DE19907809C2 - Verfahren zur Herstellung von ein-, zwei- oder dreibasigen Triebladungspulvern für Rohrwaffenmunition - Google Patents

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, z. B. in Form von Treibladungspulverkörnern, 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), Hexanitrohexaazaisowurtzitan (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 Hauptgebrauchs­ temperatur) nicht ausgeschöpft.

Es hat in der Vergangenheit nicht an Versuchen gefehlt, Treibladungspulver zu entwickeln, bei denen der Tempera­ turverlauf 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 Treib­ ladung bekannt, bei der durch Mischung von homogenen mit inhomogenen Pulveranteilen ein in etwa konstantes Abbrenn­ verhalten im Bereich um die Hauptgebrauchstemperatur herum erzielt wird. Nachteilig ist bei diesem bekannten Treibla­ dungspulver 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 Temperaturgradien­ ten (d. h. Zunahme des Maximaldruckes mit zunehmender Umge­ bungstemperatur) im Bereich der Hauptgebrauchstemperatur da­ durch abzuflachen, daß die Pulverkörner des Treibladungspul­ vers Innenkanäle mit unterschiedlichen Querschnitten aufwei­ sen. 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 be­ kannt, zur Abflachung des Maximaldruckes der Abbrandkurve herkömmlicher Treibladungspulver diese Pulver zusätzlich einer Oberflächenbehandlung mittels den Abbrand verlangsamender (phleg­ matisierender) 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 Ener­ gieinhalt des Treibladungspulvers absenken und eine deutliche Reduzierung der Leistung gegenüber den Werten des jeweils unbehandelten Pulvers bewirken. Außerdem neigen diese Substanzen teilwei­ se (insbesondere z. B. Phthalate) zur Migration in das Treibladungspulver und beeinträchtigen deren ballistische Wirkungen in unerwünschter Weise.

Zur Verminderung der Abhängigkeit der Abbrandgeschwindigkeit von der Temperatur ist aus der DE 199 00 110 A1 ein Treibladungsmittel bekannt, welches außer Nitramin und phlegma­ tisierenden Bindemitteln mindestens auch eine Nitroverbindung enthält. Bei dem Nitramin soll es sich vorzugsweise um Hexogen oder Oktogen und bei der Nitroverbindung um eine Verbin­ dung aus der Gruppe der Guanidinderivate, der Triazol- oder Tetrazolderivate oder aus einer Mischung dieser Verbindungen handeln.

Um ein Treibladungspulver für Rohrwaffen zu erhalten, welches in dem Temperaturbereich von -50° bis +70° einen relativ kleinen Temperaturkoeffizienten aufweist, wird in der DE 197 57 469 A1 die Verwendung eines aus einem Gemisch aus zumindest zwei chemisch unter­ schiedlichen Dinitrodiazaverbindungen bestehenden Weichmachers vorgeschlagen.

Die DE 41 11 752 C1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von phlegmatisiertem hoch­ energetischem Sprengstoff, insbesondere Hexogen oder Oktogen, als Bestandteil kunststoffge­ bundener Sprengstoffe oder Treibladungspulver. Dabei wird der partikelförmige Sprengstoff mit einem phlegmatisierenden Polymer aus wässriger Phase überzogen.

Zur Reduzierung des Sicherheitsrisikos bei der Herstellung phlegmatisierter hochenergetischer Sprengstoffe, wie Hexogen oder Oktogen, ist es aus der DE 39 34 368 C1 bekannt, den Phleg­ matisator in das jeweilige Sprengstoffkorn einzubauen.

Aus der DE 31 20 310 C2 ist ein Treibladungspulver mit einem Gehalt an Polyglycidylazid bekannt, bei dem eine niedrige isochlore Flammentemperatur und ein hoher Masseimpetus dadurch erreicht werden, dass das Polyglycidylazid (GAP) mit Nitrocellulose (NC) in einem Gewichtsverhältnis kombiniert ist, das im Bereich von 1 Teil NC zu 2 Teilen GAP bis 4 Teilen NC zu 1 Teil GAP liegt.

In der DE 26 44 987 C1 wird ein nitrocellulosefreies Treibladungspulver mit einer Selbstentzündungstemperatur oberhalb 200°C auf der Basis von Oktogen und polymeren Bindemitteln offenbart, welches mindestens die gleichen Abbrandeigenschaften wie Nitrocellulosepulver besitzt. Zur Verbesserung der Anzündfreudigkeit des Treibladungspulvers wird in dieser Druckschrift außerdem vorgeschlagen, die Treibmittelkörner z. B. mit bekannten Anzündstoffen zu beschichten.

Schließlich ist aus der DE 15 71 218 A ein Verfahren zur Beeinflussung der Zündempfindlichkeit von Treibladungsschüttpulver auf der Basis von Nitrocellulose bekannt, wobei während einer Oberflächenbehandlung des Pulvers diesem zusammen mit den Phlegmatisierungsmitteln anorganische Pigmente, wie Eisenoxid, Molybdänsulfid, Titanoxid oder Zinkoxid, zugegeben werden.

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 kommen einzeln oder als Mischungen zur Anwendung:

• - die nicht energetischen Polymere: Polyester aus Adipinsäure und 1,2-Propandiol, Polyether, Polybutadiene, Polyamide, Polyharnstoffe;
• - die energetischen Polymere: Polyglyzidylnitrat, Poly-Nimmo, Polyglyzidylazid;
• - Alkylnitratoethylnitramine, insbesondere Methyl-NENA, Ethyl-NENA, Butyl-NENA;
• - Dinitrodiazaalkane
• - die Salpetersäureester: Diethylenglykoldinitrat;
  Nitroglycerin, Butantrioltrinitrat, Triethylen­ glykoldinitrat, Metrioltrinitrat;
• - Bis (2.2-Dinitropropyl) Acetal/Formal (BDNPA/F).

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungs­ beispielen. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 die Abhängigkeit des Maximaldruckes sowie der Mündungsgeschwindigkeit von der Umgebungstemperatur eines ersten Treibladungspulvers mit und ohne erfin­ dungsgemäße Oberflächenbehandlung;

Fig. 3 und 4 die in Fig. 1 dargestellten Temperaturabhängig­ keiten von Maximaldruck und Mündungsgeschwindigkeit für ein zweites Treibladungspulver;

Fig. 5 und 6 die in Fig. 1 dargestellten Temperaturabhängig­ keiten 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 bezeich­ neten Schnittlinie und

Fig. 9 einen Fig. 8 entsprechenden Längsschnitt für ein weiteres Ausführungsbeispiel.

Beispiel 1

Bei dem Treibladungspulver (TLP), bei dem die erfindungsge­ mäße 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 Beschußuntersuchun­ gen 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 Maxi­ maldruck (P_max) der Abbrandkurve und die Mündungsgeschwindig­ keit (v_o) 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 oberflä­ chenbehandelten L 5460 gegenüber dem unbehandelten Pulver.

Beispiel 2

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 (Polyester : 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 Chemie 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.

Tabelle 1

Die Werte für die spezifische Energie zeigen, dass die erfindungsgemäßen Verfahren zu keiner bzw. keiner wesentlichen Leistungseinbuße der Treibladungspulver führen.

Beispiel 3

Ein einbasiges 7-Loch-TLP, 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% Polyester aus Adipinsäure und 1,2- Propandiol 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 7-Loch-Treibladungspulver B 6320 zwischen 21°C und 70°C einen hohen Druck- und Geschwindigkeitsanstieg zeigt, deutet sich bei dem behandelten einbasigen 7-Loch-Treibladungspulver 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 (3)

1. 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 wenigstens einem der Stoffe Polyester aus Adipinsäure und 1,2-Propandiol, Polyether, Polyharnstoffe, Polybutadiene, Polyamide, Poly-3-nitratomethyl-3-methyloxetan (PolyNIMMO) oder Polyglyzidylazid (GAP), Polyglyzidylnitrat (PolyGLYN), Nitroglycerin, Diethylenglykoldinitrat, Triethylenglykoldinitrat, Butantrioltrinitrat, Methrioltrinitrat, Alkylnitratoethylnitramine, insbesondere Me NENA, Et NENA, Bu NENA, Bis (2.2- Dinitropropyl) AcetalFormal (BDNPA-F), Dinitrodiazaalkane vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenbehandlungsmittel in Lösung oder als Emulsion durch Aufsprühen in einer rotierenden Trommel oder Inkubation in einer Imprägnierlösung aufgebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei gemeinsamer Verwendung von polymeren und monomeren Bestandteilen die Oberflächenbehandlung durch Aufbringen einer Mischung der Komponenten oder durch eine zweistufige Behandlung nacheinander erfolgt.