DE3871653T2 - Verfahren zum herstellen von treibladungen und mittels eines solchen verfahrens hergestellte treibladungen. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Treibladungen für Geschütze, in denen das Treibmittel in der Zündphase als rohrförmiger Treibmittelstab beträchtlicher Länge im Verhältnis zum Durchmesser seiner inneren Verbrennungskanäle wirkt, aber im weiteren Verlauf der Verbrennung als lose angeordnetes, rohrförmiges Treibladungsgranulat mit kurzer Länge wirkt, wodurch Ladungen entstehen, die den Lauf einem relativ geringen Verschleißgrad aussetzen. Die Erfindung ermöglicht auch die Herstellung von Ladungen mit sehr hoher Ladungsdichte. Die Erfindung betrifft auch Ladungen, die gemäß dem oben offenbarten Verfahren hergestellt werden.
• Auf diesem Fachgebiet wurde es früher als sehr schwierig erachtet, hohe Ladungsdichten der Treibladungen mit den bestmöglichen Brenneigenschaften der Ladungen zu kombinieren. Ladungen werden seit langer Zeit aus gebündelten ein- oder vielperforierten Treibmittelstäben mit vollständiger Ladungslänge, d.h. in denen jeder Ladungsstab genauso lang ist wie die komplette Ladung und in denen die Stäbe parallel zueinander gepackt sind, so daß dichte Bündel gebildet werden, hergestellt. Die Zündung einer derartigen Ladung stellt kein Problem dar. Andererseits wird eine derartige Zündung vollständig entlang den Kanälen und den Außenseiten der Treibmittelstäbe bewirkt, solange diese nicht mit einem Hemmstoff beschichtet sind. Jedoch finden praktisch alle Treibmittelverbrennungen bei einer derartigen Ladung in der Patronenkammer der Waffe oder in ihrer unmittelbaren Nähe statt, was einen extremen, lokalen Verschleiß des Laufes bewirkt. Desweiteren sollte vermieden werden, daß der Druck, welchen die Verbrennungsgase innerhalb der langen Treibmittelrohre verursachen so hoch wird, daß die Treibmittelrohre sich nach einer bestimmten Brennzeit über ihre ganze Länge aufspalten und in kleine Fragmente zersplittern. In einem solchen Fall bewirkt dies eine relativ große, unverzügliche Zunahme der Verbrennungsoberfläche des Pulvers, woraus eine sehr hohe Druckerhöhung im Lauf resultieren kann, die selbstverständlich verhehrende Wirkungen auf den Lauf selbst haben kann. Die Löcher oder Kanäle in den Treibmittelrohren für derartige Ladungen müssen deshalb sehr groß sein, um dadurch die Möglichkeit des Erzielens hoher Ladungsdichte zu verringern und zusätzlich das Fortschreiten eines multiperforierten Treibmittels zu reduzieren.
• Ein Versuch die oben kurz dargestellten Wirkungen zu vermeiden, ist aus DE-C 135 102 und dessen US-Äquivalent US-A 660 567 bekannt, daß von 1900 stammt, in dem der Erfinder Gathman vorschlägt, Mehrlochstäbe aus rohrförmigen Treibmitteln mit großer Länge vorzusehen, die in gleichmäßigen Abständen seitwärts vorgesehene Schlitze aufweisen, welche die Längskanäle der Treibmittelrohre aufbrechen. Diese Schlitze sind vorgesehen, um der Tendenz der Treibmittelstangen, in kleine desorientierte Fragmente zu zerbrechen aufgrund des inneren Druckes während ihrer Verbrennung, entgegenzuwirken. Derartige Schlitze werden, wenn sie V-förmig sind, wie in den Zeichnungen der DE-C 135 102 gezeigt, eher als Gasauslässe als als Schwächungspunkte dienen und bestimmen, an welcher Stelle die Treibmittelstangen durch den Innendruck aufgebrochen werden sollen. Aber auch andere Arten von Schlitze werden in der DE-C 135 102 vorgeschlagen, aber nicht dargestellt.
• Mehrere verschiedene Arten von Treibstangen mit offenen Perforationen, die durch ihre Längskanäle verlaufen, sind ferner aus DE-C 127 968 bekannt.
• Jedoch sind wir uns seit langem der Tatsache bewußt, daß Treibladungen, die aus losen röhrchen- oder stäbchenförmigen Treibladungen bestehen, die in kurze Abschnitte - sogenanntes Kornpulver - unterteilt sind, meistens der Ladung die vorteilhaftesten Brenneigenschaften verleihen und gleichzeitig den geringsten Laufverschleiß bewirken. Der Grund dafür besteht darin, daß lose angeordnetes Pulver in der Treibmittelladung für Geschütze bei der Verbrennung der Ladung im wesentlichen die Treibmittelgase und das Projektil während der nachfolgenden Verbrennung in den Lauf begleitet. Dies trägt zu beträchtlich niedrigeren Niveaus lokalen Verschleisses des Laufes in den kritschen Zonen kurz vor der Ladungskammer bei. Gleichzeitig verhindern kurze Teibmittelabschnitte die Splitterprobleme der Treibmittelrohre und sich daraus ergebende, unerwünschte Druckspitzen im Lauf. Andererseits kann eine erwünschte Druckerhöhung einer Ladung von lose angeordnetem Pulver bis zu einem bevorzugten Zeitpunkt während des Verbrennungsvorganges gesteuert werden durch Wählen von Ein- oder Mehrlochtreibmitteln mit geeignetem Lochdurchmesser, der eventuell durch eine Oberflächenhemmung ergänzt wird, die in an sich bekannter Weise vorgesehen ist. Der Nachteil, der dem lose angeordneten Kornpulver anhaftet, leitet sich aus dessen beträchtlichen Mengen- und Raumerfordernissen ab, da dann jedes Pulverkorn willkürlich orientiert vorliegt. Ferner benötigen derartige lose Pulverladungen lange Zündrohre oder andere Arten von Zündmitteln, die entlang mindestens eines Bereiches der Ladung verlaufen und eine sofortige, totale Zündung über einen Hauptteil der Ladung sicherstellen.
• Andernfalls ist es denkbar, daß die Gesamtzündung der Ladung ungleichmäßig abläuft wegen dem hohen und ungleichmäßigen Widerstand des Gasstromes zwischen den Pulverkörnern. Im Hinblick auf den Wunsch, Treibmittelladungen mit gleichen Ladungsdichten herstellen zu können wie diejenigen, die durch Verwendung gebündelter röhrchenförmiger Treibladungsstäbe mit voller Ladungslänge erhalten werden, aber mit den gleichen Brenneigenschaften wie diejenigen, die durch Ladungen mit lose angeordneten röhrchen- oder stäbchenförmigen Granulattreibmitteln, die in kurze Abschnitte unterteilt sind, erhalten werden, wurden in diesem Fachgebiet Versuche unternommen, um Ladungen herzustellen, in denen Pulver des letztgenannten Types mehr oder weniger manuell Seite an Seite, in Schichten übereinander geschichtet werden. Diese Ladungen haben zugebenderweise befriedigend funktioniert, aber sie sind sehr teuer manuell und sehr schwierig maschinell herzustellen. Ein anderes Verfahren zum Steigern der Wirksamkeit der Artilleriestücke ohne Rückgriff auf ein neues Design mit Raum für größere Treibladungen würde dann in einem Wechsel zu einem Treibmittel mit größerer Kraft bestehen, die wiederum automatisch das Verschleißniveau des Laufes in einer Weise erhöht, das oftmals nicht akzeptabel ist.
• Wir haben jedoch mittlerweile ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung von Treibladungen ermittelt, in dem das Treibmittelpulver bei Zündung einfach als rohrförmige Treibladung mit großer Länge im Verhältnis zum Durchmesser des Verbrennungskanals wirkt, da es dann aus einem derartigen Treibmittel besteht, aber nach einem kurzen Intervall im weiteren Verlauf des Verbrennungsverfahrens in der gleichen Art wie röhrchenförmiges oder stabförmiges Granulattreibmittel, das in kurze Abschnitte unterteilt wurde, wirkt, da es dann aus einem derartigen Granulattreibmittel besteht. Ferner ist die Tatsache, daß diese Ladungen auch mit sehr großem Ladungsgewicht hergestellt werden können ein weiterer Vorteil.
• Es hat sich gezeigt, daß die Lösung des Problems darin besteht, die Ladung aus wechselweise parallelen, enggepackten, ein- oder mehrlochröhrchenförmigen Treibmittelstangen zu bilden, die vorher an vorgegebenen Trennstellen mit von ihrer Außenseite ohne das Entfernen von Material quer ausgebildeten Perforationen versehen wurden, die eine ausreichende Breite aufweisen, um sich durch alle Verbrennungskanäle der Treibmittelrohre zu erstrecken, und die mit einer bestimmten unversehrten Treibmittelmenge an beiden Seiten der Perforationen ausgeführt sind.
• Die erfindungsgemäßen Perforationen funktionieren im Moment der Zündung eher als lokalisierte Schwachstellen in den Treibmittelrohren als als Gasauslässe. Folglich zersplittern die Treibmittelrohre aufgrund des inneren überdruckes der Verbrennungsgase in einem sehr frühen Stadium und bilden somit ein Korntreibmittel mit einer vorgegebenen Konfiguration. Die Schwächung an jeder Perforation muß deshalb ausreichend groß für das Treibmittelrohr sein, so daß eher ein vollständiges Zerbrechen an den Perforationen, als ein Splittern entlang der Treibmittelverbrennungskanäle auftritt. Als ein geeigneter Abstand zwischen diesen Perforationen wurde das zehn- bis hundertfache des Innendurchmessers der Treibmittelrohre ermittelt, dh. der Durchmesser der Verbrennungskanäle. Da jede Perforation alle longitudinalen Kanäle in dem rohrförmigen Treibmittel abdecken soll, die z.B. 1-, 7-, 19- oder 37-Löcher oder eine andere geeignete Anzahl von Löchern aufweisen können, ist es ein deutlicher Vorteil, die Perforationen derart vorzusehen, daß eine ausreichende Menge Treibmittel auf beiden Seiten der Perforationen verbleibt, so daß das Treibmittelrohr eine ausreichende, eigene Steifheit beibehält, um nicht während der Herstellung als auch des Handhabens der Ladung zu brechen. Bei Treibmittelrohren mit einer Länge, die das Hundertfache des Durchmessers ihrer Verbrennungskanäle übersteigt, müssen Maßnahmen durchgeführt werden, um sicherzustellen, daß die Treibmittelrohre bei der Zündung nicht in unkontrollierter Weise zersplittern. Dieses Problem kann in gewissen Fällen auftreten, selbst wenn Pulverrohre mit einer Länge verwendet werden, die gerade das Zehnfache des Durchmessers der Verbrennungskanäle übersteigen. Die Treibmittellänge, welche in jedem einzelnen Fall eine derartige unkontrollierbare Verbrennung verursacht, muß somit in diesem Zusammenhang eher als übertrieben angesehen werden. Deshalb wird der Begriff "rohrförmiges Treibmittel" mit beträchtlicher Länge im Verhältnis zum Durchmesser der Verbrennungskanäle hier verwendet als über den Bereich von zwischen zehn- und hundertmal dem Durchmesser der Verbrennungskanäle hinausgehend. Ein Ergebnis der dichten Packung des Treibmittels, das uns auf diese Weise gelang zu erreichen, besteht darin, daß es uns möglich war, ein verschleißreduzierendes "schwedisches Additiv" in eine Modifikation einer unserer älteren Ladungen zu packen, ohne die Notwendigkeit, durch Kompensation die Waffenleistung zu verringern oder die Treibmittelkraft zu vergrößern. Zum Gegenteil zeigt die modifizierte Ladung eine beträchtlich bessere Leistung, während das verschleißverringende Additiv den Laufverschleiß in einer sehr befriedigenden Art reduziert hat.
• Die Perforation der rohrförmigen Treibmittelstäbe kann ohne weiteres gemeinsam mit dem abschließenden Formen des Treibmittels durch Strangpressen mittels einer Form ausgeführt werden. Eine automatische Vorrichtung zum Perforieren der Treibmittelrohre an vorgebenen Trennstellen kann in Verbindung mit der Auslaßseite der Form oder anderswo vorgesehen sein. In Verbindung hiermit können Mittel zur Oberflächenhemmung der Treibmittelrohre in den Fällen eingebaut sein, in denen es wünschenswert ist, ein oberflächenverzögertes Treibmittel mit erhöhter Progressivität herzustellen. Erfindungsgemäße Treibladungen, die komplett oder teilweise aus oberflächengehemmten, progressiven Treibmitteln bestehen, sind somit einfach herzustellen. In diesem Zusammenhang ist die vorliegende Erfindung von großer Bedeutung für dieses Fachgebiet, da eine oberflächengehemmte Treibladung grundsätzlich hohe Ladungsmengen benötigt, um die vollständige Wirksamkeit zu entfalten. Derartige Ladungen, die Versuchen ausgesetzt wurden, haben ferner bewiesen, daß sie zur vollsten Zufriedenheit funktionieren. Die Oberflächenhemmung kann, abhängend von dem Hemmungsmittel, dem Beschichtungsverfahren, etc. entweder vor oder nach der Perforation durchgeführt werden.
• Die Erfindung ist durch die beigefügten Ansprüche festgelegt und wird nun in Bezug auf eine Anzahl von Zeichnungen nachfolgend detaillierter beschrieben.
• Es zeigt:
• Fig. 1 eine schräge Projektion eines rosetten-, rohrförmigen Treibmittelstabes, der mit sieben Löchern perforiert ist;
• Fig. 2 einen Querschnitt an einer der Perforationen durch den Treibmittelstab gemäß Fig. 1;
• Fig. 3 eine Perforation durch einen zylindrischen, 19-Lochtreibmittelstab;
• Fig. 4 eine fertiggestellte Ladung in einem anderen Maßstab; und
• Fig. 5 eine allgemeine Anordnung zum Herstellen von erfindungsgemäßen perforierten Treibmittel.
• Bezugnehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche Teile ungeachtet der verschiedenen Maßstäbe der Figuren die gleichen Bezugszeichen haben, bezeichnet Bezugszeichen 1 eine perforierte 7-Lochtreibladung, in der die longitudinalen Treibmittelkanäle mit 2 und die Perforationen mit 3 bezeichnet sind. Wie schon dargestellt wurde, erfordern die Perforationen kein Entfernen von irgendeinem Treibmittelmaterial. Die Perforationen 3 sollten besser als durchgehende Einschnitte bezeichnet werden, wobei jeder davon alle sieben longitudinalen Verbrennungskanäle 2 des rohrförmigen Treibmittels bedeckt, aber einen bestimmten Bereich 4, 5 der rohrförmigen Treibmittelwände freiläßt, die an beiden Seiten des Einschnitts (siehe Fig. 2) unversehrt sind. Fig. 3 zeigt eine entsprechende Perforation durch ein zylindrisches, 19-Lochtreibmittel.
• Die in Fig. 4 dargestellte Ladung besteht aus einer Anzahl von perforierten, rohrförmigen Treibmittelstäben 1 mit ganzer Ladungslänge, die miteinander gebündelt wurden mittels brennbarer Bänder 6 und die beispielsweise in einem Behälter eingefügt oder mit einer umgebenden Pulvertasche versehen werden können. Falls erwünscht wird, kann die Ladung auch mit einer Basis-Zündladung 7 versehen und durch einen äußeren Schutz 8 ergänzt werden.
• Schließlich stellt Fig. 5 ein allgemeines Gerät zum Herstellen eines perforierten, oberflächengehemmten, rohrförmigen Treibmittels dar. Die Figur zeigt einen Schwedenextruder 9, der mit einer Matrize oder einer Form 10 versehen ist, durch welche das fertiggestellte Treibmittel 1 extrudiert wird. Sofort nach dem Extruder ist eine Vorrichtung 11 zum Oberflächenhemmen des Treibmittels durch eine geeignete Substanz angeordnet, die von einer zweiten Vorrichtung zum Perforieren des rohrförmigen Treibmittels an vorgegebenen Trennstellen gefolgt wird. Die Perforation der ganzen Länge des rohrförmigen Treibmittels kann auch durch gleichzeitiges Verwenden einer Vielzahl von zusammenwirkenden Perforiervorrichtungen erfolgen.

Claims (5)

1. Verfahren zur Herstellung von Treibladungen für Geschütze, in denen das Treibmittel bei Zündung als rohrförmige Treibladung (1) mit inneren Verbrennungskanälen (2) von im Verhältnis zum Kanaldurchmesser großer Länge, und im weiteren Verlauf der Verbrennung als lose angeordnetes röhrchen- oder stäbchenförmiges, in kürzere Abschnitte unterteiles, sog. Treibladungsgranulat wirkt, wobei die Treibladung durch paralleles Bündeln von geeignet geformten Ein- oder Mehrlochstäben (1) von rohrförmigem Treibmittel mit im Verhältnis zum Verbrennungskanaldurchmesser großer Länge gebildet wird und die Stäbe vorher an vorgegebenen Trennstellen mit Perforationen (3), die von der Außenseite des rohrförmigen Treibmittels zu sämtlichen longitudinalen Verbrennungskanälen reichen, versehen wurden, dadurch gekennzeichnet, daß jede Perforation (3) ohne Entfernen von Treibladungsmaterial quer zu dem Treibmittelrohr ausgebildet wird und eine so große Breite hat, daß sie durch sämtliche longitudinalen Verbrennungskanäle (2) in dem Treibmittelrohr (1) läuft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen (3) der Treibmittelstäbe (1) derart ausgeführt werden, daß an beiden Seiten der Perforationen eine ausreichende Gesamtmenge (4, 5) Treibmittel verfügbar ist, um den Zusammenhalt des Treibmittelrohres (1) beizubehalten, während gleichzeitig diese Treibmittelmenge an keiner Stelle so dick ist, daß anstelle eines Bruches an den Schwachstellen des Rohres ein vollständiges Zersplittern der Wände eintritt.

3. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen (3) des Treibmittels in Verbindung mit der Herstellung der rohrförmigen Treibladung durch Strangpressen in einer Matrize oder einer Form ausgebildet werden.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen (3) an Trennstellen ausgebildet werden, die zwischen 10 und 100 Mal dem Durchmesser der longitudinalen Verbindungskanäle der Treibmittelrohre entsprechen.

5. Durch das Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 4 hergestellte Treibladung mit einer Anzahl dicht und parallel gepackter Ein- und Mehrlochstäben (1) von rohrförmiger Treibladung mit inneren Verbrennungskanälen (2) von im Verhältnis zum Kanaldurchmesser großer Länge, wobei jeder rohrförmige Treibmittelstab in einem Abstand, der zwischen 10 und 100 Mal dem Kanaldurchmesser entspricht, mit Perforationen (3) versehen ist, die alle Verbrennungskanäle (2) des Treibmittelrohres abdecken, wobei die Perforationen ohne Entfernen von Treibladungsmaterial ausgebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen (3) quer zu den Treibmittelrohren und mit einer so großen Breite, daß sie sich durch sämtliche longitudinalen Verbrennungskanäle in dem Treibmittelrohr erstrecken, und mit einer bestimmten unversehrten Treibmittelmenge (4, 5) an beiden Seiten der Perforationen ausgeführt sind.