DE10152023B4 - Schockunempfindliche Nebelwurfkörper - Google Patents

Abstract

Nebelwurfkörper mit einer Hülle, einer Ausstoßladung, einer Anzündeinrichtung für eine Anzündsatzmischung und einer Nebelwirkmasse, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzündsatzmischung (6) in die Nebelwirkmasse (2) integriert ist.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Nebelwurfkörper gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Nebelwurfköper in Form von Nebelgranaten beziehungsweise sogenannten Nebeltöpfen sind prinzipiell beispielsweise aus der DE 28 41 815 A1 bekannt. Gemäß diesem Stand der Technik besteht eine Geschossfüllung aus im Geschossmantel in Abschussrichtung stapelartig übereinander angeordneten Nebeltöpfen, die aus einem geschlossenen Metallgehäuse und einem darin untergebrachten Nebelsatz auf der Basis von Hexachlorethan, Zinkoxid und Metallpulver bestehen. Die Nebelwirkmasse wird mit sogenannten Anzündpatronen gezündet und während des Fluges des Geschosses entzündet, wobei das Geschoss dann beim Aufschlag auf den Boden Nebelschwaden freisetzt.
• Der militärische Sinn der Nebelerzeugung liegt darin, die Sichtlinienverbindung zwischen zu schützendem Objekt und Angreifer zu unterbrechen.
• Mit der Fortentwicklung der modernen Waffensysteme, wurde es erforderlich, auch eine Sichtlinienunterbrechung im infraroten Bereich zu erzielen.
• Hierzu wurden kombinierte Nebelsätze auf Basis von rotem Phosphor verwendet, welche zu einer Sichtlinienunterbrechung sowohl im sichtbaren als auch im infraroten Bereich führen.
• Nebelwurtkörper zum Selbstschutz von militärischen Fahrzeugen werden gewöhnlich aus Werferbechern verschossen. Hierbei wird der Nebelwirkstoff circa 25 Meter vor das Fahrzeug geschossen und initiiert. Die eintretende Nebelwirkung soll dem Gegner im visuellen und infraroten Bereich die Sichtlinie zum zu schützenden Fahrzeug unterbrechen, um eine gegnerische Waffenwirkung zu verhindern. Die Wirkung der eingeleiteten Nebelmaßnahme muß so schnell wie möglich erfolgen. Gewünscht sind Reaktionszeiten für den Aufbau der Nebelwand nach Initiierung der Nebelwirkmasse innerhalb von ca. 1–2 Sekunden.
• Die eingangs beschriebenen Nebelwurfkörper zum Schutz von militärischen Fahrzeugen weisen einen Munitionskörper auf, in den Wirkmassen einlaboriert sind. Durch die Betätigung der Abfeuerungstaste im Fahrzeug wird in der Munition mittels einer elektrischen Zündpille eine Ausstoßladung gezündet, die die Wirkmasse oder Submunition aus dem Werferbecher auswirft. Mit einem pyrotechnischen Verzögerungselement, welches ebenfalls durch die Ausstoßladung initiiert wurde, wird nach Ablauf der Verzögerungszeit die Wirkmasse noch im Flug gezündet oder wie in anderen Systemen eine Zerlegerladung initiiert. Bei Nebelwurfkörpern mit Zerlegerladung wird auf der Flugbahn in der Submunition ein Druck erzeugt, der die Metallhülse, die die Wirkmasse umschließt, zum Bersten bringt, die darin befindliche Nebelwirkmasse entzündet und aus der Umhüllung auswirft. Sämtliche vorhandenen Nebelwurfkörpersysteme des Standes der Technik mit Munitionen mit Zerlegerladung weisen den Nachteil auf, dass die auf der Flugbahn gezündeten Presslinge aus Nebelwirkstoff beim Aufschlag schockempfindlich sind. Nach Zerlegung der Behälter fallen die angezündeten Wirkmassenpresslinge aus Höhen von bis zu 12 Meter zu Boden. Beim Bodenaufschlag beträgt die Aufschlaggeschwindigkeit bis zu 16 m/s.
• Durch den beim Aufschlag wirkenden Verzögerungsimpuls reißt die Flammfront ab und die Wirkmassenpresslinge erlöschen fast vollständig. Das gleiche Phänomen kann beobachtet werden bei einer Kerze die im brennenden Zustand mit ihrer Rückseite auf eine Oberfläche geschlagen wird. Bis zur Wiederherstellung des korrekten Anbrandes, der für die Nebelleistung erforderlich ist, vergehen einige Sekunden. Diese Zeitspanne, die im internationalen Sprachgebrauch als "GAP" (Lücke) bezeichnet wird, kann bis zu 15 Sekunden betragen. Bis zur Wiederherstellung des korrekten Anbrandes, der für die Nebelleistung erforderlich ist, ist keine Sichtlinienunterbrechung gegeben und das zu schützende Fahrzeug ist daher schutzlos einem gegnerischen Angriff ausgeliefert.
• Der Grund für diese gefährlichen Verzögerungen von bis zu 15 Sekunden zwischen Anzündung und ausbilden des Nebels liegt darin begründet, dass die Wirkmassenpreßlinge des Standes der Technik zu circa 90 % aus Nebelwirkmasse auf Basis von rotem Phosphor mit einem darauf aufgepresstem Anzündsatz besteht. Die Presslinge werden währen der Zerlegung an der Oberfläche durch den Anzündsatz initiiert. Der gezündete Anzündsatz zündet dann den darunter liegenden Nebelsatz. Das Abbrandverhalten der Presslinge ist somit als Stirnbrenner zu sehen. Die Abbrandgeschwindigkeit kann bei gegebenen Abmessungen in bestimmten Grenzen durch eine Erhöhung des Sauerstoffdonatorgehaltes beschleunigt werden, jedoch sind der Variation des Sauerstoffdonatorgehaltes enge Grenzen gesetzt, weil sich ansonsten einerseits kein Nebel mehr ausbildet und andererseits die Explosionsneigung zunimmt, so dass die Nebelwirkmasse keinen Nebel mehr freisetzt oder wenigstens in nicht ausreichender Konzentration Nebel bildet.
• DE 197 53 661 C1 offenbart Submunitionskörper, die in Geschossen oder Mörserpatronen verwendbar sind und zu einer steuerbar homogenen Nebelwolke führen. Die Submunitionen umfassen eine Nebelwirkmasse mit rotem Phosphor, deren Abbrandzeit chemisch und/oder physikalisch einstellbar ist, wobei das Höhen/Breitenverhältnis der Munition vorzugsweise ungefähr 1:1,5 bis 1:5 beträgt und die Nebelwirkmasse in einem Behälter mit mindestens einer Ausblasöffnung angeordnet ist und einen Sauerstofflieferanten als Energielieferanten für einen Abbrand des roten Phosphors in dem Behälter umfaßt. Hierbei wird die Nebelwirkmasse durch eine daran angrenzende schwefelfreie Schwarzpulverschicht entzündet.
• DE 36 00 692 A1 betrifft ein Verfahren zum Herstellen von sprengstoffgefüllten Hohlkörpern mit dem auf einfache und günstige Weise eine hohe und gleichmäßige Dichte des Hexogen bzw. Oktogenanteils im gegossenen Sprengstoff erreicht werden soll. Hierzu wird der Hexogenanteil mittel einem in flüssigen Stickstoff eintauchbaren Gitter erhöht und die Gleichmäßigkeit der Leistung der Sprengstoffladung verbessert.
• DE 33 26 884 A1 betrifft ein Verfahren zum Verdecken von sichtbarer und infraroter Strahlung und Nebelmunition zur Durchführung dieses Verfahrens. Durch die erfindungsgemäße Nebelmunition wird in einer ersten Stufe ein erstes heißes Aerosol erzeugt, das das Ziel durch Diffusion im sichtbaren Bereich und durch sein Emissionsvermögen im Infrarotbereich verdeckt, und in einer zweiten Stufe werden heiße Kohlenstoffteilchen ausgestoßen, um das vom Zielobjekt emittierte thermische Bild vollständig zu verdecken. Die Zündung erfolgt über Zündpreßlinge, die mit der "schnellen Zusammensetzung" in Berührung stehen.
• Ausgehend von diesem Stand der Technik war es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Nebelwurfkörper zur Verfügung zu stellen, der es ermöglicht, die GAP-Zeit signifikant zu erniedrigen, um somit dem zu schützenden Fahrzeug einen schnellstmöglichen Schutz zu bieten.
• Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
• Bei dem erfindungsgemäßen Nebelwurfkörper weist wenigstens ein Teil der Nebelwirkmasse Bereich mit erhöhter Konzentration an wenigstens einem Anzündsatz auf, wobei die Bereiche einen deutlich kleineren Durchmesser aufweisen als der Durchmesser der Nebelwirkmasse.
• Somit wird bei der vorliegenden Erfindung der Anzündsatz nicht flächig aufgepresst wie im Stand der Technik sondern der erfindungsgemäße Nebelwurfkörper enthält einen Wirkmassenpressling welcher mit sogenannten Nestern aus wenigstens einem Anzündsatz versehen ist. Diese
• Nester sind Bereiche mit erhöhter Konzentration an wenigstens einer Anzündsatzmischung und sind in die eigentliche Nebelwirkmasse eingebettet.
• Der erfindungsgemäße Nebelwurfkörper kann beispielsweise eine erste Schicht aufweisen, welche Nebelwirkmasse mit Bereichen mit erhöhter Konzentration an wenigstens einem Anzündsatz aufweist und unterhalb dieser mit Anzündsatz-Nestern versehenen Schicht ist die eigentliche Nebelwirkmasse als Hauptnebelwirkmasse in einer zweiten Schicht angeordnet.
• Aus praktischen Erwägungen heraus wird der Anzündsatz im Gegensatz zum Stand der Technik nicht aufgepresst, sondern in bestimmten Mischungsverhältnissen von Nebelwirkmasse zu Anzündsatz gemischt und diese Mischung gemeinsam mit der zuvor in die Pressform eingeführten reinen Nebelwirkmasse verpresst.
• Dadurch, dass die Wirkmassen (Nebelwirkmasse und Anzündsatz) vor dem Verpressen in granulierter Form vorliegen, entsteht ein Wirkmassenpressling aus einer Schicht Nebelwirkmasse und einer darüber liegenden Schicht Nebelwirkmasse mit Nestern aus Anzündsatz. Der so entstandene Pressling wird ebenfalls während der Zerlegung gezündet. Im Gegensatz zum Stand der Technik brennt jedoch nicht die Stirnfläche, sondern von der Oberfläche ausgehend die Anzündsatznester innerhalb der Wirkmasse. Die in der Wirkmasse brennenden Anzündsatz-Nester (hot spots) brennen mit einer größeren freien Oberfläche. Durch das Brennen der Anzündsatz-Nester innerhalb der Nebelwirkmasse wird der Pressling gegen den Bodenaufschlag und damit gegen einen Schock unempfindlich. Gleichzeitig wird dadurch mehr Engergie in die Nebelwirkmasse eingekoppelt und die Abbrandgeschwindigkeit steigt an, ohne eine ansonsten hierfür benötigte Erhöhung des Sauerstoffdonatorgehaltes in der Wirkmasse zu erfordern.
• Die Reaktion der erfindungsgemäßen Nebelwurfkörperpresslinge ist spontan, so dass die zuvor beschriebene Lücke zwischen Zerlegen und Eintritt der Nebelwirkung gegen Null tendiert.
• Die Abbrandzeit kann dabei als besonderer Vorteil bei gegebenen Massen und Abmessungen der Presslinge durch das Verhältnis von Nebelwirkmasse zu Anzündsatz im Mischsatz einerseits oder andererseits, bei gegebenem Verhältnis für den Mischsatz, beispielsweise 2:1 (Nebelwirkmasse zu Anzündsatz) aus dem Massenverhältnis von Mischsatz zu reiner Nebelwirkmasse, eingestellt werden.
• Als wichtige Voraussetzung für die vorliegende Erfindung gilt, dass für die Abbrandgeschwindigkeit D von Nebelwirkmasse zu Anzündsatz gilt: DAS >> DNW wobei AS Anzündsatz und NW Nebelwirkmasse bedeuten.
• Bei dem erfindungsgemäßen Nebelwurfkörper wird durch das Einbringen von Anzündsatznestern in die Wirkmasse (Mischsatz) die Flammfront von der Oberfläche in die Wirkmasse verlagert. Die Flammfront ist somit verdämmt oder abgeschirmt und wird durch den Verzögerungsimpuls während des Bodenaufschlages nicht mehr weggerissen. Dadurch brennen die Wirkmassenpresslinge ohne Einbruch durch und mit der damit verbundenen Nebelleistung ist die Sichtlinienunterbrechung von Munitionseinsatz bis Brennschluss gewährleistet.
• Besonders vorteilhaft werden Anzündsatz-Nester bis zu einer Tiefe von 50 % der Gesamthöhe der Wirkmasse verteilt.
• Die Konzentration in den Bereichen/Nestern aus Anzündsatz kann bis zu 100 % der Anzündsatzmischung betragen.
• Erfindungsgemäss ist es bevorzugt, dass die Nebelwirkmasse auf Basis von rotem Phosphor ist, weil hierdurch neben der visuellen Sichtlinienunterbrechung auch eine Infrarotsichtlinienunterbrechung stattfindet.
• Bei den erfindungsgemäßen Nebelwurfkörpern ist die Nebelwirkmasse selbst und der Mischsatz aus Nebelwirkmasse und Anzündsatz-Nestern vorzugsweise als Pressling ausgebildet.
• Es ist besonders bevorzugt, dass die Nebelwirkmasse Nester aus Anzündsatz enthält, welche ein Mischungsverhältnis Nebelwirkmasse zu Anzündsatz von ca. 5:1 bis 1:5, insbesondere ca. 2:1 aufweist.
• Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Nebelwurtkörper ist es, dass die Brenndauer durch Wahl des Mischungsverhältnisses zwischen Nebelwirkmasse und Anzündsatz und/oder durch die Konzentration der Nester einstellbar ist.
• Ein Kernpunkt der Erfindung liegt darin, dass der erfindungsgemäße Nebelwurfkörper nach Zündug schockunempfindlich also im Wesentlichen unempfindlich gegen ein Aufschlagen auf den Boden ist, so dass die Flammfront beim Aufschlag nicht mehr erlischt und die Nebelwand sich ohne GAP, innerhalb von 0 bis 2 Sekunden aufbaut.
• Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Nebelwurtkörper liegt darin, dass sie einen Mischsatz aus Nebelwirkmasse mit Anzündsatz-Nestern aufweisen, welcher mehrschichtig angeordnet ist.
• Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es, dass die Nester aus Anzündsatz innerhalb der Nebelwirkmasse ein gradientfömiges Konzentrationsprofil aufweisen, wobei die Konzentration in Richtung der Anzündung am höchsten ist.
• Das gradientförmige Konzentrationsprofil kann beispielsweise als Stufengradient dargestellt sein, wobei diejenige Gradientstufe, welche in Richtung der Anzündung angeordnet ist, Anzündsatz-Nester aufweist, während die davon abgewandten weiteren Stufen etwa 100 % Nebelwirkmasse enthalten.
• Hierbei ist es ferner bevorzugt, dass die einzelnen Stufen des Gradienten ebenfalls als Presslinge ausgebildet sind.
• Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich auf Grund der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles sowie anhand der Zeichnung.
• Es zeigt:
• 1 einen Längsschnitt durch eine Nebelwirkmasse gemäß dem Stand der Technik in schematischer Darstellung; und
• 2 einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Nebelwurfkörper.
• In 1 ist mit 1 ein Nebelwurfkörper bezeichnet, welcher eine Nebelwirkmasse 2 und zugehörigem Anzündsatz 3 umfasst. Der Anzündsatz 3 wird von der Anbrandseite 4 her über eine in 1 nicht näher bezeichnete Anzündpille als Anzündvorrichtung gezündet und brennt dann in Brennrichtung, welche in 1 Mittels eines Pfeils dargestellt ist, ab. Der Anzündsatz 3 entzündet dann während des Flugs des Nebelwurfkörpers die Nebelwirkmasse 2.
• Anzündsatz 3 und Nebelwirkmasse 2 sind im Beispiel der 1 ringförmig um einen Mittelkanal 5 angeordnet.
• Gemäß dem Stand der Technik ist der Anzündsatz 3 flächig auf die Nebelwirkmasse 2 aufgepresst. Das Abbrandverhalten der Presslinge nach dem Stand der Technik gemäß 1 wirkt als Stirnbrenner. Sobald der Nebelwurfkörper des Standes der Technik am Boden aufschlägt, wird die Flammfront gehemmt oder erlischt fast gänzlich, was zu einer Verzögerung von bis zu 15 Sekunden führt, nach welcher der Nebel dann tatsächlich freigesetzt wird. Hierdurch entsteht eine gefährliche Lücke, welche von einem Angreifer zu einer erfolgreichen Attacke auf das zu schützende Fahrzeug genutzt werden kann.
• Im Gegensatz hierzu ist in 2 ein schematischer Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Nebelwurfkörper gezeigt, bei welchem gleiche Teile mit den selben Bezugszeichen versehen sind.
• Im Gegensatz zur Ausführungsform des Standes der Technik enthält die Wirkmasse des erfindungsgemäßen Nebelkörpers einen Mischsatz 6, welcher Anzündsatz-Nester 7 enthält.
• Im Beispielsfalle wird als Anzündsatzmischung eine Mischung mit folgenden Bestandteilen, wie beispielsweise in der EP 106 334 A2 beschrieben, gewählt:

  Magnesiumpulver	12,00 Gew.-%
  Eisenblau	9,00 Gew.-%
  Bor, amorph	2,39 Gew.-%
  pulverförmiges Chlorparaffin	8,00 Gew.-%
  Schwarzpulvermehl	47,00 Gew.-%.

• Diese Anzündsatzmischung wird im Beispielsfalle mit einer Nebelmischung im Massenverhältnis 2:1 (Nebelmischung Anzündsatzmischung) gemischt und dann granuliert.
• Als Nebelwirkmasse wird im Beispielsfalle eine solche gemäß der EP 106 334 22 eingesetzt, welche folgende Rezeptur aufweisen kann:

  roter Phospor	55 Gew.-%
  Cäsiumnitrat	23 Gew.-%
  Zirkonium/Nikel-legierung 70:30	12 Gew.-%
  Polybutadien Bindemittel	10 Gew.-%

• Selbstverständlich können jedoch auch andere Nebelwirkmassen, beispielsweise solche wie in der DE 30 31 369 A1 offenbart sind und welche einen Chlordonator, Metalloxid und Ammoniumchlorid sowie 5 – 40 Gew.-% Thioharnstoff, 20–70 Gew.-% Ammoniumperchlorat, 1–3 Gew.-% Alluminiumpulver mit einer Korngröße unterhalb 100μm und 5–30 Gew.-% Bindemittel enthalten, verwendet werden. Weitere Nebelwirkmassen sind beispielsweise solche wie in der DE 199 36 054 A1 beschrieben sind und beispielsweise auf Hexachlorethan als Chlordonator zurückgreifen.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Anzündsatz nicht wie im Stand der Technik flächig aufgepresst, sondern in einem Mischungsverhältnis von 2:1 von Nebelwirkmasse zu Anzündsatz gemischt und diese Mischung gemeinsam mit zuvor in die Pressform gefüllter reiner Nebelwirkmasse verpresst.
• Auf Grund der Tatsache, dass die Nebelwirkmasse und die Anzündsatzwirkmasse vor dem Verpressen in granulierter Form vorliegen, entsteht ein Wirkmassenpressling aus einer Schicht Nebelwirkmasse und einer darüber liegenden Mischschicht aus Nebelwirkmasse mit sogenannten Nestern aus Anzündsatz.
• Ein so erhaltener Pressling wird ebenfalls während der Zerlegung der Nebelmunition gezündet. Im Gegensatz zu der Nebelmunition des Standes der Technik brennt nicht die Stirnfläche, sondern es brennen von der Abbrandseite 4 ausgehend Anzündsatz-Nester mit einer im Vergleich zum Stand der Technik viel größeren freien Oberfläche. Durch das Brennen der Anzündsatznester innerhalb der Nebelwirkmasse wird der Pressling gegen den Bodenaufschlag unempfindlich, weil das Einbringen von Anzündsatz-Nestern in die Nebelwirkmasse die Flammfront von der Oberfläche in die Nebelwirkmasse verlagert. Die Flammfront ist somit verdämmt oder abgeschirmt und wird durch den Verzögerungsimpuls während des Bodenaufschlags nicht mehr weggerissen. Dadurch brennen die Nebelwirkmassenpresslinge ohne Einbruch durch und mit der damit verbundenen Nebelleistung ist die Sichtlinienunterbrechung von Munitionseinsatz bis Brennschluss gewährleistet. Insbesondere treten praktisch keine GAPs mehr auf sondern der Nebel tritt innerhalb von max. 1–2 Sekunden aus, und steht somit quasi sofort in einer Konzentration zur Verfügung, die eine sichere Sichtlinienunterbrechung ohne GAP ermöglicht.
• Somit stehen erstmals mit der vorliegenden Erfindung Nebelwurfkörper zur Verfügung, welche auch bei Bodenaufschlaggeschwindigkeit mit bis zu 16 m/s keine gefährlichen GAPs entstehen lassen.
• Die erfindungsgemäßen Nebelwurfkörper können als Munition für sämtliche üblichen Werfer mit unterschiedlichsten Kalibern, beispielsweise 66 oder 76 mm ausgebildet sein.

Claims (9)

1. Nebelwurfkörper mit einer Hülle, einer Ausstoßladung, einer Anzündeinrichtung für eine Anzündsatzmischung und einer Nebelwirkmasse, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzündsatzmischung (6) in die Nebelwirkmasse (2) integriert ist.
2. Nebelwurfkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebelwirkmasse (2) selbst und der Mischsatz aus Nebelwirkmasse (2) und Anzündsatz als Preßlinge ausgebildet sind.
3. Nebelwurfkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Nebelwirkmasse (2) Nester (7) aus Anzündsatzmischung derart integriert sind, daß ein Mischungsverhältnis Nebelwirkmasse zu Anzündsatz von ca. 5:1 bis 1:5, insbesondere ca. 2:1, vorliegt.
4. Nebelwurfkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenndauer durch Wahl des Mischungsverhältnisses zwischen Nebelwirkmasse und Anzündsatz und/oder durch die Konzentration der Nester einstellbar ist.
5. Nebelwurfkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Mischsatz aus Nebelwirkmasse mit Anzündsatz-Nestern aufweist, der mehrschichtig oder einschichtig angeordnet ist.
6. Nebelwurfkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Nebelwirkmasse (2) integrierten Nester aus Anzündsatz innerhalb der Nebelwirkmasse ein gradientförmiges Konzentrationsprofil aufweisen, wobei die Konzentration in Richtung der Anzündung am höchsten ist.
7. Nebelwurfkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das gradientförmige Konzentrationsprofil einen Stufengradienten darstellt, wobei die Gradientstufe, welche in Richtung der Anzündung angeordnet ist, Anzündsatz-Nester aufweist, während die davon abgewandten weiteren Stufen etwa 100% Nebelwirkmasse enthalten.
8. Nebelwurfkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Stufen als Preßlinge ausgebildet sind.
9. Nebelwurfkörper nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebelwirkmasse (2) auf Basis von rotem Phosphor ist.