[0001] Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind gepreßte Treibladungskörper aus Nitrocellulose
und daraus hergestellte Ladungen.
[0002] 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.
[0003] 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-Lhaduugen eingesetzt (vgl. US-PS 4
106 960). 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 PreBkörper wurden solche Nitrocellulosekörner
bisher nicht verwendet.
[0004] 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.
[0005] 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.
[0006] Die erfindungsgemäßen Treibladungen enthalten als überwiegenden Bestandteil ein-
oder mehrbasige Treibladungspulver in Form von Pulverkörpern. Diese Pulverkörper liegen
vorzugsweise als Mehrlochpulverkörper vor.
[0007] 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.
[0008] 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.
[0009] Anschließend werden die so umhüllten Pulverkörper zu den im Anspruch 1 genannten
Formkörpern verpreßt. Das Verpressen erfolgt in an sich bekannter Weise bei einem
Preßdruck zwischen 500 und 1 500 kg/cm
2 (49 000 bis 150 000 Pa) 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.
[0010] 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.
[0011] 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.
[0012] Obwohl die erfindungsgemäßen Treibladungsformkörper 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.
[0013] 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.
[0014] 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.
[0015] 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 909 391 beschrieben.
[0016] 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.
[0017] 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 Bobrungen aus.
[0018] Anhand der Figuren 1 bis 7 wird die Erfindung beispielshaft erläutert.
Figur 1 stellt einen Schnitt durch einen Formkörper gemäß Anspruch 1 dar.
Figur 2 stellt einen Schnitt durch einen weiteren Formkörper gemäß Anspruch 1 dar,
in dessen zentraler Bohrung ein Kurzbahngeschoß mit nicht gezeigter Spitze angeordnet
ist.
Figuren 3 und 4 stellen Schnitte durch eine Kompaktladung gemäß Anspruch 2 dar.
Die Figuren 5 bis 7 zeigen Kurven über das Abbrandverhalten von Grünkornpulver (Figur
5), mit Acrylharz beschichtetem Pulver (Figur 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 50 000 Pa verdichtet. Die Verdichtung
betrug das 1,4fache der Schüttdichte.
Figur 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 Figur 3 sind drei erfindungsgemäße Treibsatzkörper zu einer Kompaktladung verbunden,
die von einer nitrocellulosehaltigen 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.
Figur 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 Figuren 5 bis 7 geben die Ergebnisse von Abbrandversuchen in der ballistischen
Bombe an. Die Kurven zeigen die dynamische Lebhaftigkeit in s .10-1 bei einer Ladedichte von 300 kg/m und einer Versuchstemperatur von 20 °C. In den
Kurven sind jeweils die Ergebnisse von 5 Schüssen angegeben.
Figur 5 dient zum Vergleich; in ihr ist der Abbrand von unbehandeltem Treibladungspulver
(Grünkornpulver) als Kurve angegeben.
Figur 6 zeigt den Abbrand eines gleichen Pulvers nach Behandlung mit 1,5 Gew.-% Acrylatharz.
In Figur 7 ist das Abbrandverhalten eines erfindungsgemäßen Treibladungskörpers aus
Treibladungskörnern entsprechend Figur 6 wiedergegeben.
Figur 6 zeigt die Wirkung der Acrylatbehandlung: Der Anstieg der Kurve ist verflacht
und das Druckmaximum auf niedrigere Werte als bei Figur 5 herabgesetzt, ohne die Progressivität
des Abbrandes zu verzögern. Bei den erfindungsgemäßen Treibladungskörpern gemäß Figur
7 ist der Anbrand noch weiter in gewünschter Weise verzögert und das Druckmaximum
noch weiter erniedrigt, ohne die Progressivität des Abbrandes zu verringern.
[0019] Diese Ergebnisse lassen erkennen, daß durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen Treibladungskörper
erhalten werden, bei deren Abbrand verbesserte innenballistische Werte erhalten werden.
Beim scharfen SchuB wurden diese Ergebnisse bestätigt: Mit erfindungsgemäßen Treibladungskörpern
wurde bei einem Maximaldruck von 3 250 bar eine Anfangsgeschwindigkeit V
o von 1 100 m/s erreicht, während bei einer Hülsenmunition mit geschütteter Treibladung
entsprechend dem Stand der Technik für eine Anfangsgeschwindigkeit Vo von 1 100 m/s
ein Maximaldruck von 3 600 bar benötigt wurde.
1. Selbsttragende, gepreßte Treibladungskörper aus Nitrocellulosepulverkörnern, die
mit einer Harzschicht beschichtet sind, dadurch gekennzeichnet , daß
a) die Nitrocellulosepulverkörner mit einer Acrylatharzschicht beschichtet sind, die
0,5 bis 6 Gew.-% der Körner ausmacht,
b) die Verpressung mit einer Preßkraft zwischen 500 und 1 500 kg/cm2 [49 000 N/m2 bis 150 000 N/m2J 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 Treibladungskörper 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.