SE449487B - Forfarande for framstellning av ett sammansatt drivladdningskrut for eldvapen - Google Patents

Description

[71 l0 l5 20 25 30 35 40 449 4s7 _ _ 2 l,2,4-butan- ?H2 - 0 - N02 explosionsvärme trioltrinitrat ?H2 I 5945 J/g 0H - 0 - N02 syrevärde CH2 - 0 - N02 - l6,6 % metrioltri- ?H2 - 0 - N02 explosionsvärme nitrat CH3 - 0-CH2 - 0 - N02 5175 J/g cH2_ - 0 - N02 syrevärde - 34,5 % Vanligt drivladdningskrut innehåller en enda spräng- olja. Den använda sprängoljan, halten av denna, halten av nitrocellulosa och dennas nitreringsgrad bestämmer egen- skaperna hos drivladdningskrutet och dess förhållande vid framställningen. Sålunda har den typiskt mellan ll,8 och l3,4 % N2 liggande nitreringsgraden inflytande på framställningsförfarandet och energiinnehållet hos drivladdningskrutet. I ännu högre grad gäller detta för den använda sprängoljan. Eftersom sprängoljorna skiljer sig från nitrocellulosan exempelvis i fråga om gelatine- ringsförhållandet, explosionsvärmet och syrevärdet, kan man med dem framställa drivladdningskrut med skiljakt- 'liga egenskaper.

De mest energirika drivladdningskruten erhåller man vid användning av nitroglycerin. Sålunda kan exempelvis ett tvåkomponents, med lösningsmedel tillverkat drivladd- ningskrut med cirka 40 % nitroglycerin inställas på ett explosionsvärmevärde av 5000 J/g. Däremot ger ett jämför- bart drivladdningskrut med diglykoldinitrat ett explosions- värmevärde av 4200 J/g.

Med hänsyn till framställningsprocessen för ett driv- laddningskrut kan dess explosionsvärme i praktiken inte ökas utöver ett bestämt; av den använda sprängoljan beroende värde. Sålunda är det exempelvis inte möjligt att med diglykoldinitrat som sprängolja framställa ett drivladdningskrut, som skall tillverkas lösningsmedels- fritt, vilket har ett explosionsvärmevärde_av 4750 J/g.

I sådana fall har det hittills varit brukligt att inställa det erforderliga explosionsvärmevärdet genom användning av (fl 10 l5 20 25 30 35 40 3 449 487 en oljä med högt kalorivärde, i det Ovanstående exemplet afitsånitroglycerin, och samtidigt tillsätta energiför- brukande ämnen, exempelvis centralit eller ftalat. Använd- ningen av energiförbrukande ämnen är erforderlig, emedan drivladdningskrut av tillverkningsskäl, t ex dess homogeni- sering och gelatinisering i varma valsverk, erfordrar en bestämd minsta mängd sprängoljor, i exemplet även nitroglycerin, på grund av vilka det erforderliga explo- sionsvärmevärdet emellertid skulle överskridas utan använd- ning av energiförbrukande ämnen. Å andra sidan kan det energiförbrukande ämnet i drivladdningskrutet utgöra ballast för dess egentliga funktion, som under vissa omständigheter inverkar olägligt på drivladdningskrutets önskvärda egenskaper. Även de kända trekomponents drivladdningskruten, exempelvis det nitroguanidinhaltiga nitroglycerinkrutet eller det nitroguanidinhaltiga diglykoldinitratkrutet, det så kallade gudolkrutet, innehåller endast en spräng- olja. Därför är det inte heller vid dessa möjligt att utan energiförbrukande ämnen inställa ett inom ett nämn- värt område godtyckligt reglerbart explosionsvärmevärde.

Den i trekomponents drivladdningskrutet föreliggande ytterligare energibäraren, exempelvis nitroguanidin, kan inte användas för en sådan inställning, emedan den inte åstadkommer någon gelatinering, utan är ett fyllmedel, vars användning i nitrocellulosa-sprängoljegelen är begränsad. _ Denna uppfinning har till ändamål att åstadkomma ett nytt sammansatt drivladdningskrut. Detta skall i synnerhet inom ett vidsträckt energiområde vara inställbart på ett önskvärt explosionsvärmevärde, lätt kunna framställas och dessutom även uppvisa förbättringar i fråga om sina övriga egenskaper, i synnerhet skjutegenskaperna och lag- ringsbarheten, gentemot nu förekommande drivladdningskrut.

Detta ändamål uppnås enligt uppfinningen med ett sam- mansatt drivladdningskrut,'vilket t stället för den van- ligen använda enda, kemiskt enhetliga sprängoljan inne- häller två eller flëra olika sprängoljor.

Vid drivladdningskruten enligt uppfinningen är det helt överraskande möjligt att på enkelt sätt inställa.ett 10 l5 20 25 30 35 40 449 487 g " 4 förutbestämt explosionsvärmevärde utan användning av energi- förbrukande_ämnen enbart genom lämplig variation av andelarna av minst tvâ olika, dvs även i fråga om sitt energiinnehåll skiljaktliga sprängoljor. Den genom användningen av två eller flera sprängoljor uppnådda dimensioneringsfriheten medger en noggrannare inställning av ett erforderligt explosionsvärmevärde även under hänsynstagande till gränser för sammansättningen, som beror på framställningssättet, och under hänsynstagande till andra hos ett drivladdnings- krut erforderliga egenskaper.

Sprängoljor som är föredragna för användning i driv- laddningskrutet enligt uppfinningen är angivna i kraven 2 och 3. Inom gränserna för den totala halten av spräng- oljor, av vilka_gränser den undre i allmänhet bestäms av framställningsförfarandet och den övre av krutegenskaperna och exempelvis tar hänsyn till sprängoljebindningsför- hållandet med hänsyn till utsöndringsrisken, inställer man vid drivladdningskrutet enligt uppfinningen lämpligen i enlighet med krav l0 andelen lågkalorisprängolja så stor som möjligt och tillsätter högkalorisprängoljor endast i en sådan andel i drivladdningskrutet, som är nödvändigt för uppnående av det erforderliga explosions- värmevärdet.

Lämpliga sammansättningar av drivmedelskruten enligt uppfinningen för lösningsmedelsfri framställning (solvent- less procedure) exempelvis i valsverk och/eller sprut- maskiner, framställning med begränsad lösningsmedelstill- sats (semi solvent procedure) och för framställning enligt klassiska lösningsmedelsförfaranden (solvent procedure) framgår av kraven 4 och 5, 6 respektive 7, 8 och 9.

Den fördelaktiga inställbarheten av explosionsvärme- värdet vid ett drivladdningskrut enligt uppfinningen på- visas genom följande jämförelse: Ett traditionellt drivladdningskrut A har följande sammansättning: : (D 10 15 20 25 30 35 '40 nitroce11u1osa med 13,1 % N2 5 449 487 52,00 vikt-% nitrog1ycerin 40,00 “ mjukningsmede1 _ 5,50 “ stabi1isatorer 2,50 " 100,00 vikt-% Exp1osionsvärmet uppgår ti11 cirka 4600 J/g.

Ett annat konventione11t driv1addningskrut B har fö1jande sammansättning: nitroce11u1osa med 12,6 % N2 56,00 vikt-% nitrog1ycerin 38,80 “ stabi1isatorer 5,10 " magnesiumoxid + grafit 0,10 “ 100,00 vikt-% Exp1osionsvärmet uppgår ti11 cirka 4600 J/g. _ Ett driv1addningskrut C en1igt denna uppfinning har fö1jande sammansättning: nitroce11u1osa med 13,0 % NZ 59,50 vikt-% dig1yko1dinitrat 24,80 " nitrog1yeerin 14,90 “ stabi1isatorer 0,70 “ magnesiumóxid + grafit 0,10 " 100,00 vikt-% Exp1osionsvärmet uppgår åter ti11 cirka 4600 J/g.

Driv1addningskruten A och B innehå11er en k1art högre ande1 av stabi1isatorer och mjukningsmede1 respek- tive av stabi1isatorer än vad i och för sig är nödvändigt.

Den överskjutande ande1en tjänar utes1utande.ti11 energi- förbrukning, genom vi1ken exp1osionsvärmevärdet instä11s på det angivna värdet. Vid driv1addningskrutet C en1igt uppfinningen uppnås däremot samma expïosionsvärmevärde utan särski1d energiförbrukning genom användningen av två sprängo1jor i 1ämp1iga ande1ar.

För jämföre1se av krutegenskaperna användes driv1add- ningskruten B och C i ett vapen av 105 mm ka1iber. Härvid visade det sig att driviaddningskrutet C eniigt uppfin-. ningen vid utomhus rådande temperatur- oçh tryckförhâ11an- den är k1art gynnsammare än drivladdningskrutet B. Det 10 15 20' 25 30 35 40 449 487 A N 6 senare uppvisade redan vid -40°C en tryckstegring som måste bedömas som kritisk och som inte uppträder vid drivladdningskrutet C under annars samma betingelser.

Skjutegenskaperna hos drivladdningskruten A och C jämfördes med användning av ett vapen av l20 mm kaliber.

Det visade sig att man med drivladdningskrutet C enligt uppfinningen uppnådde skjuthastigheter, vilka med driv- laddningskrutet A uppnåddes först vid l0O till 200 bar högre tryck.

Man uppnår alltså en entydig ballistisk överlägsen- het med drivladdningskruten enligt uppfinningen som inne- håller flera sprängoljor gentemot det traditionella driv- laddningskrutet.

Drivladdningskrutet enligt uppfinningen uppvisar ytterligare följande fördelaktiga egenskaper: I moderna vapensystem användes i stället för de konventionella metallpatronerna i allt högre grad bränn- bara patronhylsor. Dessa består exempelvis av en hög andel nitrocellulosa och dessutom neutralfibrer, en hartsbindare och en kemisk stabilisator för nitrocellulosan. På grund av sin ämnessammansättning kan de ta upp mjukningsmedel och sprängolja i kontakt med drivladdningskrut. För att _ säkerställa lång lagringsbarhet hos ammunition med bränn- bara hylsor är det emellertid viktigt, att drivladdnings- krutet avger en så liten mängd sprängolja som möjligt till hylsmaterialet.

Vid en undersökning av drivladdningskruten enligt upp- finningen i detta hänseende visade det sig helt överraskande, . att de avger väsentligt mindre sprängolja till det bränn- bara hylsmaterialet än de kända drivladdningskruten.

Speciellt utfördes en provning med de tidigare om- talade drivladdningskruten A och C på så sätt, att driv- laddningskrutet pressades mellan tvâ stycken av brännbart hylsmaterial och lagrades i väl tillslutna flaskor vid ss°c och so°c. Därvid faijdes hela :men det brännbara hylsmaterialets viktökning.

Vid 80°C lagringstemperatur erhölls följande vikt- ökningar: 'Ilš lv 10 15 20 25 30 35 40 7 449'4s7 Krut A Krut C Ski11nad efter 1 vecka 9,0 % 7,3 % ' 1,7 % efter 3 veckor 16,7 % 12,0 % 4,7 % efter 6 veckor 21,4 % 14,5 % 6,9 % Vid 650C iagertemperatur erhö11s efter 18 dagar föïjande viktökningar: Krut A Krut C Ski11nad 8,0 % 6,9 % 1,1 % De anförda resu1taten visar tyd1igt de före1iggande driv1addningskrutens över1ägsenhet över de kända driv- 1addningskruten i fråga om sprängo1jeövergången ti11 hy1smateria1et.

S1ut1igen kan man hos ett driviaddningskrut en1igt uppfinningen på grund av den noggranna instä11barheten av exp1osionsvärmevärdet ytteriigare vänta sig förde1en av en jämförelsevis ringa e1drörerosicn.

I det fö1jande 1ämnas fyra utföringsexempe1 för att närmare förk1ara driv1addningskrutet en1igt uppfinningen. §xempe1 1 7 Lösningsmedeisfritt dig1yko1dinitrat/nitrog1ycerin- -driviaddningskrut I ett inom pu1verti11verkningen bruk1igt 400 1iters knâdningsverk sammanb1andades: 148,8 kg torrvikt av en 30 % vatten innehå11ande krutråmassa med fö1jande, på torrvikt räknad sammansättning: 60 % nitroce11u1osa med en nitreringsgrad av 13,0 % kväve 25 % digiykoïdinitrat 15 % nitrog1ycerin 1,080 kg arkardit II 0,075 kg magnesiumoxid 0,075 kg grafit Efiterioptimai genomb1andning i knådmaskinen bearbetas massan i ett va1sknådningsverk vid 8500 på det vanliga sättet ti11 en vä1 genomge1atinerad matta, 1indas därefter 'ti1T en pressru11e och pressas i en hydrau1isk press vid 7000 ti11 en 7¿hå1sträng, vars diameter och bredd är reg1erade enïigt ammunitionsbestämmeiserna. Efter skärning 10 15 20 30 35 40 449 487 8 av strängen till den erforderliga längden och mognads- lagring avtorkas krutet.

Det färdiga krutet har inom toleransgränserna följande sammansättning: niwaceiiuiasa med-nam z kväve 59,5 vikt-y, diglykoldinítrat ' 24,8 " nitroglycerin 14,9 " akardit ll 0,7 " grafit 0 ' 0,05 " magnesiumoxid 0,05 “ 100,00 vikt-% Dess explosionsvärme uppgår till cirka 4600 J/g.

Hos detta drivladdníngskrut bestämdes det ovan beskrivna gynnsamma ballistiska förhållandet.

Exempel 2 Lösningsmedelsfritt butantrioltrinitrat/nitroglyce- rin-drivladdningskrut Knådningssatsen var följande 148,8 kg torrvikt av en 30 % vatten innehållande krut- råmassa av följande, på torrvikt räknad_sam- mansättníng: 64 % nitrocellulosa med en nitreringsgrad av 13,0 % kväve 22 % 1,2,4-butantrioltrinitrat 14 % nitroglycerin 0,375 kg centralit I 0,675 kg akardit II 0,075 kg magnesiumoxid 0,075 kg grafit Framställningssättet motsvarar det i exempel l använda. _ Det färdiga krutet hade inom toleransgränserna följande sammansättning: - I I? nå, 10 l5 20 25 30 35 40 nitrocellulosa med 13,0 % kväve l,2,4-butantrioltrinitrat nitroglycerin centralit I akardit II grafit magnesiumoxid 449 487 63,50 vikt-% 21,70 " 14,00 " ~ 0,25 " 0,45 " 0,05 " 0,05 " 100,00 vikt-% Dess explosionsvärme uppgår till cirka 4950 J/g.

Exempel 3 Lösningsmedelsfritt diglykoldinitratlnitroglyce- rin/nitroguanidin-drivladdningskrut Knådningssatsen var följande: l03,8 kg torrvikt av en 30 % vatten innehållande krutrâmassa analog med exempel 2 med diglykoldinitrat i stället för l,2,4-butan- trioltrinitrat 45,0 kg nitroguanidin 0,300 kg centralit I 0,750 kg akardit II 0,075 kg magnesiumoxid 0,075 kg grafit Framställningssättet motsvarade det i exempel l använda tillvägagångssättet.

Det färdiga krutet hade inom toleransgränserna följande sammansättning: nitrocellulosa med l3,0 % kväve, diglykoldinitrat nitroglycerin nitroguanidin centralit I akardit II magnesiumoxid grafit 44;30lv1kt-% 15,00 " 9,90 " 30,00' " 0,20 " 0,50 -0 0,05 " 0,05 " 100,00 vik:-% Dess explosionsvärme uppgick till cirka Ql00 0/g. 15 20 25 30 35 40 449 487 ¿ 10 Exempe1 4 Lösningsmedeishaïtigt butantrio1trinitrat/metrio1= trinitrat/dig1yko1dinitrat/nitroguanidin-driv1add- ningskrut ' I en 400 Iiters knâdningsmaskin~fy11des fö1jande: 172 kg av en 30 % a1koho1 innehâ11ande nitroce11u1osa med 12,8 % NZ . (= 110 kg nitroce11u1osa, omräknat på a1koho1- ” fri substans) 40 kg * nitroguanidin 2 kg akardit II I denna förb1andade b1andning infördes en b1and- ning av fö1jande, med 1ösningsmede1 f1egmatiserade sprängo1jor: 16 kg 1,2,4-butantrio1trinitrat- metrio1trinitrat 16 kg dig1yko1dinitrat 40 kg a1koho1-eter-b1andning dEfter b1andningen i knâdmaskinen Iämnas denna sats att stå för en 10-fa1dig mogning vid cirka 2500, genom- knådas därefter på nytt och pressas sedan i en hydrau1isk press ti11 etthå1ssträngar. Efter skärningen torkas krutet i en varm1uftström, eventue11t under vakuum.

Det färdiga pu1vret hade inom to1eransgränserna fö1jande sammansättning: nitroce11u1osa med 12,8 % kväve 55,00 vikt-% 1,2,4-butantrioltrinitrat 8,00 " metrio1trinitrat I 8,00 “ dig1yko1dinitrat 8,00 " nitroguanidin 20,00 " akardit II 1,00 " 100,00 vikt-% tt' Exp1osionsvärmet uopgick ti11 cirka 3960 J/g.

Claims (2)

1. 0 15 20 449 487 PATENTKRAV l. Förfarande för framställning av ett sammansatt driv- laddningskrut för eldvapen vid vilket i nitrocellulosa in- arbetas en blandning av åtminstone två av sprängoljorna nitroglycerin, diglykoldinitrat, metrioltrinitrat och l,2-4-butantrioltrinitrat, k ä n n e t e c k n a t av - att totalhalten sprängolja a) - vid framställning utan lösningsmedel väljes till maximalt 45 viktprocent, b) ~ vid framställning med en begränsad mängd lösningsmedel som gelatineringsmedel väl- jes till maximalt 30 viktprocent, och c) - vid framställning med lösningsmedel väl- jes till l5O viktprocent räknat på nitro- cellulosahalten, - att man ej använder mer energiförbrukande ballaste ämnen, exempelvis Centralit I och/eller Akardit II, än vad som erfordras uteslutande för stabilisering av drivladdningskrutet, Q - och att andelen högkalorisprängolja/-oljor i total- halten sprängolja avpassas sä, att drivladdnings- krutet erhåller ett visst,fördtbestämt explosions~ värme. k ä n n e t e c k n a t av att vid framställning utan lösningsmedel totalhalten sprängolja väljes till'minst 24 viktprocent, företrädes- vis minst 35 viktprocent.

2. Förfarande enligt krav l,