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(11) | EP 0 605 030 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Edelmetallhaltiger, durch Pressen geformter Sprengstoffkörper sowie dessen Verwendung |
| (57) Es ist an sich bekannt, Sprengstoffe mit Metallpulver zu versetzen, um eine gewisse
Leitfähigkeit zu erzielen, damit elektrostatische Ladungen ableitbar werden. Auf eine
Erzielung einer galvanischen Leitfähigkeit musste jedoch verzichtet werden, da ein
hoher Anteil an Metall die Brisanz des Sprengstoffes massgeblich reduziert. Durch das Zumischen eines geringen Anteils an Edelmetallplättchen (1) zu einem Bindemittel (3) und zu Sprengstoffkörnern (2) kann eine homogene Mischung erzielt werden, welche nach dem Verpressen zu Formkörpern galvanisch leitend ist. Neben einem Sprengstoffkörper ist ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie eine bevorzugte Verwendung beansprucht. |
[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen metallhaltigen, durch Pressen geformten Sprengstoffkörper.
[0002] Es ist bekannt (CH -A5- 462 688), Ammoniumnitrat-Sprengstoff mit Mineralöl und Metallpulver zu mischen, mit dem Ziel, dessen Empfindlichkeit gegenüber elektrostatischen Aufladungen zu reduzieren. Derartige Sprengstoffe finden hauptsächlich im Tiefbau Anwendung und werden meist in Bohrlöcher eingefüllt.
[0003] Zur mechanischen Verstärkung von Sprengladungen werden metallische Fasern verwendet (US-PS 3,960,049), wodurch ebenfalls eine gewisse Leitfähigkeit erzielt wird.
[0004] Bekannt (FR -A- 2 003 626) ist ausserdem, Sprengladungen aus gepressten Nitrocellulosefasern mittels durchgezogener elektrischer Leitungen zur Erhitzung und damit zur Initiierung zu bringen.
[0005] In sämtlichen Fällen wird nur eine relativ geringe spezifische Leitfähigkeit und keine eigentliche galvanische Leitung erzielt.
[0006] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen elektrisch gut leitenden Sprengstoff zu schaffen, der eine hohe Leistung und Handhabungssicherheit aufweist.
[0007] Gegenüber anderen bekannten Hochleistungs-Sprengstoffen darf die Detonationsgeschwindigkeit nur geringfügig niedriger sein; ebenso muss die Funktion des Sprengstoffes im militärisch anwendbaren Temperaturbereich von -35°C bis +63°C gewährleistet sein.
[0009] Die vorliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im Sprengstoff ein elektrisch leitendes Gefüge bestehend aus duktilen Edelmetallplättchen vorgesehen ist, welche Plättchen um die Sprengstoffkörner galvanisch leitende Brücken bilden mit einer Leitfähigkeit von wenigstens 5 S m/mm².
[0010] Die im Patentanspruch genannten Edelmetallplättchen sind handelsüblich und werden in der Metallurgie als "Flitter" bezeichnet.
[0011] Im ungepressten Zustand ist eine Mischung aus Sprengstoffkörnern und "Flitter" nicht galvanisch leitend. Überraschenderweise werden jedoch die Sprengstoffkörner während des Pressvorganges plattiert und bilden dadurch auch bei einem geringen Anteil an Edelmetall ein zuverlässig wirkendes elektrisch leitendes Gefüge.
[0012] Ein erfindungsgemässer Sprengstoff erlaubt neuartige Konstruktionen von elektrisch gezündeten Munitionskörpern, in welchen keine oder nur wenig funktionsstörende elektrische Verbindungsleitungen notwendig sind. Zudem steigt die Handhabungssicherheit der Systeme aufgrund der Metallumhüllung der Sprengstoffkörner.
[0014] Alternativ lässt sich, wenn auch mit höherem wirtschaftlichen Aufwand, Gold, gemäss Anspruch 3, einsetzen.
[0015] Die in den Ansprüchen 2 und 3 angegebenen Härte-Werte sind nach BRINELL gemessen und gewährleisten ein ausreichendes duktiles Verhalten an handelsüblichen Sprengstoffkörnern; sie werden damit einwandfrei beim Verpressen plattiert.
[0019] Überraschenderweise wird die gewünschte Leitfähigkeit bereits durch die in Anspruch 7 aufgeführten geringen Volumenanteile erzielt.
[0020] Das Verfahren nach Anspruch 8 zeichnet sich durch seine besondere Einfachheit aus und lässt sich sehr leicht in bereits bestehende Fabrikationsabläufe integrieren.
[0021] Die Verwendung nach Anspruch 9 gewährleistet eine einwandfreie, verzerrungs- und verzögerungsfreie Zündsignalübertragung, ohne dass die Joul'sche Wärme den Sprengstoff merklich erhitzen würde.
[0022] Obwohl ein erfindungsgemässer Sprengstoffkörper eine nur geringfügige Leistungsreduktion gegenüber nicht leitenden Sprengstoffen aufweist, kann dieser, insbesondere aufgrund wirtschaftlicher Überlegungen, mit konventionellen weiteren Hochleistungssprengladungen gemäss Anspruch 10 kombiniert werden.
[0024] Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung des leitenden Gefüges in einem galvanisch leitenden Sprengstoffkörper,
- Fig. 2
- eine Tandem-Hohlladung mit der Zündsignalübertragung dienenden galvanisch leitenden Sprengstoffkörpern.
[0025] Die Darstellung Fig. 1 ist eine aus einer Rastermikroskopaufnahme umgesetzte Zeichnung. Mit 1 sind Edelmetallplättchen bezeichnet, welche Sprengstoffkörner 2 plattieren. Die zwischen den einzelnen Sprengstoffkörnern 2 befindlichen Hohlräume sind partiell mit Bindemittel 3 ausgefüllt.
1. Beispielsweise Herstellung eines galvanisch leitenden Sprengstoffkörpers
1a. Mischungskomponenten:
Handelsüblicher Sprengstoff (Octogen, Klasse C; Firma DYNO, Norwegen) wird mit handelsüblichen
Silberplättchen (Silber-Flakes; Firma DORAL, Vétroz, Schweiz) und handelsüblichem
Bindemittel (Binder Octastit VIII L; Firma DYNO, Norwegen) zu leitfähigem Sprengstoff
verarbeitet.
1b. Mischungsverhältnisse:
86,7 Gew.-% Sprengstoffkörner mit einer Kristalldichte von 1,903 g/cm³ werden mit
10,7 Gew.-% Silberplättchen mit einem Durchmesser von 40 µm und einer mittleren Dicke
von 0,4 µm und mit 2,6 Gew.-% Bindemittel verwendet.
1c. Verfahrensschritte:
In einem ersten Schritt werden die Silberplättchen mit dem Binder in einem Mischer
durch einen üblichen Rührer miteinander homogen vermischt. In einem zweiten Verfahrensschritt
wird das mit Silberplättchen beladene Bindemittel in einem Trommelmischer auf die
Sprengstoffkörner aufgebracht und getrocknet. In diesem Zustand ist die Mischung nicht
leitfähig.
Anschliessend wird der Sprengstoff in einer bekannten Pressform (vgl. EP -A1- 0 296
099) in seine Rohform gepresst; jetzt ist der derart erzeugte Körper galvanisch leitend.
2. Messergebnisse
Zylindrische Sprengstoffpresskörper von 21 mm Durchmesser und 15 mm Länge wurden untersucht.
Dabei wurde festgestellt, dass der als relevant zu betrachtende Durchgangswiderstand
bei Kontaktflächen von 5 mm² und einem Kontaktabstand von 10 mm unterhalb von 3 Ohm
liegt.
Die Detonationsgeschwindigkeit übersteigt 8370 m/s.
In bezug auf die Druckfestigkeit der Presskörper konnten keine wesentlichen Unterschiede
zu nicht leitenden Körpern festgestellt werden.
3. Empfindlichkeit
Reibempfindlichkeit (gemessen mit Apparat PETERS): Bei 8 kg Belastung wurde keine
Wirkung erzielt; bei 10,8 kg wurde ein Knistern festgestellt; bei 12,0 kg Belastung
entstanden "Anbrenner".
Funkenentladungsempfindlichkeit (gemessen mit Apparatur GRD):
Bei 18 mJ Funkenenergie war keine Wirkung ersichtlich; bei 56 mJ wurden sehr schwache
"Anbrenner" feststellbar. Schlagempfindlichkeit (Fallhammerprüfung nach KOENEN und
IDE):
Bei 25 cm Fallhöhe war keine Wirkung vorhanden; bei 30 cm Fallhöhe wurden "Anbrenner"
feststellbar.
4. Thermische Stabilität
DSC/TG-Messungen (Differential Scanning Calorimetry/Thermo Gravimetry):
Die DSC/TG-Kurven decken sich mit denjenigen von nicht leitendem Sprengstoff, dh.
der Zusatz von Silber beeinflusst die thermische Zersetzung nicht.
5. Edelmetallanteil im Sprengstoff
Ein für technische Anwendung geeigneter spezifischer Widerstand von 3 x 10⁻⁴ Ωcm wurde
mit einem Anteil von 2% Silber am Gesamtvolumen erzielt. Mit 1% Volumenanteil Silber
resultierte ein spezifischer Widerstand von 10 x 10⁻⁴ Ωcm; mit 3 Volumen-% Silber
wurde, ein solcher von 0,18 x 10⁻⁴ Ωcm erreicht.
[0026] Ähnliche Verhältnisse gelten für andere Edelmetalle.
5a. Gold-Plättchen im Sprengstoff
Eine alternative Ausführung mit im Handel erhältlichen Goldplättchen (Gold-Flakes;
Firma DEMETRON, Hanau, Deutschland), in handelsüblichem Sprengstoff (Octogen C, Firma
DYNO, Norwegen) und einem entsprechenden Bindemittel (Octastit VIII L), wurde untersucht.
In 80,2 Gew.-% Sprengstoff, mit einer Kristalldichte von 1,903 g/cm³ wurden 17,4 Gew.-%
Goldplättchen, mit einem mittleren Durchmesser von 7,8 µm, bei einer mittleren Dicke
von 0,4 µm, mit 2,4 Gew.-% Binder vermengt.
Der in analoger Weise hergestellte Sprengstoffkörper wies einen spezifischen Widerstand
auf, der bis zu 25 % höher war als im Ausführungsbeispiel mit Silber. Demzufolge,
wurde aus praktischen und wirtschaftlichen Gründen diese Variante nicht weiterverfolgt.
[0027] Noch weniger bewährt haben sich relativ harte Legierungen wie beispielsweise Silber/Kupfer-Legierungen mit 2 Gew.-% Kupfer oder generell unedle Metalle.
6. Anwendungsbeispiel
In Fig. 2 ist eine Tandem-Hohlladung dargestellt, welche galvanisch leitende Sprengstoffkörper
verwendet, um den Hohlladungsstrahl störende elektrische Verbindungsleitungen zu eliminieren.
Damit konnte gleichzeitig der konstruktive Aufbau gegenüber dem Bekannten vereinfacht
werden: Ein Gehäuse 10 ist in an sich bekannter Weise partiell durch ein Teil 10'
einer Doppelhaube gebildet. Im Innern befindet sich frontseitig ein als Kalotte ausgebildetes,
gegenüber dem äusseren Teil 10' der Doppelhaube durch einen Luftspalt isoliertes,
weiteres Teil 11 der Doppelhaube. Die Doppelhaube dient in bekannter Weise einer Aufschlagkontaktierung,
d.h. der Initiierung des Zündsignals.
Eine frontseitige Auskleidung ist auf einem elektrisch leitenden Sprengstoffkörper
13, eine Frontladung, formschlüssig aufgesetzt. Gegenüber dem Gehäuse 10 ist der Sprengstoffkörper
13 durch eine Isolations- und Zentrierbüchse 16 beabstandet. Rückseitig befindet sich
am Sprengstoffkörper 13 ein erster Zünder 14, welcher mit einer Vorladung 15 versehen
ist und in einer Isolationsscheibe 17 zentral gehalten ist.
Eine Dämmbüchse 18, aus Kunststoff, dient der Schockisolation und ist im Raum unterhalb
des Sprengstoffkörpers 13, in an sich bekannter Weise vorgesehen. Über eine Verbindungsleitung
19 ist ein zweites inneres, kalottenförmiges Teil 20 einer weiteren, zur ersten parallel
geschalteten Doppelhaube mit einem Verbindungsflansch 21 zentriert. Eine heckseitige
Auskleidung 22 liegt auf einer Hauptladung 23; am Kegelstumpf der Auskleidung 22 ist
ein weiterer elektrisch leitender Sprengstoffkörper 24 aufgesetzt, der durch einen
hier nicht dargestellten elektrischen Kontakt mit einer in einer inerten Linse 25
zentrierten Verstärkungsladung 27 (Booster) galvanisch verbunden ist. Eine zusätzliche
Heckladung 26 umschliesst die inerte Linse 25 in ihrem Endbereich.
In einem Leitwerkflansch 29 wird ein üblicher Zünder 28 mit Zündgenerator eingesetzt
und durch ein hier nicht dargestelltes Leitwerk einsatzfähig.
[0028] Der konstruktive Aufbau sowie die hier verwendeten Komponenten sind als solche bekannt; durch den Einsatz galvanisch leitender Sprengstoffkörper ist der Munitionskörper leistungsfähiger als vergleichsweise Konstruktionen, da keine störenden Metallteile bzw. Verbindungsleitungen die Hohlladungsstrahlen in ihren sensiblen Bereichen beeinflussen.
[0029] Selbstverständlich ist der Erfindungsgegenstand nicht auf militärische Anwendungen beschränkt; er kann insbesondere in der Sicherheitstechnik zu einfachen und sehr kompakten Kombinationen mit elektrischen und elektronischen Schaltungen kombiniert werden. Die gegenüber graphithaltigen Sprengstoffen um den Faktor 10³ bessere Leitfähigkeit gewährleistet eine hohe Funktionssicherheit derartiger Konstruktionen.