| Dokumentenidentifikation |
DE102005011535A1 29.09.2005 |
| Titel |
Mehrmodaler Sprengstoff |
| Anmelder |
Diehl BGT Defence GmbH & Co. KG, 88662 Überlingen, DE |
| Erfinder |
Rudolf, Karl, 86529 Schrobenhausen, DE; Hofmann, Heinz, 91233 Neunkirchen, DE; Kovalev, Dimitri, Dr., 85748 Garching, DE; Diener, Joachim, Dr., 84061 Ergoldsbach, DE |
| DE-Anmeldedatum |
10.03.2005 |
| DE-Aktenzeichen |
102005011535 |
| Offenlegungstag |
29.09.2005 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
29.09.2005 |
| IPC-Hauptklasse |
C06B 33/00
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| Zusammenfassung |
Es wird ein mehrmodaler Sprengstoff, insbesondere für Blastladungen, beschrieben, der zur Leistungssteigerung einen Pulverzusatz aufweist, der von einem wasserstoffterminierten Silizium-Einkristallpulver mindestens eines Korngrößenbereiches gebildet ist, das den Vorteil aufweist, dass auch über Jahre hinweg keine Oxidationserscheinung - selbst bei Lagerung an Umgebungsluft - stattfindet. Infolge der nichtoxidierten Kristalloberflächen erfolgt in vorteilhafter Weise eine sofortige Mitreaktion mit dem Sprengstoff in der Detonationsfront, die mit zunehmenden Kristallgrößen auch in den Nachreaktionszeitraum reicht, so dass je nach Zusatz eine unterschiedliche Schiebewirkung erzielt wird.
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| Beschreibung[de] |
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Die Erfindung betrifft einen Sprengstoff gemäß dem Oberbegriff des
Anspruches 1.
Bei Sprengstoffen insbesondere für Blastladungen werden bislang zur
Leistungssteigerung, d.h. zur Steigerung der Druckwirkung, Aluminiumpulver als Pulverzusatz
eingesetzt. Als Sprengstoff kommt z.B. RDX (= Hexogen) oder HMX (= Oktogen) zur
Anwendung. Die theoretisch erzielbare Erhöhung des Detonationsdruckes infolge Wärmefreisetzung
bei der Reaktion mit den großen Anteilen freigesetzter Kohlenstoffatome von beispielsweise
RDX oder HMX ist bei Verwendung von Aluminiumpulver als Pulverzusatz nur in sehr
seltenen Fällen beobachtbar. Bei Verwendung von nichtoxidiertem Aluminiumpulver
kann beispielsweise eine Erhöhung der Splittergeschwindigkeit um ca. 12 % beobachtet
werden. Diese Erhöhung der Splittergeschwindigkeit geht jedoch innerhalb weniger
Wochen verloren, da Reinaluminiumpulver an der Pulveroberfläche schnell eine Vielzahl
Aluminiumoxidlagen aufbaut. Dabei können sich an der Aluminiumpulveroberfläche mehrere
Tausend Lagen Aluminiumoxid bilden. Diese Oxidschicht besitzt eine hohe Schmelztemperatur
und eine hohe Verschleißbeständigkeit, so dass eine Nachreaktion erst im Millisekundenbereicht
stattfinden kann, und erst dann ein verbessertes Blastverhalten über und unter Wasser
eintritt. Bisherige Untersuchungen haben jedoch ergeben, dass insgesamt nur ein
verhältnismäßig geringer Anteil des Aluminiumpulvers zur Reaktion kommt. Dieser
geringe zur Reaktion kommende Aluminiumpulveranteil liegt größenordnungsmäßig bei
maximal 20 %.
Aus der DE 102 04 895 A1
sind nanostrukturierte poröse Reaktivstoffe bekannt, die aus Reaktivkörpern bestehen,
deren Hohlräume im Größenbereich von 1 bis 1000 nm liegen, die mit Oxidationsmitteln
versehen sind. Die Reaktivstoffe bestehen aus voneinander unabhängigen, schutzschichtummantelten
reaktiven Partikeln. Dort wird außerdem ein Verfahren zur Herstellung solcher Reaktivstoffe
beschrieben, wobei nm-große Brennstoffpartikel, die 1 bis 1000 nm-große Zwischenräumen
aufweisen, zunächst durch Tempern bei 20 bis 1000° Celsius in Luft oder durch
chemische oder elektrochemische Verfahren oder durch Aufdampfverfahren mit einer
Schutzschicht und anschließend die Zwischenräume mit einem Oxydationsmittel versehen
werden. Die mit der Schutzschicht und dem Oxidationsmittel versehenen Brennstoffpartikel
können zu einem Reaktivkörper verpresst werden. Die Brennstoffpartikel können aus
Silizium, Bor, Titan oder Zirkon bestehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sprengstoff, insbesondere
für Blastladungen, der eingangs genannten Art zu schaffen, der über und unter Wasser
ein verbessertes Blastverhalten besitzt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches
1 gelöst. Bevorzugte Aus- bzw. Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Sprengstoffes
sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Im Zuge der Beschäftigung mit quasi reinem Silizium konnte überraschenderweise
festgestellt werden, dass aufgrund ihrer Oberflächeneigenschaften wasserstoffpassivierte
Silizium-Einkristallpulver auch über Jahre hinweg keine Oxidationserscheinungen
zeigt. Das gilt selbst bei der Lagerung von Silizium-Nanopulvern an Umgebungsluft.
Silizium-Einkristallpulver besitzen nahezu die gleiche Verbrennungswärme und Reaktionsbereitschaft
wie Reinaluminiumpulver, d.h. nichtoxidiertes Aluminiumpulver.
Bei Versuchen mit Oxidatoren zeigten Silizium-Nanokristalle ein sehr
heftiges Reaktionsverhalten.
Es hat sich gezeigt, dass wasserstoffpassiviertes Siliziumpulver ein
wesentlich interessanterer Zusatzstoff ist als das bislang zur Anwendung gelangende
Aluminiumpulver in Sekundärsprengstoffmischungen, da infolge der nichtoxidierten
Kristalloberflächen des Siliziumpulvers eine sofortige Mitreaktion in der Detonationsfront
erfolgt, die mit zunehmenden Kristallgrößen auch in den Nachreaktionszeitraum reicht.
Es wird also mit zunehmenden Kristallgrößen eine sogenannte Schiebewirkung, d.h.
eine zeitliche Verlängerung des Detonationsdruckimpulses erreicht. So wird beispielsweise
mit langzeitstabilem d.h. nichtoxidiertem Siliziumpulver mit einer Korngröße von
etwa 1 &mgr;m während der Sprengstoffumsetzung ein sofortiger deutlicher Beitrag
zur Detonationsfront erzielt und bei der Verwendung eines Grobkorns von z.B. 350
&mgr;m eine zusätzliche Nachreaktion und somit eine Schiebewirkung erzielt.
Bei dem erfindungsgemäßen Sprengstoff, insbesondere für Blastladungen,
der zur Leistungssteigerung einen wasserstoffpassivierten Siliziumpulverzusatz zu
Sekundärsprengstoffen aufweist, der von Silizium-Einkristallpulver gebildet ist,
kann beispielsweise bei beginnend mit einer Kornstufe von 350 &mgr;m (Mittelwert)
der erste Korngrößenbereich des Silizium-Einkristallpulvers von Silizium-Einkristallpulver
gebildet sein, das eine Korngrößer von etwa 1 &mgr;m – 8 &mgr;m besitzt, und
es kann der zweite Korngrößenbereich des Silizium-Einkristallpulvers bei etwa 40
&mgr;m und im dritten Bereich von 200 bis 500 &mgr;m, vorzugsweise
von ca. 350 &mgr;m, liegen und zwar nach Anwendung nur ein Korngrößenbereich oder
auch ein Gemisch der vorgenannten Fraktionen. Der Anteil an Silizium-Einkristallpulver
kann 15 – 55 Gew.% betragen.
Die Anwendungsfälle mit bevorzugtem Einsatz derartiger Siliziumeinkristalle
sind:
- – Sehr schnelle Mitreaktion von 1 – 8 &mgr;m für erhöhte Metallbeschleunigungsfähigkeit.
- – Verlängerte Druckbeaufschlagung bei ca. 40 &mgr;m bei Unterwasser- und
schiebender Anwendung.
- – Stark verlängerte Druckbeaufschlagung bei ca. 350 &mgr;m in nahezu oder
ganz geschlossenen Bauten.
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| Anspruch[de] |
- Mehrmodaler Sprengstoff, insbesondere für Blastladungen, der zur Leistungssteigerung
von Sekundärsprengstoffen einen Pulverzusatz aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Pulverzusatz von einem wasserstoffterminierten Silizium-Einkristallpulver
mindestens eines oder mehreren Korngrößenbereiches des mehrmodalen Sprengstoffes
gebildet ist.
- Sprengstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster
Korngrößenbereich des Silizium-Einkristallpulvers von Siliziumpulver 1 &mgr;m bis
8 &mgr;m gebildet ist.
- Sprengstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das
Silizium-Einkristallpulver eine Korngröße von 20 &mgr;m bis 50 &mgr;m, vorzugsweise
40 &mgr;m besitzt.
- Sprengstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter
Korngrößenbereich des Silizium-Einkristallpulvers eine Korngröße im Bereich von
200 bis 500 &mgr;m, vorzugsweise von ca. 350 &mgr;m, besitzt.
- Sprengstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass der Gewichtsanteil des Silizium-Einkristallpulvers 15 – 55 Gew.% beträgt.
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