DE1199670B - Patrone, Kartusche od. dgl. fuer Feuerwaffen, die eine Treibladung enthaelt - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

C06d

Deutsche Kl.: 78 d-1/01

M46175VIb/78d
5. August 1960
26. August 1965

Die Erfindung betrifft eine Patrone, Kartusche od. dgl. für Feuerwaffen, die eine Treibladung enthält, wobei der Treibladung ein Zusatz zur Herabsetzung des chemischen und erodierenden Angriffs auf den Waffenlauf, gegebenenfalls in Form eines Schwermetallsalzes, beigefügt ist.

Bei den heutigen hochleistungsfähigen Treibladungen stellt die Herabsetzung des Rohrverschleißes an Schußwaffen ein wichtiges Problem dar. Die genaue Ursache des Rohrverschleißes ist nicht einwandfrei bekannt. Man nimmt an, daß der Verschleiß zum erheblichen Teil darauf beruht, daß beim Abfeuern der Waffe die innere Oberfläche des Laufes weich wird oder schmilzt und daß die nachströmenden Treibgase einen Teil dieser weichen Fläche wegreißen. Hierzu kommt, daß diese heißen Gase den Lauf auch chemisch und erodierend angreifen.

Um die Höchsttemperatur der Laufwandung zu verringern, wurde bereits vorgeschlagen, die eigentliche Treibladung mit einer anderen Art Treibladung zu umgeben, deren Heizwert geringer ist als derjenige der derart umschlossenen Treibladung. Hierdurch werden die heißen Treibgase der inneren Treibladung von einer Hülle aus etwas kühleren Treibgasen umgeben. Man erreicht hierdurch eine gewisse aber ziemlich unbedeutende Verringerung des Rohrverschleißes. Solche Treibladungen sind aber teuer, und die Mehrkosten rechtfertigen nicht den nur geringfügigen Erfolg.

Zwar ist bereits ein Verfahren zur Verminderung der Wärmebeanspruchung von Raketenbrennkammern durch Erzeugung eines festen Niederschlages an ihrer Innenfläche bekannt, wobei den flüssigen Treibstoffen oder einer ihrer Komponenten in diesen oder in dieser lösbare organische oder anorganische Schwermetallsalze zugesetzt werden, insbesondere Chrom- und Nickelsalze. Der Verhältnisse in der Raketenbrennkammer weisen aber Unterschiede zu denjenigen in einem Waffenlauf auf, wo es weniger auf die Wärmebeanspruchung als auf den chemischen und erodierenden Angriff ankommt, der vor allem auf die hohe Strömungsgeschwindigkeit der Gase im Waffenlauf, als auch auf die zeitlich sich rasch wechselnde Beanspruchung zurückgeht. Diese Bedingungen liegen in der Raketenbrennkammer nicht vor, insbesondere wird hier nicht die kurze, einige Millisekunden betragende Verbrennungszeit im Waffenlauf erreicht. Ferner ist es bereits für andere Raketenbrennkammern vorgeschlagen worden, die Kühlung der Wandung dadurch vorzunehmen, daß beim Abbrennen der Rakete selbsttätig eine Kühlung durch Wasser oder Wasser und Wasserdampf dadurch erfolgt, daß durch Patrone, Kartusche od. dgl. für Feuerwaffen, die eine Treibladung enthält

Anmelder:

Military Training Device Co. Aktiebolag,

Stockholm

Vertreter:

Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald
und Dr.-Ing. Th. Meyer, Patentanwälte,
Köln 1, Deichmannhaus

Als Erfinder benannt:

David Esriel Jacobson, Stockholm;

Stig Yngve Ek, Vällingby (Schweden)

Beanspruchte Priorität:

Schweden vom 14. August 1959 (7582),
vom 4. September 1959 (8199),
vom 3. November 1959 (10 259)

kanalartige Öffnungen Wasser herausgespritzt wird. Für eine derartige Zusatzeinrichtung ist im Waffenlauf aber kein Platz vorhanden.

Die Erfindung geht von einer Patrone, Kartusche od. dgl. für Feuerwaffen aus, die eine Treibladung enthält, wobei der Treibladung ein Zusatz zur Herabsetzung des chemischen und erodierenden Angriffs auf den Waffenlauf, gegebenenfalls in Form eines Schwermetallsalzes, beigefügt ist und sieht vor, daß der Treibladung eines oder mehrere der Oxyde des Titans, Vanadiums, Niobiums, Tantals, Natriummolybdäns oder Molybdäns und/oder Fluoride des Aluminiums, insbesondere in der Form AlF₃ · 3H₂O oder Kaliumtitans und/oder Zirkonoxychlorid, Borax oder Natriumwolframat beigefügt sind. Hierdurch wird eine gerade den besonderen am Waffenlauf auftretenden Bedingungen angepaßte Schutzschicht an der Innenfläche gebildet, die der Einwirkung der heißen Treibgase widersteht, so daß es möglich ist, den Verschleiß, verglichen mit Patronen od. dgl. ohne solche Zusätze, bis zu 90% herabzusetzen.

Schon sehr geringe Mengen dieses Stoffes haben eine günstige Wirkung. Eine allzu große Menge ist hingegen nachteilig, da die Treibenergie der Treibladung hierdurch verringert wird, wenn die Größe der Patrone oder Kartusche gegeben ist, was ja fast stets der Fall ist. In den meisten Fällen sollte der Gewichtsanteil des

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betreffenden Stoffes zwischen 0,01 und 20%) Vorzugs- läufig nur annehmen, daß der Stoff beim Abfeuern eine weise zwischen 0,05 und 5 % der Treibladung betragen. anfängliche harte, hitzebeständige Schicht an der Lauf-

Die nachstehenden Verbindungen haben zu hervor- wandung bildet, wobei diese Schicht möglicherweise ragenden Ergebnissen geführt: Aluminiumsalze anor- aus Nitriden, Karbiden oder Oxyden besteht, und daß ganischer Säuren, insbesondere Aluminiumfluorid, 5 diese Schicht den Lauf gegen die heißen Verbrennungshydrieites Aluminiumflucrid (AlF₃ 3H₂O), gemahlene gase schützt und durch die vom zuletzt abbrennenden Galswatte, Kaliumtitaniumfluorid, Chromfluorid, Va- Teil der Treibladung, besonders durch die vom hinteren nadiumpentoxyd, Titanoxyd (TiO₂), Nioboxyd (Nb₂O₅) Teil der Treibladung herrührenden heißen Gase teil- und Tantaloxyd (Ta₂O₅). Sehr günstige Ergebnisse weise wieder entfernt wird.

wurden mit 1 Gewichtsprozent hydriertem und in der io Es scheint, daß die folgenden Größen die beab-Treibladung feinverteiltem Aluminiumoxyd erzielt. sichtigte Verringerung des Verschleißes beeinflussen:

Der Stoff kann in der Treibladung fein verteilt sein, Art der Treibladung, Patronen- oder Kartuschenhülse, z. B. indem er hiermit innig vermischt ist. Je nachdem Art der Geschoßbefestigung in der Hülse, Ladekann der Stoff jedoch eine etwas ungünstige Wirkung kammer der Waffe, Kaliber der Waffe u. a. m. Es ist auf die Beständigkeit der Treibladung haben, weshalb 15 jedoch bekannt, daß der Verschleiß bei Verwendung es zweckmäßig ist, ihn nicht innig mit der Treibladung von Nitroguanadinpulver ohne den erfindungsgemäßen zu mischen. Hierfür spricht auch ein anderer Grund. Stoff merkbar geringer ist als der Verschleiß bei Nitro-Beim Abbrennen der Treibladung ist der Gasstrom im Zellulose- oder Nitroglyzerinpulver. Es wird ange-Rohrlauf bis zu einem gewissen Grade laminar. Wenn nommen, daß dies darauf beruht, daß der Stickstoffder Stoff in der Treibladung gleichmäßig verteilt ist, 20 gehalt von Nitroguanadinpulver geringer ist als bei den wird ein wesentlicher Teil des Stoffes von den Treib- beiden anderen Pulverarten und daß der Stickstoff an gasen durch den Lauf hindurchgeblasen und erreicht der Wandung des Laufes einen Nitridbelag erzeugt, nicht die Stellen, wo der Rohrverschleiß am stärksten der recht abriebbeständig ist. Wenn eine der beiden ist. Um mit ein und derselben Menge des genannten den Stoff bildenden Verbindungen einmal dem Nitro-Stoffes eine größere Wirkung zu erzielen, wird er 25 guanadinpulver zugesetzt wird und ein andermal dem vorzugsweise derart vorgesehen, daß er die Treibladung Nitrozellulose- oder Nitroglyzerinpulver, ist der Verumgibt. Er kann an der Treibladung befestigt sein oder schleiß des Laufes in beiden Fällen scheinbar derselbe, er kann, insbesondere bei metallenen Patronenhülsen Dies deutet darauf hin, daß die Stoffe bei einigen und Kartuschen, an der Innenseite der Metallwandung Pulverarten günstiger wirken als bei anderen,
angebracht sein. Weiter unten werden mehrere Bei- 30 Der weiter vorn an der Ladung befindliche Teil der spiele über die Anbringung des Stoffes beschrieben. Schicht ist wirksamer als der am hinteren Ende der

Ein weiterer Grund, warum der genannte Stoff Ladung etwa vorhandene Teil der Schicht. Erstreckt möglichst von der Treibladung getrennt werden sollte, sich die Schicht über die gesamte Länge der Treibbesteht darin, daß man dann die bereits üblichen ladung, so hat die hintere Hälfte der Schicht eine nur Patronen- und Kartuschenarten unverändert beibe- 35 recht geringe Wirkung. Am günstigsten wirkt sie, halten kann und sie in einfacher und billiger Weise auf wenn sie sich über die vordere Hälfte, besser über das die Erfindung umstellen kann. vordere Drittel und vorzugsweise nur etwa über das

Insbesondere ist es empfehlenswert, den lauf- vorderste Zwanzigstel der Treibladung erstreckt, wo schützenden Stoff um den vorderen Teil der Treib- am stärksten eine kühlende Wirkung auf denjenigen ladung herum vorzusehen. 40 Teil der Treibgase ausgeübt wird, welcher den Ver-

Bei kleinkalibrigen Maschinengeschützen mit z. B. schleiß des Laufes bewirkt.

Kaliber 20 oder 37 mm dürfte man die beste Wirkung Nachstehend werden einige in der Zeichnung darerzielen, wenn der Stoff sich am vordersten Drittel der gestellte erfindungsgemäße Patronen beschrieben. Die Treibladung befindet, und besonders wenn er etwa das Zeichnung zeigt verschiedene Arten von Patronen für vorderste Zwanzigstel der Treibladung umgibt. Bei 45 Panzerabwehrgeschütze (Pak) mit 37 mm Kaliber, diesen leichten Maschinenwaffen lohnt es sich tat- deren Lauf aus Chromstahl besteht. Die Treibladung sächlich oft nicht, den Stoff über mehr als das vorderste sämtlicher dargestellten Patronen ist ein Zweistoff-Drittel der Treibladung anzubringen. Unter »vorn« pulver, welches Nitroglyzerin enthält und einen Heizist hier stets derjenige Teil der Ladung zu verstehen, wert von 1150 Kalorien besitzt. Die Treibladung wiegt der bei damit geladener Waffe der Waffenmündung 50 220 Gramm und besteht aus Streifen, von denen jeder am nächsten liegt. Bei schwereren Geschützen, bei 225 ■ 12 · 0,65 mm groß ist. Alle dargestellten Padenen die Laufzeit des Geschosses im Rohr verhältnis- tronen sind 250 mm lang.

mäßig lang ist, z. B. bei 75 mm Kaliber, wirkt der Die Patrone nach F i g. 1 hat eine Hülse 1, eine

Stoff ziemlich gut auch dann, wenn er sich weiter nach Treibladung 2, die aus mit einem Strang 3 zusammenhinten erstreckt als nur über das vorderste Drittel der 55 gebundenen Streifen besteht, und eine Schicht 4 aus Treibladung. In Patronen oder Kartuschen für solche Vanadiumpentoxyd, die am oberen Teil der Innen-Geschütze sollte sich der Stoff daher wenigstens über wandung der Patronenhülse angebracht ist. Das die vordere Hälfte erstrecken, noch besser aber über Vanadiumpentoxyd ist in einem Alkydkunststoffdrei Viertel der Treibladung, von vorn her gerechnet. Anstrichmittel (Lack od. ä.) fein verteilt und bildet

Es wird daher erfindungsgemäß bevorzugt, in die 60 60 Gewichtsprozent der Schicht. Die Schicht ist 0,5 mm Ladekammer einer Feuerwaffe vor dem Abfeuern eine dick, 50 mm lang und wiegt 3 g.
oder mehrere der bereits obenerwähnten chemischen Die Treibladung der in F i g. 2 dargestellten Patrone

Verbindungen einzuführen, und zwar vorzugsweise befindet sich in einem Gewebebeutel. Der erste Stoff, derart, daß diese Verbindung oder Verbindungen also der den hitzebeständigen Belag des Laufes wenigstens den vorderen Teil der Treibladung umgeben. 65 bildende Stoff, ist in der Treibladung fein verteilt und

Es ließ sich noch nicht genau feststellen, aus welchem besteht vorzugsweise aus hydriertem Aluminium-Grunde die erfindungsgemäße Maßnahme eine Ab- fluorid AlF₃ 3H₂O in einer Menge von 1 Gewichtsnahme des Rohrverschleißes bewirkt. Man kann vor- prozent der Treibladung.

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Die Patrone nach F i g. 3 ist im wesentlichen die gleiche wie in F i g. 2. Der einzige Unterschied besteht darin, daß der erste Stoff, z. B. Aluminiumfluorid, sich in einem Beutel 6 befindet, der sich seinerseits im Gewebebeutel befindet und beispielsweise an der Innenwand desselben befestigt sein kann. Die durch diese Patrone erzielte Verschleißminderung ist nicht so groß wie bei den Patronen nach F i g. 1 und 2.

Die Patrone nach F i g. 4 hat eine Hülse 1 und eine Treibladung in einem Gewebebeutel 5. Der erste Stoff, z. B. Glaswatte, ist am inneren oberen Teil der Hülse befestigt.

Die Patrone nach F i g. 5 hat eine Hülse 1 und eine Treibladung in Form von Bändern 2, die mit Strängen 3 gebündelt sind. Der erste Stoff kann aus pulverförmigem Aluminiumfluorid AlF₃ 3H₂O bestehen, das sich in einem Kunstharzring 6 am oberen Ende der Patronenhülse befindet.

Die Patrone nach F i g. 6 ist im wesentlichen die gleiche wie die nach Fig. 1. Das Vanadiumpentoxyd _ao ist jedoch nicht in einem Alkydharz verteilt, sondern mittels einem anorganischen Klebstoff oder Bindemittel an der Innenwand der Patronenhülse angebracht.

Die Patrone nach F i g. 7 hat eine Hülse 1, einen Behälter 5 für Treibladungsstreifen und eine Schicht 7 am oberen Teil des Behälters 5. Die Schicht 7 erstreckt sich 100 mm weit vom oberen Ende des Behälters aus nach unten und besteht aus Zelluloselack mit einem Gehalt von 70% Vanadiumpentoxyd. Das Gewicht der Schicht beträgt 50 mg/cm².

Die Patrone nach F i g. 8 hat eine Hülse 1 mit einer Treibladung aus Streifen 2, die von Strängen 3 zusammengehalten werden und oben mit einem Textilgewebestreifen 8 mehrfach umwickelt sind, wobei dieser Streifen eine die beiden Stoffe enthaltende Schicht bildet. Der Streifen 8 ist mit einem Alkydkunststoff belegt, der 60% Aluminiumfluorid enthält und sich vom oberen Ende der Treibladung 100 mm weit nach unten erstreckt. Die Schicht wiegt 70 mg/cm².

Mit einer Maschinenkanone von 20 mm Kaliber wurden Versuche vorgenommen, mit der sowohl gewöhnliche Patronen wie auch erfindungsgemäße Patronen verschossen wurden, wobei letztere den ersten Stoff in verschiedenen Arten enthält. Dieser erste Stoff war mit dem Treibladungspulver mechanisch vermischt und in diesem gleichmäßig verteilt. Das Pulver bestand aus N-C-Pulver 7 Loch (d. h. Treibpulverstangen mit sieben Längslöchern), und das Gesamtgewicht der Treibladung betrug 37 g. Die Mündungsgeschwindigkeit des Geschosses war 840 m/s. Bei jedem Versuch wurden zweimal je fünfundzwanzig Patronen verschossen. In den Geschützlauf wurde ein auswechselbarer Einsatzlauf eingesetzt, der sich über den zwischen Ladekammer und gezogenem Laufteil befindlichen Teil des Laufes erstreckte. Nach jeder Schießreihe wurde der Einsatzlauf entfernt und sein Verschleiß durch Wiegen festgestellt.

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65 Eine zweite Reihe gleicher Versuche lieferte die folgenden Ergebnisse:

Erster Stoff	Gewichts abnahme in mg	Verschleiß in%
Keiner 1%A1F3 1%A1F33H2O 1 % Glaswatte gemahlen 1 % K2TiF6	131,6 95,5 14,9 35,0 80,1	100 72,6 11,3 26,6 60,9

Erster Stoff	Gewichts abnahme in mg	Verschleiß in°/o
Keiner 1%A1F33H2O 1 %Orlaswattegemahlen 0,5% Glaswatte gemahlen	134,4 14,9 37,2 57,4	100 10,8 21,1 41,8

Ferner wurden mit den weiter oben beschriebenen Patronen 37 mm Schießversuche vorgenommen, jedoch ohne den ersten Stoff. Bei Verwendung des Alkydkunststoff/acks ohne Vanadiumpentoxyd war der Verschleiß 30%, d.h. 70% geringer als ohne diesen Lack. Bei Anbringung einer Zelluloselackschicht nach F i g. 7 war der Verschleiß 50 %■ B^ßi Benutzung der mit Alkydkunststoff belegten Gewebeumwicklung nach Fig. 8 wurde der Verschleiß 30%.

Wie schon erwähnt, verringert die Beimengung den Verschleiß eines mündungsnahen Teils des Laufs.

Natriummolybdänoxyd (Na₂MoO₄)
Natriumwolframat (Na₂WO₄)
Titanoxyd (TiO₂)

Die Beimengung kann in anderer Weise als oben beschrieben in der Patrone oder Kartusche vorgesehen sein. Beispielsweise kann eine aus Treibladung und Beimengung bestehende Folie benutzt werden. Die Beimengung kann auch als Belag auf Zelluloid oder ähnlicher Folie angebracht werden.

Nachstehend folgen mehrere Beispiele für die Verwendung bei der 37-mm-Geschütz-Munition, wobei der an einem Einsatzlauf ermittelte Verschleiß in gleichartigen Versuchen wie oben beschrieben festgestellt wurde. Der prozentuale Verschleißwert bezieht sich darauf, daß der Verschleiß bei Weglassen beider Stoffe zu 100% angenommen wird.

1. AlF₃ 3H₂O: Eine um die Treibladung gewickelte Treibladungsfolie ist 0,8 mm stark und enthält 25 Gewichtsprozent AlF₃ 3 H₂O. Rohrverschleiß 20 %,

2. MoO₃: Eine 0,15 mm dicke Zelluloidfolie ist um die Ladung herumgewickelt und mit einem 100 mm langen und 6 g schweren Molybdäntrioxydbelag versehen. Verschleiß 35 %.

3. Na₂WO₄: Dieser Stoff bildet einen 100 mm langen Belag auf einer 0,15 mm dicken Zelluloidfolie, die um die Ladung gewickelt ist. Verschleiß 65 %·

4. Na₂B₄O₇ (Borax): 2,5 Gewichtsprozent Borax sind in der Treibladung fein verteilt. Verschleiß 75%·

5. Nb₂O₅: Wachsbelag an der Innenwand der Patronenhülse. Belag 50 mm lang, 0,5 mm dick, enthält 50 Gewichtsprozent Nioboxyd Nb₂O₅. Verschleiß geringer als 5 %.

6. Ta₂O₅: Wachsschicht und sämtliche Werte wie Beispiel 5.

7. TiO₂: Wachsschicht und sämtliche Werte wie Beispiel 5 und 6.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Patrone, Kartusche od. dgl. für Feuerwaffen, die eine Treibladung enthält, wobei der Treibladung ein Zusatz zur Herabsetzung des chemischen und erodierenden Angriffs auf den Waffenlauf, gegebenenfalls in Form eines Schwermetallsalzes, beigefügt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibladung eines oder mehrere der Oxyde des Titans, Vanadiums, Niobiums, Tantals, Natriummolybdäns oder Molybdäns und/ oder Fluoride des Aluminiums, insbesondere in der Form AlF₃ · 3 H₂O oder Kaliumtitans und/ oder Zirkonoxychlorid, Borax oder Natriumwolframat beigefügt sind.

2. Patrone, Kartusche od. dgl. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beigefügten Stoffe in die Treibladung eingemischt sind.

3. Patrone, Kartusche od. dgl. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beigefügten Stoffe die Treibladung ganz oder teilweise, besonders im vorderen Drittel umgeben, sei es in

Form einer Umhüllung oder in Form einer Kartuschenauskleidung.

4. Patrone, Kartusche od. dgl. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beigefügten Stoffe getrennt von der Treibladung in einem besonderen, zerstörbaren Behälter, vorzugsweise auf textiler Grundlage, untergebracht sind.

5. Patrone, Kartusche od. dgl. nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beigefügten Stoffe in einer Menge von 0,01 bis 20, besonders 0,05 bis 5°/₀ angewandt sind.

6. Patrone, Kartusche od. dgl. nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beigefügten Stoffe durch Zusatz eines wachsähnlichen Stoffes in sich gebunden sind.

7. Patrone, Kartusche od. dgl. nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine textile Umhüllung der Treibladung mit den beigefügten Stoffen getränkt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 032 032;
USA.-Patentschrift Nr. 2 522 113.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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