DE102006030678B4

DE102006030678B4 - Sprengladung

Info

Publication number: DE102006030678B4
Application number: DE102006030678A
Authority: DE
Inventors: Ernst-Christian Dr. Koch
Original assignee: Diehl BGT Defence GmbH and Co KG
Current assignee: Diehl Defence GmbH and Co KG
Priority date: 2006-07-04
Filing date: 2006-07-04
Publication date: 2009-05-14
Anticipated expiration: 2026-07-05
Also published as: DE102006030678A1; EP1876160B1; NO20073027L; US20080006167A1; DE502007001607D1; ZA200705369B; EP1876160A1

Abstract

Sprengladung, bestehend aus dem Sprengstoff Oktogen, rotem Phosphor und einem Bindemittel, ausgewählt aus HTPB, TNT und TATB.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hochexplosive Sprengladung, die in der Anmeldung auch als Blast-Wirkladung bezeichnet wird.
Herkömmliche hochexplosive (HE-) Blast-Wirkladungen bestehen typischerweise aus Mischungen von Explosivstoffen mit metallischen Brennstoffen wie Bor, Silizium, Aluminium, Titan, Zirkonium, Magnesium oder Mischungen bzw. metallreichen Verbindungen oder Legierungen dieser Metalle.
Ein inhärenter Nachteil der Verwendung von Metallen in binären wie einheitlichen Ladungen dieser Art ist der Umstand, dass die Verbrennung von Metallpartikeln generell nur unwesentlich durch den Atmosphärendruck beeinflusst wird. Das bedeutet, dass der Druckexponent n im Vielle'schen Gesetz r = a·pⁿ nur sehr klein ist. Außerdem leiden Metalle grundsätzlich an dem Mangel, dass die an ihnen haftenden Oxidschichten einen schnellen Ausbrand verhindern. Insbesondere das kalorisch so vorteilhafte Bor mit einer volumenbezogenen Verbrennungsenthalpie von 138 MJ/dm³ nimmt aufgrund der inhärenten B₂O₃-Schicht nicht in vollem Umfang an einer Reaktion, sei dies in der Detonationsreaktionszone oder bei der Nachverbrennung, teil.
Die Probleme herkömmlicher Blast-Wirkladungen auf Metallbasis sind also: ein kleiner Druckexponent n der verwendeten Metalle und damit kaum Steigerung der Ausbrandgeschwindigkeit in geschlossenen Räumen, und eine unvollständige Reaktion der Metalle aufgrund von Oxidschichten.
Darüber hinaus ist es zum Beispiel aus den Druckschriften CH 31 79 08 B , DE 11 22 424 B und AT 17 29 37 B bekannt, zur Herstellung von Sprengladungen roten Phosphor einzusetzen, um die Explosionstemperatur des Sprengstoffgemisches zu erhöhen. Eine Beschreibung der verschiedenen Reaktionsweisen von rotem Phosphor mit unterschiedlichen anderen Materialien findet sich zum Beispiel in dem Artikel „Special Materials in Pyrotechnics: IV. The Chemistry of Phosphorous and its Compounds" von E.-C. Koch in Journal of Pyrotechnics, Ausgabe 21, 2005, Seiten 39 bis 50.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hochexplosive Blast-Wirkladung bereitzustellen, welche die oben genannten Probleme bei herkömmlichen Blast-Wirkladungen vermeidet. Insbesondere soll die Blast-Wirkladung eine höhere Leistung, d. h. einen schnelleren und möglichst vollständigen Ausbrand in geschlossenen Räumen erreichen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Blast-Wirkladung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene Sprengladung besteht aus dem Sprengstoff Oktogen, rotem Phosphor und einem Bindemittel, ausgewählt aus HTPB, TNT und TATB.
Die Vorteile einer solchen, roten Phosphor enthalten Blast-Wirkladung sind insbesondere ein hoher Druckexponent n und damit ein beschleunigter Ausbrand in geschlossenen Räumen, und eine hohe Flüchtigkeit des entstehenden Oxids und damit ein Beitrag zur Druck-Volumenarbeit.
Die Blast-Wirkladung ist somit hochexplosiv, brennt schneller und vollständiger aus als herkömmliche Blast-Wirkladungen auf Metallbasis und erzielt eine sehr hohe Druck-Volumenarbeit.
Das Bindemittel der Blast-Wirkladung kann wahlweise ein inerter Binder wie beispielsweise HTPB oder ein Sprengstoff wie beispielsweise TNT oder TATB sein.
Das molekulare P/O-Verhältnis der Blast-Wirkladung kann sowohl ≤ 2/5 als auch ≥ 2/5 sein.
Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten, nicht-einschränkenden Ausführungsbeispiels besser verständlich.
Die vorliegende Erfindung löst die eingangs beschriebenen Probleme herkömmlicher Blast-Wirkladungen auf Metallbasis durch die Verwendung von rotem Phosphor.
Wird roter Phosphor unter Atmosphärendruck angezündet, so erfolgt ein langsamer Abbrand im Bereich von 0,1 mm/s. Sauerstoff-unterbilanzierte pyrotechnische Sätze auf der Basis von rotem Phosphor liefern dagegen Abbrandraten von 1–2 mm/s. Werden solche Sätze eingeschlossen, so erfolgt nach dem Anzünden sogar ein explosionsartiger Abbrand.
Mischungen aus dem System Oktogen (Sprengstoff der Summenformel C₄H₈N₈O₈, Cyclotetramethylentetranitramin, auch als Homocyclonite bzw. HMX (High Melting Explosive)bezeichnet)/Hydroxyl-terminiertes Poly-Butadien (HTPB, Verwendung als Brennstoff und Bindemittel) und rotem Phosphor (RP) liefern Detonationsgeschwindigkeiten, die über jenen des reinen HMX liegen. So liefert zum Beispiel das ternäre System HMX/HTPB/RP mit dem Mischungsverhältnis von 68/12/20 eine Detonationsgeschwindigkeit von etwa 11.100 m/s und einen Chapman-Jouget-Druck von nicht weniger als 55 GPa.
Die Erfindung ist aber nicht nur auf Blast-Wirkladungen mit dem obigen ternären System HMX/HTPB/RP beschränkt. Zum Beispiel kann als Bindemittel anstelle des nicht-explosiven und schwer entzündlichen HTPB auch ein Sprengstoff wie beispielsweise TNT (Trinitrotoluol) oder TATB (Triaminotrinitrobenzol) verwendet werden.
Des Weiteren kann das molekulare P/O-Verhältnis der Blast-Wirkladung je nach deren Zusammensetzung sowohl ≤ 2/5 als auch ≥ 2/5 betragen.
Die Verwendung von rotem Phosphor bzw. roten Phosphor enthaltenden Verbindungen in der Blast-Wirkladung der Erfindung bewirkt einen hohen Druckexponenten n in dem eingangs erwähnten Vielle'schen Gesetz, was in einem beschleunigten Ausbrand in geschlossenen Räumen resultiert. Außerdem ist das entstehende Oxid in diesem Fall leicht flüchtig (z. B. ab etwa 250°C), was zu einer vollständigen oder wenigstens nahezu vollständigen Reaktion der Wirkladung führt und gleichzeitig einen Beitrag zur Druck-Volumenarbeit liefert. Wie aus der obigen Beschreibung ersichtlich, ist für die Blast-Wirkladung außerdem ein geringerer Anteil von teuren Nitraminen wie HMX und dergleichen erforderlich als bei herkömmlichen Systemen.

Claims

Sprengladung, bestehend aus dem Sprengstoff Oktogen, rotem Phosphor und einem Bindemittel, ausgewählt aus HTPB, TNT und TATB.
Sprengladung nach Anspruch 1, bestehend aus dem Sprengstoff Oktogen, rotem Phosphor und dem Bindemittel HTPB in einem Mischungsverhältnis von 68/20/12.