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Dokumentenidentifikation DE102004017673A1 10.11.2005
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Befüllung einer Form mit gießfähigem kunststoffgebundenen Sprengstoff
Anmelder TDW Gesellschaft für verteidigungstechnische Wirksysteme mbH, 86529 Schrobenhausen, DE
Erfinder Lang, Josef, 86697 Oberhausen, DE
DE-Anmeldedatum 10.04.2004
DE-Aktenzeichen 102004017673
Offenlegungstag 10.11.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.11.2005
IPC-Hauptklasse C06B 21/00
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Befüllung einer Form mit gießfähigem kunststoffgebundenen Sprengstoff, wobei die Form eine Hülle aufweist, die an ihren Stirnseiten mittels zumindest einem bezüglich der Hülle verschiebbaren Deckel verschließbar ist. Hiermit können mit nur geringem Aufwand Sprengladungen für unterschiedlichste Gefechtsköpfe mit hoher gleichbleibender Qualität hergestellt werden, wobei in jedem Fall die beim Aushärten oder bei der Lagerung entstehenden Spalten zuverlässig vermieden werden. Die wesentliche Vereinfachung des Gießverfahrens besteht darin, dass anstelle aufwändiger mechanischer Vorrichtungen zum Ausgleich der temperaturbedingten Ausdehnung bzw. Schrumpfung des Sprengstoffes zwischen der Druckplatte und dem dazu gehörenden Deckel formschlüssig eine Schicht aus reversibel deformierbarem Material eingezogen ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Befüllung einer Form mit gießfähigem kunststoffgebundenen Sprengstoff, wobei die Form eine Hülle aufweist, die an ihren Stirnseiten mittels zumindest einem bezüglich der Hülle verschiebbaren Deckel verschließbar ist. Unter der Form wird in diesem Zusammenhang beispielsweise das aus mehreren Teilen bestehende Gehäuse einer Sprengladung verstanden. Dieses kann eine zylinderförmige, zumeist metallische Hülle aufweisen, welche beidseitig mit Deckeln verschlossen wird. Ein erster Deckel kann als trichterförmige Auskleidung geformt sein, der innenseitig formschlüssig an der Sprengladung anliegt. Der weitere Deckel dient in der Regel auch zur Halterung von Bestandteilen der Zündkette und gegebenenfalls auch von Körpern zur Detonationswellenlenkung (Herz).

Es ist bekannt, dass kunststoffgebundene Sprengstoffe beim Abgießen in Formen Luftblasen einschließen können. Dem wird dadurch entgegengewirkt, dass der Gießvorgang in einem evakuierbaren Gefäß und unter Rütteln stattfindet. Darüber hinaus ergibt sich während des Aushärtungsvorganges noch das Problem, dass der Sprengstoff in nicht unerheblichem Maße schrumpft. Dadurch bilden sich unerwünschte Spalte, welche die detonative Umsetzung des Sprengstoffes sehr ungünstig beeinflussen können. In den Spalten entstehen nämlich Gasströmungen mit großer Geschwindigkeit und hohen Energieinhalten. Da die Geschwindigkeiten dieser Gasströmung erheblich größer als die Detonationsgeschwindigkeit des Sprengstoffes sein kann, ergibt sich hieraus ein ungünstiges Verhalten bei der detonativen Umsetzung, was letztlich zu einer nicht unerheblichen Leistungsminderung der Sprengladung führt.

Derartige Spalte können auch bei Veränderung der Umgebungstemperatur bei der Lagerung des fertig gegossenen Sprengstoffes in der umgebenden Hülle entstehen. Durch die unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten des Sprengstoffes und der Hülle lässt sich die Bildung von Zwischenräumen an der Grenzschicht zwischen Sprengstoff und Hülle ohne eine ausgleichende Maßnahme nicht vermeiden.

Die DE-OS 20 46 372 schlägt als Lösung des genannten Problems vor, einen voluminösen Federring zwischen der umgebördelten Hülle und der als Deckel fungierenden metallischen Einlage anzuordnen der sich über einen Druckring am Rand der Hülle abstützt. Dieser Lösungsansatz weist jedoch den gravierenden Nachteil auf, dass sich massive Bauteile in demjenigen Bereich befinden, in dem die Ausbildung des Hohlladungsstachels stattfindet.

In der DE 34 41 983 C1 der Anmelderin wird zur Lösung des temperaturbedingten Ausgleichsproblems vorgeschlagen, an der Basis der Auskleidung zwei über konische Innenflächen aneinander liegende Ringe anzuordnen, die aus Materialien mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten bestehen. Hier liegt eine funktionierende Lösung der Problems vor, die aber in der Konzeption und Herstellung aufwändig ist. Außerdem befinden sich die benötigten Bauteile wiederum in demjenigen Bereich, in dem die Formung des Hohlladungsstachels stattfindet.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein für verschiedene Bauarten von Gefechtsköpfen geeignetes Verfahren und eine dieses Verfahren unterstützende Vorrichtung zu finden, welches die Bildung von Spalten bei der Aushärtung des Sprengstoffes und bei Temperaturschwankungen während der Lagerung verhindert und sich durch einfachste Handhabung auszeichnet. Weiterhin ist gefordert, dass die unterstützende Einrichtung möglichst wenig Bauvolumen beansprucht und den Stachelbildungsraum nicht beeinflusst.

Die Aufgabe wird in einfacher Weise durch die in den Ansprüchen 1 und 2 beschriebenen Merkmale gelöst, wobei beiden Ansprüchen das gleiche Verfahren mit unterschiedlich aufeinander folgenden Verfahrensschritten zugrunde liegt. Vorteilhafte Ausgestaltungen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 sind in den rückbezogenen Unteransprüchen 2 bis 5 beschrieben.

Die herausragenden Vorteile der in den Ansprüchen 1 und 2 beschriebenen Verfahren zur Befüllung einer Form mit gießfähigem kunststoffgebundenen Sprengstoff sind zum einen darin zu sehen, dass mit nur geringem Aufwand Sprengladungen für unterschiedlichste Gefechtsköpfe mit hoher gleichbleibender Qualität hergestellt werden können, wobei in jedem Fall die beim Aushärten oder bei der Lagerung entstehenden Spalten zuverlässig vermieden werden können. Weiterhin ist es von Vorteil, dass Bauteile zur Detonationswellenlenkung, wie zum Beispiel das sogenannte Herz, in der Sprengladung größerer Gefechtsköpfe, die noch dazu aus relativ weichem Sprengstoff (weniger als 50 Shore) bestehen, angeordnet werden können, ohne dass es vorher einer aufwändigen Bearbeitung mittels Ausdrehen bedarf. Somit kann auch die Bildung von Spalten im Bereich des Herzens auf einfache Weise vermieden werden, welche nicht nur infolge des Gießvorganges sondern auch durch das Ausdrehen entstehen können.

Die wesentliche Vereinfachung besteht darin, dass anstelle aufwändiger mechanischer Vorrichtungen zum Ausgleich der temperaturbedingten Ausdehnung bzw. Schrumpfung des Sprengstoffes zwischen der Druckplatte und dem dazu gehörenden Deckel formschlüssig eine Schicht aus reversibel deformierbarem Material eingezogen ist. Im Rahmen ihrer reversiblen Verformung übt diese Schicht mittels Kompression eine gleichmäßig über die Druckplatte verteilte Druckkraft auf den Sprengstoff aus, so dass dieser in jedem Fall den ihm zur Verfügung stehenden Raum vollständig, das heißt ohne Blasen oder Spalten ausfüllt.

Vorteilhafterweise weist die Schicht aus dem reversibel deformierbaren Material die Form eines oder mehrerer bezüglich der Druckplatte konzentrischen Rings auf. Erfahrungsgemäß genügt zur Kompensation der Volumenänderung des Sprengstoffes ein Kompensationsweg von etwa 2-3 mm. Dementsprechend wird die Dicke des reversibel deformierbaren Materials so gewählt, dass der gewünschte reversible Kompensationsweg erreicht werden kann. Besonders vorteilhaft ist es, die Schicht des reversibel deformierbaren Materials aus einem Kunststoffmaterial herzustellen, welches aus Silikon besteht oder einen großen Anteil an Silikon enthält. Diese Materialien zeichnen sich durch Langzeitstabilität und inertes Verhalten gegenüber Umwelteinflüssen aus. Schließlich ist es noch von Vorteil, wenn das reversibel deformierbare Material in Ausnehmungen im Deckel oder in der Druckplatte gegen Verrutschen gesichert gehalten wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen vereinfachten Schnitt entlang der Längsachse durch eine Hohlladung. Die Hülle 1 bildet zusammen mit dem als trichterförmige Auskleidung geformten ersten Deckel 2 und dem weiteren Deckel 6 die Form der gesamten Ladung. Der überwiegende Teil dieser Form soll mit dem kunststoffgebundenen Sprengstoff 3 ausgegossen werden. Hierzu wird vorbereitend die im Ausführungsbeispiel zylindrische Hülle 1 mit dem als Auskleidung geformten ersten Deckel 2 mechanisch fest verbunden. Dies kann durch dem Fachmann geläufige übliche Verbindungsmethoden wie beispielsweise Schrauben, Kleben, Bördeln geschehen.

Als weitere Vorbereitung für den eigentlichen Gießvorgang wird die beim Ausführungsbeispiel kreisförmige Druckplatte 4, die mittig einen Flansch zur Aufnahme der Primärladung 10 aufweist, mit der scheibenförmigen Übertragerladung 5 verbunden. Im Zentrum der Übertragerladung kann bei Bedarf noch ein Herz 9 angeordnet und befestigt sein, welches im Fall der Initiierung der Primär- und der Übertragerladung zur Lenkung der Detonationswellen in den Sprengstoff 3 hinein dient. Anschließend kann der Gießvorgang beginnen, der üblicherweise zur Vermeidung von Blasen und Lunkern im Sprengstoff 3 unter Vakuum abläuft, wobei die auszugießende Form gerüttelt wird. Die Füllung erfolgt bis zu einer vorbestimmten Höhe des Sprengstoffpegels innerhalb der Hülle 1.

Anschließend wird die vormontierte Druckplatte (4) zusammen mit der Übertragerladung (5) und dem Herz (9) in der Art eines Kolbens in den noch flüssigen Sprengstoff 3 eingedrückt und zentriert. Dieser aus Druckplatte und Übertragerladung bestehende Verschluss bleibt jedoch zunächst noch gegenüber der Hülle 1 in Richtung der Längsachse der Form beweglich gelagert.

Anschließend werden die Schicht aus reversibel deformierbarem Material 8 auf die Druckplatte gelegt, wobei die Schicht durchaus aus mehreren Teilen bestehen kann. Die Druckplatte kann zur Aufnahme dieser Teile auch flache Ausnehmungen 11 aufweisen. Die Teile der Schicht können beispielsweise scheibenförmig oder ringförmig ausgebildet sein. Entscheidend hierbei ist, dass nach Abschluss der Montage aller weiteren Teile über die gesamte Fläche der Druckplatte eine gleichmäßige Krafteinleitung auf die Sprengladung erfolgt.

Nach dem Einlegen der Teile aus reversibel deformierbarem Material wird der weitere Deckel 6 auf die Hülle aufgesetzt und an dieser beispielsweise durch Verschrauben befestigt. In der Regel erfolgt das Verschrauben so weit bis der Deckel bündig auf der Hülle aufsitzt. Der Deckel 6 ist so geformt, dass zwischen ihm und der Druckplatte 4 ein Zwischenraum 7 verbleibt wenn der Deckel vollständig verschraubt ist. Dieser Zwischenraum ist bezüglich seiner Höhe so dimensioniert, dass die Schicht aus reversibel deformierbarem Material 8 gerade um dasjenige Maß zusammengedrückt wird, welches der gewünschten Krafteinleitung über die Druckplatte auf den Sprengstoff entspricht. Sind in der Druckplatte 4 und/oder in dem weiteren Deckel 6 Ausnehmungen vorgesehen, so werden deren Tiefenmaße bei der Komprimierung des reversibel deformierbaren Materials entsprechend berücksichtigt.

Der Gießvorgang der Ladung ist nun abgeschlossen. Nach einer gewissen Aushärtezeit ist die Hohlladung fertig. Die Vorspannung durch das reversibel deformierbare Material sorgt beim Aushärten für einen dauerhaften Druck auf das Sprengstoffvolumen, der dadurch das verfügbare Volumen restlos, d. h. ohne jegliche Spalten ausfüllt. Auch nach dem Aushärten der Ladung wird weiterhin jede temperaturbedingte Ausdehnung oder Schrumpfung ausgeglichen.

Das Gießverfahren kann gemäß Anspruch 2 auch in einer anderen Reihenfolge ablaufen, die sich je nach Konzept der Hohlladung als günstiger erweisen kann. Vor dem eigentlichen Gießvorgang, bei dem die Befüllung über die erste Stirnseite erfolgt, an der später der erste Deckel 2 befestigt werden wird, wird zunächst die weitere Stirnseite mit einem vormontierten Verschluss, bestehend aus der Druckplatte 8, der Übertragerladung 5 und gegebenenfalls dem Herz 9, provisorisch verschlossen. Dies bedeutet, dass der Verschluss in der Art lösbar fixiert wird, dass er in der Hülle 1 zentriert angeordnet sozusagen den Boden der auszugießenden Form bildet.

Anschließend wird der gießfähige kunststoffgebundene Sprengstoff unter Vakuum und unter Rütteln eingegossen. Nach dem Erreichen der gewünschten Füllhöhe wird der erste trichterförmige Deckel 2 von außen in die Hülle 1 eingedrückt und in seiner Sollposition befestigt. Danach wird die provisorische Fixierung des vormontierten Verschlusses gelöst und der weitere Deckel 6 aufgesetzt und anschließend verschraubt. Im Zwischenraum zwischen dem weiteren Deckel und der jetzt in Richtung der Längsachse beweglichen Druckplatte 4 ist wiederum eine Schicht aus reversibel deformierbarem Material 8 vorgesehen, die durch die Verschraubung des Deckels gerade um dasjenige Maß zusammengedrückt wird, welches der gewünschten Krafteinleitung über die Druckplatte auf den Sprengstoff entspricht. Sind in der Druckplatte 4 und/oder in dem weiteren Deckel 6 Ausnehmungen vorgesehen, so werden deren Tiefenmaße bei der Komprimierung des reversibel deformierbaren Materials entsprechend berücksichtigt.

Die Gestaltung der räumlich begrenzten Schicht aus reversibel deformierbarem Material lässt einige Gestaltungsmöglichkeiten hinsichtlich der Form und des Materials zu. Bezüglich der Form haben sich in der Praxis Scheiben oder Ringe gut bewährt. Bei der Materialauswahl muss darauf geachtet werden, dass der Bereich der reversiblen Verformung des gewählten Werkstoffes den Anforderungen an die benötigte Belastbarkeit entspricht. Gut bewährt haben sich elastische Kunststoffe, wie beispielsweise Silikone. Gerade dieser Werkstoff weist den besonderen Vorteil der hohen Elastizität in Verbindung mit einer ausgeprägten Resistenz gegen Umwelteinflüsse auf, weshalb er für diese Anwendung besonders gut geeignet ist. Der Deformationsweg der besagten Schicht hängt natürlich von der Größe und Dimensionierung der Ladung ab. In verschiedenen Ausführungsbeispielen hat sich ein Deformationsweg von 2 – 3 Millimetern als ausreichend erwiesen. Der Fachmann bestimmt hieraus in Abhängigkeit vom gewählten Material die benötigte Dicke der Schicht.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Befüllung einer Form mit gießfähigem kunststoffgebundenen Sprengstoff, wobei die Form eine Hülle aufweist, die an ihren Stirnseiten mittels zumindest einem bezüglich der Hülle verschiebbaren Deckel verschließbar ist,

    dadurch gekennzeichnet,

    – dass ein erster Deckel (2) an der ersten Stirnseite der Hülle (1) vormontiert wird,

    – dass der gießfähige Sprengstoff (3) über die weitere Stirnseite der Hülle (1) eingefüllt wird,

    – dass nach dem Erreichen der gewünschte Füllhöhe eine Druckplatte (4), auf der eine Übertragerladung (5) vormontiert ist, in den noch flüssigen Sprengstoff (3) eingedrückt und bezüglich der Hülle (1) zentriert wird,

    – dass anschließend ein weiterer Deckel (6) mit der Hülle (1) verschraubt wird, wobei im Zwischenraum (7) zwischen der Druckplatte (4) und dem weiteren Deckel (6) eine räumlich begrenzte Schicht aus reversibel deformierbarem Material (8) formschlüssig angeordnet ist, welche beim Verschrauben des Deckels (6) eine einstellbare Druckkraft auf die Druckplatte (4) ausübt.
  2. Verfahren zur Befüllung einer Form mit gießfähigem kunststoffgebundenen Sprengstoff, wobei die Form eine Hülle aufweist, die an ihren Stirnseiten mittels zumindest einem bezüglich der Hülle verschiebbaren Deckel verschließbar ist, dadurch gekennzeichnet,

    – dass der gießfähige Sprengstoff (3) über eine erste Stirnseite der Hülle (1) eingefüllt wird, wobei zuvor an der weiteren Stirnseite ein Verschluss, welcher aus einer Druckplatte (4) mit einer vormontierten Übertragerladung (5) besteht, an der Hülle (1) fixiert wurde,

    – dass nach dem Erreichen der gewünschten Füllhöhe ein erster Deckel (2) in den noch flüssigen Sprengstoff (3) eingedrückt und an der Hülle (1) befestigt wird,

    – dass anschließend ein weiterer Deckel (6) auf den Verschluss aufgesetzt und mit der Hülle (1) verschraubt wird, wobei im Zwischenraum (7) zwischen der Druckplatte (4) und dem weiteren Deckel (6) eine räumlich begrenzte Schicht aus reversibel deformierbarem Material (8) formschlüssig angeordnet ist, welche beim Verschrauben des weiteren Deckels (6) auf die Druckplatte (4) eine einstellbare Druckkraft auf die Druckplatte (4) ausübt.
  3. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Befüllung einer Form mit gießfähigem kunststoffgebundenen Sprengstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das deformierbare Material (8) die Form wenigstens eines konzentrischen Ringes aufweist.
  4. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Befüllung einer Form mit gießfähigem kunststoffgebundenen Sprengstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das deformierbare Material (8) eine Dicke aufweist, die eine reversible Deformation um wenige Millimeter, vorzugsweise um 2-4 Millimeter, zulässt.
  5. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Befüllung einer Form mit gießfähigem kunststoffgebundenen Sprengstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das deformierbare Material (8) aus einem Kunststoff, vorzugsweise einem Kunststoff mit hohem Silikongehalt, besteht.
  6. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens zur Befüllung einer Form mit gießfähigem kunststoffgebundenen Sprengstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (6) und/oder die Druckplatte (4) Ausnehmungen (11) zur teilweisen Aufnahme des deformierbaren Materials (8) aufweist.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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