DE69106994T2 - Ignition device for insensitive explosive charges. - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft das Gebiet von Munition mit verringertem Risiko. Sie bezieht sich auf ein Sprengstoffelement für Munition mit geringer Detonationsempfindlichkeit, das aus einem im allgemeinen metallischen Mantel besteht, der eine Ladung aus einem Verbundsprengstoff mit geringer Detonationsempfindlichkeit und ein Zündrelais für diese Ladung enthält. Sie betrifft ferner ein Verfahren zum Zünden einer Ladung aus einem Verbundsprengstoff mit geringer Detonationsempfindlichkeit.The invention relates to the field of reduced-risk ammunition. It relates to an explosive element for ammunition with low detonation sensitivity, consisting of a generally metallic casing containing a charge of a composite explosive with low detonation sensitivity and an ignition relay for this charge. It also relates to a method for igniting a charge of a composite explosive with low detonation sensitivity.
Unter einem Verbundsprengstoff wird üblicherweise eine Sprengstoffzusammensetzung verstanden, die ein Kunststoff-Bindemittel enthält und durch Gießen und anschließende Polvmerisation hergestellt ist und aus einem sprengstoffgefüllten Kunststoff-Bindemittel besteht, das eine Sprengladung aus mindestens einer organischen nitrierten Verbindung enthält, beispielsweise Hexogen, Oktogen oder 5-Oxo-3- nitro-1,2,4-triazol (ONTA).A composite explosive is usually understood to mean an explosive composition that contains a plastic binder and is produced by casting and subsequent polymerization and consists of an explosive-filled plastic binder that contains an explosive charge of at least one organic nitrated compound, for example hexogen, octogen or 5-oxo-3-nitro-1,2,4-triazole (ONTA).
Verbundsprengstoffe und ihre Herstellung sind beispielsweise von J. Quinchon in Powders, Propellants and Explosives, Band 1: Explosives, Technique and Documentation, 1982, S. 190-192, sowie in FR 2 584 066 beschrieben.Composite explosives and their production are described, for example, by J. Quinchon in Powders, Propellants and Explosives, Volume 1: Explosives, Technique and Documentation, 1982, pp. 190-192, and in FR 2 584 066.
Verbundsprengstoffe ermöglichen allgemein und im Vergleich mit Wachssprengstoffen, Gemischen auf der Basis von Tolit, wie Hexolit, Pentolit und Oktolit, sowie durch Verpressen hergestellten Sprengstoffen, die ein Kunststoff-Bindemittel enthalten, eine Verringerung der Empfindlichkeit der Munition gegenüber äußeren Einwirkungen, wie Feuer, Schlag und Eindringen von Bruchstücken oder Geschossen und Detonation von benachbarter Munition in der Nähe.In general, and in comparison with wax explosives, tolite-based mixtures such as hexolite, pentolite and octolite, and press-made explosives containing a plastic binder, composite explosives allow a reduction in the sensitivity of the ammunition to external influences such as fire, impact and Penetration of fragments or projectiles and detonation of adjacent ammunition in the vicinity.
Während die mit Feuer und Bruchstücken verknüpften Probleme in der Praxis mit Hilfe herkömmlicher Verbundsprengstoffe gelöst werden können, konnte das Problem der induzierten Detonation durch Verwendung von Verbundsprengstoffen mit besonders geringer Detonationsempfindlichkeit, die beispielsweise ONTA, Triaminotrinitrobenzol (TATB) oder Nitroguanidin enthalten, nur zum Teil gelöst werden.While the problems associated with fire and fragments can be solved in practice using conventional composite explosives, the problem of induced detonation has only been partially solved by using composite explosives with particularly low detonation sensitivity, such as those containing ONTA, triaminotrinitrobenzene (TATB) or nitroguanidine.
Unter Verbundsprengstoffen mit geringer Detonationsempfindlichkeit werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Verbundsprengstoffe verstanden, die üblicherweise von den Fachleuten als "unempfindlich" bezeichnet werden und einen Grad der Unempfindlichkeit aufweisen, der einem Detonationsfähigkeitsindex (DI) nach dem Test zum Übertragungsverhalten mit Bremsmedium (Card-Gap-Test) von weniger als 90 Karten nach dem kodifizierten Test für 40 mm Durchmesser oder weniger als 70 mm Polymethylmethacrylat (PMMA) nach dem kodifizierten Test für 75 mm Durchmesser aufweist. Diese beiden kodifizierten Tests nach dem Card-Gap-Test sind dem Fachmann geläufig. Sie sind insbesondere in der Publikation "Recommendations for the transport of dangerous materials", 2. Auflage, ST/SG/AC 10/11 Rev. 1. UNO Publications, New York, 1990, beschrieben. Ferner beschreibt J. Quinchon in der oben angegebenen Monographie auf den Seiten 227 bis 229 den Test für einen Durchmesser von 40 mm.For the purposes of the present invention, composite explosives with low detonation sensitivity are understood to mean composite explosives which are usually referred to by experts as "insensitive" and which have a degree of insensitivity which corresponds to a detonation capability index (DI) after the test for the transfer behavior with braking medium (card gap test) of less than 90 cards according to the coded test for 40 mm diameter or less than 70 mm polymethyl methacrylate (PMMA) according to the coded test for 75 mm diameter. These two coded tests after the card gap test are familiar to the expert. They are described in particular in the publication "Recommendations for the transport of dangerous materials", 2nd edition, ST/SG/AC 10/11 Rev. 1. UNO Publications, New York, 1990. Furthermore, J. Quinchon describes the test for a diameter of 40 mm on pages 227 to 229 of the monograph cited above.
Das Problem der induzierten Detonation konnte insofern nur zum Teil gelöst werden, als die Detonationsempfindlichkeit des Sprengstoffelements für Munition dann von der Detonationsempfindlichkeit des Zündrelais abhängt. Verbundsprengstoffe mit geringer Detonationsempfindlichkeit besitzen nämlich allgemein einen großen kritischen Durchmesser, der über 10 cm betragen kann, und weisen einen ziemlich langen Bereich des Übergangs in Detonation auf, wenn sie mit herkömmlichen Zündeinrichtungen gezündet werden. Derartige Übergangsbereiche sind nicht akzeptabel, insbesondere für militärische Anwendungen, beispielsweise im Fall von Hohlladungen. Dieses Übergangsbereichsproblem kann nicht durch Verwendung eines herkömmlichen Zündrelais großer Abmessungen gelöst werden, da dann das Munitionselement aufgrund der Größe und der Empfindlichkeit des Zündrelais zu detonationsempfindlich wäre. In diesem Zusammenhang ist zum besseren Verständnis des auftretenden Problems, das erfindungsgemäß gelöst wird, ferner daran zu erinnern, daß ein Zündsystem allgemein aus einem Zünder und einem oder mehreren Zündrelais besteht und daß es zwar leicht möglich ist, den Zünder und ein kleines Zündrelais während der Lagerung und dem Transport solcher Sprengstoffmunition von der Munition abzunehmen, um die Detonationsempfindlichkeit der Munition zu verringern, diese Maßnahme jedoch bei einem großen Zündrelais mit einem beträchtlichen Aufwand verbunden ist.The problem of induced detonation could only be partially solved insofar as the detonation sensitivity of the explosive element for ammunition then depends on the detonation sensitivity of the ignition relay. Composite explosives with low detonation sensitivity generally have a large critical diameter, which may be over 10 cm, and have a fairly long transition to detonation range when ignited by conventional ignition devices. Such transition ranges are unacceptable, particularly for military applications, for example in the case of shaped charges. This transition range problem cannot be solved by using a conventional ignition relay of large dimensions, since the ammunition element would then be too sensitive to detonation due to the size and sensitivity of the ignition relay. In this context, in order to better understand the problem which arises and which is solved according to the invention, it should also be remembered that an ignition system generally consists of an igniter and one or more ignition relays and that, although it is easily possible to remove the igniter and a small ignition relay from the ammunition during storage and transport of such explosive ammunition in order to reduce the detonation sensitivity of the ammunition, this measure involves considerable expenditure in the case of a large ignition relay.
Zur Erläuterung des oben erwähnten Standes der Technik wird auf FR 2 575 461 hingewiesen. Diese Druckschrift beschreibt Sprengstoff zusammensetzungen mit geringer Empfindlichkeit gegenüber äußeren Einflüssen, die mit großen herkömmlichen Zündrelais gezündet werden, die Empfindlichkeit gegenüber Stoßwellen aufweisen und beispielsweise aus Pentolit hergestellt sind.To explain the above-mentioned state of the art, reference is made to FR 2 575 461. This document describes explosive compositions with low sensitivity to external influences, which are ignited with large conventional ignition relays, which are sensitive to shock waves and are made, for example, from pentolite.
Von Souletis und Groux, International Symposium on Pyrotechnics and Explosives, Beijing, China, 1987, wurde ferner die Anwendung eines Wellengenerators zur Erzeugung ebener Wellen beschrieben, der aus einem Sprengstoff besteht und zur Zündung von Verbundsprengstoffen dient, die aus einem Polyurethan-Bindemittel bestehen, das mit einer Ladung aus Nitropenta oder Oktogen versehen ist, und die gegenüber Stoßwellen detonationsempfindlich sind.Souletis and Groux, International Symposium on Pyrotechnics and Explosives, Beijing, China, 1987, also proposed the use of a wave generator to generate plane wave explosive consisting of an explosive and used to detonate composite explosives consisting of a polyurethane binder charged with nitropenta or octogen and which are detonation-sensitive to shock waves.
Von der Anmelderin wurde in unerwarteter Weise festgestellt, daß es möglich ist, nach der oben angegebenen Definition als "unempfindlich" zu bezeichnende Verbundsprengstoffe mit einem Zündrelais zu zünden, das aus einem Wellengenerator zur Erzeugung ebener Wellen besteht, dessen Geometrie, Aufbau und Detonationseigenschaften genau definiert sind, wobei festgestellt wurde, daß die Kombination von Sprengladung und Zündrelais geringe Detonationsempfindlichkeit gegenüber Angriff von außen durch eine Stoßwelle unter Lagerungsbedingungen besitzt, während die Bestandteile des Zündrelais, für sich betrachtet, gegenüber einem solchen Angriff relativ empfindlich sind (Detonationsfähigkeitsindex zwischen 90 und 200 Karten im Card-Gap-Test).The applicant has unexpectedly discovered that it is possible to detonate composite explosives which, according to the above definition, are "insensitive" using a detonating relay consisting of a wave generator for generating plane waves, the geometry, structure and detonation properties of which are precisely defined, and it has been found that the combination of explosive charge and detonating relay has a low detonation sensitivity to external attack by a shock wave under storage conditions, while the components of the detonating relay, considered individually, are relatively sensitive to such an attack (detonation capability index between 90 and 200 cards in the card gap test).
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein neues Sprengstoffelement für Munition. Dieses Sprengstoffelement besteht aus einem vorzugsweise metallischen Mantel, der einerseits eine Ladung aus einem "unempfindlichen" Verbundsprengstoff E, der nach dem Card-Gap-Test einen Detonationsfähigkeitsindex von weniger als 90 Karten oder weniger als 70 mm Polymethylmethacrylat aufweist, sowie andererseits ein Zündrelais zur Zündung dieser Ladung enthält, das sich mit ihr im Kontakt befindet. Dieser Kontakt kann je nach der relativen Lage von Zündrelais und Ladung zueinander mehr oder weniger ausgedehnt sein. Das Zündrelais kann außerhalb der Ladung vorgesehen oder auch ganz oder teilweise in der Ladung eingebettet sein.The subject of the present invention is a new explosive element for ammunition. This explosive element consists of a preferably metallic casing which, on the one hand, contains a charge made of an "insensitive" composite explosive E which, according to the card gap test, has a detonation capability index of less than 90 cards or less than 70 mm of polymethyl methacrylate, and, on the other hand, an ignition relay for igniting this charge, which is in contact with it. This contact can be more or less extensive depending on the relative position of the ignition relay and the charge. The ignition relay can be provided outside the charge or can be fully or partially embedded in the charge.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Zündrelais ein Wellengenerator zur Erzeugung ebener Wellen ist, der zum einen aus einer zylindrisch-konischen Kalotte aus einem Verbundsprengstoff A, deren große Grundfläche einen Durchmesser d aufweist und deren Hohlraum mit einem Verbundsprengstoff B gefüllt ist, und zum anderen aus einem Zündverstärker aus einem Verbundsprengstoff C besteht, der vorzugsweise zylindrisch ist und den gleichen Durchmesser d wie die große Grundfläche der zylindrisch-konischen Kalotte sowie eine Dicke e aufweist und eine koaxiale Verlängerung der Kalotte auf der Seite ihrer großen Grundfläche bis zur Ladung darstellt, wobei die Verbundsprengstoffe A, B und C nach dem Card-Gap-Test einen Detonationsfähigkeitsindex von 90 bis 200 Karten oder von 70 bis 110 mm Polymethylmethacrylat aufweisen, d größer ist als der kritische Durchmesser ∅cr des Verbundsprengstoffs E, die Dicke e des Zündverstärkers des Wellengenerators für ebene Wellen größer als 0,1 d ist und vorzugsweise zwischen 0,1 d und d liegt und der Detonationsdruck Pc des Verbundsprengstoffs C höher ist als der Detonationsdruck PE des Verbundsprengstoffs E und vorzugsweise zwischen 1,2 PE und 2 PE liegt.The invention is characterized in that the ignition relay is a wave generator for generating plane waves, which consists on the one hand of a cylindrical-conical cap made of a composite explosive A, the large base area of which has a diameter d and the cavity of which is filled with a composite explosive B, and on the other hand of an ignition amplifier made of a composite explosive C, which is preferably cylindrical and has the same diameter d as the large base area of the cylindrical-conical cap and a thickness e and represents a coaxial extension of the cap on the side of its large base area up to the charge, the composite explosives A, B and C having a detonation capability index of 90 to 200 cards or 70 to 110 mm polymethyl methacrylate according to the card gap test, d is larger than the critical diameter ∅cr of the composite explosive E, the thickness e of the ignition amplifier of the wave generator for plane waves is greater than 0.1 d and preferably lies between 0.1 d and d and the detonation pressure Pc of the composite explosive C is higher than the detonation pressure PE of the composite explosive E and preferably lies between 1.2 PE and 2 PE.
Im Rahmen der Erfindung bezeichnet der Ausdruck "zylindrisch-konisch" eine beliebige näherungsweise konische oder kegelstumpfförmige Form mit zwei Grundflächen unterschiedlichen Durchmessers, die sich wahlweise in einen koaxialen zylindrischen Teil fortsetzt.In the context of the invention, the term "cylindrical-conical" refers to any approximately conical or truncated cone-shaped form with two base surfaces of different diameters, which optionally continues into a coaxial cylindrical part.
Der kritische Durchmesser ∅cr des Verbundsprengstoffs E ist der ohne Umhüllung gemessene Durchmesser, der beispielsweise nach einem Verfahren bestimmt wird, das in der Ermittlung des größten Durchmessers eines Sprengstoffzylinders besteht, oberhalb dessen sich keine kontinuierliche Detonation mehr ausbreiten kann. Hierzu wird eine Probe des Sprengstoffs, die aus eine Reihe koaxialer Zylinder abnehmenden Durchmessers besteht, durch Detonation am größeren Ende gezündet. Diejenige Position, an der die Detonation zum Stillstand kommt, wird auf einer Bleiplatte zur Detonationskontrolle markiert oder mit einer Sonde ermittelt. Die Länge jedes Zylinders ist dabei gleich dem vierfachen Durchmesser.The critical diameter ∅cr of the composite explosive E is the diameter measured without the casing, which is determined, for example, by a method consisting in determining the largest diameter of an explosive cylinder above which a continuous detonation can no longer propagate. For this purpose, a sample of the Explosives consisting of a series of coaxial cylinders of decreasing diameter are ignited by detonation at the larger end. The position at which the detonation stops is marked on a lead plate for detonation control or determined with a probe. The length of each cylinder is four times its diameter.
Unter dem Detonationsdruck wird üblicherweise der Druck verstanden, der an der Front der Stoßwelle auftritt. Dieser Druck ist für einen gegebenen Sprengstoff konstant. Er ist proportional zu seiner Dichte (p) und proportional dem Quadrat der Detonationsgeschwindigkeit (V). Er ist ungefähr gleich 0,25 V². Der Detonationsdruck kann auch experimentell nach Verfahren bestimmt werden, die dem Fachmann geläufig sind.The detonation pressure is usually understood to be the pressure that occurs at the front of the shock wave. This pressure is constant for a given explosive. It is proportional to its density (p) and proportional to the square of the detonation speed (V). It is approximately equal to 0.25 V². The detonation pressure can also be determined experimentally using methods that are familiar to the expert.
Der Verbundsprengstoff E ist vorzugsweise ein mit Ladung versehenes Polyurethan-Kunststoffbindemittel, das mindestens eine Sprengstoffladung enthält, die unter 5-Oxo-3- nitro-1, 2, 4-triazol, Triaminotrinitrobenzol, Trinitroguanidin sowie deren Gemischen ausgewählt ist und vorzugsweise 5-Oxo-3-nitro-1,2,4-triazol enthält. Der Verbundsprengstoff kann ferner auch andere Sprengstoffladungen, beispielsweise Hexogen und/oder Oktogen, sowie pulverförmige metallische Ladungen enthalten, beispielsweise aus Aluminium, und/oder oxidierende Ladungen, beispielsweise Ammoniumperchlorat.The composite explosive E is preferably a charged polyurethane plastic binder containing at least one explosive charge selected from 5-oxo-3-nitro-1,2,4-triazole, triaminotrinitrobenzene, trinitroguanidine and mixtures thereof, and preferably containing 5-oxo-3-nitro-1,2,4-triazole. The composite explosive may also contain other explosive charges, for example hexogen and/or octogen, as well as powdered metallic charges, for example made of aluminum, and/or oxidizing charges, for example ammonium perchlorate.
Nach einer alternativen Ausführungsform ist das Polyurethan-Bindemittel mit einem energieliefernden Weichmacher plastifiziert, der mindestens eine Nitrogruppe oder Salpetersäureestergruppe aufweist, z.B. mit Nitroglycerin.According to an alternative embodiment, the polyurethane binder is plasticized with an energy-providing plasticizer that has at least one nitro group or nitric acid ester group, e.g. with nitroglycerin.
Nach einer anderen alternativen Ausführungsform der Erfindung besteht mindestens einer der Verbundsprengstoffe A, B und C aus einem mit einer Ladung versehenen Polyurethan-Kunststoffbindemittel, das mindestens eine unter Oktogen, Hexogen und Nitropenta sowie deren Gemischen ausgewählte Ladung enthält; vorzugsweise bestehen alle drei Verbundsprengstoffe A, B und C aus einem solchen geladenen Polyurethan-Kunststoffbindemittel. Nach dieser alternativen Ausführungsform bestehen die Verbundsprengstoffe A und C, die gleich oder verschieden sind, vorzugsweise aus einem mit Oktogen geladenen Polyurethan-Kunststoffbindemittel, während der Verbundsprengstoff B aus einem mit Nitropenta und Mennige geladenen Polyurethan-Kunststoffbindemittel besteht. Das Polyurethan-Kunststoffbindemittel der Verbundsprengstoffe A, B und C ist gleich oder verschieden und vorzugsweise gleich; es ist vorzugsweise durch Umsetzung eines Polyethers mit Hydroxy-Endgruppen mit einem Polyisocyanat hergestellt.According to another alternative embodiment of the invention, at least one of the composite explosives A, B and C consists of a charged polyurethane plastic binder containing at least one charge selected from octogen, hexogen and nitropenta and mixtures thereof; preferably all three composite explosives A, B and C consist of such a charged polyurethane plastic binder. According to this alternative embodiment, the composite explosives A and C, which are the same or different, preferably consist of a polyurethane plastic binder charged with octogen, while the composite explosive B consists of a polyurethane plastic binder charged with nitropenta and red lead. The polyurethane plastic binder of the composite explosives A, B and C is the same or different and preferably the same; it is preferably prepared by reacting a hydroxy-terminated polyether with a polyisocyanate.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Zünden einer Ladung aus einem Verbundsprengstoff E, der nach dem Card-Gap-Test einen Detonationsfähigkeitsindex von weniger als 90 Karten oder weniger als 70 mm Polymethylmethacrylat aufweist, mit einem Zündrelais, das sich im Kontakt mit der Ladung befindet. Das Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Zündrelais ein Wellengenerator zur Erzeugung ebener Wellen ist, der zum einen aus einer zylindrisch-konischen Kalotte aus einem Verbundsprengstoff A, deren große Grundfläche einen Durchmesser d aufweist und deren Hohlraum mit einem Verbundsprengstoff B gefüllt ist, und zum anderen aus einem Zündverstärker aus einem Verbundsprengstoff C besteht, der vorzugsweise zylindrisch ist und einen Durchmesser d und eine Dicke e aufweist und eine koaxiale Verlängerung der Kalotte auf der Seite ihrer großen Grundfläche bis zur Ladung darstellt, wobei die Verbundsprengstoffe A, B und C nach dem Card-Gap-Test einen Detonationsfähigkeitsindex von 90 bis 200 Karten oder von 70 bis 110 mm Polymethylmethacrylat aufweisen, d größer ist als der kritische Durchmesser ∅cr des Verbundsprengstoffs E, die Dicke e des Zündverstärkers des Wellengenerators für ebene Wellen größer als 0,1 d ist und der Detonationsdruck Pc des Verbundsprengstoffs C höher ist als der Detonationsdruck PE des Verbundsprengstoffs E.Another subject of the present invention is a method for igniting a charge made of a composite explosive E which, according to the card gap test, has a detonation capability index of less than 90 cards or less than 70 mm polymethyl methacrylate, with an ignition relay which is in contact with the charge. The method is characterized according to the invention in that the ignition relay is a wave generator for generating plane waves, which consists on the one hand of a cylindrical-conical cap made of a composite explosive A, the large base area of which has a diameter d and the cavity of which is filled with a composite explosive B, and on the other hand of an ignition amplifier made of a composite explosive C, which is preferably cylindrical and has a diameter d and a thickness e and a coaxial extension of the cap on the side of their large base area to the charge, the composite explosives A, B and C having a detonability index of 90 to 200 cards or of 70 to 110 mm of polymethyl methacrylate according to the card gap test, d is larger than the critical diameter ∅cr of the composite explosive E, the thickness e of the ignition amplifier of the plane wave generator is larger than 0.1 d and the detonation pressure Pc of the composite explosive C is higher than the detonation pressure PE of the composite explosive E.
Die beigefügte Figur 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Sprengstoffelement für Munition, das Axialsymmetrie aufweist.The attached Figure 1 shows a schematic cross section through an explosive element for ammunition according to the invention, which has axial symmetry.
Bei der in Figur 1 schematisch dargestellten Ausführungsform besteht das erfindungsgemäße Sprengstoffelement für Munition aus einem metallischen Mantel 1, der einen aus 12,5 mm dickem Stahl hergestellten zylindrischen Teil mit einem Innendurchmesser von 90 mm sowie einen aus Stahl von 12,5 mm Dicke bestehenden hinteren Boden 5 umfaßt. Dieser Mantel 1 enthält eine Ladung 2 aus einem Verbundsprengstoff E&sub1;, der nach dem für einen Durchmesser von 40 mm kodifizierten Card-Gap-Test einen Detonationsfähigkeitsindex von 25 Karten und nach dem für einen Durchmesser von 75 mm kodifizierten Card-Gap-Test einen Dotonationsfähigkeitsindex von 40 mm Polymethylmethacrylat aufweist. Dieser Verbundsprengstoff E&sub1; besteht aus 16 Gew.-% Polyurethan-Bindemittel, das durch Umsetzung eines Polybutadiens mit endständigen Hydroxygruppen mit Isophorondiisocyanat (IPDI) hergestellt ist, 12 Gew.-% Oktogen und 72 Gew.-% ONTA. Der kritische Durchmesser ∅cr beträgt ohne Umhüllung 65 bis 70 mm; der Detonationsdruck beträgt 22 GPa.In the embodiment shown schematically in Figure 1, the explosive element for ammunition according to the invention consists of a metal casing 1 comprising a cylindrical part made of 12.5 mm thick steel with an internal diameter of 90 mm and a rear base 5 made of 12.5 mm thick steel. This casing 1 contains a charge 2 made of a composite explosive E₁ which has a detonation ability index of 25 cards according to the card gap test codified for a diameter of 40 mm and a detonation ability index of 40 mm polymethyl methacrylate according to the card gap test codified for a diameter of 75 mm. This composite explosive E₁ consists of 16 wt.% polyurethane binder, which is produced by reacting a polybutadiene with terminal hydroxy groups with isophorone diisocyanate (IPDI), 12 wt.% octogen and 72 wt.% ONTA. The critical diameter ∅cr is 65 to 70 mm without coating; the detonation pressure is 22 GPa.
Diese Ladung 2 besitzt eine Länge von 400 mm und einen Durchmesser von 90 mm. Sie steht im Kontakt mit dem hinteren Boden 5 des Mantels 1.This charge 2 has a length of 400 mm and a diameter of 90 mm. It is in contact with the rear base 5 of the casing 1.
Ein Wellengenerator 3 zur Erzeugung ebener Wellen, der als Zündrelais für die Ladung 2 dient, ist im Kontakt mit der Oberfläche 10 der Ladung 2 angeordnet, die nicht mit dem Mantel 1 im Kontakt steht.A wave generator 3 for generating plane waves, which serves as an ignition relay for the charge 2, is arranged in contact with the surface 10 of the charge 2, which is not in contact with the casing 1.
Dieser Wellengenerator 3 für ebene Wellen besitzt Axialsymmetrie, wobei die Symmetrieachse mit der Achse des Mantels 1 und der Ladung 2 zusammenfällt. Er besteht aus einer Kalotte 7 und einem Zündverstärker 9.This wave generator 3 for plane waves has axial symmetry, with the axis of symmetry coinciding with the axis of the jacket 1 and the charge 2. It consists of a dome 7 and an ignition amplifier 9.
Eine Dichtscheibe 4 aus Kunststoff von 3 mm Dicke und 90 mm Durchmesser, die mit einer konzentrischen, kreisförmigen Öffnung von 20 mm Durchmesser versehen ist, erlaubt eine bleibende Zentrierung des Wellengenerators 3 zur Erzeugung ebener Wellen im Mantel 1. Diese Dichtscheibe kann auch aus Metall oder einem beliebigen anderen steifen Material bestehen.A sealing disk 4 made of plastic, 3 mm thick and 90 mm in diameter, which is provided with a concentric, circular opening of 20 mm in diameter, allows a permanent centering of the wave generator 3 for generating plane waves in the casing 1. This sealing disk can also be made of metal or any other rigid material.
Die Kalotte 7 besteht aus einem Verbundsprengstoff A&sub1;, der aus 14 % Polyurethan-Bindemittel, das durch Umsetzung eines Polyethers mit Hydroxy-Endgruppen mit Isophorondiisocyanat erhalten ist, und 86 Gew.-% Oktogen besteht. Dieser Verbundsprengstoff A&sub1; besitzt einen Detonationsfähigkeitsindex im Card-Gap-Test für 40 mm Durchmesser von 150 Karten.The dome 7 consists of a composite explosive A1 consisting of 14% polyurethane binder obtained by reacting a hydroxy-terminated polyether with isophorone diisocyanate and 86% by weight octogen. This composite explosive A1 has a detonability index in the card gap test for 40 mm diameter of 150 cards.
Die Kalotte 7 besitzt etwa kegelstumpfförmig-zylindrische Form, wobei die Erzeugende des Kegelstumpfs einen Winkel von 57º mit der Achse bildet. Der Durchmesser der großen Grundfläche, d, beträgt 76 mm, während der Durchmesser der kleinen Grundfläche 20 mm beträgt. Die Dicke beträgt ungefähr 7 mm. An das Ende mit dem kleineren Durchmesser schließt sich ein koaxialer zylindrischer Teil mit gleichem Durchmesser von 20 mm an, der eine Dicke von 3 mm besitzt und in die kreisförmige Öffnung der Dichtscheibe 4 hineinpaßt, während sich an das Ende mit dem größeren Durchmesser ein koaxialer zylindrischer Deckring mit gleichem Durchmesser von 76 mm und etwa 5 mm Höhe anschließt.The calotte 7 has an approximately truncated-cylindrical shape, with the generatrix of the truncated cone forming an angle of 57º with the axis. The diameter of the large base, d, is 76 mm, while the diameter of the small base is 20 mm. The thickness is approximately 7 mm. The end with the smaller diameter is followed by a coaxial cylindrical part with the same diameter of 20 mm, which has a thickness of 3 mm and fits into the circular opening of the sealing disc 4, while the end with the larger diameter is followed by a coaxial cylindrical cover ring with the same diameter of 76 mm and about 5 mm high.
Der Hohlraum 8 dieser Kalotte 7 ist mit einem Verbundsprengstoff B&sub1; gefüllt, der aus 11,5 Gew.-% eines Polyurethan-Bindemittels, das durch Umsetzung eines Polyethers mit endständigen Hydroxygruppen mit Isophorondiisocyanat erhalten ist, 17 Gew.-% Nitropenta und 71,5 % Mennige besteht. Dieser Verbundsprengstoff B&sub1; besitzt einen Detonationsfähigkeitsindex im Card-Gap-Test für 40 mm Durchmesser von 190 Karten.The cavity 8 of this dome 7 is filled with a composite explosive B1 consisting of 11.5% by weight of a polyurethane binder obtained by reacting a polyether with terminal hydroxy groups with isophorone diisocyanate, 17% by weight of nitropenta and 71.5% of red lead. This composite explosive B1 has a detonation capability index in the card gap test for 40 mm diameter of 190 cards.
Der Zündverstärker 9 stellt einen Zylinder mit einem Durchmesser d von 76 mm dar, der sich koaxial auf der Seite der Kalotte 7 mit größerer Grundfläche bis zur Oberfläche 10 der Ladung 2 hin erstreckt. Dieser Zündverstärker 9 ist ein Verbundsprengstoff C&sub1;, der aus 14 Gew.-% eines Polyurethan-Bindemittels, das durch Umsetzung eines Polyethers mit endständigen Hydroxygruppen mit Isophorondiisocyanat erhalten ist, und 86 Gew. -% Oktogen besteht. Dieser Verbundsprengstoff C&sub1; besitzt im Card-Gap-Test für einen Durchmesser von 40 mm einen Detonationsfähigkeitsindex von 150 Karten und einen Detonationsdruck von 30 GPa.The booster 9 is a cylinder with a diameter d of 76 mm, which extends coaxially on the side of the cap 7 with a larger base area up to the surface 10 of the charge 2. This booster 9 is a composite explosive C₁ consisting of 14% by weight of a polyurethane binder obtained by reacting a polyether with terminal hydroxy groups with isophorone diisocyanate and 86% by weight of octogen. This composite explosive C₁ has a detonation ability index of 150 cards and a detonation pressure of 30 GPa in the card gap test for a diameter of 40 mm.
Der Wellengenerator 3 zur Erzeugung ebener Wellen, der eine Masse von 390 g besitzt, wurde nach einem herkömmlichen Verfahren, das dem Fachmann auf dem Gebiet des Gießens von Mehrkomponenten-Verbundsprengstoffen geläufig ist, hergestellt.The wave generator 3 for generating plane waves, which has a mass of 390 g, was manufactured according to a conventional method familiar to those skilled in the art of casting multi-component composite explosives.
Der freie Raum zwischen der Oberfläche 10 der Ladung 2, dem Wellengenerator 3 zur Erzeugung ebener Wellen, der Dichtscheibe 4 und dem zylindrischen Teil des Mantels 1 wird von einem inerten und vorzugsweise elastischen Material eingenommen, das es, in Kombination mit der Dichtscheibe 4, ermöglicht, den Wellengenerator 3 zur Erzeugung ebener Wellen einzuschließen. Dieser Raum kann auch durch einen unempf indlichen Verbundsprengstoff eingenommen werden, vorzugsweise den Verbundsprengstoff, der die Ladung 2 bildet, wodurch die Energie pro Volumeneinheit des Sprengstoffelements für Munition erhöht wird und die Dichtscheibe 4 entfallen kann.The free space between the surface 10 of the charge 2, the wave generator 3 for generating plane waves, the sealing disc 4 and the cylindrical part of the casing 1 is occupied by an inert and preferably elastic material which, in combination with the sealing disc 4, makes it possible to enclose the wave generator 3 for generating plane waves. This space can also be occupied by an insensitive composite explosive, preferably the composite explosive forming the charge 2, thereby increasing the energy per unit volume of the explosive element for ammunition and making it possible to dispense with the sealing disc 4.
Die Zündung der Ladung 2 wurde mit einem Davey-Bickford-Zünder SA4000 und einem kleinen Zündrelais einer Masse von 4 g, das im Kontakt mit dem Wellengenerator 3 zur Erzeugung ebener Wellen an dem in die kreisförmige Öffnung der Dichtscheibe 4 eingepaßten zylindrischen Teil angeordnet war, durchgeführt. Dieses kleine Zündrelais besteht aus einem Verbundsprengstoff, der aus 16 Gew. -% eines Polyurethan-Bindemittels, das durch Umsetzung eines Polyethers mit endständigen Hydroxygruppen mit Isophorondiisocyanat hergestellt ist, 44 Gew.-% Nitropenta und 40 Gew.-% Oktogen besteht. Ein kleines Zündrelais von 4 g aus Hexowax könnte ebenfalls eingesetzt werden.The ignition of the charge 2 was carried out by means of a Davey-Bickford SA4000 detonator and a small ignition relay of mass 4 g arranged in contact with the wave generator 3 for generating plane waves on the cylindrical part fitted in the circular opening of the sealing disc 4. This small ignition relay consists of a composite explosive consisting of 16 wt.% of a polyurethane binder prepared by reacting a polyether with terminal hydroxy groups with isophorone diisocyanate, 44 wt.% nitropenta and 40 wt.% octogen. A small ignition relay of 4 g made of hexowax could also be used.
Ein Nominal-Zündregime mit einer Geschwindigkeit von 7440 m/s wurde bei einem kleinen Übergangsbereich von unter 90 mm erzielt.A nominal ignition regime with a speed of 7440 m/s was achieved with a small transition area of less than 90 mm.
Ferner wurde ein Stapel aus neun Sprengstoffelementen für Munition hergestellt, die mit dem oben angegebenen Sprengstoffelement identisch waren. Dieser Stapel bestand aus drei übereinander angeordneten Reihen von drei Sprengstoffelementen, wobei jedes Sprengstoffelement von den benachbarten Sprengstoffelementen durch einen Abstand von 25 mm getrennt war. Eines der äußeren Sprengstoffelemente der unteren Reihe wurde dann wie beim vorhergehenden Test gezündet. Die nominale Zündung dieses Sprengstoffelements führte nicht zur Detonation der übrigen Sprengstoffelemente. Dieses Fehlen einer induzierten Detonation zeigt die geringe Empfindlichkeit der erf indungsgemäßen Sprengstoffelemente für Munition, und zwar trotz des Vorliegens der relativ empfindlichen Verbundsprengstoffe A&sub1;, B&sub1; und C&sub1; in diesen Sprengstoffelementen (Detonationsfähigkeitsindices von 150 und 190 Karten).Furthermore, a stack of nine explosive elements for ammunition was produced, which were identical to the explosive element specified above. This stack consisted of three superimposed rows of three explosive elements, each explosive element being separated from the adjacent explosive elements by a distance of 25 mm. One of the outer explosive elements of the lower row was then detonated as in the previous test. The nominal ignition of this explosive element did not lead to the detonation of the remaining explosive elements. This lack of induced detonation shows the low sensitivity of the explosive elements according to the invention for ammunition, despite the presence of the relatively sensitive composite explosives A₁, B₁ and C₁ in these explosive elements (detonability indices of 150 and 190 cards).
Zur besseren Demonstration der Güte und der Vorteile der erfindungsgemäßen Sprengstoffelemente für Munition wurden die folgenden beiden Vergleichstests durchgeführt, die nicht in den Rahmen der vorliegenden Erfindung fallen.To better demonstrate the quality and advantages of the inventive explosive elements for ammunition, the following two comparative tests were carried out, which do not fall within the scope of the present invention.
Gemäß dem Vergleichstest 1 unterscheidet sich das Sprengstoffelement für Munition von dem oben angegebenen erfindungsgemäßen Sprengstoffelement lediglich darin, daß der den Zündverstärker 9 des Wellengenerators 3 für ebene Wellen bildende Verbundsprengstoff einen Detonationsdruck von 20 GPa aufweist, der niedriger ist als der Detonationsdruck des Verbundsprengstoffs E&sub1; (22 GPa), der die Ladung 2 bildet.According to the comparison test 1, the explosive element for ammunition differs from the above-mentioned explosive element according to the invention only in that the composite explosive constituting the ignition amplifier 9 of the plane wave generator 3 has a detonation pressure of 20 GPa, which is lower than the detonation pressure of the composite explosive E₁ (22 GPa) constituting the charge 2.
Unter diesen Bedingungen konnte die gewünschte nominale Zündung der Ladung 2 (7440 m/s) nicht erzielt werden, sondern es wurde eine mittlere Zündgeschwindigkeit von 5000 m/s ermittelt, was einem Übergangsbereich über die gesamte Länge der Ladung entspricht.Under these conditions, the desired nominal ignition of charge 2 (7440 m/s) could not be achieved, but an average ignition speed of 5000 m/s was determined, which corresponds to a transition region over the entire length of the charge.
Gemäß dem Vergleichstest 2 wurden neun Sprengstoffelemente für Munition hergestellt, die sich von den oben erwähnten erfindungsgemäßen Sprengstoffelementen lediglich darin unterschieden, daß der die Ladung bildende Verbundsprengstoff der Verbundsprengstoff C&sub1; war, der den Zündverstärker 9 des Wellengenerators 3 zur Erzeugung ebener Wellen bildete, wobei der gleiche Stapelzündtest wie oben beschrieben durchgeführt wurde. In diesem Fall wurde eine induzierte Detonation des gesamten Stapels festgestellt.According to the comparative test 2, nine explosive elements for ammunition were prepared, which differed from the above-mentioned explosive elements according to the invention only in that the composite explosive constituting the charge was the composite explosive C1 constituting the ignition amplifier 9 of the wave generator 3 for generating plane waves, and the same stack ignition test as described above was carried out. In this case, induced detonation of the entire stack was observed.
Dieser Vergleichstest 2 zeigt klar, daß es überraschend war, daß bei den erfindungsgemäßen Sprengstoffelementen für Munition keine induzierte Detonation auftritt, da diese Sprengstoffelemente ja gleichwohl denselben Verbundsprengstoff C&sub1; und die Verbundsprengstoffe A&sub1; und B&sub1; enthalten, deren Empfindlichkeit gleich oder höher ist als die Empfindlichkeit des Verbundsprengstoffs C&sub1;, und zwar in einer größeren Menge (insgesamt 390 g).This comparative test 2 clearly shows that it was surprising that no induced detonation occurred with the explosive elements for ammunition according to the invention, since these explosive elements nevertheless contain the same composite explosive C₁ and the composite explosives A₁ and B₁, the sensitivity of which is equal to or higher than the sensitivity of the composite explosive C₁, in a larger quantity (390 g in total).
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