NO328476B1 - Production of propellant charges for cannon ammunition - Google Patents

Abstract

The present invention relates to a method for producing propellant powder charges intended for heavy barrel weapons, such as canons and howitzers, and with a high degree of filling and a high energy content, and also to propellant powder charges produced in accordance with this method. The charges according to the invention are distinguished by the fact that 70 to 95% of their weight consists of a more coarsely grained powder and 30 to 5% consists of a granular powder with a smaller grain size. These two powders have the same of different chemical composition, and one or more of them can be surface-inhibited.

Description

Denne oppfinnelse gjelder en drivladning med stor progressivitet og ekstremt stor fylle- eller lasttetthet, hovedsakelig beregnet for kanonammunisjon, dvs. for ammunisjon for våpen med våpenløp med stort kaliber. This invention relates to a propellant charge with great progressivity and extremely high filling or loading density, mainly intended for cannon ammunition, i.e. for ammunition for weapons with large caliber barrels.

I det som i dag er den mest vanlige måte å fremstille progressive drivladninger på, beregnet for storkalibrede våpen, gjør man hovedsakelig bruk av det som er kjent som granulert hullkrutt, det vil si krutt som frembringes ved ekstrusjon i en matrise, deretter deles opp i korte stenger eller sylindere med en, syv, nitten eller trettisyv langsgående tennladningskanaler. Ved denne geometriske konfigurasjon opprettholdt over hele brenntiden, med unntak av det absolutte sluttrinn kan multippelhullkrutt av denne type få gode progressive brennegenskaper ut fra det faktum at når slikt krutt blir konfigurert med en tennladning ("primed") vil det brenne fra alle de overflater som blir tilgjengelige for anordningen av en tennladningskanal, dvs. fra yttersiden av kornene og fra innsiden av tennladningskanalene og, fra disse overflater som således er tennladningsforsynt vil kruttet brenne mot de øvrige tennladningsutrustede overflater under en påfølgende økning av brennarealet, hvorved gassfrigjøringen også øker. In what is today the most common way of producing progressive propellant charges, intended for large-caliber weapons, use is mainly made of what is known as granulated hole gunpowder, i.e. gunpowder produced by extrusion in a matrix, then divided into short rods or cylinders with one, seven, nineteen or thirty-seven longitudinal ignition charge channels. With this geometric configuration maintained over the entire firing time, with the exception of the absolute final stage, multiple hole gunpowder of this type can have good progressive burning properties due to the fact that when such gunpowder is configured with an ignition charge ("primed") it will burn from all the surfaces that become available for the arrangement of an ignition charge channel, i.e. from the outside of the grains and from the inside of the ignition charge channels and, from these surfaces which are thus provided with ignition charges, the gunpowder will burn against the other surfaces equipped with ignition charges during a subsequent increase in the burning area, whereby the gas release also increases.

For å kunne sende ut et nærmere bestemt missil fra et nærmere bestemt våpen med et våpenløp og ved en forhåndsbestemt utgangshastighet Vo, det vil si med en nærmere fastlagt utskytingshastighet regnet rett utenfor munningen av våpenet må drivladningen kunne gi en viss ytterligere tilleggsenergi. Denne tilleggsenergi, som kan beregnes teoretisk med stor nøyaktighet, må frigis under missilets bevegelse fremover i våpenløpet. Dette betyr på sin måte at drivladningen må ha tid til å brenne ut i løpet av den tid missilet bruker på sin vei ut gjennom løpet. Den tidsperiode hvor drivladningen eller -kruttet trenger for å brenne ferdig og som således er den samme tidsperiode som missilet trenger for å skytes ut gjennom løpet, kan kalles "brenntiden". In order to be able to send out a specific missile from a specific weapon with a weapon barrel and at a predetermined output velocity Vo, that is to say with a more precisely determined launch velocity calculated directly outside the muzzle of the weapon, the propellant charge must be able to provide a certain additional energy. This additional energy, which can be calculated theoretically with great accuracy, must be released during the missile's forward motion in the barrel. In a way, this means that the propellant charge must have time to burn out during the time the missile takes on its way out through the barrel. The period of time that the propellant charge or gunpowder needs to burn completely and which is thus the same period of time that the missile needs to be launched through the barrel, can be called the "burning time".

Hvis samtidig lengden et krutt eller en drivladning med den aktuelle kjemiske sammensetning kan brenne også kalles "brenntiden" betyr dette at avstanden mellom to tilstøtende tennladningskanaler i et flerhulls krutt som har den ønskede brenntid vil tilsvare to ganger brennlengden som brenntiden i det aktuelle tilfelle tillater. Avstanden fra de enkelte tennladningskanaler til yttersiden av det kornformede krutt hvor tennladningskanalen er dannet må være den samme, under forutsetning av at kruttkornene ikke er overflatebehandlet med en brenningsinhibitor, hvilket noen ganger gjøres for å øke kruttets progressivitet. Kort summert vil det være fullt mulig å frembringe flerhullskrutt med forskjellig progressivitet ved å bruke forskjellige antall tennladningskanaler, idet de enkelte kruttkorn får et større inherent volum i avhengighet av antallet tennladningskanaler. Kruttets drivladningers progressivitet kan deretter på sin side fremheves ved overflatebehandling med et passende stoff som er vanskeligere å antenne, men likevel brennbart. If at the same time the length a gunpowder or a propellant charge with the relevant chemical composition can burn is also called the "burning time", this means that the distance between two adjacent ignition charge channels in a multi-hole gunpowder that has the desired burning time will correspond to twice the burning length that the burning time in the relevant case allows. The distance from the individual ignition charge channels to the outside of the granular gunpowder where the ignition charge channel is formed must be the same, provided that the gunpowder grains are not surface-treated with a burning inhibitor, which is sometimes done to increase the progressivity of the gunpowder. In short, it will be entirely possible to produce multi-hole gunpowder with different progressiveness by using different numbers of ignition charge channels, with the individual gunpowder grains having a larger inherent volume depending on the number of ignition charge channels. The progressivity of the gunpowder's propellant charges can then, in turn, be accentuated by surface treatment with a suitable substance that is more difficult to ignite, but still flammable.

Hovedtendensen i moderne artilleriteknologi er å søke ved alle tenkelige midler å øke artillerirekkevidden og skytehastigheten. Med hensyn til de avanserte fremgangs-måter som er utviklet i de senere år og som tillater at en motstander raskt og med stor nøyaktighet kan finne ut fra hvor vedkommende er blitt beskutt, vil det også være nødvendig raskt å kunne endre avfyringsstedet hver gang våpenløpet er åpnet. The main tendency in modern artillery technology is to seek by all conceivable means to increase artillery range and rate of fire. With regard to the advanced methods that have been developed in recent years and which allow an adversary to quickly and with great accuracy find out where he has been fired upon, it will also be necessary to be able to quickly change the firing point each time the weapon barrel is opened.

Øket skytehastighet oppnås hovedsakelig ved innføring av mekaniske innlastingssystemer og disse vil ikke bli gjennomgått i detalj her, heller ikke det taktiske behov for rask endring av skyteposisjoner. I motsetning til dette har man funnet at eldre artillerikanoner også, dersom de er i god stand, kan utvides til å gi større rekkevidde ved bruk av nyere utviklede høyenergikrutt og eventuelt også nyere utviklede missiler. Det er imidlertid et problem i denne sammenheng, ofte mer alvorlig enn styrkegrensene av et slikt våpens løp og mekanisme at rommet i akterdelen av løpet, dvs. i våpenkammeret, hvilket er tilgjengelig for den aktuelle drivladning, er for lite til å kunne oppta en konvensjonelt konfigurert drivladning som har tilstrekkelig energiinnhold for en slik øket rekkevidde. Increased firing rate is achieved mainly by the introduction of mechanical loading systems and these will not be reviewed in detail here, nor will the tactical need for rapid change of firing positions. In contrast to this, it has been found that older artillery guns can also, if they are in good condition, be extended to give a greater range by using more recently developed high-energy gunpowder and possibly also more recently developed missiles. However, there is a problem in this context, often more serious than the strength limits of such a weapon's barrel and mechanism, that the space in the aft part of the barrel, i.e. in the weapon chamber, which is available for the propellant charge in question, is too small to be able to occupy a conventional configured drive charge that has sufficient energy content for such an increased range.

Den foreliggende oppfinnelse gjelder således en fremgangsmåte som bruker hullforsynt eller uhullet granulært krutt til å frembringe progressive drivkruttladninger med en større fyllingsgrad eller lasttetthet og således også større lastvekt enn det som tidligere har vært mulig. Oppfinnelsen gjelder også drivkruttladninger som er frembrakt i samsvar med en slik fremgangsmåte. The present invention thus relates to a method which uses perforated or non-perforated granular gunpowder to produce progressive propellant charges with a greater degree of filling or load density and thus also greater load weight than has previously been possible. The invention also applies to propellant charges which have been produced in accordance with such a method.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er angitt i krav 1. Fordelaktige utførelser er angitt i krav 2-5. En drivkruttladning ifølge oppfinnelsen er angitt i krav 6 og 7. The method according to the invention is stated in claim 1. Advantageous embodiments are stated in claims 2-5. A propellant charge according to the invention is specified in claims 6 and 7.

Startpunktet for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er at det, mellom kornene i et granulært krutt som innføres i en beholder uten noen som helst form for organisert ordning, automatisk vil dannes et meget stort antall større eller mindre tomme rom som altså er i stort antall, men små, i tilfellet man har finkornet krutt og som er færre, men også større i et mer grovkornet krutt. The starting point for the method according to the invention is that, between the grains of a granular gunpowder that is introduced into a container without any form of organized arrangement, a very large number of larger or smaller empty spaces will automatically form, which are thus in large numbers, but small , in the case of fine-grained gunpowder and which are fewer, but also larger in a coarser-grained gunpowder.

Vår løsning av dette problem er nå så enkel at det er forbausende at den ikke har blitt lansert tidligere. I samsvar med det underliggende prinsipp for denne foreliggende oppfinnelse blander vi faktisk to eller flere typer granulært krutt i mengdeforhold som er tilpasset det bestemte formål, hvor det mest finkornede krutt vil kunne fylle ut de ellers tomme rom mellom de større kruttkorn. Ved passende valg av lufttyper og egnede blandingsforhold mellom dem vil det således være mulig å frembringe drivladninger som har lasttettheter som ligger meget nær eller faktisk over det man ellers kunne oppnådd dersom kruttkornene hadde vært rammet inn manuelt for størst mulig pakkingsgrad, idet den siste fremgangsmåte er fullstendig utelukket for praktisk bruk. De eneste tilleggsforetak man må utføre i forbindelse med den foreliggende oppfinnelse er at ladningene blir vibrert under kruttfyllingen, hvilket også er å foretrekke utført samtidig for de to kruttyper. En eller flere av kruttypene som brukes kan i tillegg overflate- behandles med lanke på brennhemming eller inhibitering i den hensikt å få utført ytterligere kontroll av progressiviteten. Our solution to this problem is now so simple that it's surprising it hasn't been launched sooner. In accordance with the underlying principle of this present invention, we actually mix two or more types of granular gunpowder in proportions adapted to the specific purpose, where the most finely grained gunpowder will be able to fill the otherwise empty spaces between the larger gunpowder grains. With the appropriate selection of air types and suitable mixing ratios between them, it will thus be possible to produce propellant charges that have charge densities that are very close to or actually above what could otherwise be achieved if the gunpowder grains had been framed manually for the greatest possible degree of packing, the last method being completely excluded for practical use. The only additional measures that must be carried out in connection with the present invention are that the charges are vibrated during the gunpowder filling, which is also preferably carried out simultaneously for the two types of gunpowder. One or more of the types of gunpowder used can also be surface-treated with flame retardancy or inhibition in order to have further control of progressivity carried out.

Den foreliggende oppfinnelse gjør det således mulig å frembringe drivkruttladninger med stor lasttetthet og nøyaktig det høyenergiinnhold som trengs for det aktuelle tilfelle. En drivkruttladning som frembringes i samsvar med oppfinnelsen kan således inneholde 70-95 % vektdeler av et grovkornet multippelhullkrutt, for eksempel et 19 hulls eller 37 hullskrutt og 30-5 % vektdeler av et mindre flerhullskrutt, for eksempel et 1 hullskrutt eller et 7 hullskrutt, og i betraktning av det ønskede sluttresultat kan disse kruttyper hver ha samme eller forskjellig kjemisk sammensetning og være overflateinhibitert (overflatebehandlet med passende brennhemmere eller inhibitorer) eller ikke overflateinhibitert i det hele tatt. De prosentvise andeler som er skissert ovenfor gjelder yttergrensene som karakteriserer oppfinnelsen, mens man når man i praksis beregner ladningene for denne type som karakteriserer oppfinnelsen, vil man i de fleste tilfeller komme innenfor områdets 75-85 % vektdeler for det grovere flerhullskrutt og 25-15 % vektdeler for det flerhulls og mer fint kornede krutt eller om det er flere kruttyper. The present invention thus makes it possible to produce propellant charges with a high charge density and exactly the high energy content needed for the particular case. A propellant charge produced in accordance with the invention can thus contain 70-95% by weight of a coarse-grained multiple-hole gunpowder, for example a 19-hole or 37-hole gunpowder and 30-5% by weight of a smaller multi-hole gunpowder, for example a 1-hole gunpowder or a 7-hole gunpowder, and in consideration of the desired end result, these gunpowder types may each have the same or different chemical composition and be surface inhibited (surface treated with appropriate flame retardants or inhibitors) or not surface inhibited at all. The percentages outlined above apply to the outer limits that characterize the invention, while when one practically calculates the charges for this type that characterizes the invention, in most cases one will come within the range of 75-85% parts by weight for the coarser multi-hole gunpowder and 25-15 % parts by weight for multi-hole and more finely grained gunpowder or if there are several types of gunpowder.

Den nærmeste kjente teknikk vi er klar over er den ladningstype som er beskrevet i patentet US 4 519 855, hvor det fremgår at en drivkruttladning for ballistisk ammunisjon omfatter en første kruttkomponent som består av store kuler som lett kan fragmenteres til mindre korn av en første kruttkomponent og omsluttet av en andre kruttkomponent i form av et konvensjonelt granulert krutt som fyller ut rommene mellom de større kulene av den første type krutt. Også her har målet vært å frembringe en kruttladning med størst mulig fyllingsgrad, når man tar i betraktning de kruttyper som er benyttet, men progressiviteten av de drivladninger som fremkommer ved denne metode vil hovedsakelig være basert på de store kruttkulene og deres fragmentering under forbrenningen av kruttet og deretter brenningen på konvensjonell måte som vanlig granulært krutt, mens progressiviteten for vår spesifikke kruttladning i sin helhet baseres på den originale geometriske form av de kruttkorn som brukes. The closest known technique that we are aware of is the type of charge described in patent US 4,519,855, where it is stated that a propellant charge for ballistic ammunition comprises a first gunpowder component consisting of large balls that can be easily fragmented into smaller grains of a first gunpowder component and enclosed by a second gunpowder component in the form of a conventional granulated gunpowder which fills the spaces between the larger balls of the first type of gunpowder. Here, too, the aim has been to produce a gunpowder charge with the greatest possible degree of filling, when taking into account the types of gunpowder used, but the progressiveness of the propellant charges produced by this method will mainly be based on the large gunpowder balls and their fragmentation during the combustion of the gunpowder and then the firing in a conventional way as ordinary granular gunpowder, while the progressivity of our specific gunpowder charge is based entirely on the original geometric shape of the gunpowder grains used.

Den foreliggende oppfinnelse gjelder således en fremgangsmåte hvor granulært krutt brukes til å frembringe drivkruttladninger med en stor fyllingsgrad og en høy lasttetthet og likeledes et stort energiinnhold pr. ladning. Oppfinnelsen dekker også den ladning som frembringes ved hjelp av en slik fremgangsmåte. Oppfinnelsen gjør det også mulig å frembringe ladninger med nøyaktig kontrollert progressiv karakteristikk, ut fra det faktum at slike ladninger kan bygges opp av forskjellige mengder forskjellige kruttyper som har radikalt forskjellig progressiv karakteristikk. The present invention thus relates to a method where granular gunpowder is used to produce propellant charges with a large degree of filling and a high charge density and likewise a large energy content per charge. The invention also covers the charge produced by means of such a method. The invention also makes it possible to produce charges with precisely controlled progressive characteristics, based on the fact that such charges can be built up from different amounts of different gunpowder types that have radically different progressive characteristics.

Oppfinnelsen bygger således i sin helhet på kombinasjon av to eller flere typer granulært krutt med slike geometriske eksterne former og kornstørrelser at kruttet med den minste kornstørrelse vil være i best mulig posisjon til å fylle ut tomrommene mellom de større kornene. The invention is thus entirely based on a combination of two or more types of granular gunpowder with such geometric external shapes and grain sizes that the gunpowder with the smallest grain size will be in the best possible position to fill the voids between the larger grains.

Oppfinnelsen skal illustreres med følgende eksempel: The invention shall be illustrated with the following example:

Eksempel: Fra et nitorcellulosekrutt av standard kvalitet og som vi har brukt i mange år for å frembringe artillerikrutt ble på den ene side fremstilt et 19 hullskrutt med kornstørrelse på 17 x 17 mm og et 1 hullskrutt med en kornstørrelse på 5 x 5 mm. Av disse kruttypene blandet vi 2,3 kg av 19 hullskruttet med 0,5 kg av 1 hullskruttet og fikk således en drivladning med et energiinnhold som tilsvarte 122 % av energiinnholdet i en standardladning som vi tidligere hadde produsert og som bare var laget 19 hullskrutt. Begge ladningstyper opptok samme volum. Oppfinnelsen gjør det således mulig å oppnå betydelige fordeler ved hjelp av meget beskjedne midler. Example: From a nitorcellulose gunpowder of standard quality, which we have used for many years to produce artillery gunpowder, a 19-hole gunpowder with a grain size of 17 x 17 mm and a 1-hole gunpowder with a grain size of 5 x 5 mm were produced on the one hand. Of these gunpowder types, we mixed 2.3 kg of 19-hole gunpowder with 0.5 kg of 1-hole gunpowder and thus obtained a propellant charge with an energy content that corresponded to 122% of the energy content of a standard charge that we had previously produced and which was only made of 19-hole gunpowder. Both charge types occupied the same volume. The invention thus makes it possible to achieve significant advantages using very modest means.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for å frembringe progressive drivkruttladninger beregnet for våpen med våpenløp, hvilke ladninger har en stor fyllingsgrad og en høy lasttetthet og således et stort energiinnhold, hvor ladningen er frembrakt ved å blande minst to typer granulært krutt med innbyrdes forskjellig kornstørrelse, hvor i det minste kruttypen med størst kornstørrelse og således med de fleste interne tennladningskanaler har en progressiv brennkarakteristikk,karakterisert vedat granulært krutt velges som subsidiære kompo-nenter i den aktuelle ladning, idet kruttets størrelse, geometriske form og mengde tilpasses for å gi minst mulig tomme rom mellom de enkelte kruttkorn.1. Method for producing progressive propellant powder charges intended for weapons with gun barrels, which charges have a high degree of filling and a high charge density and thus a high energy content, where the charge is produced by mixing at least two types of granular gunpowder with mutually different grain sizes, where in the smallest gunpowder type with the largest grain size and thus with most internal ignition charge channels has a progressive burning characteristic, characterized by granular gunpowder being selected as subsidiary components in the charge in question, the size, geometric shape and quantity of the gunpowder being adapted to give the least possible empty spaces between the individual grains of gunpowder. 2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat startmaterialet som velges for ladningen omfatter minst to typer krutt hvis innbyrdes progressivitet er optimalisert for det bestemte formål.2. Method according to claim 1, characterized in that the starting material selected for the charge comprises at least two types of gunpowder whose mutual progressivity is optimized for the specific purpose. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat startmaterialet som velges for ladningen er granulært krutt av samme eller forskjellig kjemisk sammensetning, men forskjellig kornstørrelse og således med et forskjellig antall interne tennladningskanaler.3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the starting material chosen for the charge is granular gunpowder of the same or different chemical composition, but different grain size and thus with a different number of internal ignition charge channels. 4. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-3,karakterisert vedat, valget av startmaterialet innebærer valg av kruttyper hvorav en eller flere er overflateinhibitert.4. Method according to one of claims 1-3, characterized in that the selection of the starting material involves the selection of gunpowder types, one or more of which are surface inhibited. 5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4,karakterisert vedat, av de kruttyper som er ment å inkluderes i den endelige ladning, samtlige typer introduseres samtidig med hverandre, og samtidig utsettes omslutningen, huset eller liknende som kruttet tilføres og som ladningen skal lagres i før bruken, for vibrasjoner som bedrer dens pakketetthet.5. Method according to claims 1-4, characterized in that, of the types of gunpowder that are intended to be included in the final charge, all types are introduced simultaneously with each other, and at the same time the enclosure, housing or similar in which the gunpowder is supplied and in which the charge is to be stored is exposed before use, for vibrations that improve its packing density. 6. Drivkruttladning beregnet for våpen med løp, med stor fyllingsgrad og høy lastetetthet og med et stort energiinnhold og fremstilt i samsvar med fremgangsmåten ifølge ett av kravene 1-5,karakterisert vedet innhold av minst to forskjellige typer granulært krutt av hvilke minst én type har progressiv brennkarakteristikk og hvor en eller flere av kruttypene kan være overflateinhibitert, og hvor brennkarakteristikken for disse forskjellig kruttyper er tilpasset hverandre, mens deres innbyrdes kornstørrelse og mengden av hvert krutt som innbefattes i ladningen er tilpasset hverandre slik at de tomme rom som nødvendigvis dannes mellom de enkelte kruttkorn blir begrenset så mye som mulig.6. Propellant charge intended for weapons with a barrel, with a high degree of filling and high loading density and with a high energy content and produced in accordance with the method according to one of claims 1-5, characterized by the content of at least two different types of granular gunpowder of which at least one type has progressive burning characteristics and where one or more of the gunpowder types may be surface-inhibited, and where the burning characteristics of these different types of gunpowder are adapted to each other, while their mutual grain size and the amount of each gunpowder included in the charge are adapted to each other so that the empty spaces that are necessarily formed between the individual grains of gunpowder are limited as much as possible. 7. Drivkruttladning ifølge krav 6 med stor fyllingsgrad og høyt energiinnhold og beregnet for våpen med våpenløp med stort kaliber,karakterisert vedat 70-95 vektdeler, fortrinnsvis 75-85 vektdeler består av mer grovt kornet krutt, så som et 19 hulls eller 37 hulls krutt som er delt opp i korte seksjoner, og 30-5 vektdeler, fortrinnsvis 25-15 vektdeler av et mer finfordelt krutt, så som et 1 hulls eller 7 hullskrutt, idet disse to kruttyper har samme eller forskjellig kjemisk sammensetning og hvor minst ett av dem er progressivt, mens ett eller flere av dem kan være overflateinhibitert.7. Propellant powder charge according to claim 6 with a high degree of filling and high energy content and intended for weapons with large caliber barrels, characterized in that 70-95 parts by weight, preferably 75-85 parts by weight, consists of coarser-grained gunpowder, such as a 19-hole or 37-hole gunpowder which is divided into short sections, and 30-5 parts by weight, preferably 25-15 parts by weight of a more finely divided gunpowder, such as a 1-hole or 7-hole gunpowder, these two types of gunpowder having the same or different chemical composition and where at least one of them is progressive, while one or more of them may be surface inhibited.