DE2744401A1 - Laser, insbesondere zur geschoss- und/ oder zielverfolgung sowie zu beleuchtungszwecken - Google Patents

Laser, insbesondere zur geschoss- und/ oder zielverfolgung sowie zu beleuchtungszwecken

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DE2744401A1 DE19772744401 DE2744401A DE2744401A1 DE 2744401 A1 DE2744401 A1 DE 2744401A1 DE 19772744401 DE19772744401 DE 19772744401 DE 2744401 A DE2744401 A DE 2744401A DE 2744401 A1 DE2744401 A1 DE 2744401A1
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Description

3LAWE1 DELFS, MOLL & HAHTNGR PATENTANWALTE
DR.-ING. RICHARD ι
DIPL-ING. KLAUS DELFS. HAMBURG OIPL-PHYS. DR. WALTER MOLL, MÖNCHEN DIPU-CHEM. DR. ULRICH MENGDEHL, HAMBURG
8000 MÖNCHEN 2t 2000 HAMBURG
POSTFACH 37 POSTFACH 2570
UEBHERRSTR. 2o "SSXZ
TEL. (089)22 65 48 TEL (040) 41020
TELEX 52 25 05 TELEX 21 2» 21
MÜNCHEN
\ 38
PRECITI ONIC
Gesellschaft fur Feinmechanik
und electronic obH
Hamburg
Lasert Insbesondere zur Geechot- und/c5er Zielverfolgung sowie su BeleuehtungSBweoken
Die Erfindung betrifft einen Laeer, Insbeeondere sur Ceecho3~ und/oder Zielverfolgung nowle eu ZBeleuchtungaswecken·
Sie sura Betrieb eines Laser» erforderliche Beeetsungsutskehr der £nerglenlveaue des Lesermaterlala gegenüber der Besetzungsverteilung bsi themlschea Oleichgewloht erfolgt durch Knerglesufuhr alt Hilfe einer sogenannten Puapquelle. Die Art der Pumpquelle hängt dabei unter änderest von den verwendeten Laseraaterial abι so erfolgt beispielsweise die
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BANK: DRESDNER BANK. HAMBURG. 4030448 (BLZ 30080000) ■ POSTSCHECK: HAMBURQ 147807-200 ■ TELEQRAMM: SPECHTZtES
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Anregung i>ei Gas-Lasern durch j£lektroneruito in β'tier Gas
entladung, während dl« Besetaungeumkehr ei "iLblot direkt durch den elektrischen Strom erseht wird. Jern wird bei Festkörper- und FlUeolgkeite-raii*» τι die erfa.^e; licjfoe Energie von au3en, etwa In Form von Lic:Lt, eingeetrahltj dieses οptlsohe Punpen erfolgt mit Hilfe intensiver Lichtquellen» bei* spielsweise Blitzlampen, die alt einem : trorasto3 sehr hell leuchten. De derart lire BIl te lampen als weiße strahler in eine» großen Wellenlängenbereich arbeiten, 1st Ihr Puupwirkungsgrad für den Leeer vergleichsweise gering, da sie fUr die relativ schmalen PunpUbergäage su wenig Energie liefern· Un dennoch die erforderliche Puapenergle Io optischen Gebite bu erseugen, arbeiten derartig gepuspte Laser seist la Iiapu labet rieb. DarUberhlnaua sind die bisher verwendeten Punpliohtquellen, belsplslsweieo Blltslaapen, vergleicheweise teuer, so de3 sich die Verwendung derartig gepumpter Laeer belepieloweiee uel eilitarischen Geeohoeeen sur Oeecbo8- und Zielverfolgung aus KoetengrUnden verbietet. Dies gilt insbesondere bei billigen, klelnkalibrlgen Oeeohoesen, die in hoben rtüokmahlen verschoesen werden, so da3 •in BsdUrfnle naoh elfte« koetengUnatigen "Vegwerf"-Laser besteht, der darUberhlnaue aogUotet unempfindlich gegen to Se, hohe Beschleunigung USW· iSt·
Aufgabe der vorliegenden Srfladung 1st ee, einen einfach aufkostsagtsMtlg herstellbsre«, oetleoh gepumpteo Laeer
OlNt A«f|V.·· wird erfiadue49ge««e dadurch gelöet, da8 als sin pyroteehmieeher Ieaohteats vorgeeehee ist.
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Delsplelewelee können su aiemmx Zweok dl· an elcb bekannten Leuchteätse von r«uchtepurgeechoeeeu verwendet werden, wobei gegebenenfalls die Leuchtfarbe de· Leuchteats·· durch geeignete Zueilte· derart verändert let, daa «in g(toetiger Pumpwirhun^sgrad eralelt wird, d.h. die Leuchtfarbe dee LeuohtsatBee wird eo elni^etellt, d^O ein abglichet gro3er Teil der gesamten Leuchtloteaeitfit für den Puapvorgaag nutaber let·
Die Auewahl dee Leuchteata-Haterlale und deeeee Anordnung relativ ium Laeer erfolgt eweokaäOlgerwelee eo« 4*0 die Druckerhöhung während dee Abbrennen« «ttgllohet gering ISt9 ua eine Zeretörung dee Laeeroaterlals au veraelden. Su die··· Zweck kann auch in vorteilhafter Weiee awleches de« Leoohteati und de· laeeroMterlal «ine geeignete» für 4·· autabare fmpllcht durchltieelge Sohutselnrlohtung, beleplelevelee Quaraglae, vorgesehen eein. OarUberblnaue «oll da· leoohteata-Materlal ■Ogllohet ras- und eohlaokenfrel abbrenaen, u· tee Pueplloht •beorblerende IledersehlMge aef dea Laeenaterlal ani/eder au/ der genannten llohtdmrohlleelgen SohutJMinnchtung ■· vermeiden. In die··« 8—e—enheng wird ter»«f hinge* e» te· «er Begrensung oder volletä«41ge· ferhlnderong terartlg«r Iledereohlage der Nagne«i«aMldaatell i» Umh^mtB^KUti·! beeondere krltieoh let, d.h. dl· SwMHWMeJtBMeT *·· Ι··οΜ—t« Heteriale wird veraucewelee mmh la dteeer Hlnetekt
Mit ter erfiediejgag—laey fwwif
ale 9M9UeBtf«*lto let ·· efgUeh, elniia·· k««tengtlnetlg herauet«lle·· Onrttberalaaae «rb«lt«t ter er-
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finduo£SgenH3e Laser kontinuierlich (cw-Laaer), wobei die Strahlungeintensität wfihrend der Dauer des Leuohteatzes dadurch variiert werden kann, daQ eioh der Abbrand de» Leuchteatsee aufgrund eelnes Aufbaue und eelner Zusannaeneetsung während der Brenndauer Hadertf dlea kann beleplolewelee dadurch geschehen, daQ eloh die spektrale Verteilung und/oder die Geeaatleuohtlntenaltät des Leuchteatsee mit der Zelt ändern. Da schließlich das Leuohteats-Material la bereich der Hrennkairoer weltgehend beliebig verteilt werden kann, let eine optimale Anpaaeung an die JewelIe gewUaechte Fora dee Laeeroaterlala tauglich.
So sind erfindungageaa!3 der Leuchtaats und daa Laeermaterial sueinander konsentrlech angeordnet, ao daß eich ein einfacher geoaetrleoher Aufbau ergibt.
Uta daa balm Abbrennen dee Leuchteatsee auftretende Leuchtplaaaa sar Bralelung eines ο pt letalen Wlrkungsgradee an dem Laaaraatarlal vorbeietreichen su lassen» 1st in vorteilhafter Welse swlaohea dea Laaeraaterlal und dea Leuchtaats eine Brenn« kaaasr vreehen, wobei ear Krhtthung der Brennfläohe dee Leuchteatsae la varteilhafter Welee dieser alt der Brannte«aar suewdten ToreprUngen und Tertiefungen vereeben let·
Bei einer bevorsugten AaefUhrungsfora 1st daa Laaeraaterial etabföralg aaageblldet, uad dar Leuehteets uagibt «lasse su-Bdaesst tellMelee konsentrleoh. Ihnlioh elafaoh tat dar «asu
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Inverse *ufbaut bei 4e~ erfindungegeoä3 das Lasertiaterial rohrförmig ausgebildet und der Leuchtsate la der roittigen iiohrung des Iaserraaterlals konsentrlech angeordnet 1st·
ErfindunfegemäQ let bei Verwendung fadenförmigen lasernaterials, beispielsweise eines Nsodyo-dotlsrten Quarafadena, dieses epiralföraig aufgewickelt und wird von dem Leuchtsatetaterial konsentrlscb umgeben oder uosohlleOt dieses·
Zur Erhöhung dss Wirkungsgrades den erfindungegeaäQen Laoero sind einerseits die dsm Lasern»terIaI abgewandtso VHnde der Brennkneoier und andererseits die dem Lsuchtsats abgewandte Wand hinter den Laseraaterlal versplsgelt· Dadurch wird Eunächut nloht genutetes Lieht su dem laseraaterlal surUckreflektlsrt, so da3 dls erseugte Llchtenergle weltgehend rum Puapen des Iassrs ausgenutst werden kann·
IAb dls Verweildauer des leuchtenden PlasoMui BOgliehst lange in 4er Brennkaaner su halten und daalt den ¥lrkungs· grad dss !«uohtsatsee su erhöhen» rerengt eich die B*ennkaeroer erflndungsgeaHQ an ihren Austrittsenie für 4a· Abgas·
Der Laserliohtauetritt ans ds» Lasereaterial erfolgt erfindungegemäa an slnem oder aa beiden Lasernaterlalenden, die en dleeea Zweok in bekannter VeiM bele»l*lswelse teilrereplegelt sind. Susätslieh kOonen erflndungegeaaO an den Lieht» austrttteenden des Laeereateriale sueXtslloh· optleohe Bin-
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rIchtunpen, beispielsweise fokuesierende ode" defokuaeieronde Linsen, Polarisationsfilter, Lichtleiter zum Weiterleiten dee auetretenden Lichte In eine vorgesehene Richtung unw., vorgesehen seien.
Aufgrund dee einfachen und kompakten Aufbaue sowie der geringen Herstellungskosten des erfindungegeririöen lasers kann dieser In besondere vorteilhafter weiso In kleinkalibrlgen Geschossen Verwendung finden, wobei »Herding« die Verwendung hierauf nicht beschränkt 13t.
ßel den bisher verwendeten Leuchtspurgeschossen soll der Schute· eelbet oder ein anderer Beobachter mit Hilfe der Leuchtepur das Geschoß verfolgen, us festzustellen, ob dleoee Io anvisierten Ziel liegt, und us, besondere bei dee BesrhuO von bewegten Zielen, kontinuierlich Zielkorrekturen vorzunehmen. Bei den bekannten Leuchtepurgeschossen muß ee jedoch ale nachteilig angesehen werden, das der Schlitze, insbesondere bei ungünstigen Sicht«· und Witterungeverh*iltnleeenf «.3. bei Naoht, duroh dl· Leuchtepur leicht geblendet wird, da dl· Auren dej Schütten auf dl· Dunkelheit adaptiert sind. Dl« Adaptionszelt der Augen 1st Jedoch «eist langsaser als dl· heut· Üblich· Geacho8kad«na, und «war auch dann, wann nicht jedes GeschO3 als LsttOhtepursjunltion ausgebildet iat. AuGMird«a 1st b«l d«n sehr hohen Fluggeschwindigkeiten moderner Projektil· dl· Verfolgung ■it dam Aug· kaue oder Überhaupt nicht eehr aöglioh. Dl·· gilt lneb«aond«r· auch für Ubereohnelle Artill«rlegeeohossev
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aplolaweise Treibspiegelgeechoess, ohne Explosionsaats, dis In neuerer Zelt beispielweise but Bekämpfung von Pancern verwendet werden und nloht durch eine JUtfschlagsxploelon erkennbar sind· Die Treffergenauigkeit kann daher bei derartigen Vollgeechoaeen nur In den eelteeten Pullen festgestellt werden» so da 3 eine wesentliche Information zur Richtwertkorrektur dee folgenden Schuesse entfällt, raher geht mit der Brhöhun^ der Geecho ireiohvelten und der Ceecho^geechwlndlgkelten mit fortechreitender Technik keine wesentliche Verbesserung 4er Trefferwahraehelnllchkelt nach eines EretsobuQ einher.
Daher sind für Raketen und Lenkflugkorper automatische Steuereinrichtungen entwlokelt worden, mit deren Hilfe entweder die Idchtslgnalabetrahlimg 4er Trelbsätse oder eins vorsugsweise intermittierende, pulsierende, elektrische Lsuchtelnrlchtung als Feferenssignal sur Fernsteuerung verwendet wird· Mit Hilfe von Sensoren in den AbsohuQelnrlchtungen wird dann automatisch die Fluglage dss Oesohosses oder LenkflogkOrpere reUtlv su« gewünschten Ziel erelttelt, während der SohOtss eeln« Vleierelnrlohtung, beleplelewelee sin optisohss Tlsler, •of das Ziel elngeetellt hält. Die beide« Aohsen, d.h. die Visierlinie und die OeeohoOaohse, werden dann autooatIeoh oder halbautoeatiech korrellert, und ils·· KorrolatloMftBOtlen wird dee Flugkörper gegebenenfalls als korrigieee Steuergröße sugeftlhrt.
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Derartig« Steuereinrichtungen können jedoch leicht getiluacht werden, beispieleweise durch pyrotsohnlaohe ^rmnde itse, die von angegriffenen Ziel abgesetzt oder verschossen werden können. Die Sensoren der angreifenden Oeeohoeee werden dann den Intensiveren, täuschenden Strahler ale Ziel annehmen, also dos eigentliche Ziel verfehlen, da dleee Steuereinrichtungen nicht zwInchen echten und vorgetäuschten Zielen unterscheiden können.
Bei einem anderen bekannten Verfahren werden die GeschO ^- flugbahnen mit Hilfe dee Radars vermessen, jedoch let ein derartiges Verfahren nicht nur technisch schwierig auszufahren, eondern such sue taktischen GrUnden unswsokmHnig, denn die Position der Radarantenne kann unter Auenuteung der abgegebenen Strahlung voa Gegner vermeeeen werden. Aus ähnlichen OrUnden 1st es bei Lenkflugkörpern und Paketen unerwünscht, den Abechu3ort durch aktiv strahlende Leiteinrichtungen prelesugeben. In jüngster Zelt werden daher sur Beetimmung der Flugbahn sowie sur Steuerung von Plugkörpern passive Infrarot (IR)-Kinrlchtungen benutet. Vorsugewelee sind su diesen Zweck am Flugkörper IR-Lichtquellen vorgesehen, die der eutomatiechen Erolttlung der Flugkörperposition dienen· Derartige Steurera: ichtungen können jedoch leioht getauscht werden, da beiepielewelee bereits abgeechossene Ziele, S.D. brennende Tanser, entweder, bei Verwendung autotoatiseber Suchköpfe, autoaatleoh angesteuert werden, oder die Detektoren am eutoaatleohen Suohkopf oder bei der Ossohoeverfolgungselnrlchtung werden so stark Überstrahlt, da8 eis dis schwachen latzslgnal» nicht von Tausch- odsr Pausen·lgnalen su unterscheiden veraugen·
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ZusannDengefaBt ergibt «ich socslt, daß bei den bisher bekannten Einrichtungen «ur Geschoß» und Zielverfolgung entweder eine Täuschung durch da« angegriffene Ziel oder die Gefahr in Kauf genommen werden mu''t da3 die Position dee Angreifers vom Gegner festgestellt wird.
Der Erfindung liegt somit die weitere Aufgabe sugrunde, durch geeignet· Ausbildung elnee Geschosses »it einem Leuohtaatz die Trefferwahrecheinlichkelt eu verbessern·
Diese Aufgabe wird erflndungsgsoüß dadurch gelöst, deO das GeschOi slnsn Laser aufweist, der alt Hilfe des Isuehtsstse* als Puaplichtquelle optisch gepoopt wird. Ss 1st «war an sieh bekannt, bei gröOerso Flugkörpern und Soeben Laser etwa svr Zlslbslsuohtimg rorsusshen, doch eigneten sich die bisher bskannten Laser au« Rosten« und Raumgründen nicht für Oesohosss kleinerer Kalibsr und Insbesonders auch nicht für Hochgssohwindlgkeltegeschosss, wie beleplelewelse freibsplsgelgesehosss.
Durch die erflndungsgsattQe Verwsnduag slnes Lassrs bsi klelnkallbrlgen Gesohosssn wird deren Verfolgung gegenüber der bisher Vblisben Leuohtspureunltlon wesentlich rereInfacht, da das abgestrahlte Lieht kohärent 1st und über groOere Entfernungen weniger stark absorbiert und gestreut wird, so daa beispielsweise bei der Verfolgung see Oeschosees mit Hilfe optischer Hinrichtungen ile Genauigkeit der weeoheBbabjrremessung erhöht wird*
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wird erfindungsgen:l3 dae gewünschte Ziel üilt >>ilfe des Lasers dee Geechoesee beleuchtet, ίο ergibt eich der '^sondere Vorteil, da3 sich ?lt zunehmender entfernung des Geschosses voQ eigenen Beobachter, d.h. r.it zunehmender Inn'.herung des Geschosse· m dae Ziel» die Deleuchtunpsintensltit dee Ziel erhöht, eo da? die Beobachtunpsgenaulgkeit mit der Ann<iherun£ an dae Ziel verbessert wird.
Die Auswertung des von dea GeeohoH ausgesandten Lichts bsw. dss von detn Ziel reflektierten Licht» erfolgt mit Hilfe geeigneter, bekannter Einrichtungen, belspleleweiee alt ailfe von opto-elektronischen Slohtgeräten, beispielsweise Infrarot-Haohteichtgeraten und Fernsehgeräten, passiven Restlichtverstärkern oder dgl·, eo daO die bieher verwendeten Auewerteger.ite in den »eisten Fällen weiterverwendet werden können. Torsugswelse werden die aufgenontaenen Bilder eeltverzögert, nachleuchtend und/oder swlschsngespelohert wiedergegeben, usi der Bildfolge bei den großen Uescho3gesohwlndigkeiten visuell folgen su können· BrflndungsgstaiO kann aus den ermittelten Bahn4aten der Gesohoose 4er genaue Auftreffpunkt 4er Gesohosse bsw. 4eren Abstand su beispielsweise vorbeIfliegenden Luftsielen seltgleloh alt Hilfe eines Proseßreohnere bereohoet und dargestellt wer4en.
Als besonderer Torteil des erfindungsgeoäOen Gesohosses nu3 angesehen werden» da8 das Laserlicht kontinuierlich abgestrahlt wird, d.h. 41s aittlere Strahlungsleistung 1st ver-
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gl«lchswelse hoch, eo da? eelbst b«l gro"*·α Abstand «wischen dem GeschoO und den. Beobachter dl· "'•ftßenaulgkelt sehr hoch let, da aufgrund d«r hohen Leuchtet'irk· da· Signal-Haus >h-V«rhiltnla günstig let. Dl·· kann noch dadurch r«rb«asert werden, da'i brlaplolswols· durch dl· Verwendung geeignet g«mlecht«r !«uchtsUtse deren Ur«nnlnt«neltcit und davit dl· I«uohtlnt«nsltit de· ΐΛββί'β an: r*r«nnechla3, d.h. In d«r NKh· d·· Ζ1·1β( gröC«r 1st 'ile b·!^ Abschui d·· Geachoe··«.
Vorteilhaft· Weiterbildungen «rg«ben eich aus den weiteren AneprUohen sowie au· der folgenden Oesohrelbuag unter Desug· nähme auf die anliegende Zeichnung· Se seigern
Fin· t ein erflndungsgenäOes Oeechoß la Lüngssohaltt alt stabförmige« Laseroaterlal und einem dleee· konzentrisch umgebenden Leuohteatst
PIg. 2a eine Tellansloht «In·· «rflndungeceeüOen Oeecho···· Id Längeechnltt alt hUleenförmlg·« Ia««n»mterlal und •In·· dl···· konsentriaoh omgebenien Ieuohteats,
Flg. 2b «ine Ansicht ähnlloh rig. 3a but Darstellung dar Arbeltswelee de· laser«,
Flg. 3a «Ine T«llaneloht «la·· »rflndungvgettMB·« ••aobora·· la Längssohnltt alt «laea im httlsenfOralgea Laa«r« aat«rlal uagebemm sylladrleohea L«uoht«e>ts(
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Pig. Jb Ansichten sur Darstellung der Arbelteweis* dta
und 5c
La··!·· gewäO Pig. 3a,
Pig. 4 «in erfindungsge©M3ee VollgeschoiJ in Längsschnitt «it einen sylindrischsn Lsuohtsats, der von füdenftJroigea Laserraaterial niit «wel Auetritteenden wendelförmig uogeben let und
Pig. 5 ein· Ansicht ähnlich Pig. 4 eine· anderen er-
findungagemlüten Geochoeeee mit einer Exploeion·- ladung.
Im folgenden wird der erfindungegenäSe Laser inebesondere im Zueawaenhang alt einem erflndungegeaäO ausgebildeten Geechot nUher erläutert» dooh sind la Rainen der Erfindung auch andere Anwendungemöglichk^iten de· erflndungsgeiaäQen Lasers möglich.
OeattS Pig. 1 weist ein erfindungsgeeMSes OeechoQ 1 einen sur OesehoSachs« konsentrlaohen Laser auf, der is wesentlichen aus einem in 4er GeschoBaohse angeordneten, etabfttrslgen Laesraeterlal 3 und ein·» su dieeea konsentrlechen, hUlsenftfnslgen Lsuehtsats besteht· «wischen des lasermeterlal 3 und den Leuohteats 2 ist konsentrlseh «ins Brennkaeaer 4 rorgeeenen, in der eioh bein Abbrennen i·· Lsuchtsatsee 2 das lsuchtende Plasaa befindet. Bit deeeen Hilfe das lassramtsrial 5 optiaoh gepuspt wird·
Sas LaesrsAterlal wird gruadsMtslioh nach den gewunechten Strahlungseiesnechaften auegewtthlt, Js nachtee, ob bsisplsls»
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weis· Im für das nenechllche Auge sichtbaren oder unsichtbaren, beispielsweise infraroten Lassrliehbereloh gearbeitet werden soll. Bei dieser Auewahl ist gegebenenfalls eu berücksichtigen, ob Schädigungen des angegriffenen Ziels beispielsweise durch die Strahlung beabsichtigt sind oder ob eine Schädigung des Auges des das Geschoß verfolgenden SchUtsen vermieden werden soll. Ib letsteren Falle wird vorsugswelse sur Dotierung des Laesrmaterlale Erbium verwendet» da ein derartig ausgebildeter Laser in einem für das menschliche Auge weniger eohädllchen Wellenlängenbereich arbeitet.
Bei dem in Pig. 1 dargestellten Laser 1st an beiden Snien des stabförmlgen Lasermaterials 3 der Austritt von Laserlloht vorgesehen» wobei der Lichtaustritt In Üblicher Weise dadurch bewirkt wird, daB die beiden Resonatorenden tel!verspiegelt sind. Gegebenenfalls kennen entsprechend dem gewünschten Verwendungssweck am vorderen und/oder am hinteren Laserlioht-Auetritt 5 bsw. 6 optisohe Einrichtungen vorgesehen sein, um beispielsweise eine etftrkere Bündelung oder eine größere Slvergens dee auetretenden Laserlicht-Strahls su erseugen. So 1st beleplelswelee in Fig. 1 am vorderen Ende des Geschossee eine optisohe Einrichtung 17 vorgesehen» mit deren Hilfe das austretende Laserlieht sur besseren Zlelfeldbeleuohtung divergent gemacht wird. Im Rahmen der Erfindung können jedoch auch Polarisationsfilter und/oder geeignete Farbfilter vorgesehen sein, um eine bestimmte Laserlicht-Farbe heraussuflltern» falls das ver-
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wendete Laeermatsrial 3 mehrers IaasrUbergUnse aufweist.
DIo Auewahl der Zusammensetzung des Leuchtaatzoe 2 wird erfindun^efrerxn einerseits auf die Purr.penergie des verwendeten Laeernateriala 3 und andererseits auf den gewünschten seitlichen Ablauf der Laserlicht-Intensität abgestimmt. Zu diesen Zweok werden die verschiedenen Anteile des Leuchtsatz·* entweder homogen verteilt, d.h. der Leuchtsatz brennt über die gesamte Brenndauer hinweg alt konstantem Leuohtspektruta ab, oder die räunliohe Verteilung der verschiedenen Anteile dss Leuchtsatz» 1st derart gewählt, da Π sich die Leuchtlnteneität und/oder das Leuchtepektrurs mit der Zelt In gewUnsohter Weise ändern, uo damit die Lasarllcht-Abstrahlung su toodlflslsren. Im übrigen entsprechen die erfind ungsgemäO verwendeten Leuchtsätse in ihrem Aufbau lra wssentllohen den bekannten, pyroteohalsohen Leuchteätaen. VIe dlsss werden sie, etwa bein Abschuß eines Projektils, gssUadst und satwieksln sofort odsr su einem späteren ZeItfVBkt, gsgsbsnstifalls kure vor des Auf treffe« des Projektils la Zlsl, das StrehluageaaximuB.
Bsi dsr räuallohen Gestaltung des Lsuohtsatses 2 1st vorsugswelse darauf su aohten, daβ das bsi· Abbrennen leuohtende Flassja über eine «Bgllohst große Streoke dls Strahlungsenergie als Puapeaergle an das Laseraatsrlal 3 abgeben kann. Daher ist gSBte Flg. 1 dls bohlsylladrlsohe Breirokaaaser 4 laaggestreokt
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au·gebildet, ·ο daß «ich daa leuchtend· Plasma relativ lange in dieser Brennkammer 4 vor dem Auetritt am OeechoSende aufhält und das laeermaterial 3 optieoh pumpen kann. Um eine Verb«eeerung des Brennvorgangee au erzielen, kann der Leuchtsatz auf der der Brennkammer 4 zugewandten Seite in bekannter Weise profiliert sein, wie dies durch die Verzahnungen 7 des Leuchtsatzes 2 in dessen Querschnittsaneicht in PIg. 1a angedeutet ist. Anstelle von Verzahnungen 7 in Längsrichtung des Leuchtestaes 2 können auch eohraubenfOrtalge Profilierungen vorgeeehen eeln, um di· Oberfläche des Lsuchtsatses zur Verbesserung der Leuohtwlrkung und damit der Pumpleistung für den Laser zu erhöhen.
Bei einer anderen AusfUhrungeform ßemäS den Pig. 2a und 2b kann das Lasernatslal 13 hohlzyllndriseh ausgebildet sein, das mit seiner Bohrung auf einem Stutzzapfen 18 aufgesteokt let. Dabei umgibt der Leuohteats 12 das Laeermaterial 13 konzentrisch. Bei der dargeetellten AuefUhrungeform let der StUtzsapfen 18 elnetücklg mit dem Boden dee hohlzjllndrischen Raues für den Leuohteats in dem GeechoS 1 ausgebildet. In dem dargestellten AusfUhrungsbelsplele 1st die de« OesohoSende abgewandte Resonatorfläohe 15 des hohlzylindrlechen Laaermaterials 13 vollverspiegelt, während die Resonatorflftohe 16 am OesohoSende sur Auskopplung des Laserlichte tellverepiegelt 1st.
Der epesiell auf die Puapenergl· des verwendeten La«ervat«rials 13 abgeetlernte Pumpleuchtsats 12* kann in ein·· hohlzyUndrisoben Raum an dem de« Auetritteende de· Leuohtplaesme ebgewaadten lade angeordnet sein· so das aunäohst ein auf Ortmd seiner Bpektralvertellung das Luermatedal kaum oder Überhaupt nloht anregende
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Leuchtsatz 12 und erst danach der Pumpleuchtsatz abbremst, wobei dessen Leuchtplasaa mit hohem Pumpwlrkungsgrad am Lasermaterial Torbelstreioht.
Um die Leuchtenergie dee Leuchtplasma· 12 ««glichet gut auszunutzen, iet die Zjllndermantelflache des Stutzzapfena 1Π poliert oder beispielsweise durch Aufdampfen τοη Rhodium verspiegelt, so daß das durch das Lasermaterial 15 hindurchtAende Pumplicht erneut in das Lmaermaterlal 15 hineinreflektiert wird« Dem gleichen Zweck dient eine Torsugsweise Torgesehene Buchse 20. die den Leuchtsatz 12 konzentrisch umgibt und auf der dein Leuchtsatz 12 zugewandten Seite rersplegelt lat.
Um die Terweildauer de· Leuchtplasma· in der Brennkammer zu erhöhen, kann am Auetritteende eine Verengung vorgesehen eein, die beispielsweise bei der in Fig. 2a dargestellten Ausführung·forrc durch die konleohe Yerdickung der Buch·· 20 zum Auetrittaende hin realisiert wird.
Torsugsweise let an dem offenen OeachoSende, etwa gemäß Flg. 2a, eine -vorzugsweise aus Messing bestehende Druokecheibe 21 vorgesehen, die beim Abschuß des Geeohoeees 1 den Laser ror unerwünschtem Druck echUtst} s«r Zündung de· Leuohteataee 12 sind dabei in der Druckscheibe 21 ZundlOcher 22 vorgesehen. laoh dem Abschuß des Qeectao···· 1 wird die Druckscheibe 21 In geeigneter Welee abgetrennt oder abgeeprengt, so daS ier Laser la Abstrahlriohtung freiliegt. Die sich dann ergebend·, Im wesentlichen konsentrlsehe Abstrahlung «se Laeerliehte 25 und de· Leuehtplaamas 24 let In Flg. 2b eeheaatieoh dargestellt.
Bei der in den Fife, ^a bid 3*; dargestellten AuoffJhrungsfori! int dos Laserntaterlal 13 ebenso wie bei der AusfUhrungsform der Flg. 2a hohlayllndrisch ausgebildet und weist eine vollverspiegelte Heeonatorflache 15 sowie eine teilversplegelte Resonatorendflache 16 auf, aue der das Laserlicht 23 austritt. Das Lasermaterial 13 ist dabei unmittelbar in den Mantel des Oesehossss 1 eingebettet, wahrend sich der Leuchtsatz 25 in der Bohrung des hUleenförmigen Laeermaterials 13 befindet. Um das von dem Leuchtsatz herrührende Pumplicht für das Lasermaterial 13 optimal auszunutzen, let vorzugsweiee die dem Laeermaterial 13 zugewandte Mantelfläche dee Gehäuses 1 verspiegelt, Uta das von dem Leuchtsatz herrührende, durch das Lasermaterial 13 hindurchtretende Pumplloht in das Lasermaterial 13 zurUckzureflektleren. Ähnlich wie bei der Aueführungsform der Flg. 2a der Pumpleuehtsati 12* kann auch gemäß Flg. 3a ein gegenüber dem Lasermaterial 13 axial versetzter Pumpleuchteatz 25* vorgesehen sein.
In Flg. 3a ist nooh durch die gestrichelten Linien angedeutet, wie In diesem Fall eine Verengung des Querschnitts am Austrittsende des Leuchtplaemas verwirklicht werden kann· Demnach 1st vorzugsweise Im zentralen Bereich des Lsuchtsatzes 25 ein zum offenen Ende sieh im Querschnitt vergrößernder Dorn 26 vorgesehen, so daß •Ich der als Brennkammer aur Verfugung stehende Raum sum Austrlttsende für dae Lsuehtplaema 24 hin verengt·
Anetelle der zylindrischen Ausbildung des Laaermateriala gemäß den Flg. 2a und 3» 1st la Rahmen der Erfindung auch eine nicht dargestellte konische Anordnung des Laeermaterialβ möglich,
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wobei der Leuchtsatz im Tnnenraura de? Kegele angeordnet ist odor bei etnor anderen Auaführungsfor· diesen segel konzentrisch usuribt. In diesen Pillen kann in vorteilhafte?· '.oi ?e die Abatrahlunr des Laoorliohta von der T'egel3pitae i'jg erfolgen, wobei dann die laolotleiche doa ! ίο h !kegel« v.-sw. des Vollkegele ala Fesonatorendflicho vol!verspiegelt iat. 'It der tellvereplegeiten Kegelapitze let dann gegebenenfalls ein Lichtleiter verbunden, un daa austretundo Lasarllcht in die gewünschte Plchtung abzustrahlen.
Del den in den Pig· 4 und 5 dargestellten AusfUhrungsfornen umgibt fadenföroigea iAsematerial 21 den Leuohtsntz 3-3 in Foto einer Spirale oder einer Wendel, wobei vorzugsweise der Leuchtsatz in eine« Cuareeylinder 37 elngeechlossen ist und auf die··» die Wendel 27 aufgebracht let* Das Laeermaterial 27 besteht TorZugsWeise aus βine^ alt Neodym dotierten Ouarsfaden, dar auf den Quarssjlinder 37 aufgewickelt und dabei relativ sum Leuchtsats 3B so angeordnet 1st,daß der Plaenaabbrand durch eine Borennkaonor auf der Innenseite des üuar say lindere 37 hindurchstrelohen und vorsugswelse axial nach hinten entweichen kann· Stur Irbtfhung dse Wirkungsgrades wird ähnlloh den vorbeechriebenen lusfUhrungsfonen dl« Anordnung vor»ugsw«lee von einen lnnsnversoleg«lt«nt syllndrisohen Lag«rg«hUu·· 41 uageben. Dleee« Lagorgehäu«« kann unalttelbar belsplelswelee durch den 0««oho3körper g«blld«t w«rd«n« 91« Snd«n d«s Quarsfadena 27 sind vorsngewelse al« Re«onatorendfläoh«n 29· 30 ausbildet und deia«ntepreohend ver-
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aplopelt. J« tiicbden, ob die £nleaion de· Laneretrahl* nach hinten (31) und/oder nach vorne (36) srwtlnscht ist, werden <3io entsprechenden Γeaonatorendfliehen 30 b«w. 20 teilveriplepelt und entsprechend auagori htet bzw. mit einem geeignet angeordneten Lichtleiter 33t 43 verbunden· Diene Lichtleiter 3.5 bzw. 43 alnd In ?1·η 4u3f?Jhrunseforraen der Pig. 4 sw. 5 unterschiedlich zum vorderen £nde dee jeweiligen Ge-9'osseo gefJhrt; da» In Flg. 4 dargestellte Vollgsso'io3 34 weist keinerlei ixploaioneladung auf, eo da3 der Lichtleite; axial ble sur Spitze de· Oeechoeaee gefuhrt werden kann. Dort ist vorzugoweine eine optloche Hinrichtung 35 vorgesehen, \m den T«««rstrahl 30 In gewünschter Welse gebündelt oder bei anderer Elnaatsart divergent absustrahien. "lei der in Flg. dargestellten AuafUlirungsforn weist daa Gsecho? eine Explosions« ladung 42 auf, die einen wesentlichen Teil des vorderen Gssehoü» räume in Anspruch nimmt· Daher 1st se erforderlich, den Lichtleiter ura diese Exploslonaladung 42 hsru« beiepielswelse su einer sxssntrlsohsn Austrittsetelle an vorderen Ende des Geschosses BU fuhren. Sin derartiger exsentrlsohsr Aastritt is« Laserstrahls an vorderen Ende ds« Geschoss·· kann grundsHtslloh auch erwUnsoht »ein, um insbeeondere dann, wenn ds· OesehoB eins« Drall aufweist, «Ine gro*3«r· Zlelflttohe su b«l«taoM«B· Toreug»- welee können die bereit« oben beechriebenen optlsobsn Einrichtungen 44 se Austrittsende d«s Lichtleiters vorg—se oeln.
Uta den Wirkungsgrad des Lasers su «rhOhra» krnan «loh srflndungsgeoäG die Bretmkasjosr «1% dea Leuohtsats 38 sua Au·*
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trittsende dte Ltuohtplasmas 32 hin verengen, wobei dies voraugswelee durch eine DUae 39 gemäß Flg. 5 bewirkt wird. Außerdem kann vorzugsweise eine Druckplatte 40 am Geschoß«· ende vorgesehen sein* um, wie oben beschrieben, den Laser beim Abschuß des Geschosses gegen erhöhten Druck zu schilt sen. Diese Druckplatte 40 wird nach dem Abschuß des Geschosses vorzugsweise abgesprengt.
Ale Faden für das Lasermaterial gemäß den Ausführungefortnen 4 und 5 wird vorzugsweise ein Quarzfaden mit einem Durchmesser von mehr als 0,5 mm verwendet, der auf den Quarzzylinder 37 in engen Windungen aufgewickelt ist, um eine optimale Laserpumplelstung zu erzielen.
Bei kleinkallbrlger Leuchtspurmunitlon, beispielsweise 20 ran Leuchtspurmunition, wird vorzugsweise ein noch dUnnerer Quarzfaden verwendet, der aufgrund seiner Elastizität mit kleinem Krümmungsradius aufgewickelt werden kann. Den zu erwartenden Auedehnungen des Quarzfadens bei der Temperaturerhöhung während des Abbrennena des Leuchtsatzes 1st In geeigneter Welse durch konstruktive Maßnahmen Rechnung zu tragen, beisplsleweise duroh starres Einbetten der Spirale in das umgebend·, innenversplegelte Lasergehäuse 41*
In vorteilhafter Welse können bei der Anordnung dee Quarzfadens mehrfache Wicklungen und/oder eine bifilare Ausbildung vorgeeehen sein, um durch eine erhöhte Abeaption dee Pumpliohte
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den YJlrkungagrad dee Tab ere eu erhöhen. Wenn der Abetrahlwinkel de· Laserlichts, der durch den Brechung·Index und den Durchmesser de· Lassrmaterlals bestimmt wird, zu verändern, können In vorteilhafter Welee zusätzliche optisch« Einrichtungen an den Auetritteenden d·· laser· vorgesehen •ein.
Neben den allgemeinen, oben beschriebenen Vorteilen des erflndungsgenäßen Laser· ergibt sioh eomlt bei dessen Verwendung in einem GeschoQ «in· verbesserte Trefferwahrecheinllchkelt, da einerseits die Verfolgung des Geschosses selbst durch den Schützen oder einen Beobachter mit Hilfe de· nach hinten abgestrahlten Laserstahl· und/oder andererseits die Beleuchtung des anvisierten Ziels mit Hilfe des nach vorne abgestrahlten Laserstrahls verbessert werden. Insbesondere kunnen genaue und nicht etOrbare Richtdaten ermittelt werden, wobei beispielsweise eine von dem angegriffenen Ziel beabsichtigte Täuschung durch Modulation und/oder Polarisation des Laserliohts mit vorgegebener Lichtfrequenz nach entsprechender Dekodierung ausgeschlossen werden kann· Soll die Geschoßbahn des erflndungsgemäOen Gesohossee duroh optische Verfolgung ermittelt werden, um verbesserte AbsohuOdaten für die Folgeschüsse zu erhalten, so wird eine Verbesserung dadurch erreicht, daß der räumlich scharf begrenzte Laserstrahl mit genau definierter Llohtfrequsnz mit geeignet abgestimmten Meßgeräten und Detektoren genau zugeordnet werden kann·
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1. Laser, insbesondere zur Geschoß- und/oder Zielverfolgung sowie zu Beleuchtungezwecken, dadurch gekennzeichnet , daß ein pyrotechnischer Leichtsatz (2, 12, 12·, 25, 38) als Putnplichtquelle vorgesehen ist.
    2. Laser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Leuchtsatz (2, 12, 12', 25, 38) und dem Lasermaterial (3, 13, 27) eine für das Pumplicht durchlässige Schußeinriohtung (37), vorzugsweise aus Quarz, vorgesehen ist.
    3· laser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Leuchtsatz und das Leuchtmaterial zueinander konzentrisch angeordnet sind.
    4· Laser nach einem der Ansprüohe 1 oder 3» dadurch ge» kennzeichnet, daß zwlsohen dem Lasermaterial und dem Leuchtsatz eine Brennkammer (4) vorgesehen 1st.
    5· Laser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet» daß zur Erhöhung der wirksamen Oberfläche des Leuoht-
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    satzes dieser mit der Brennkammer zugewandten Vorsprüngsn (7) und Vertiefungen versehen ist. 2 7 A A A 0 1
    6. Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet ,daß das Lasermaterial (3) stabförmig ausgebildet ist und der Leuchtsatz (2) zumindest teilweise konzentrisch dieses umgibt.
    7> Laser naoh einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet , daQ das Lasermaterial (13) rohrförmig ausgebildet ist und der Leuchtsatz (12, 12*) dieses zumindest teilweise konzentrisch umgibt.
    B. Laser nach Anspruoh 7» daduroh gekennzeichnet, daß das rohrförmige Laaermaterial (13) auf einem konzentrischen Stutzzapfen (IB) aufgesetzt 1st.
    9* Laser nach Anspruoh 7, daduroh gekennselohn e t , daß der Leuchtsatz (25) in der Bohrung iss rohrfureigen Lasermaterials (13) angeordnet ist.
    10. Laser naoh einen der Anspruch« 1 bis 5» taioroh gekennzeichnet , daß das Lasermaterlal (27) einen la wesentlichen zylindrischen Leuchtsatz (38) la For» einer konzentrischen Wendel umgibt·
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    11. Laser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dan die Wendel Mehrfachwindungen aufweist, vorzugsweise blfllar ausgebildet ist.
    12. Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Lasermaterial hohlkegelförmig ausgebildet ist.
    15* Laser nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß der Leuchtsatz das hohlkcgelförmige Lasermaterial umgibt.
    14. Laser nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß das hohlkegelförmige Lasertnaterlal den Leuchteatis umgibt.
    15· Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß im Bereich des offenen Bndes der Brennkammer (4) Verengungen vorgesehen sind.
    16. Laser nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß als Verengung eine Drosselbuchse (20), ein sieh erweiternder Dorn (26) oder eine Düse (39) vorgesehen 1st·
    17· Laser nach einen der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß Aas Lasermaterial (3, 13» 27)
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    Austritt de· Laserllohts an einem Ende, vorzugsweise an beiden Enden teilvereplegelt ist·
    18. laser nach einem der AnsprUohe 1 bis 17» dadurch gekenneelohnet , daB die dem Lasernaterlal (3, 13. 27) abgewandte Seite des Lcuchtaatses (2, 12, 12·, 25, 33) verspiegelt ist.
    19· Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennseichnet , daB die dem Leuchtsatz (12, 12·, 25, 38) abgewandte Seite des Laseraaterlals (13· 27) verspiegelt ist.
    20. Laser nach elaea der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennseichnet , da Q an den Auatrlttsenden des Lasermateriala für das Lioht optische Einrichtungen (17· 35, 44) vorgesehen sind·
    21· Oesohoe alt eine« Leuohtsats, gekennseichnet durch einen alt Hilfe des Leuotetaaties (2, 12, 12·, 25, 38) gepuapten Laser nach eine« der Ansprüche 1 bis 20·
    22· OeeehoS nach Anspruch 21, dadurch g e k e η η » · i ο h η β t , daB der Leuchtsatz (2, 12, 12», *5· 38) und das Laseramterial (3· 13· 27) konsentrisoh sur OesohoS aohee angeordnet sind·
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    23. Geschoß nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet , daQ der Austritt dee Laaerlichte am Geechoßende und/oder an dor öeschoßspitze erfolgt.
    24. GeeohoO nach Anspruch 23, dadurch g e V: e η η Belohnet , daß der Austritt dee Laserlichte exzentrisch sur Gesohoßachae erfolgt.
    25* öeschoQ nach einem der Ansprüche 21 bia 24, dadurch gekennselohnet , daß zwischen den Idchtaustritteenden des Lasers und dem GeechoQende und/oder der Geschoßspltes Lichtleiter (33t 44) vorgesehen sind.
    26· Geeohoß nach einem der Ansprüche 21 bla 25, daduroh gekenneeichnet , daß der Laser mit dem Leuohtsats «Ins Slnbauelnheit bildet.
    27· Geschoß nach einem der Ansprüche 21 bis 26, daduroh gekennseiohnet , daß ao Auetrittsende für das Lsuohtplasma des Leuchtsatses «las nach dem Absohuß abtrennbare Druckscheibe (21, 40) -vorgesehen 1st·
    28· Gesohoe nach Anspruch 27» dadurch g e k β η η ■ •lohnst , 4aB die Druoksoheibe (21, 40) mindestens sin Zündloch (22) aufweist.
    29· Geschoß nach Anspruch 27 odsr 28, daduroh gekennseiohnet , dme die Druckscheibe (21, 40)
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    a«· ..am* ■,.•■t.ht. 6 27 A A A01
    ?O. Geeoho'' nnch ein·? der Ansprüche 21 bis 20, gekennzeichnet durch «Inen «Inen Annäherungszünder betätigenden Detektor für das von dem Zielgebiet reflelctierten fatierlicht.
    31* Gea C-O- nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet , daG der Detektor, vorzugsweise rit !!life einee Filtere, für dae Laeerllcht eel9JetIv anspricht.
    33· Geecho nach einen; der Ansprache 21 bis 31* £ e kennzeichnet duroh elae auf dee von 4em Ziel reflektierten Laserstrahl ansprechende -feuereinrichtung alt einen Detektor sun Verändern der Flugbahn.
    33» Gescho: nach einem der Ansprache 21 bis 32» dadurch gekennseiohnet , daß der Laeer la Inf rarot-l3ereich arbeitet.
    34· OeeohoO nach eines 4er Ansprüche 21 bis 33» dadurch gekennselohnet, daß auQer de« Leuohtaats als Pufflpliohtquelle ein das Laeermaterlal (3, 12, 27) kaue oder Überhaupt nicht anregender leuohtepursata (12, 25) vorgesehen 1st.
    35· Qeeohoß nach iAepruoh 33, dadureh gekennselch
    satz
    net, dafi ύ·τ Pu«pleuoht/ti2*, 25·) ao den dea Auetrittsende
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    des Leuchtplaena« abgewandten End« dts Iaaernaterlala (13) angeordnet let.
    36. Geschoß nach Anspruch 35, dadurch g e k e η η ~ sei ch net v daß der Leuchtepureats (12, 25) den Auetrittsende dee Leuehtplaemae benachbart let.
    Ö 0 9 8 u"V 0 5 0*8
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