DE1238824B

DE1238824B - Zuendsystem zum grossflaechigen Zuenden von Treibsaetzen und/oder Triebladungen

Info

Publication number: DE1238824B
Application number: DE1965P0036049
Authority: DE
Inventors: William Earle Schulz
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1964-02-11
Filing date: 1965-02-11
Publication date: 1967-04-13
Also published as: BE659493A; GB1036396A; CH450990A; IL22959A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

SCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

C06d

Deutsche KL: 78 d - l/W

Nummer: 1 238 824

Aktenzeichen: P 36049 VI b/78 d

Anmeldetag: 11. Februar 1965

Auslegetag: 13. April 1967

Es bestehen grundsätzlich mehrere Möglichkeiten zum Zünden von Treibladungen und -sätzen. Soll z. B. in einem Raketentriebwerk oder einer Artilleriegranate sehr rasch soviel als möglich einer Ladung gezündet werden, so ist hierfür ein Zündsystem geeignet, das genau in eine sich in Längsrichtung der Ladung erstreckende Ausnehmung paßt. Die bekannten Zündsysteme wiesen gewisse Nachteile auf, wie Unzulässigkeit, d. h., der Zündstab war brisant, oder die Detonation erfolgte mit nicht entsprechender Geschwindigkeit, so daß Reichweite und Leistung der Granate oder des Triebwerks nicht einwandfrei waren; weitere Nachteile waren mangelnde Sicherheit bei der Handhabung und Lagerung, hohe Kosren, übermäßiges Gewicht des Zündsystems oder des Zündsystems zusammen mit den erforderlichen Zündmitteln und Schwierigkeit bei der Betätigung durch Maßnahmen wie durch eine Flamme oder einen Funken.

Zündschnüre mit einer Seele aus Gemischen von 15 bis 8O°/o kristalliner, hochexplosiver Stoffe, einem Oxydationsmittel und einem Brennstoff in einer Metallhülse mit einer Ladung von 0,42 bis 4,2 g pro laufenden Meter sind bekannt.

Aus der USA.-Patentschrift 2 959 001 ist die Ver-Wendung einer Kombination einer geformten Ladung eines zündbaren Metalls, z. B. Aluminium, bekannt. Dieses kann in Form eines metallischen Überzugs um den Sprengstoff als Metalldraht oder Metallpulver, welches um oder in unmittelbarer Nähe des Spreng-Stoffs verteilt ist, vorliegen. Es kann jedoch auch eine leicht zerstörbare Metallauskleidung für die Seele einer geformten Ladung sein. Bei der Detonation der geformten Ladung entsteht ein Strahl von heißem Gas und geschmolzenem oder verdampftem Metall, der mit großer Geschwindigkeit zu der Zündung des Sprengstoffs führt. Die Anwendung eines derartigen Zündsystems ist kostspielig, ist nicht sehr sicher und führt zu größeren Zerstörungen als bei der Anwendung einer Zündschnur, die im allgemeinen anliegend an die Treibladung angeordnet ist, wohingegen eine geformte Ladung zwangsweise von mindestens einem Teil der Treibladung entfernt vorliegt. Schließlich müssen geformte Ladungen nötigerweise brisanter sein und erfordern daher eine sorgfältigere Auslegung und Überwachung, um eine Zertrümmerung und ein Eindringen in das Sprengmittel zu vermeiden.

Die Erfindung bringt somit ein Zündsystem zum großflächigen Zünden von Treibsätzen oder Treibladungen, besonde^s^JnclajÜTajigeordneten langgestj^ckten^HoHunigenr wo Bei zuiammeTrTrnT~cTem initiererrden~T5etonationsstoß des Zünders erhitzte, Zündsystem zum großflächigen Zünden von
Treibsätzen und/oder Treibladungen

Anmelder:

E. I. du Pont de Nemours and Company,

Wilmington, Del. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls
und Dr. E. Frhr. v. Pechmann, Patentanwälte,
München 9, Schweigerstr. 2

Als Erfinder benannt:

William Earle Schulz, Wenonah, N. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 11. Februar 1964

(343 994),

vom 1. September 1964

(393 561)

verdampfte und/oder entzündete Aluminiumteilchen auf die Treibladungsoberfläche zur Einwirkung gebracht wefden, und ist gekennzeichnet durch die an sich bekannte Verwendung einer Detonationszündschnur, deren explosive Seele jedoch aus einem Gemisch von 50 bis 95 °/o Bleiazid sehr hoher Reinheit und 50 bis 5 °/₀ feinteiligem Aluminium besteht und die pro laufenden Meter mindestens 0,05 g Bleiazid enthält.

Das Bleiazid muß sehr hohe Reinheit besitzen, d. h. etwa 98,5gewichtsprozentig (vorzugsweise RD-1333- oder RD-1343-bleiazid, wie in »Encyclopedia of Explosives and Related Items«, Bd. 1, Verl. Picatinny Arsenal, Dover, N. J., S. A 557 bis A 563 beschrieben).

Das Aluminium kann von pulverfein, also etwa 1 μ, bis zu grobkorn, wie etwa 100 μ. sein, z. B. gemahlene, zerkleinerte Pellets, Dreh-, Säge- und Hobelspäne, Schuppen. Aluminiumpulver der zum Nieten geeigneten Sorte (z. B. Schüttgewicht 0,76 bis 0,88 g/cm³; Korngröße: 100% <0,295mm, 80 bis 90°/₀ <0,175 mm, 60 bis 70°/₀ <0,147mm, 2% <0,074 mm, wird bevorzugt, jedoch kann das Aluminium auch in einer anderen feinen Form vorliegen, z. B. granuliert, zerstäubt und/oder schuppig.

Die Menge und Ladung der Komponenten in dem Gemisch hängen von mehreren Faktoren ab. Die Zündwir-

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kung von Zündsystemen mit höherem Prozentsatz an fei- geschossen mit brennbaren Kartuschen, äfee

nem Aluminium ist gewöhnlich geringer als die von Zünd- und Granaten. Übliche Zündmassen, wie ScfawarzT

systemen mit niedrigerem Prozentsatz, z. B. 10 bis 25 %· pulver und solche mit Bor und Kaliumnitrat "¹O^Ar

Ein bevorzugtes Gemisch enthält etwa 60°/₀ Bleiazid Silicium, Kaliumnitrat, Aktivkohle und Eisenoxyd,

und 40% Aluminium, wenn das Zündsystem z. B. 5 zünden weitgehend mit der Geschwindigkeit der

für rückstandslos verbrennende Artilleriemunition und Detonationszündschnur z. B. etwa 1800 bis 3000 m/sec.

Rauchbomben verwendet werden soll. Wenn hohe Nach Zünden des Zündsystems pflanzt sich der

Zündgeschwindigkeit bei leicht zündenden Treibstoffen Impuls mit extrem hoher Geschwindigkeit, z. B. etwa

erforderlich ist, so verwendet man einen hohen Anteil 1800 bis 5000 m/sec, über die ganze Zündschnur und

an Bleiazid, während man für schwerer zündende io der ihr anliegenden Ladung fort, so daß es zu einem

Treibstoffe einen geringeren Anteil anwendet. Bei weitgehend gleichzeitigen Abbrennen der gesamten

gegebener Verteilung im Gemisch ist die Geschwindig- Innenfläche der Ladung kommt,

keit der Fortleitung des Zündimpulses um so geringer, Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen

je geringer der Bleiazidgehalt ist. Durch Erhöhung der näher erläutert.

Verteilung, d. h. der Ladung des Zündsystems mit dem 15 F i g. 1 zeigt einen Schnitt durch ein erfindungs-

Gemisch, nimmt die Geschwindigkeit zu. Für die gemäßes Zündsystem, und

meisten Anwendungszwecke übersteigt die Ladung des F i g. 2 bis 6 sind Schnitte durch Treibsätze mit den Zündsystems an Gemisch nicht 10,5 g pro laufenden erfindungsgemäßen Zündsystemen.
Meter; für eine nicht heftige, nicht brisante Zündung In F i g. 1 ist eine Detonationszündschnur 5 mit beträgt die Bleiazidladung vorzugsweise 0,21 bis 20 einer duktilen Metallhülse 1 und einer Seele 2 in Form 4,2 g pro laufenden Meter, zumindest 0,105 g pro eines Gemisches von Bleiazid und Aluminium darlaufenden Meter. Höhere Ladungen des Zündsystems gestellt.

werden zwar angewendet, übersteigen jedoch gewöhn- In F i g. 2 ist ein übliches, rohrförmiges, an einem

lieh nicht etwa 42 g pro laufenden Meter. Bei Ladungen Ende geschlossenes Gehäuse 3 eines Triebwerkes

unter etwa 0,105 g pro laufenden Meter ist eine 25 gezeigt, welches zu einer Düse 3 A eingezogen ist.

geeignete und verläßliche Zündung der Hauptladung Darin befindet sich eine übliche Ladung oder ein

nicht sichergestellt. Treibsatz 4 mit einer zentralen Höhlung, in der sich

Die Hülse besteht vorzugsweise aus einem dick- axial die Detonationszündschnur 5 über die ganze wandigen, duktilen Metall, z.B. Blei, einer Blei- Länge erstreckt; sie wird durch Beilagscheiben 6 an legierung oder Aluminium, so daß sie nach dem Laden 30 Ort und Stelle gehalten, so daß ein Luftraum 7 mit der explosiven Seele aus einem Gemisch von Blei- zwischen der Zündschnur 5 und dem Treibsatz 4 azid und dem feinen Aluminium durch Ziehen, Recken entsteht. An einem Ende der Zündschnur 5 befindet oder Walzen gleichförmig ausgezogen werden kann, sich ein elektrischer Initiator 8 mit Stromzuführungen 9 und zwar weitgehend bis auf die gewünschte Verteilung. von einer nicht gezeigten Stromquelle.
Das Metall soll mit keinem Bestandteil des Gemisches 35 In F i g. 3 ist die Anordnung weitgehend ähnlich der unter den zu erwartenden Bedingungen bei Lagerung in F i g. 2 gezeigten, jedoch ist die Zündschnur 5 und Handhabung reagieren. Blei wird bevorzugt, da wendelförmig auf einem Dorn 10 aufgewickelt, und bei der Detonation kleine Teilchen entstehen, die zwar im Abstand von dem Treibsatz 4. Für hohe verdampfen können, so daß im allgemeinen nur eine Sicherheit wird ein elektrischer oder nicht elektrischer kleine Menge eines unerwünschten Rückstandes 4° Zünder 8 für die Zündung beider Enden der Zündzurückbleibt. Diese kleinen Metallteilchen scheinen schnur 5 verwendet. Zwischen jeder Wicklung der eine benachbarte Fläche des Treibsatzes zu scheuern Zündschnur 5 ist ein Abstand vorgesehen, um ein und zu reinigen, so daß auch die Zündung von Überspringen und folglich eine Querfortpflanzung des feuchten oder in sonstiger Weise behinderten Treib- Impulses über die Wicklungen zu verhüten.
Sätzen und -ladungen ermöglicht ist. 45 Nach F i g. 4 wird eine direkte Zündung des Treib-

Im allgemeinen ist die Dicke der Hülse etwa gleich satzes erzielt, indem man die Zündschnur durch

dem Durchmesser des Zündsystems. Bei geringer mehrere getrennte, in gleichen Abständen aufgereihte

Ladung und einem niederen Anteil an Bleiazid kann Treibsätze durch deren der Länge nach verlaufende

im allgemeinen eine dünnere Hülse als bei höherer Bohrungen führt. Man kann gegebenenfalls eine

Ladung verwendet werden. So führt z. B. ein Gewicht 50 biegsame Leine oder ein Kabel aus geeignetem

der Bleihülse von etwa 9,84 g pro laufenden Meter Material, z. B. Nylon, Sisal oder Hanf, in einer

mit einer Seele von 0,21 g pro laufenden Meter zu einer Bohrung parallel zu und nahe an der Bohrung für die

vollständigen Zertrümmerung der Hülse und einer Zündschnur führen, sofern diese keine nachteiligen

zuverlässigen Zündung der Treibladung. Wirkungen auf die Brenneigenschaften des Treibsatzes

Das erfindungsgemäße Zündsystem wird auf übliche 55 ausübt.

Weise betätigt, z. B. durch einen elektrischen Zünder, In ähnlicher Weise kann man eine direkte oder

einen gefalzten Brückenglühzünder, einen explodie- halbdirekte Zündung des Treibsatzes erzielen, indem

renden Brückendraht, einen Funkenzünder oder einen man Wicklungen oder Schleifen der Zündschnur in der

üblichen Aufschlagzünder. Das erfindungsgemäße Oberfläche des Treibsatzes vorsieht oder die Zünd-

Zündsystem kann auch in Verbindung mit einer 60 schnur auch nur in unmittelbarer Nachbarschaft des

gegenüber der Hauptladung leichter zündfähigen, d. h. Überzuges anordnet.

flammenempfindlicheren Zündmasse in Form eines Nach F i g. 5 befindet sich die Zündschnur innerhalb

Überzugs oder einer Säule angewendet werden. Das einer Zündschicht 12 an der Oberfläche des Treib-

Zündsystem in Form der Detonationszündschnur satzes 4, wodurch eine halbdirekte Zündung erzielt

beschleunigt die normalerweise geringe Abbrenn- 65 wird.

geschwindigkeit derartiger Zündmassen und be- F i g. 6 zeigt eine Artilleriegranate, wobei sich die

schleunigt damit auch die Zündung des Treibsatzes. Zündschnur 4 in der Längsbohrung der Ladung 4,

Dies gilt besonders beim Zünden von Artillerie- z. B. rauchloses Pulver, befindet.

Die Zündschnur 5 berührt eine Zündschicht 12, die die Wand der Bohrung bedeckt.

Das erfindungsgemäße Zündsystem läßt sich auch anwenden in Verbindung mit z. B. korbartigen Zündern, schließlich auch z. B. für gasliefernde Treibmittel 5 in Hilfsaggregaten zur Energieerzeugung, für Artilleriegeschutze uncT^-mörserT durch Patronen aktivierte VorricEtungen öder um Perforationsladungen für Ölsonden, Kanonen und Rauchbomben usw. zu zünden.

Gegenüber den bekannten Gemischen von hochexplosivem Stoff, Oxydationsmittel und Brennstoff ist es sehr überraschend, daß sich die Gegenwart eines chemischen Oxydationsmittels unter normalen atmosphärischen Bedingungen als unnötig erwiesen hat, und zwar im Hinblick auf den Einschluß der Zündschnur innerhalb einer Höhlung in der Treibladung; anscheinend reicht der atmosphärische Sauerstoff für eine zuverlässige Detonation.

Die Erfindung wird an Hand nachstehender Beispiele näher erläutert. Alle Teile und Prozente sind Gewichtsteile und Gewichtsprozente, wenn nicht anders angegeben.

Beispiel 1

Durch Vermengen von 60 % Bleiazid hoher Reinheit und 40% zum Nieten geeignetem Aluminium und weitgehend vollständiges Durchfeuchten mit einer l%ig^en Lösung von Pyronitrocellulose in Butylacetat (50 g Gemisch pro 10 cm³ Lösung), Absieben durch ein Sieb mit lichter Maschenweite 0,351 mm, 8stündiges Trocknen bei 49° C, Abkühlen und Sieben durch ein Sieb mit lichter Maschenweite 0,589 mm wurde ein Gemisch mit einer Ladedichte von etwa 1,1 g/cm³ hergestellt. 13,2 g dieses Gemisches wurden unter Rütteln in ein Bleirohr (48,26 cm Länge, 0,584 cm Innendurchmesser, 1,27 cm Außendurchmesser) eingebracht und auf einen Außendurchmesser von 0,139 cm gezogen. Ladungsgewicht: 0,42 g pro laufenden Meter. Ein 20,32 cm langes Stück wurde axial in ein Papprohr (0,95 cm Innendurchmesser, 2,54 cm Länge) gebracht und der Ringraum um die Zündschnur mit losem Schwarzpulver gefüllt. Wurde die Zündschnur nur an einem Ende elektrisch gezündet, so detonierte sie mit einer Geschwindigkeit von 2522 m/sec und zündete weitgehend gleichzeitig die ganze Pulverladung.

Ein anderer Teil des Rohres wurde auf einen Außendurchmesser von 0,127 cm und ein Ladungsgewicht von 0,34 g/m gezogen; Detonationsgeschwindigkeit: 2558 m/sec. Wieder erfolgte die weitgehend gleichzeitige Zündung des Pulvers.

Ein weiterer Teil des Rohres wurde auf einen Außendurchmesser von 0,114 cm und ein Ladungsgewicht von 0,2739 g/m gezogen; Detonationsgeschwindigkeit: 2230 m/sec, einwandfreie Zündung.

Beispiel 2

Aus dem Bleiazid-Aluminium-Gemisch nach Beispiel 1 wurden verschiedene Zündschnüre in Bleihülsen mit 0,792 cm Außendurchmesser und 1,52 m Länge hergestellt, auf Außendurchmesser 0,185 cm senkgeschmiedet und anschließend weiter gezogen, bis man die in der nachstehenden Tabelle angeführten Ladungsgewichte erhielt. Zündung mit einem elektrischen Initiator, der eine Grundladung von 0,096 g Bleiazid enthielt.

Ladung der Seele	Detonationsgeschwindigkeit
(g pro laufenden Meter)	(m/sec)
0,235	2573
0,358	3163
0,279	2821
0,281	2749
0,302	2848

Beispiel 3

Im wesentlichen nach dem Verfahren von Beispiel 1 stellte man eine Zündschnur mit einem Außendurchmesser von 0,139 cm her; die Seele war ein Gemisch aus Bleiazid und Aluminium im Verhältnis 80:20 mit einem Ladungsgewicht von 0,52 g pro laufenden Meter. Sie wurde durch einen zentralen Kern einer Rauchbombe gezogen, wobei um die Zündschnur ein Zündgemisch angeordnet war, das 26% Silicium, 35 % Kaliumnitrat, 4 % Aktivkohle, 22% schwarzes Eisenoxyduloxyd und 13% Aluminium enthielt, granuliert mit einer Lösung von 4 Teilen Nitrocellulose in 96 Teilen Aceton. Detonationsgeschwindigkeit der Schnur: 3618 m/sec; die Rauchbombe wurde weitgehend gleichzeitig gezündet.

Es wurde ferner gefunden, daß das erfindungsgemäße Zündsystem gegen gewöhnlichen Schlag und vagabundierende elektrische Ströme unempfindlich ist und sich von der Seite nur schwer zünden läßt.

Claims

Patentanspruch:

Zündsystem zum großflächigen Zünden von Treibsätzen und/oder Treibladungen, besonders in darin angeordneten langgestreckten Höhlungen, wobei zusammen mit dem initiierenden Detonationsstoß eines Zünders erhitzte, verdampfte und/oder entzündete Aluminiumteilchen auf die Treibladungsoberfläche zur Einwirkung gebracht werden, gekennzeichnet durch die an sich bekannte Verwendung einer Detonationszündschnur, deren explosive Seele jedoch aus einem Gemisch von 50 bis 95% Bleiazid sehr hoher Reinheit und 5 bis 50% feinteiligem Aluminium besteht und die pro laufenden Meter mindestens 0,05 g Bleiazid enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 336 958;
USA.-Patentschriften Nr. 2 959 001, 2 974 596.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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