EP0051324A1 - Brandmasse mit einem metallischen Brennstoff aus der Gruppe IVA des periodischen Systems - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a compressible fire mass, with a metallic fuel of group IVB of the periodic system and an organic binder.
- the metals used are preferably titanium and zircon.
- the preferred binder is polyvinyl acetate.
- this fire mass is preferably arranged in a projectile or warhead together with an explosive explosive. However, it can also be pressed into the cavity of a projectile that does not contain explosives, e.g. armor-piercing projectiles without explosives.
- the detonative or mechanical fragmentation of the projectile or warhead in or near the target creates not only the splinters, but also rapidly flying fire mass particles that burn autonomously in the air. This creates a fire effect that is extensive in terms of space and time.
- a known fire mass of this type contains an organic binder and a metal sponge e.g. made of zircon or hafnium, polytetrafluoroethylene in a proportion of 2 to 15% by mass being used as the binder.
- a metal sponge e.g. made of zircon or hafnium, polytetrafluoroethylene in a proportion of 2 to 15% by mass being used as the binder.
- Known sliver fire ammunition contains mixtures of highly explosive explosives such as hexogen, octogen, trotyl and aluminum powder.
- highly explosive explosives such as hexogen, octogen, trotyl and aluminum powder.
- the addition of metal increases the blowing effect and extends the flame burning time from 1 ms to 15 ms. This increases the likelihood of kindling for flammable material in the target - e.g. leaking fuel - enlarged.
- fluorinated binders is said to incinerate by forming the tetrafluoride of the corresponding metal support.
- metals in the form of coarse-grained, porous, sponge-like particles with a particle size of 0.05 - 8 mm the aim is to extend the burning time.
- the use of a metal sponge is not absolutely necessary and that too much binder has an unfavorable influence on the effect of the combustible metal particles, in particular on the burning time and the flight distance.
- the binder must therefore be used in the lowest possible concentration, which still ensures that the metal powder can be pressed sufficiently.
- the proportion of the binder in the fire mass is therefore less than 2% by mass.
- the binder can be mixed in the usual way as a lacquer solution with the metal powder. By sieving and removing the solvent at elevated temperature, a compressible granulate is created.
- halogen-containing binders do not effectively support the combustion of the metals. This can also be derived from the volume and mass-specific reaction enthalpies.
- the metal fluorides formed are volatile and withdraw energy from the system when they evaporate.
- the organic binder used according to the invention is therefore preferably halogen-free.
- the metal sponges used for the production of fire masses can be replaced by metal powder of pyrotechnic quality without significant loss of burning time.
- the advantage is a strong reduction in the risk of explosion when the fire mass is compressed with the explosive.
- the risk of explosion is high when using relatively large, sponge-like particles with a hard, jagged surface.
- Metal powder with an average grain size of 15-50 ⁇ m is therefore preferably used.
- projectile bodies were statically blasted with 5 g of fire mass pressed in on the face and 25 g of a highly explosive explosive consisting of hexogen and trinitrotoluene.
- the projectile body was placed vertically on a solid surface.
- the charge was detonated using an electrically triggered ignition system.
- the flight distance and burning time of the flinging, cone-shaped, burning metal particles were measured.
- Binder 1% by mass of polyvinyl acetate
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Abstract
Die Brandmasse besteht aus einem Zirkon- oder Titanpulver mit einer mittleren Korngrösse von 15 - 50 µm, dem weniger als 2 Masse-% eines organischen Binders beigefügt werden, insbesondere Polyvinylacetat, weil kleine Binderkonzentrationen sich günstig auf das Wirkungsbild der brennenden Metallpartikel, d.h. auf Brennzeit und Flugstrekke auswirken.
Description
- Die Erfindung betrifft eine pressbare Brandmasse, mit einem metallischen Brennstoff der Gruppe IVB des periodischen Systems und einem organischen Binder. Die verwendeten Metalle sind vorzugsweise Titan und Zirkon. Der vorzugsweise eingesetzte Binder ist Polyvinylacetat.
- Diese Brandmasse wird für Splitter-Brandmunition vorzugsweise in einem Geschosskörper oder Sprengkopf zusammen mit einem brisanten Sprengstoff angeordnet. Sie kann aber auch in den Hohlraum eines Geschosses, das keinen Sprengstoff enthält, eingepresst werden, z.B. panzerbrechende Geschosse ohne Sprengstoff.
- Durch die detonative oder mechanische Fragmentierung des Geschosses oder Sprengkopfes im oder in der Nähe des Ziels entstehen neben den Splittern schnell fliegende, in der Luft autonom brennende Brandmasse-Teilchen. Damit wird eine räumlich und zeitlich stark ausgedehnte Brandwirkung erzielt.
- Eine bekannte Brandmasse dieser Art (siehe DE-AS 29 01 517) enthält ein organisches Bindemittel und einen Metallschwamm z.B. aus Zirkon oder Hafnium, wobei als Bindemittel Polytetrafluoraethylen mit einem Anteil von 2 bis 15 Masse-% verwendet wird.
- Bekannte Splitter-Brandmunition enthält Mischungen aus hochbrisanten Sprengstoffen wie Hexogen, Oktogen, Trotyl und AluminiumPulver. Der Metallzusatz bewirkt eine Steigerung der Blaswirkung und eine Verlängerung der Flammen-Brennzeit von 1 ms auf 15 ms. Damit wird die Anzundwahrscheinlichkeit für brennbares Material im Ziel - z.B. auslaufender Treibstoff - vergrössert.
- Die Verwendung von fluorierten Bindern soll die Verbrennung durch Bildung des Tetrafluorids des entsprechenden Metalls unterstützen. Mit Metallen in Form grobkörniger, poröser, schwammartiger Teilchen mit einer Teilchengrösse von 0,05 - 8 mm wird eine Verlängerung der Brennzeit angestrebt. Versuche haben gezeigt, dass einerseits die Verwendung eines Metallschwammes nicht unbedingt erforderlich ist, und dass zuviel Binder einen ungünstigen Einfluss auf das Wirkungsbild der brennbaren Metallpartikel hat, insbesondere auf die Brennzeit und die Flugstrecke.
- Der Binder muss deshalb in der kleinstmöglichen Konzentration eingesetzt werden, die noch eine ausreichende Verpressbarkeit des Metallpulvers gewährleistet.
- Erfindungsgemäss ist deshalb der Anteil des Binders in der Brandmasse kleiner als 2 Masse-%.
- Der Binder kann in üblicher Weise als Lacklösung mit dem Metallpulver vermischt werden. Durch Sieben und Entfernen des Lösers bei erhöhter Temperatur entsteht ein verpressbares Granulat.
- Es hat sich ferner gezeigt, dass halogenhaltige Binder die Verbrennung der Metalle nicht wirksam unterstützen. Das kann auch aus den volumen- und massenspezifischen Reaktionsenthalpien abgeleitet werden.
- Reaktion der Metallpartikel mit dem Luftsauerstoff:
- Zr + O2 → ZrO2 - 12 kJ/g Metall 78 kJ/cm3 Metall
- Reaktion der Metallpartikel mit dem Teflonbinder:
- nZr + (C2F4)n→ nZrF4 + 2 nC - 5,4 kJ/g Mischung ≅ 17,7 kJ/cm3 Mischung
- Die gebildeten Metallfluoride sind leicht flüchtig und entziehen beim Verdampfen dem System Energie.
- Das erfindungsgemäss verwendete organische Bindemittel ist deshalb vorzugsweise halogenfrei.
- Im weiteren wurde festgestellt, dass die zur Herstellung von Brandmassen verwendeten Metallschwämme durch Metallpulver pyrotechnischer Qualität ersetzbar sind, ohne wesentlichen Verlust an Brennzeit. Der Vorteil besteht in einer starken Verminderung der Explosionsgefahr beim Verpressen der Brandmasse mit dem Sprengstoff. Die Explosionsgefahr ist bei der Verwendung von verhältnismässig grossen, schwammartigen Partikeln mit harter zerklüfteter Oberfläche gross.
- Vorzugsweise wird deshalb Metallpulver mit einer mittleren Korngrösse von 15 - 50 µm verwendet.
- Zur Prüfung der Wirksamkeit der Brandmassen wurden Geschosskörper mit 5 g stirnseits eingepressten Brandmassen und 25 g eines hochbrisanten Sprengstoffes aus Hexogen und Trinitrotoluol statisch gesprengt.
- Der Geschosskörper wurde vertikal auf einer festen Unterlage aufgestellt. Die Ladung wurde mit einem elektrisch ausgelösten Zündsystem zur Detonation gebracht.
- Gemessen wurden Flugstrecke und Brennzeit der herausgeschleuderten, kegelförmig nach oben sich ausbreitenden brennenden Metallpartikel.
- A. Der Einfluss der Korngrösse und der Kornform auf das Wirkungsbild der Brandmassen ist aus folgender Tabelle ersichtlich.
-
- B. Der Einfluss der Binderkonzentration auf das Wirkungsbild der Brandmasse ist aus folgender Tabelle ersichtlich. Es wurde Zirkonpulver mit einer mittleren Korngrösse von 15 um und als Binder Polyvinylacetat verwendet.
Claims (6)
1. Pressbare Brandmasse mit einem metallischen Brennstoff aus der Gruppe IVB des periodischen Systems (Zr, Ti, Hf) und einem organischen Binder, insbesondere Polyvinylacetat, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des organischen Binders kleiner als 2 Masse-% ist.
2. Brandmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Metallpulver mit einer mittleren Korngrösse von 15-50 µm verwendet wird.
3. Brandmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Metallschwamm mit einer mittleren Korngrösse bis 2000 pm verwendet wird.
4. Brandmasse nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass das verwendete organische Bindemittel halogenfrei ist.
5. Brandmasse nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass sie für Splitter-Brandmunition in einem Geschosskörper oder Sprengkopf zusammen mit einem brisanten Sprengstoff verwendet wird.
6. Brandmasse nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass sie für panzerbrechende Geschosse in einem Geschosskörper, der keinen Sprengstoff enthält, verwendet wird.
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