinwirkung und
Druck sehr leicht, so daß ein regelmäßiger Abbrand
nach Zündung gewährleistet ist. Das Abbrandverhalten ist
durch den Grad der Verdichtung beeinflußbar.
Die Treibladungsformkörper dienen als Bausteine für
Kompaktladungen, die als Treibladungssätze für Geschosse
eingesetzt werden. Mit Hilfe dieser Bausteine ist es
demzufolge möglich, rationell Munition, z. B. für
Maschinenkanonen, mit einem hohen Automatisierungsgrad
direkt herzustellen.
Die erfindungsgemäßen Kompaktladungen enthalten
mindestens drei der Treibladungsformkörper gemäß
Anspruch 1 in der Weise hintereinander liegend, daß
ihre zentralen Bohrungen einen durchgehenden Kanal
bilden, an dessen Anfang eine Anzündeinheit, ggf. mit
einem Anzündverstärker angeordnet ist und der mit dem
Geschoßheck abschließt.
Die Treibladungsformkörper befinden sich innerhalb einer
Hülse aus verbrennbarem Papier, deren Innendurchmesser
dem Außendurchmesser der Treibladungszylinder entspricht.
Solche verbrennbaren Hülsen sind an sich bekannt. Ihre
Herstellung wird z. B. in der GB-PS 9 09 391 beschrieben.
Die Treibladungsformkörper, die das Geschoß und die
Anzündeinheit(en) enthalten, sollen unterschiedliche
Dichten aufweisen. Auch soll ihre Dichte größer sein als
die Dichte der zwischen ihnen angeordneten Formkörper.
Die höchste Dichte soll der Formkörper aufweisen, der
das Geschoß trägt.
Es ist weiterhin möglich, innerhalb der Bohrung der in
der Mitte angeordneten Formkörper Ladungen anzubringen,
die eine gleichmäßige Anzündung bewirken. Zusammensetzungen
für solche Ladungen sind an sich bekannt. Diese Ladungen
können auch als Bausteine vorgefertigt werden, indem
man sie innerhalb einer verbrennbaren Nitrocellulose
enthaltenden Hülse anordnet. Dort können sie auch
in Form von Ringtabletten vorliegen. Diese Ladungen
füllen maximal 80% des freien Volumens der Bohrungen
aus.
Anhand der Fig. 1 bis 7 wird die Erfindung
beispielhaft erläutert.
Fig. 1 stellt einen Schnitt durch einen Formkörper
gemäß Anspruch 1 dar.
Fig. 2 stellt einen Schnitt durch einen weiteren
Formkörper gemäß Anspruch 1 dar, in dessen zentraler Bohrung
ein Kurzbahngeschoß mit nicht gezeigter Spitze angeordnet
ist.
Fig. 3 und 4 stellen Schnitte durch eine Kompaktladung
gemäß Anspruch 2 dar.
Die Fig. 5 bis 7 zeigen Kurven über das Abbrandverhalten
von Grünkornpulver (Fig. 5), mit Acrylharz beschichtetem
Pulver (Fig. 6) und von Treibladungskörpern entsprechend
der vorliegenden Erfindung.
In allen Figuren wird mit 1 der gepreßte Treibsatz und
mit 2 die zentrale Bohrung innerhalb des gepreßten
Körpers bezeichnet. Zur Herstellung der Körper wurde ein
dreibasiges Pulver mit einem Anteil von 75% an Nitrocellulose
eingesetzt. Außerdem enthielt das Pulver noch 1,0 Gew.-%
an Diphenylharnstoff, 0,9 Gew.-% Kaliumsulfat und
0,1 Gew.-% Graphit. Es wurde unter einem Preßdruck von
50 MPa verdichtet. Die Verdichtung betrug das 1,4fache
der Schüttdichte.
Fig. 2 zeigt ein eingepreßtes Geschoß 3 in einem
erfindungsgemäßen Treibladungspreßkörper. Bei dieser
Durchführungsform kann die Bohrung 2 auch teilweise
oder vollständig mit gepreßtem Treibladungspulver
gefüllt sein, um dem Geschoß einen festeren Sitz zu
verleihen.
In Fig. 3 sind drei erfindungsgemäße Treibsatzkörper
zu einer Kompaktladung verbunden, die von einer nitrocellulose
haltigen Hülse 6 umschlossen wird und in deren
einem äußeren Treibsatzkörper ein Anzünder 4 und
ein Anzündverstärker 5 innerhalb der Bohrung 2
angeordnet sind. Anstelle des einen mittleren
Treibsatzkörpers können auch mehrere dieser Körper
hintereinander angeordnet sein. Der Treibsatz in dem
mittleren Treibsatzkörper weist eine Verdichtung von 1,3
auf. Die Verdichtung des Treibsatzes, in dem das Geschoß
angeordnet ist, beträgt 1,45 und diejenige des Treibsatzes,
in dem die Anzündelemente angeordnet sind, liegt
bei 1,4.
Fig. 4 zeigt eine weitere mögliche Durchführungsform,
bei der die Anzündverstärkung 5 in Form von mehreren
Ringtabletten sich innerhalb einer nitrocellulosehaltigen
Hülse 7 befindet. Diese Hülse ist innerhalb der
zentralen Bohrung 2 des mittleren Treibsatzkörpers an
deren Wandung eng anliegend angeordnet.
Die Fig. 5 bis 7 geben die Ergebnisse von Abbrandversuchen
in der ballistischen Bombe an. Die Kurven zeigen die
dynamische Lebhaftigkeit in · 10-1 bei einer
Ladedichte von 300 kg/m³ und einer Versuchstemperatur
von 20°C. In den Kurven sind jeweils die Ergebnisse von
5 Schüssen angegeben.
Fig. 5 dient zum Vergleich; in ihr ist der Abbrand
von unbehandeltem Treibladungspulver (Grünkornpulver)
als Kurve angegeben.
Fig. 6 zeigt den Abbrand eines gleichen Pulvers nach
Behandlung mit 1,5 Gew.-% Acrylatharz.
In Fig. 7 ist das Abbrandverhalten eines erfindungsgemäßen
Treibladungskörpers aus Treibladungskörnern entsprechend
Fig. 6 wiedergegeben.
Fig. 6 zeigt die Wirkung der Acrylatbehandlung:
Der Anstieg der Kurve ist verflacht und das Druckmaximum
auf niedrigere Werte als bei Fig. 5 herabgesetzt, ohne
die Progressivität des Abbrandes zu verzögern. Bei den
erfindungsgemäßen Treibladungskörpern gemäß Fig. 7 ist
der Anbrand noch weiter in gewünschter Weise verzögert
und das Druckmaximum noch weiter erniedrigt, ohne die
Progressivität des Abbrandes zu verringern.
Diese Ergebnisse lassen erkennen, daß durch die
erfindungsgemäßen Maßnahmen Treibladungskörper erhalten
werden, bei deren Abbrand verbesserte innenballistische
Werte erhalten werden. Beim scharfen Schuß wurden
diese Ergebnisse bestätigt: Mit erfindungsgemäßen
Treibladungskörpern wurde bei einem Maximaldruck von
3250 bar eine Anfangsgeschwindigkeit V₀ von 1100 m/s
erreicht, während bei einer Hülsenmunition mit geschütteter
Treibladung entsprechend dem Stand der Technik für eine
Anfangsgeschwindigkeit V₀ von 1100 m/s ein Maximaldruck
von 3600 bar benötigt wurde.
Claims (4)
1. Selbsttragende, gepreßte Treibladungskörper aus
Nitrocellulosepulverkörnern, die mit einer Acrylatharz
schicht beschichtet sind, dadurch gekennzeichnet,
daß
- a) die Acrylatharzschicht 0,5 bis 6 Gew.-% der Körner ausmacht,
- b) die Verpressung mit einer Preßkraft von 49 bis 150 MPa und ohne Mitverwendung eines zusätzlichen Klebemittels erfolgt und
- c) der erhaltene Körper als Zylinder mit durchgehender axialer Bohrung ausgebildet ist, dessen Höhe zwischen 70 und 200% seines Durchmessers und dessen axiale Bohrung einen Durchmesser von 15 bis 30% seines Durchmessers aufweist.
2. Unter Verwendung von Treibladungskörpern gemäß
Anspruch 1 hergestellte Kompaktladungen, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens drei Treibladungeskörper
hintereinander in einer verbrennbaren, nitrocellulosehaltigen
Papierhülle an diese eng anliegend angeordnet sind,
wobei
- a) einer der äußeren Körper ein Geschoß umschließt und eine hohe Dichte aufweist,
- b) der andere äußere Körper einen axial angeordneten Anzünder und ggf. einen Anzündverstärker aufweist und eine Dichte besitzt, die geringer ist als die Dichte des das Geschoß enthaltenden Körpers, und
- c) zwischen den Körpern a) und b) ein oder mehrere Treibladungskörper angeordnet sind, deren Dichte geringer ist als die Dichten der unter a) und b) genannten Körper.
3. Kompaktladung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der (die) mittlere(n) Körper innerhalb seiner
(ihrer) zentralen Bohrung (2) eine die Anzündung
verstärkende Ladung enthält, die bis zu 80% des
Volumens der Bohrung (2) ausfüllt.
4. Kompaktladung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die die Anzündung verstärkende Ladung innerhalb
einer verbrennbaren Hülse aus nitrocellulosehaltigem
Papier, ggf. in Form von Ringtabletten, enthalten
ist.
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