EP0150431B1 - Treibladung für Rohrwaffen und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
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Classifications
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- C06B45/00—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product
Definitions
- the invention relates to propellant charges from propellant charge powders, the energy sources of which are nitrocelluloses or nitrocelluloses and explosive oils or nitrocelluloses, explosive oils, nitroguanidine and / or hexogen, octogen, i.e. H. from propellant powders, which as one, two or. three-base propellant powder are called.
- Propellant powder of these compositions can be manufactured as a full strand, perforated or tube powder.
- Single-base propellant powders must be prepared with suitable solvents such as ether, alcohol, acetone to gelatinize the nitrocelluloses.
- Two and three-base propellant powders can be manufactured without solvents if the composition is appropriate. They are called PoL powder.
- the surface treatment that may be used for bulk powders can be disregarded in this consideration.
- a characteristic of "homogeneous powders” is that their burning speed increases with increasing bombardment or ambient temperatures. This has the consequence that with propellant charges from “homogeneous powders” in the gun bombardment the projectile speeds at a bombardment temperature of z. B. - 40 ° C are significantly smaller than at a bombardment temperature of z. B. + 60 ° C.
- the temperature-dependent performance of the propellant charges has considerable disadvantages, e.g. B. in terms of first strike safety and projectile performance, which by the at high temperatures of z. B. + 60 ° C occurring weapon pressure is limited.
- Propellant powders which do not have the characteristic increase in burning speeds with increasing temperatures, which have been highlighted for "homogeneous powder", are described in DE-PS-1 771 087, DE-PS-2 042 457 and DE-OS-3 008 196 .
- the energy sources of these propellant powders are the same as for the classic "homogeneous powders".
- the decisive difference is the material structure of the powder mass.
- One-, two- or three-base bulk powder called granules
- suitable dimensions are e.g. B. incorporated into the plasticine, called the base, of a single-base propellant powder.
- the degree of nitration of the nitrocelluloses used to produce the granules and base material is such that the granules are retained as granules in the course of the production of these powders.
- HET powder Because of the materially heterogeneous structure in the powder grain, which is given by embedding a granulate in a powder base, these powder types are called "HET powder”.
- HET powders have a fundamentally different temperature dependency than “homogeneous powders”. With increasing bombardment temperatures their burning speed decreases.
- HET powders that burn off in a temperature-neutral manner would be advantageous. However, this cannot be achieved with the known powder types in a larger bombardment temperature range of several tens of degrees Celsius with the specification of heat of explosion, force and propellant powder dimensions.
- propellant charges are obtained in a surprisingly simple manner with a combustion behavior which is temperature-neutral over a large bombardment temperature range or can be influenced in a targeted manner as a function of temperature by one or more material-homogeneous propellant charge powders (“homogeneous powder”) with one or more material-inhomogeneous propellant charge powders (“HET- Powder ”) mixes to form the propellant charge.
- homogeneous powder material-homogeneous propellant charge powders
- HET- Powder material-inhomogeneous propellant charge powders
- combustion behavior which can be specifically influenced in the temperature dependency should take into account here that occasionally a weapon pressure drop is deliberately sought at extremely low firing temperatures in order to have security against an accidental increase in weapon pressure due to powder embrittlement occurring at extremely low temperatures. Likewise, a bombardment temperature which occurs comparatively high and therefore rarely or not at all occurs occasionally Weapon pressure drop may be acceptable. It is essential that it is possible the finished i 'b tbiadung easily set so with the inventive measure, by appropriate choice of powder types and used for the mixture of their mixing ratio, the combustion behavior that the burnup characteristics such as weapons pressure and projectile velocity to a greater bombardment temperature-rated range in about are constant and in any case do not become larger outside the nominal range.
- 1 and 2 show the measured values for weapon pressure and projectile speed obtained on a 2 cm machine gun in the bombardment temperature range between -40.degree. C. and + 60.degree.
- Part A shows the projectile speeds measured at 16 m weapon distance
- part B the measured weapon pressures.
- HET powder is developed for a "homogeneous powder” that is used in a type of ammunition to build up the propellant charge. This means that the heat of explosion, the force and the dimensions of the "HET powder” can be set to the same or comparable values as for the "homogeneous powder” by appropriate choice of basic composition and granulate composition and quantity of granulate.
- the HET powder is adapted to the" homogeneous powder "in such a way that for a reference value of the bombardment temperature of, for example, -5 to -10.degree - “or” HET powder "build up propellant charges. If this is fulfilled, the pressure and speed curves of the two powders are mirror images of each other after rising and falling bombardment temperatures.
- propellant charge is built up from a mixture of equal parts by weight of "homogeneous” and this "HET powder" adapted in the above manner, weapon pressure and projectile speed remain practically constant in the bombardment temperature range of - 40 ° C to + 60 ° C.
- the curves labeled 1 represent the values for weapon pressure and projectile speed which were obtained with the "homogeneous propellant powder" introduced for this ammunition.
- the curves labeled 2 represent the values obtained with the adjusted "HET powder”.
- the curves denoted by 3 represent the values obtained with a mixture of the same weight fractions of both powders.
- Example 2 It differs from Example 1 in that the "HET powder" used was constructed in such a way that the weapon pressure drops from higher and lower temperatures from the reference value of 0 ° C. to the bombardment temperature.
- the curves labeled 1 again represent the values of the "homogeneous powder”
- the curves labeled 2 represent the values of the "HET powder”
- the curves labeled 3 represent the values obtained with a mixture of the same proportions by weight of both powders were obtained.
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Description
- Treibladung für Rohrwaffen und Verfahren zu ihrer Herstellung.
- Die Erfindung bezieht sich auf Treibladungen aus Treibladungspulvern, deren Energieträger Nitrocellulosen oder Nitrocellulosen und Sprengöle oder Nitrocellulosen, Sprengöle, Nitroguanidin und/oder Hexogen, Oktogen sind, d. h. aus Treibladungspulvern, die als ein-, zweibzw. dreibasige Treibladungspulver bezeichnet werden.
- Treibladungspulver dieser Zusammensetzungen können als Vollstrang, Loch- oder Röhrenpulver gefertigt werden. Einbasige Treibladungspulver müssen zur Gelatinierung der Nitrocellulosen mit geeigneten Lösemitteln wie Äther, Alkohol, Aceton gefertigt werden. Zweiund dreibasige Treibladungspulver können bei entsprechender Zusammensetzung ohne Lösemittel gefertigt werden. Sie werden PoL-Pulver genannt.
- Für die Herstellung ein-, zwei- und dreibasiger Treibladungspulver gilt allgemein, daß alle Bestandteile bei der Fertigung bestens vermischt werden, so daß das fertige Pulver in seiner Grundmasse von homogener Zusammensetzung ist.
- Die bei Schüttpulvern gegebenenfalls angewandte Oberflächenbehandlung kann bei dieser Betrachtung unberücksichtigt bleiben.
- Diese allgemein in Rohrwaffen verwandten klassischen Treibladungspulver werden im Rahmen der vorliegenden Anmeldung als "Homogen-Pulver" bezeichnet.
- Charakteristikum der "Homogen-Pulver" ist, daß ihre Brenngeschwindigkeit mit steigenden Beschuß- bzw. Umgebungstemperaturen größer werden. Dies hat zur Folge, daß bei Treibladungen aus "Homogen-Pulvern" im Waffenbeschuß die Projektilgeschwindigkeiten bei einer Beschu- ßtemperatur von z. B. - 40 °C erheblich kleiner sind als bei einer Beschußtemperatur von z. B. + 60 °C. Für Panzerkanonen hat die temperaturabhängige Leistung der Treibladungen erhebliche Nachteile z. B. im Hinblick auf Ersttreffsicherheit und Geschoßleistung, die durch den bei hohen Temperaturen von z. B. + 60 °C auftretenden Waffendruck begrenzt wird.
- Treibladungspulver, die den für "Homogen-Pulver" herausgestellten charakteristischen Anstieg der Brenngeschwindigkeiten mit steigenden Temperaturen nicht aufweisen, sind in der DE-PS-1 771 087, der DE-PS-2 042 457 und der DE-OS-3 008 196 beschrieben.
- Die Energieträger dieser Treibladungspulver sind die gleichen wie bei den klassischen "Homogen-Pulvern". Der entscheidende Unterschied besteht im stofflichen Aufbau der Pulvermasse.
- Ihre Herstellung verdeutlicht dies. Ein-, zwei-oder dreibasige Schüttpulver, Granulat genannt, geeigneter Abmessungen werden z. B. in die Knetmasse, Grundmasse genannt, eines einbasigen Treibladungspulvers eingearbeitet. Die zur Herstellung von Granulat und Grundmasse eingesetzten Nitrocellulosen sind im Nitrierungsgrad so gewählt, daß das Granulat im Herstellungsgang dieser Pulver als Granulat erhalten bleibt.
- Wegen des stofflich heterogenen Aufbaus im Pulverkorn, der durch die Einbettung eines Granulates in eine Pulvergrundmasse gegeben ist, werden diese Pulvertypen "HET-Pulver" genannt.
- "HET-Pulver" weisen eine grundsätzliche andere Temperaturabhängigkeit auf als "Homogen-Pulver". Mit steigenden Beschußtemperaturen nimmt ihre Brenngeschwindigkeit ab.
- Die "negative" Temperaturabhängigkeit der Brenngeschwindigkeit bei HET-Pulvern findet wohl darin eine Erklärung, daß der Verbund zwischen Grundmasse und Granulat temperaturabhängig ist. Ist z. B. die Grundmasse einbasig und das Granulat zweibasig, wird bei steigenden Temperaturen durch die Ausdehnung des thermoplastischen Granulates in der vergleichsweise starren Grundmasse der Verbund stärker. Als Folge davon wird die im Korn sich ausbildende Brennfläche kleiner. Bei Minustemperaturen bilden sich durch die stärkere Granulatkontraktion größere Brennflächen im Pulverkorn aus. Durch die Vergrößerung der Brennflächen bei Minustemperaturen und die Minderung der Brennflächen bei ansteigenden Temperaturen wird der an sich gegebene Abfall der Brenngeschwindigkeit mit fallender Temperatur, mindestens bis herab zu einer gewissen, niedrigen Beschußtemperatur von z. B. - 15 °C, überkompensiert in einen Anstieg.
- Faktoren, über die das Temperaturverhalten eines "HETPulvers" gesteuert werden kann, d. h. in welchem Maß die Brenngeschwindigkeit mit ansteigenden Temperaturen abfällt und mit abfallenden Temperaturen ansteigt, sind Zusammensetzung der Grundmasse und der Granulate, Granulatanteile und Granulatgrößen.
- Vorteilhaft wären ganz temperaturneutral abbrennende "HET-Pulver. Dies ist aber in einem größeren Beschußtemperaturbereich von mehreren zehn Grad Celsius bei Vorgabe von Explosionswärme, Force und Treibladungspulverabmessungen mit den bekannten Pulvertypen nicht zu erreichen.
- Erfindungsgemäß erhält man in überraschend einfacher Weise Treibladungen mit einem über einen großen Beschußtemperaturbereich temperaturneutralen oder in der Temperaturabhängigkeit gezielt beeinflußbaren Abbrandverhalten dadurch, daß man ein oder mehrere stofflich homogene Treibladungspulver ("Homogen-Pulver") mit einem oder mehreren stofflich inhomogenen Treibladungspulvern ("HET-Pulver") zur Bildung der Treibladung mischt.
- Mit dem Ausdruck "in der Temperaturabhängigkeit gezielt beeinflußbares Abbrandverhalten" soll hier berücksichtigt werden, daß gelegentlich ein Waffendruckabfall bei extrem niedrigen Beschußtemperaturen bewußt angestrebt wird, um eine Sicherheit gegen einen zufälligen Waffendruckanstieg aufgrund von bei extrem niedrigen Temperaturen auftretender Pulverversprödung zu haben. Ebenso kann gelegentlich ein bei vergleichsweise hoher und daher selten oder gar nicht vorkommender Beschußtemperatur eintretender Waffendruckabfall akzeptabel sein. Wesentlich ist, daß sich mit der erfindungsgemäßen Maßnahme durch entsprechende Wahl der zur Mischung verwendeten Pulvertypen und ihres Mischungsverhältnisses das Abbrandverhalten der fertigen i 'btbiadung leicht so festlegen läßt, daß die Abbrand-Kenngrößen wie Waffendruck und Projektilgeschwindigkeit in einem größeren Beschußtemperatur-Nennbereich in etwa konstant sind und außerhalb des Nennbereiches jedenfalls nicht größer werden.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
- Im folgenden wird die Erfindung anhand von zwei Beispielen unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 näher erläutert.
- In den Figuren 1 und 2 sind die an einer 2 cm Maschinenwaffe erhaltenen Meßwerte für Waffendruck und Projektilgeschwindigkeit im Beschußtemperaturbereich zwischen - 40 °C und + 60 °C wiedergegeben. Teil A zeigt jeweils die in 16 m Waffenentfernung gemessenen Projektilgeschwindigkeiten, Teil B die gemessenen Waffendrücke.
- Zu einem "Homogen-Pulver", das in einer Munitionsart zum Aufbau der Treibladung eingesetzt ist, wird ein angepaßtes "HETPulver" entwickelt. Dies bedeutet, daß Explosionswärme, Force und Abmessung des "HET-Pulvers" durch entsprechende Wahl von Grundmassen- und Granulatzusammensetzung sowie Granulatmenge auf gleiche oder vergleichbare Werte wie beim "Homogen-Pulver" eingestellt werden. Das HET-Pulver" wird dem "Homogen-Pulver" dabei so angepaßt, daß sich für einen Bezugswert der Beschußtemperatur von z. B. - 5 bis - -10 °C im Waffenbeschuß gleiche Projektilgeschwindigkeit bei gleichem oder vergleichbarem Druckverlauf für die aus "Homogen-" bzw. "HET-Pulver" aufgebauten Treibladungen ergeben. Ist dies erfüllt, sind die Druck- und Geschwindigkeitskurven der beiden Pulver nach steigenden und fallenden Beschußtemperaturen zueinander spiegelbildverkehrt.
- Wird die Treibladung aus einer Mischung gleicher Gewichtsanteile an "Homogen-" und diesem in obiger Weise angepaßten "HET-Pulver" aufgebaut, bleiben Waffendruck und Projektilgeschwindigkeit im Beschußtemperaturbereich von - 40 °C bis + 60 °C praktisch konstant.
- In Figur 1 geben die mit 1 bezeichneten Kurven die Werte für Waffendruck und Projektilgeschwindigkeit wieder, die mit dem für diese Munition eingeführten "Homogen-Treibladungspulver" erhalten wurden. Die mit 2 bezeichneten Kurven geben die Werte wieder, die mit dem angepaßten "HET-Pulver" erhalten wurden. Die mit 3 bezeichneten Kurven geben die Werte wieder, die mit einer Mischung gleicher Gewichtsanteile beider Pulver erhalten wurden.
- Es unterscheidet sich vom Beispiel 1 dadurch, daß das eingesetzte "HET-Pulver" so aufgebaut wurde, daß von dem Bezugswert 0 °C der Beschußtemperatur der Waffendruck nach höheren wie auch nach tieferen Temperaturen abfällt.
- In Figur 2 geben die mit 1 bezeichneten Kurven wieder die Werte des "Homogen-Pulvers", die mit 2 bezeichneten Kurven die Werte des "HET-Pulvers" und die mit 3 bezeichneten Kurven die Werte wieder, die mit einer Mischung gleicher Gewichtsanteile beider Pulver erhalten wurden.
Claims (3)
1. Treibladung für Rohrwaffen, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Mischung von mindestens einem einoder mehrbasigen homogenen Treibladungspulver, dessen Pulverkörper stofflich homogen sind, mit mindestens einem heterogenen Treibladungspulver gebildet ist, dessen Pulverkörper aus einer ein- oder mehrbasigen Pulvergrundmasse mit darin eingebetteten ein- oder mehrbasigen Pulvergranulaten bestehen und das aufgrund seines heterogenen Aufbaus eine Druckkennlinie mit negativem Beschußtemperatur-Koeffizienten hat, daß die Treibladungspulver hinsichtlich Explosionswärme, Force und Abmessungen auf gleiche oder vergleichbare Kennwerte eingestellt sind, und daß das Mischungsverhältnis der Treibladungspulver derart gewählt ist, daß in einem gewünschten, vorgegebenen Nennbereich der Beschußtemperatur der positive Beschußtemperatur-Koeffizient des homogenen Treibladungspulvers durch den negativen Beschußtemperatur-Koeffizient des heterogenen Treibladungspulvers zu einem in etwa konstanten Abbrandverhalten der Treibladung kompensiert ist.
2. Treibladung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Treibladungspulver der Mischung bei einem bestimmten Bezugswert der Beschußtemperatur (von z. B. + 21 ° C) jeweils alle beim gleichen Waffendruck die gleiche ballistische Leistung erbringen.
3. Treibladung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des homogenen Treibladungspulvers in der Treibladung etwa 20 bis 40 Gew.-Anteile beträgt.
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