CH332493A - Treibmittel für Geschosse - Google Patents

Description

      Treibmittel    für Geschosse    Die vorliegende Erfindung betrifft ein  Treibmittel für Geschosse, das dadurch ge  kennzeichnet ist, dass es mindestens zum gröss  ten Teil aus Treibmittelkörnern besteht, die  eine Oberfläche von 75-84 em2/g und .eine  kleinste Materialstäke von 0,381-0,635 mm  aufweisen, wobei in der ganzen Zone, die sich  von der Oberfläche der einzelnen Körner bis  zu einer Tiefe von etwa 1 Sechstel der klein  sten Materialstärke in das Innere der Körner  erstreckt, ein Verzögerungsmittel mit einer  Explosionswärme von höchstens -200 cal/g  glechhmässig verteilt ist.  



  Die Erfindung betrifft ferner ein Ver  fahren zur Herstellung des oben definierten       Treibmittels.    Dieses Verfahren kennzeichnet  sielt dadurch, dass man eine Nitroeellulose  enthaltende Hasse durch eine Düse presst, die  ausgepresste Masse in Treibmittelkörner mit  einer Oberfläehe von 75-84 cln2/g und einer  kleinsten Materialstärke von 0,381-0,635 mm  zerlegt und anschliessend die Körner mit  einem Verzögerungsmittel, das eine Explo  sionswärme von weniger als -200 cal/g auf  weist, derart behandelt, dass sich das V erzö  gerungsmittel nur in der Zone, die sieh von  der Oberfläche der einzelnen Körner bis zu  einer Tiefe von etwa 1 Sechstel der kleinsten  Materialstärke in das Innere des Kornes     er-          streekt,    verteilt.

      Es sind bisher Treibmittelkörner     versehie-          dener    Gestalt und chemischer Zusammon  setzung für Patronen des Kalibers 7,62 mm  und ähnlicher Kaliber vorgeschlagen worden,  aber keines dieser Treibmittel hat sich in der  Praxis als völlig geeignet erwiesen. Von die  sen verschiedenen Treibmittelarten haben  rohrförmige     Treibmittelkörner    mit .einem     Di-          nitrotoluolüberzug    noch die wenigsten Nach  teile aufgewiesen, so dass man Treibmittel       dieser        Art    bisher fast ausschliesslich in     sol-          ehen    Patronen benutzt hat.

   Diese Körner       eignen    sich dazu ausgezeichnet, aber nach  einer verhältnismässig     geringen    Zahl von Ab  schüssen aus einem Maschinengewehr oder .  sonstigen Schnellfeuerwaffen tritt eine zu  nehmende     Verminderung    der     Geschosswirkung     und der Schiessgenauigkeit auf. Diese Er  scheinung ist darauf zurückzuführen,     da,ss    die  Innenwand     dec    Rohres in unmittelbarer Nähe  des Verschlusses durch die bei der Explosion  des Treibmittels entwickelten Gase     erodiert     oder in anderer Weise beschädigt. wird. Bisher  hat man diesen Zustand nur durch Einstellen  des Feuers und Auswechseln des Rohres oder  Laufes beseitigen können.  



  Das erfindungsgemässe Treibmittel weist  nun gegenüber den bekannten ähnlichen  Treibmitteln verbesserte ballistische Eigen  schaften auf     und    eignet sich als Ladung in  Patronen für Maschinengewehre und andere           Schnellfeuerwaffen    des Kalibers 7,62 mm  und ähnlicher Kaliber. Das neue Treibmittel  übt ferner eine weniger starke Erosions  wirkung aus als die bekannten Treibmittel.  



  Als Verzögerungsmittel für das erfin  dungsgemässe Treibmittel werden vorzugs  weise Stoffe verwendet, die bei allen Tempe  raturen, denen Treibmittel normalerweise  ausgesetzt werden, nicht wandern, sondern in  der genannten Zone des Kornes verteilt blei  ben, ohne in nennenswerter Menge in den  Kern des Kornes einzudringen. Es kann  jedes nichtwandernde Verzögerungsmittel  mit einer Explosionswärme von     weniger    als  -200 cal/g benützt werden. Bevorzugt wer  den Verzögerungsmittel mit einer Explosions  wärme von -1000 bis -2500. Man kann  aber auch Abschreckmittel mit einer Explo  sionswärme bis zu etwa -200 verwenden,  nur sind diese letzteren nicht so wirksam. Bei  spiele für derartige Mittel sind die     Di-          alkylphthalate,    z.

   B, Dibutyl- und     Diamyl-          phthalat,    die Diarylphthalate, z. B.     Diphenyl-          phthalat,    ferner Triphenylphosphat,     Butyl-          stearat,    Diaryldialkylharnstoffe, z. B.     Di-          äthyldiphenylharnstoff,        Methyläthyldiphenyl-          harnstoff,    Dimethylharnstoff, schliesslich     Gly-          cerinsebacat,    Trikresylphosphat und derglei  chen. Die verwendete Menge des Verzöge  rungsmittels beträgt zweckmässigerweise nicht  weniger als 3% und nicht mehr als 12% des  Gewichtes der Körner.

   Das in der USA-Pa  tentschrift Nr. 1955927 beschriebene Ver  fahren ist besonders geeignet, um das Verzö  gerungsmittel in die oben genannte Zone der  Körner einzuführen und dort zu fixieren.  



  Die  Explosionswärme -Konstante der  Bestandteile der Pulverkörner ist eine Grösse,  die aus der Verbrennungswärme der betref  fenden Stoffe bestimmt wird, indem man die  von de Pauw in der  Zeitschrift für das ge  samte Schiess- und Sprengstoffwesen , Band  32, Seiten 11, 36 und 60 (1937) publizierten  Formeln für die Berechnung benützt. Der als  Explosionswärme von Verzögerungsmitteln  bezeichnete Wert ist eine Konstante, die den       Einfluss    des Stoffes auf die beim Zünden der    explosiven Bestandteile des Pulverkorns ent  wickelte Wärmemenge wiedergibt.  



  Diese Konstante kann auch experimentell  bestimmt werden, indem man eine trockene  Probe eines Treibpulvers ohne Verzögerungs  mittel in einer adiabatischen     Calorimeter-          bombe    mit Stickstoffatmosphäre verbrennt  und die Verbrennungswärme nach einer be  kannten Methode misst Dann wird eine  trockene Probe des gleichen Treibpulvers,  das jedoch eine bestimmte Menge Verzöge  rungsmittel enthält, in der Bombe verbrannt  und wiederum die Verbrennungswärme ge  messen. Wenn man die Differenz zwischen  den Verbrennungswärmen der beiden Proben  durch das Gewicht des     Verzögerungsmittels     dividiert, erhält man die Explosionswärme  des betreffenden Verzögerungsmittels.

   Die       Explosionswä,rmekonstante    eines Verzöge  rungsmittels ist somit ein Mass für dessen  Wirkung auf die     Explosionstemperatur    eines  Treibmittels. Um z. B. die     Explosionswärme     von     Dibutylphthalat    zu bestimmen, wurde       eine        trockene        Probe        eines        aus        etwa        90%          Nitrocellulose    und etwa     101,

  10    Nitroglycerin  bestehenden Treibmittels in einer     Calori-          meterbombe    unter Stickstoff verbrannt. Dar  auf wurde eine andere trockene Probe des  gleichen Treibmittels, das gemäss dieser     Er-          findung        etwa        7%        Dibutylphthala.t        enthielt,     unter gleichen Bedingungen verbrannt. Dabei  ergab sich die Explosionswärme des Treib  mittels ohne     Abschreekmittel    zu etwa 1070 cal  pro g des verbrannten Treibmittels, während  die Explosionswärme des Treibmittels, das  das Verzögerungsmittel enthielt, zu etwa  840     cal/g    gefunden wurde.

   Da.     931/o    des       Kornes    aus     Nitrocellulose    und Nitroglycerin  bestanden, musste die durch Verbrennung  dieser beiden Komponenten des ein Ver  zögerungsmittel aufweisenden Treibmittel  93 X 1070 oder 995 cal betragen. Wenn man  die in dem Versuch tatsächlich erhaltenen  840     ea.l    von den berechneten 995 cal     abzielet,     bleiben 155 cal Differenz je Gramm zwischen  den Explosionswärmen beider Proben. Diese  Verringerung ist der Wirkung des Verzöge  rungsmittels zuzuschreiben.

   Da nur 0,07 g      Dibutylphthalat auf je g Treibmittel kom  men, muss 155 durch 0,07 dividiert werden,  um die Wirkung des Verzögerungsmittels auf  die Treibmittel je g des Verzögerungsmittels  auszudrücken, d. h., dass jedes Gramm     Dibu-          tylpluthalat    die Explosionswärme eine, Treib  mittels uni etwa 2200 cal verringert. Unt an  zuzeigen, dass das Verzögerungsmittel die       Explosionswärme    des Treibmittels verringert,  wird der errechnete Wert mit dem negativen  Vorzeiehen versehen. Die Explosionswärme  von Dibutylphthalat beträgt also -2200 ca.l/g.  



  Die Treibmittelkörner können durch Aus  pressen einer teilweise oder vollständig gela  tinierten Nitrocellulose durch eine Düse die  Form von Röhren oder Stäben und Zer  schneiden der Formlinge zu Körnern ge  wünschter Länge erhalten werden. Die er  haltenen Körner können gegebenenfalls eine  oder mehrere Bohrungen aufweisen; Voraus  setzung ist aber, dass die Oberfläche der  Treibmittelkörner 75-84 cm2/g beträgt.  Wenn das Korn Bohrungen aufweist, müssen  die Wände dieser Bohrungen zusammen mit  den andern Flächen des Kornes mit dem Ver  zögerungsmittel behandelt werden. Aus die  sem Grunde werden kompakte oder perfo  rierte     Körner,    bei denen die Abmessungen der  Bohrungen so bemessen sind, dass das Über  ziehen der Wände erleichtert wird, bevorzugt.

    plan erhält die besten Ergebnisse, wenn die  Länge des Kornes praktisch gleich seiner  Dicke ist. Zur Erziehung des gewünschten  Wertes der kleinsten Abmessung der Körner  kann man zum Auspressen der Nitrocellulose  eine Düse verwenden, die derart profiliert. ist,  dass die durch Zerlegen des ausgepressten  Stranges erhaltenen Körner bereits die     ge-          wünsehte    kleinste Abmessung aufweisen, oder  aber man kann das Auspressen der     Nitro-          cellulose    zunächst ohne Berücksichtigung  der gewünschten kleinsten Dicke durch  führen, den Strang in Stücke zerlegen und  die letzteren walzen, um ihnen die gewünschte  kleinste Abmessung zu verleihen.  



  Gemäss den bekannten Verfahren, bei     wel-          ehen    zur Erzielung der gewünschten ballisti  schen Wirkungen bei Nitrocellulose enthalten-    den Treibmitteln Verzögerungsmittel und  Aktivierungsmittel ( energizers ,  energizing  modifiers ) verwendet werden, kann man im  Fall des vorliegenden Treibmittels das Ver  zögerungsmittel in einer Menge von 3-12%  verwenden, um die für das Kaliber 7,62 mm  wesentlichen ballistischen Eigenschaften zu  erzielen, wobei man zur Erzeugung beson  derer ballistischer Wirkungen ein Aktivie  rungsmittel ( energizing modifier ), z. B.  einem mehrwertigen Alkohol, wie     Nitro-          glycerin,    den Treibmittelkörnern einverleiben  kann.

   Zweckmässigerweise besitzen die Pul  verkörner ein spezifisches Gewicht von etwa  1,5. Aber auch jene erfindungsgemässen Pul  verkörner, die ein niedrigeres spezifisches Ge  wicht aufveisen, wirken weniger erodierend  auf den Lauf oder das Rohr einer Waffe  als die bekannten Treibmittel. Die für ein  Treibmittel mit zwei Explosivstoffen benö  tigte Menge an Aktivierungsmittel liegt im  allgemeinen bei 10-20% des Gewichtes des  Treibmittelkornes. Beispielsweise ist unter  der  kleinsten Abmessung  einer Kugel deren  Durchmesser zu verstehen.

   Die kleinste Ab  messung .eines rohrförmigen Kornes kann die  minimale     Entfernung    zwischen der die  Bohrung begrenzenden Wand und der Aussen  fläche des Kornes oder aber die     Entfernung          zwischen    zwei Aussenflächen des Kornes (par  allel zur Rohrachse) sein, je nachdem welche  Entfernung die kleinere     ist.     



  Bisher konnte noch nicht abgeklärt wer  den, warum das erfindungsgemässe Treibmit  tel auf den Lauf oder das Rohr am     @        Ver-          sehlussende    .einer Waffe weniger erodierend  wirkt als die bisher üblichen     Treibmittel    mit  einer     Explosionswärme    über -200     cal/g    und  einer Oberfläche, die nur die Hälfte der  jenigen des     erfindungsgemässen.    Treibmittels  oder noch weniger     beträgt.    Es ist jedoch fest  gestellt worden,     ,dass    mit dem erfindungs  gemässen Treibmittel gefüllte Patronen     :

  >,ine     aussergewöhnliche Verbesserung gegenüber  Patronen zeigen, die mit einer aus perfo  rierten Körnern     bestehenden    Treibladung ge  füllt sind, die nach dem in den     Technical     Manual Nr. 9-2900      Military    Explosives       vom 29. August 1940 des War Department of  United States Government beschriebenen Ver  fahren hergestellt worden sind. In diesem  Versuch wird das Rohr als nicht länger  brauchbar erachtet, wenn die Geschossbahn  eine Abweichung von wenigstens 10  aufweist  und wenn die Mündungsgeschwindigkeit des  Geschosses um mehr als 60 m pro Sekunde  abgenommen hat.  



  Im folgenden wird die Herstellung einer  beispielsweisen Ausführungsform des erfin  dungsgemässen Treibmittels beschrieben.  



  Man erhält eine     Pulvergrundlage    mit  einem mittleren     Stickstoffgehalt    von etwa  13,2 /o, indem man etwa 3 Gewichtsteile  wasserhaltiger Nitrocellulose mit einem Stick  stoffgehalt von etwa 13,4 /o mit etwa 1 Teil  wasserhaltiger Nitrocellulose mit. einem Stick  stoffgehalt von etwa 12,6% mischt. Etwa 100  Gewichtsteile der so entstandenen wasser  haltigen Nitrocellulose werden mit etwa. 125  Teilen Äthylalkohol in einer der üblichen  Entwässerungspressen entwässert. Der da  durch entstehende Block aus etwa 100 Teilen  Nitrocellulose und etwa 33 Teilen Alkohol  wird zerkleinert und mit etwa 66 Teilen     Di-          äthyläther    versetzt, um die Masse teilweise  in den kolloiden Zustand überzuführen.

    Während des Umrührens, das erfolgt, um das  Lösungsmittel vollständig mit der     Nitro-          cellulose    zu vermischen, wird etwa. 1 Teil     Di-          phenylamin    zugegeben. Die kolloide Masse  wird dann zu einem Block verpresst, durch  eine Düse gepresst,     wiederum    in einer ge  eigneten Vorrichtung zu einem Block     ver-          presst    und schliesslich durch eine Düse ge  presst, durch die ein fester Stab erzeugt wird,  wobei die Düse einen Innendurchmesser von  etwa 1 mm hat. Dieser feste Stab wird mög  lichst gleichmässig zu Treibmittelkörnchen  zerschnitten.

   Der Ätheralkohol und die an  dern flüchtigen Stoffe werden dann durch  Trocknen an der Luft entfernt, indem man  die Körnchen in einem Raum lagert, dessen  Durchschnittstemperatur in den ersten 24  Stunden etwa 30  C, in den nächsten 24 Stun  den etwa. 40  C und in der folgenden Woche  etwa 45  C beträgt.    Dann werden etwa 100 Teile der erhalte  nen Treibmittelkörnchen in etwa 330 Teilen  Wasser suspendiert. Zu dieser Suspension  werden etwa 22 Teile einer Emulsion gege  ben, die aus etwa 11 Teilen Nitroglycerin,  etwa 4 Teilen Ä thy lacetat, etwa 7 Teilen To  luol und etwa 0,1 Teil Gummiarabieum in  etwa 75 Teilen Wasser besteht, wobei die  Temperatur der Aufschlämmung auf etwa.  65  C gesteigert, und dann in einem Zeitraum  von etwa 4 Stunden auf etwa 70  C weiter  erhöht wird.

   Man leitet dann unter bestän  digem Rühren Luft durch die     Aufschläm-          mung,    um das Äthylacetat und das Toluol ab  zutreiben. Es sind etwa 13 Stunden erfor  derlich, um das Lösungsmittel völlig zu ent  fernen. Danach wird die Temperatur auf  etwa 72  C erhöht, worauf 1· Teile     Gummi-          arabicum    zugesetzt werden.  



  Es wird dann eine Emulsion aus etwa 72  Teilen Dibutylphthalat und etwa 0,05 Teilen  eines Emulgiermittels, z. B. gummiarabicum,  in etwa 20 Teilen Wasser, zugesetzt und die  erhaltene Aufschlämmung etwa 5 Stunden  gerührt, wobei die Treibmittelkörnehen aus  der Lösung abgetrennt werden. Etwa 1000  Teile der erhaltenen     Kölnehen        werden    mit  etwa 5,0 Teilen Kaliumnitrat, etwa 2,5 Teilen       Diphenvlplithalat    und etwa     1/2    Teil     Dinitro-          toluol    überzogen, indem man die     Körnchen     mit.

   der beschriebenen Masse in einem Rohr       etwa    30 Minuten bei 55  C umwälzt und da  nach etwa- 0,4 Teile Graphit zusetzt- und an  schliessend weitere 30 Minuten umsetzt. Die  entstehenden Körnchen haben     .eine        Ober-          fläelie    von etwa. 77     cm=    je g Treibmittel, eine  kleinste     Abmessung    von .etwa 0,38 mm und  enthalten etwa 6,5     Gew. /o        Dibutylphtlialat,     das in jener Region des Körnchens gleich  mässig     verteilt    ist, die von jedem Punkt der  Oberfläche aus etwa 0,075 mm weit in das  Korn hineinreicht.

      Diese Ausführungsform der     Erfindun-          bezieht    sich auf Treibmittel für das Kaliber  7,62 mm. Es können aber nach der vorliegen  den Erfindung auch Treibladungen für an  dere Maschinengewehre in andern Kaliber-      bereichen, z. B. Kaliber 7,69 mm, 7,92 mm,  7 mmn und dergleichen hergestellt werden.  



  Die beschriebene Ausführungsform der  Erfindung kann vom Fachmann in vieler  Beziehung abgeändert werden. So kann man  z. B. andere geeignete Verfahren anwenden,  um die Treibmittelkörnehen mit dem Verzö  gerungsmittel zu behandeln. Ebenso können  zwei verschiedene Grundstoffe für das Treib  mittel verwendet werden, oder aber es kann  ein anderes geeignetes Verfahren zur Ein  bringung des Aktivierungsmittels in das Korn  angewandt werden. Aus Nitrocellulose be  stehende Massen für Treibmittel eignen sich  für den vorliegenden Zweck aber besonders       gut.    Schliesslich können gegebenenfalls auch  noch ballistische Modifizierungsmittel, z. B.  Russ oder dergleichen, zugegeben werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Treibmittel für Geschosse, dadurch ge kennzeichnet, dass es mindestens zum grössten Teil aus Treibmittelkörnern besteht, die eine Oberfläche von 75-84 cmê/g und eine kleinste Materialstärke von 0,381-0,635 mm aufweisen, wobei in der ganzen Zone, die sich von der Oberfläche der einzelnen Körner bis zu einer Tiefe von etwa 1 Sechstel der klein sten Materialstärke in das Innere der Körner erstreckt, ein Verzögerungsmittel mit einer Explosionswärme von höchstens -200 cal/g gleichmässig verteilt ist. II.

   Verfahren zur Herstellung eines Treib mittels gemäss Patentanspruch I, dadurch ge kennzeichnet, dass man eine Nitrocellulose enthaltende Masse durch eine Düse presst, die ausgepresste Masse in Treibmittelkörner mit einer Oberfläche von 75-84 cmê/g und einer kleinsten Materialstärke von 0,381 bis 0,635 mm zerlegt und anschliessend die Kör ner mit einem Verzögerungsmittel, das eine Explosionswärme von höchstens -200 cal/g. aufweist, derart behandelt, dass sich das Ver- zÖgerungsmittel nur in der Zone, die sich von der Oberfläche der einzelnen Körner bis zu einer Tiefe von etwa 1 Sechstel der klein sten Materialstärke in das Innere des Kornes erstreckt, verteilt. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Treibmittel nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass es eine Explosions wärme von nicht mehr als 900 cal/g aufweist. 2. Treibmittel nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die Körner eine Oberfläche von etwa 77 cmê/g und eine kleinste Materialstärke von 0,406 mm auf weisen. 3. Treibmittel nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass die einzelnen Kör ner je etwa 6,50/0 eines nichtwandernden Ver zögerungsmittels enthalten. 4. Treibmittel nach Patentanspruch I und Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verzögerungsmittel eine Explosions wärme von weniger als -1000 cal/g besitzt. 5.

   Treibmittel nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass es mindestens zum grössten Teil aus Treibmittelkörnern mit einer Oberfläche von etwa 77 cmê/g und einer kleinsten Abmessung von 0,406 mm besteht, wobei in der Zone, die sich von der Ober fläche der einzelnen Körner in eine Tiefe von 0,076 mm in das Innere des Kornes erstreckt, etwa 6,5% Dibutylphthalat gleichmässig ver teilt sind. 6. Treihmittel nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet., dass die Körner kom pakt und von praktisch zylindrischer Form sind. 7: Treibmittel nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, da,ss die Körner Nitro- cellulose enthalten. B.

   Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, dass die Körnchen mit nicht. weniger als 31/o eines nichtwandernden Verzögerungsmittels behandelt werden. 9. Verfahren nach Patentanspruch II, da,- durch gekennzeichnet, dass man als Nitro- cellulose enthaltende Masse ein gelatiniertes Nitrocellulosepulv er verwendet. 10.

   Verfahren nach Patentanspruch II, da durch gekennzeichnet, da.ss man die Körner mit einem Aktivierungsmittel imprägniert und danach mit einem nichtwandernden Ver zögerungsmittel behandelt. 11. Verfahren nach Patentanspruch 1I und Unteranspruch 10, dadurch gekennzeich net, dass man die Körner mit etwa 10 % Nitro glycerin imprägniert und danach mit etwa 6,5/o des Verzögerungsmittels so behandelt, dass sie nur in der Zone, die sich von der Oberfläche der einzelnen Körner m eine Tiefe von 0,076 mm in das Innere des Kornes er streckt, das Verzögerungsmittel aufnehmen.