EP1031548A1 - Verfahren zur Herstellung von ein-, zwei- oder dreibasigen Treibladungspulvern für Rohrwaffenmunition - Google Patents
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Classifications
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- C06B21/0083—Treatment of solid structures, e.g. for coating or impregnating with a modifier
Definitions
- the invention relates to a method for producing one, two or three-base propellant powders for gun ammunition according to the features of the preamble of the claim 1.
- two or three-base propellant powders for gun ammunition such as powders made of nitrocellulose, nitric acid esters (e.g. nitroglycerin, diethylene glycol dinitrate, Butane triol trinitrate, metriol trinitrate, triethylene glycol dinitrate), Alkylnitratoethylnitramine, nitroguanidine, hexogen, Oktogen 3-nitro-1,2,4-triazol-5-one (NTO), hexanitrohexaazaiso-wurtzitan (CL20) or mixtures of such powders or such powders provided with additives (e.g.
- DE 33 46 287 A1 is a propellant charge known, by mixing homogeneous with inhomogeneous Powder proportions have an approximately constant burning behavior in the area around the main usage temperature is achieved.
- a disadvantage of this known propellant powder however, among other things, that the homogeneous and inhomogeneous powder components are very precisely coordinated have to be. Otherwise you get propellant powder, which have different shooting behavior from lot to lot.
- the present invention is based on the object Specify processes for the production of propellant powder, in which the maximum pressure curve is flattened in a simple manner in the temperature range for which the weapon is intended is achieved.
- the invention is essentially based on the idea of conventional ones one-, two- or three-base powder with special Surface treatment of desensitizers, being only Desensitizers are used that have no or at most have a low tendency to migrate.
- the desensitizers according to the invention are inert or energetic polymers or large-volume monomers, that practically do not migrate, as well as energetic monomolecular Substances or mixtures of both components, to reduce energy loss to a level that no significant loss of performance when firing at weapons.
- the surface treatment of the propellant powder can in be done in a known manner, the desensitizers in sprayed onto a treatment drum as a solution or as an emulsion or with the help of an impregnation process, in which the Propellant powder in the treatment solution for a certain period of time is incubated, applied.
- the propellant powder (TLP), on which the surface treatment according to the invention is to be carried out, is the double-base TLP L 5460 introduced for 120 mm KE ammunition, which has the following composition: nitrocellulose 59.5% nitroglycerin 14.9% diethylene glycol 24.8% Acardite II 0.7% Others 0.1%
- TLP propellant powder
- SLP surface treatment will be carried out in turn based on the two-base TLP L 5460 described above.
- the Treatment with 1.5% of the polymer takes place in a rotating Treatment drum at 45 ° C.
- Spread over four servings the emulsion becomes successive over a period of five hours added while the solvent evaporates.
- 3 and 4 are the bombardment results of this powder in a 40 mm simulator from -40 to + 63 ° C compared to one untreated L 5460 shown.
- Here again are the maximum pressure and the muzzle velocity depending plotted by temperature.
- a single-base 7-hole TLP C / M 0800 with nitrocellulose manufactured as an energy source and Centralit I as a stabilizer was in an emulsion of nitroglycerin Water in a rotating drum at 30 ° C until clear incubated the solution.
- the powder is then subjected to a second treatment in a Palamoll 632 emulsion subjected to water.
- the desensitizer 1 bears on the surface 2 of the respective powder grain denoted by 3 in FIGS. 7-9.
- the inner holes 4 of the TLP also become partial (Fig. 8) or completely (Fig. 9) covered by the desensitizer 1 or can even be completely closed by the desensitizer become.
- This coating of the propellant particles 1 the desired change of the Burning behavior of the propellant powder and thus to the observed reduction in the temperature gradient.
- the method can be used for both known 1-, 7- and 19-hole TLPs with cylindrical as well as with hexagonal or rosette-shaped External geometry can be applied.
- the powder which has been surface-treated according to the invention compared to the untreated propellant powder Composition a reduced sensitivity to special loads, such as those at hostile fire may occur.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von einzwei- oder dreibasigen Treibladungspulvern für Rohrwaffenmunition, wobei an sich bekannte ein-, zwei- oder dreibasige Treibladungspulver, die folgende Bestandteile als Energieträger enthalten: Nitrocellulose, Salpetersäureester, Alkylnitratoethylnitramine, Nitroguanidin, Hexogen, Oktogen 3-Nitro-1,2,4-Triazol-5-on (NTO), Hexanitrohexaazaisowurtzitan (CL20) oder Mischungen derartiger Pulver, mit Hilfe phlegmatisierender Stoffe oberflächenbehandelt werden. Um eine Abflachung der Maximaldruckkurve des Treibladungspulvers in dem Temperaturbereich, für den die entsprechende Waffe bestimmt ist, zu erreichen, schlägt die Anmeldung vor, die Oberflächenbehandlung des Treibladungspulvers mit Hilfe inerter oder energetischer Polymere bzw. mit Hilfe energetischer monomerer Weichmacher oder mit Hilfe von Mischungen aus beiden Komponenten vorzunehmen. <IMAGE>
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
ein-, zwei- oder dreibasigen Treibladungspulvern für Rohrwaffenmunition
nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs
1.
Bei üblichen ein-, zwei- oder dreibasigen Treibladungspulvern
für Rohrwaffenmunition, wie Pulvern aus Nitrocellulose, Salpetersäureester
(z.B. Nitroglycerin, Diethylenglykoldinitrat,
Butantrioltrinitrat, Metrioltrinitrat, Triethylenglykoldinitrat),
Alkylnitratoethylnitramine, Nitroguanidin, Hexogen,
Oktogen 3-Nitro-1,2,4-Triazol-5-on (NTO), Hexanitrohexaazaiso-wurtzitan
(CL20) oder Mischungen derartiger Pulver bzw.
mit Zusätzen (z.B. Stabilisatoren) versehenen derartigen Pulvern,
hängt der beim Schuß auftretende Maximaldruck der Abbrandkurve
sowie die Mündungsgeschwindigkeit des entsprechenden
Geschosses wesentlich von der Umgebungstemperatur der
entsprechenden Waffe ab. Da sich die Auslegung der jeweiligen
Waffe nach dem größten Maximaldruck richtet, der innerhalb
des Temperaturbereiches, für welchen die Waffe bestimmt ist,
(z.B. -40°C bis 60°C) vorkommt, und dieser Druck in der Regel
nicht im Bereich der Hauptgebrauchstemperatur (21°C) liegt,
wird die theoretisch mögliche Leistung der jeweiligen Waffe
in der Regel (d.h. beim Schießen bei der Hauptgebrauchstemperatur)
nicht ausgeschöpft.
Es hat in der Vergangenheit nicht an Versuchen gefehlt,
Treibladungspulver zu entwickeln, bei denen der Temperaturverlauf
des Maximaldruckes einen relativ flachen Verlauf
aufweist, so daß die Waffe sich in einem möglichst großen
Temperaturbereich ihrer theoretischen Leistung annähert.
So ist beispielsweise aus der DE 33 46 287 A1 eine Treibladung
bekannt, bei der durch Mischung von homogenen mit inhomogenen
Pulveranteilen ein in etwa konstantes Abbrennverhalten
im Bereich um die Hauptgebrauchstemperatur herum
erzielt wird. Nachteilig ist bei diesem bekannten Treibladungspulver
allerdings unter anderem, daß die homogenen und
inhomogenen Pulveranteile sehr genau aufeinander abgestimmt
sein müssen. Anderenfalls erhält man Treibladungspulver, welche
von Los zu Los ein unterschiedliches Schußverhalten aufweisen.
Aus der DE 25 20 882 C1 ist es bekannt, den bei herkömmlichen
Treibladungspulvern in der Regel positiven Temperaturgradienten
(d.h. Zunahme des Maximaldruckes mit zunehmender Umgebungstemperatur)
im Bereich der Hauptgebrauchstemperatur dadurch
abzuflachen, daß die Pulverkörner des Treibladungspulvers
Innenkanäle mit unterschiedlichen Querschnitten aufweisen.
Auch dieses Treibladungspulver weist den Nachteil auf,
daß es relativ aufwendig herstellbar ist.
Aus dem Buch: J. Köhler, R. Meyer "Explosivstoffe", VCH
Verlagsgesellschaft mbH, Weinheim, 7. überarbeitete und erweiterte
Auflage, S.233 f, ist ferner bekannt, zur Abflachung
des Maximaldruckes der Abbrandkurve herkömmlicher Treibladungspulver
diese Pulver zusätzlich einer Oberflächenbehandlung
mittels den Abbrand verlangsamender (phlegmatisierender)
Stoffe zu unterziehen. Als phlegmatisierende Stoffe werden
dabei nicht energetische monomolekulare Substanzen wie Phthalate
(Dibutylphthalat), Harnstoffe (Centralit) oder Kampfer
verwendet.
Als nachteilig hat sich erwiesen, daß die vorstehend erwähnten
phlegmatisierenden Stoffe den Energieinhalt des Treibladungspulvers
absenken und eine deutliche Reduzierung der Leistung
gegenüber den Werten des jeweils unbehandelten Pulvers
bewirken. Außerdem neigen diese Substanzen teilweise (insbesondere
z.B. Phthalate) zur Migration in das Treibladungspulver
und beeinträchtigen deren ballistische Wirkungen
in unerwünschter Weise.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zur Herstellung von Treibladungspulver anzugeben,
bei dem auf einfache Weise eine Abflachung der Maximaldruckkurve
in dem Temperaturbereich, für welchen die Waffe bestimmt
ist, erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs
1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
Der Erfindung liegt im wesentlichen der Gedanke zugrunde, übliche
ein-, zwei- oder dreibasige Pulver mit speziellen
Phlegmatisatoren oberflächenzubehandeln, wobei nur
Phlegmatisatoren zum Einsatz kommen, die keine oder allenfalls
nur eine geringe Neigung zur Migration aufweisen.
Bei den erfindungsgemäßen Phlegmatisatoren handelt es sich um
inerte oder energetische Polymere oder großvolumige Monomere,
die praktisch nicht migrieren, sowie um energetische monomolekulare
Substanzen oder um Mischungen aus beiden Komponenten,
um den Energieverlust auf ein Maß zu reduzieren, das
beim Waffenbeschuß keine nennenswerten Leistungseinbußen bewirkt.
Die Oberflächenbehandlung der Treibladungspulver kann in an
sich bekannter Weise erfolgen, wobei die Phlegmatisatoren in
einer Behandlungstrommel als Lösung oder als Emulsion aufgesprüht
bzw. mit Hilfe eines Imprägnierverfahrens, bei dem das
Treibladungspulver über einen bestimmten Zeitraum in der Behandlungslösung
inkubiert wird, aufgebracht werden.
Folgende Substanzen haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen,
die einzeln oder als Mischungen zur Anwendung kommen:
- nicht energetische Polyester, Polyether, Polybutadiene, Polyurethane, Polyamide, Celluloseester (z.B. Celluloseacetat, Celluloseacetobutyrat, Cellulosepropionat);
- energetische Polymere (z.B. Polyglyzidylnitrat, Poly-Nimmo, Polyglyzidylazid);
- Alkylnitratoethylnitramine (z.B. Methyl-NENA, Ethyl-NENA, Butyl-NENA);
- Dinitrodiazaalkane
- Salpetersäureester (z.B. Diethylenglykoldinitrat, Nitroglycerin, Butantrioltrinitrat, Triethylenglykoldinitrat, Metrioltrinitrat);
- Bis (2.2-Dinitropropyl) Acetal/Formal (BDNPA/F).
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich
aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
- Fig.1 und 2
- die Abhängigkeit des Maximaldruckes sowie der Mündungsgeschwindigkeit von der Umgebungstemperatur eines ersten Treibladungspulvers mit und ohne erfindungsgemäße Oberflächenbehandlung;
- Fig.3 und 4
- die in Fig.1 dargestellten Temperaturabhängigkeiten von Maximaldruck und Mündungsgeschwindigkeit für ein zweites Treibladungspulver;
- Fig.5 und 6
- die in Fig.1 dargestellten Temperaturabhängigkeiten von Maximaldruck und Mündungsgeschwindigkeit für ein drittes Treibladungspulver;
- Fig.7
- die Draufsicht auf ein oberflächenbehandeltes Pulverkorn;
- Fig.8
- einen Längsschnitt durch das in Fig.7 dargestellte Pulverkorn entlang der dort mit VIII-VIII bezeichneten Schnittlinie und
- Fig.9
- einen Fig.8 entsprechenden Längsschnitt für ein weiteres Ausführungsbeispiel.
Bei dem Treibladungspulver (TLP), bei dem die erfindungsgemäße
Oberflächenbehandlung durchgeführt werden soll, handelt
es sich um das für 120 mm KE-Munition eingeführte zweibasige
TLP L 5460, das folgende Zusammensetzung aufweist:
| Nitrocellulose | 59.5 % |
| Nitroglycerin | 14.9 % |
| Diethylenglykoldinitrat | 24.8 % |
| Akardit II | 0.7 % |
| Sonstiges | 0.1 % |
Eine 4 %ige ethanolische Lösung von Ethyl-NENA wird in vier
Raten in einer konventionellen Behandlungstrommel auf das TLP
L 5460 aufgesprüht. Das oberflächenbehandelte Pulver wird getrocknet
und im Anschluß verschiedenen Beschußuntersuchungen
unterzogen.
Die Fig.1 und 2 zeigen das Ergebnis des Temperaturbeschusses
in einem 40 mm Simulator (Kurve a)) im Vergleich zu einem unbehandelten
L 5460 (Kurve b)). Dabei sind jeweils der Maximaldruck
(Pmax) der Abbrandkurve und die Mündungsgeschwindigkeit
(vo ) als Funktion der Temperatur aufgetragen.
Die Ergebnisse zeigen in dem Temperaturbereich zwischen 21°C
und 63°C einen deutlich abgeflachten Temperaturverlauf des
Maximaldruckes und der Mündungsgeschwindigkeit des oberflächenbehandelten
L 5460 gegenüber dem unbehandelten Pulver.
Als Treibladungspulver (TLP), bei dem die erfindungsgemäße
Oberflächenbehandlung durchgeführt werden soll, wird wiederum
von dem vorstehend beschriebenen zweibasigen TLP L 5460 ausgegangen.
Anschließend wird Palamoll 632, ein Polyester aus Adipinsäure
und 1,2-Propandiol, in ethanolischer Emulsion (Palamoll: EtOH
= 1 : 3) auf die Oberfläche von L 5460-TLP aufgebracht. Die
Behandlung mit 1,5 % des Polymeren erfolgt in einer rotierenden
Behandlungstrommel bei 45°C. Verteilt auf vier Portionen
wird die Emulsion über einen Zeitraum von fünf Stunden sukzessive
zugegeben, während gleichzeitig das Solvens verdampft.
Parallel wird mehrfach Graphit zugeschlagen, um ein Verkleben
der Körner zu verhindern.
In den Fig.3 und 4 sind die Beschußergebnisse dieses Pulvers
in einem 40 mm Simulator von -40 bis +63°C gegenüber einem
unbehandelten L 5460 dargestellt. Dabei sind wiederum der Maximaldruck
und die Mündungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit
von der Temperatur aufgetragen.
Auch in diesem Fall läßt sich gegenüber dem unbehandelten TLP
(Kurve b)) gleicher Zusammensetzung und Abmessungen eine
deutliche Abflachung der Druck- und Geschwindigkeitskurven
zwischen 21°C und +63°C feststellen (Kurve a)).
In der folgenden Tabelle 1 ist die spezifische Energie für
die in den vorstehend erwähnten beiden Ausführungsbeispielen
beschriebenen Pulver wiedergegeben.
| Behandlung | Spez.Energie [J/g] | |
| L 5460 | 1165 | |
| Beispiel | 4 % Ethyl-NENA | 1165 |
| Beispiel | 1.5 % Polyester | 1145 |
Die Werte für die spezifische Energie zeigen, daß die erfindungsgemäßen
Verfahren zu keiner bzw. keiner wesentlichen
Leistungseinbuße der Treibladungspulver führen.
Ein einbasiges 7-Loch-TLP C/M 0800, das mit Nitrocellulose
als Energieträger und Centralit I als Stabilisator hergestellt
wurde, wird in einer Emulsion von Nitroglycerin in
Wasser in einer rotierenden Trommel bei 30°C bis zum Aufklaren
der Lösung inkubiert.
Anschließend wird das Pulver einer zweiten Behandlung in einer
Emulsion aus Palamoll 632 in Wasser unterzogen.
Auf diese Weise wurden 10 % Nitroglycerin und 2 % Palamoll
aufgebracht.
Die Fig.5 und 6 zeigen die Ergebnisse eines Waffenbeschusses
mit diesem Pulver in einer 35 mm Üb-Munition (Kurve a)) im
Vergleich zu einem dort üblicherweise verwendeten einbasigen
TLP B 6320 (Kurve b)).
Während das konventionelle einbasige Treibladungspulver
B 6320 zwischen 21°C und 70°C einen hohen Druck- und Geschwindigkeitsanstieg
zeigt, deutet sich bei dem behandelten
C/M 0800 im Bereich zwischen 21°C und 52°C eine Reduzierung
des Temperaturgradienten an, so daß man mit derart behandelten
Pulver voraussichtlich auch im Mittelkaliberbereich eine
deutliche Leistungssteigerung gegenüber dem konventionellen
TLP erzielen kann.
Wie mikroskopische Untersuchungen und Überprüfungen in einer
ballistischen Bombe mittels Abbrandunterbrechung gezeigt haben,
lagert sich der Phlegmatisator 1 an der Oberfläche 2 des
jeweiligen in den Fig.7-9 mit 3 bezeichneten Pulverkorns ab.
Außerdem werden auch die Innenlöcher 4 des TLPs teilweise
(Fig.8) oder vollständig (Fig.9) von dem Phlegmatisator 1 bedeckt
bzw. können durch den Phlegmatisator sogar ganz verschlossen
werden. Durch diese Beschichtung der Treibladungskörner
1 kommt es vermutlich zu der gewünschten Änderung des
Abbrandverhaltens des Treibladungspulvers und somit zu der
beobachteten Reduktion des Temperaturgradienten.
Das Verfahren kann für bekannte 1-, 7- und 19-Loch-TLP sowohl
mit zylindrischer als auch mit hexagonaler oder rosettenförmiger
Außengeometrie angewendet werden.
Außerdem weist das erfindungsgemäß oberflächenbehandelte Pulver
im Vergleich zum unbehandelten Treibladungspulver gleicher
Zusammensetzung eine reduzierte Empfindlichkeit gegenüber
speziellen Belastungen auf, wie sie beispielsweise bei
einem feindlichen Beschuß auftreten können.
Claims (6)
- Verfahren zur Herstellung von ein-, zwei- oder dreibasigen Treibladungspulvern für Rohrwaffenmunition, wobei an sich bekannte ein-, zwei- oder dreibasige Treibladungspulver, die folgende Bestandteile als Energieträger enthalten: Nitrocellulose, Salpetersäureester, Alkylnitratoethylnitramine, Nitroguanidin, Hexogen, Oktogen 3-Nitro-1,2,4-Triazol-5-on (NTO), Hexanitrohexaazaisowurtzitan (CL20) oder Mischungen derartiger Pulver, mit Hilfe phlegmatisierender Stoffe oberflächenbehandelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbehandlung des jeweiligen Treibladungspulvers mit Hilfe inerter oder energetischer Polymere bzw. mit Hilfe energetischer monomerer Weichmacher oder mit Hilfe von Mischungen aus beiden Komponenten vorgenommen wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Polymere inerte oder energetische Polyester, Polyether, Polyurethane, Polyharnstoffe, Polybutadiene oder Polyamide verwendet werden.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als energetische Polymere Poly-3-nitratomethyl-3-methyloxetan (PolyNIMMO), Polyglyzidylnitrat /Poly-Glyn) oder Polyglyzidylazid (GAP) verwendet werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als energetische Weichmacher Alkylnitratoethylnitramine (Methyl-NENA, Ethyl-NENA, Butyl-NENA) und Salpetersäureester (Nitroglycerin, Diethylglykoldinitrat, Triethylenglykoldinitrat, Butantrioltrinitrat, Methrioltrinitrat) und Bis (2.2-Dinitropropyl) Acetal-Formal (BDNPA-F) Dinitrodiazealkane bzw. Mischungen dieser Substanzen verwendet werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbehandlungsmittel in Lösung oder als Emulsion durch Aufsprühen in einer rotierenden Trommel oder Inkubation in einer Imprägnierlösung erfolgt.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei gemeinsamer Verwendung der polymeren Bestandteile und der monomeren energetischen Weichmacher die Oberflächenbehandlung sowohl durch Aufbringen einer Mischung beider Komponenten oder durch eine zweistufige Behandlung nacheinander aufgebracht werden.
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