| 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
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| 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.
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| Beschreibung[de] |
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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.
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| Anspruch[de] |
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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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