DE4337071C1 - Pyrotechnischer Nebelsatz für Tarnzwecke und dessen Verwendung in einem Nebelkörper - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen pyrotechnischen Nebelsatz für Tarnzwecke sowie dessen Verwendung in einem Nebelkörper.

Gegen Aufklärung, Zielerkennung und Zielverfolgung oder zur Verschleierung taktischer Operationen auf dem Gefechtsfeld sowie zur Behinderung oder Vereinzelung militärischer Ziele wird bekanntermaßen künstlich erzeugter Nebel eingesetzt. Diener wird, wenn er mittels eines pyrotechnischen Nebelsatzes erzeugt wird, z. B. in Form von Nebelwurfkörpern oder als Ladung in Artilleriemunition oder Raketengefechtsköpfen verwendet. Klassische Tarnnebel verwenden als Basis hoch hygroskopische Salze oder Säuren, die mit der Feuchtigkeit der Luft Wassertröpfchennebel bilden. Bekannt sind u. a. Nebel auf der Basis von Hexachlorethan und Zink, Phosphorsäurenebel, die auf der Verbrennung von weißem Phosphor beruhen oder pyrotechnische Nebelsätze auf der Basis von rotem Phosphor bzw. von diesen abgeleitete oder auf dem gleichen Prinzip beruhende Tarnnebel.

Fand die Aufklärung in der Vergangenheit zumeist mit optischen Hilfsmitteln im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums bei Wellenlängen zwischen 0,4 und 0,7 Mikrometern statt, so hat sie sich heute weitere, längerwellige Spektralbereiche erschlossen. Nächstes, nahes und fernes Infrarot mit Wellenlängen zwischen 0,9 und 14 Mikrometern wird ebenso genutzt wie der Bereich des Millimeterwellenradars mit Wellenlängen zwischen 1 und 30 Millimetern (entsprechend ca. 300 - 10 GHz).

Zur Verhinderung der Aufklärung in den letztgenannten Spektralbereichen sind die oben erwähnten klassischen Tarnnebel wirkungslos.

Es ist bekannt, daß man gegen eine Aufklärung im Infrarotbereich leitfähige Partikelaerosole, wie Metallstäube und Graphitpulver, mit guter Tarnwirkung verwendet. Diese Staubwolken werden zumeist explosiv aus vorher kompaktiertem Material erzeugt. Sie decken auch den optischen Bereich mit ab. Kohlenstoff in Form von feinst verteiltem Ruß aus pyrochemischen Zersetzungsreaktionen hochkondensierter aromatischer Kohlenwasserstoffe oder perhalogenierter Kohlenwasserstoffe oder deren Polymeren ist bei Ausbringung in genügender Masse als IR-Nebel bekannt.

Als Beispiele für derartige Nebel sei auf die EP-A1-0299835 und EP-A1-0210082 verwiesen. Gemäß der ersten Schrift werden z. B. Graphitpartikel oder Metallteilchen aus Kupfer, Aluminium, Silizium und deren Mischungen in einer Teilchengröße zwischen etwa 1 und 25 Mikrometer verwendet, die in einem Redoxsystem eingebettet sind, das bei einer Temperatur zwischen etwa 500 und 700°C reagiert. In der zweitgenannten Schrift werden feine Kohlenstoffteilchen mit Größen zwischen 1 und 14 Mikrometern in einer feines Metallpulver enthaltenden Mischung auf chemischem Wege erzeugt.

Derartige Nebel decken in der Regel ebenfalls den optischen Bereich mit ab. Im Millimeterwellenbereich sind jedoch auch derartige IR-Nebel wirkungslos.

Für den Millimeterwellenbereich ist es bekannt, mit entsprechend dimensionierten Dipolen aus metallisierten Glasfasern oder Kohlenstoffasern wirkungsvolle Scheinziele zu erzeugen. Das Fasermaterial wird z. B. durch Geschosse oder Raketen oder aus Containern an Flugzeugen in das Einsatzgebiet und dort durch Ausstoß oder explosive Verteilung zur Wirkung gebracht. Die Rückstrahlung und Streuung von Millimeterwellen an Wolken dieser Fasermaterialien täuscht auch dem Radarempfänger Zielobjekte vor oder überdeckt großflächig ein zu tarnendes Ziel, z. B. ein Schiff, ein Flugzeug oder eine militärische Anlage. Diese Partikelaerosolwolken sind jedoch gut zu orten und mit einigem elektronischen Aufwand mit den Millimeterwellensensoren von Raketensuchköpfen auszuschalten. Sie sind im optischen und IR-Bereich wegen zu geringer Masse nicht wirksam. Hinzu kommt ein weiterer schwerwiegender Nachteil aller Partikelaerosole, die auf der Dispersion von Feststoffen durch Ausstoß aus Behältern oder explosiver Zerlegung von Submunition mit zuvor kompaktiertem Material beruhen: Ihre Verweildauer am Ort der Tarnaufgabe ist extrem windabhängig, eine länger andauernde Wirkung ist nur durch weitere Ausbringung bzw. Nachschießen mit entsprechender, zusätzlicher Munition möglich. Dies ist sehr kostenintensiv und daher für die Tarnung größerer Flächen über längere Zeiträume uneffektiv.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen pyrotechnischen Nebelsatz dahingehend zu modifizieren, daß der beim Abbrand entstehende Nebel elektromagnetische Strahlung in einem breiten Wellenlängenspektrum absorbiert, reflektiert oder streut.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Demgemäß besteht der wesentliche Gedanke der Erfindung darin, in den pyrotechnischen Nebelsatz zur Expansion in der c-Achse befähigte Graphitverbindungen einzulagern, die beim Abbrand des pyrotechnischen Satzes in dessen Reaktionszone expandieren und mit den Reaktionsprodukten des abbrennenden pyrotechnischen Nebelsatzes freigesetzt werden. In der Reaktionszone des pyrotechnischen Nebelsatzes expandieren die Graphitverbindungen thermisch und werden als leitfähige, asymmetrische, unregelmäßig lange und verdrillte Teilchen mit dem Abgasstrom des abbrennenden pyrotechnischen Satzes freigegeben. Ist der pyrotechnische Nebelsatz z. B. in einem Nebelwurfkörper angeordnet, so strömen die Graphitteilchen und die Abgase durch die Ausströmöffnungen des Nebelwurfkörpers und reichern die Tarnwolke der Abbrandprodukte des pyrotechnischen Satzes mit expandierten Graphitteilchen an, welche durch die thermische Expansion Dimensionen von ca. 0,001 bis 10,0 Millimeter Länge und eine ihrer ursprünglichen Korngröße entsprechende Breite aufweisen. Diese Graphitpartikel sind breitbandig in Streuung, Reflexion und Absorption sowohl im Infrarot- als auch im Millimeterwellenbereich wirksam. Aufgrund ihrer geringen Größe und Dichte ist ihre Ausrieselrate aus der erzeugten Wolke nur gering: Sie werden ohne sichtbare Trennung von der Nebelwolke der Abbrandprodukte des pyrotechnischen Satzes mit dieser Wolke vom Wind weitergetragen.

Mit einem pyrotechnischen Nebelsatz gemäß der Erfindung kann die Tarnwirkung durch Absorption, Reflexion und Streuung über alle drei oben genannten Spektralbereiche ermöglicht werden. Der Nebel kann auch über einen längeren Zeitraum, bei einem herkömmlichen Nebelkörper z. B. über einen Zeitraum von einer Minute und mehr erzeugt werden. Damit vereinigt er die Vorteile der klassischen, im sichtbaren Bereich des Spektrums wirkenden pyrotechnischen Nebel, insbesondere deren längere Brenndauer und damit das "Nachfüttern" der einmal aufgebauten Nebelwand, mit denen der für die Tarnung im Infrarot- und Millimeterwellenbereich wirksamen Partikelnebel.

Die Eigenschaft von Graphitverbindungen, bei höherer Temperatur unter Zersetzung in der c-Achse zu expandieren, ist an sich bekannt; vgl. Römpps Chemie-Lexikon, Frankh′sche Verlagshandlung, Stuttgart, 1990, S. 1643 und 1644.

In der US-PS 3 404 061 werden aus einem derartigen Material lange Streifen oder Blätter hergestellt, die anisotropische oder auch streng ausgerichtete Eigenschaften aufweisen. Die Dichte dieses Materials kann durch entsprechende Interkalationsstoffe und die Temperatur in weiten Grenzen beeinflußt werden.

Aus der GB-PS 1 588 876 ist es bekannt, Metallbrände dadurch zu löschen, daß das Feuer mit Graphitverbindungen abgedeckt wird, die an der Oberfläche des brennenden Metalls expandieren und die Oberfläche dadurch gegenüber der Umgebung isolieren, so daß das Feuer erstickt wird.

Über weitere Anwendungen expandierter Graphite siehe auch S.H. Anderson et al. "Exfoliation of Intercalated Graphite", Carbon, Band 22, Nr. 3, Seiten 253 bis 263, 1984.

Die pyrotechnischen Nebelsätze weisen z. B. Kaliumperchlorat und Magnesium sowie einen Abbrandmoderator und gegebenenfalls ein Bindemittel auf. Durch den Abbrand bilden sich Kaliumchlorid und Magnesiumoxid, die sich nach dem Freisetzen aus dem Nebelsatz an der Luft mit Wasserdampf beladen und einen optisch wirksamen Tarnnebel bilden. Die expandierten Graphitpartikel stellen eine starke, aufgrund ihrer unterschiedlichen Größe und Form sehr breitbandige Absorption und Streuung im Infrarot- und Millimeterwellenbereich sicher. Zur Erhöhung der Tarnwirkung im Infrarotbereich kann dem pyrotechnischen Nebelsatz noch ein Metallstaub oder Graphitpulver beigesetzt werden. Der Anteil der expandierenden Stoffe in dem pyrotechnischen Nebelsatz liegt im Bereich zwischen 40 und 65%, um die für eine Tarnwirkung erforderliche Partikeldichte in der Nebelwolke zu erzielen. Der Anteil des gegebenenfalls zugesetzten Metallstaubes bzw. eines Graphitpulvers zur Verbesserung der Infrarot- Tarnwirkung liegt zwischen 3 und etwa 15%, vorzugsweise bei etwa 5%.

Als Abbrandmoderator werden bei dem pyrotechnischen Nebelsatz z. B. Schwarzpulver oder Azodicarbonamid in einem Anteil zwischen 1 bis 10% verwendet.

Falls ein Bindemittel eingesetzt wird, werden z. B. Nitrozellulose oder Novolake in einem Anteil zwischen 1 bis 5% verwendet.

Die Verteilung der Partikelgröße der expandierenden Graphitverbindungen kann im wesentlichen über die Korngröße der Ausgangsstoffe bestimmt werden. Da der pyrotechnische Nebelsatz in der Regel in einem Nebelkörper angeordnet ist und beim Abbrand des pyrotechnischen Nebelsatzes aus Ausströmöffnungen abgeblasen wird, ist es jedoch auch möglich, die Verteilung der Partikelgrößen des expandierten Graphits über die Strömungsquerschnitte an den Ausströmöffnungen des Nebelkörpers zu steuern. Die Partikelgröße des expandierten Graphits liegt, wie bereits oben angegeben, bei Dimensionen zwischen 0,001 und 10 Millimeter, vorzugsweise 1 Mikrometer und 5 Millimeter. Als Zwischengitter- bzw. Interkalationsverbindungen für Graphit sind Halogene, Metallhalogenide, Metalloxide, Mineralsäuren aber auch organische Verbindungen zu verwenden. Bewährt hat sich z. B. Graphithydrogensulfat. Mit dieser Graphitverbindung kann ein Nebelsatz mit z. B. folgender Zusammensetzung präpariert werden: 48% Graphithydrogensulfat, 23% Kaliumperchlorat, 16% Magnesium, 6% Graphitpulver, 4% Abbrandmoderator und 3% Bindemittel. Sämtliche Prozentzahlen sind hierbei Gewichtsprozente.

Claims (7)

1. Pyrotechnischer Nebelsatz für Tarnzwecke, dadurch gekennzeichnet, daß in einem kontinuierlich abbrennenden pyrotechnischen Nebelsatz Verbindungen von Graphit eingebracht sind, die in der Reaktionszone des pyrotechnischen Satzes freigegeben werden, wobei die Expansion der Verbindungen des Graphits in Richtung der zur Gitterebene senkrechten c-Achse erfolgt.

2. Nebelsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der kontinuierlich abbrennende pyrotechnische Satz Reaktionsprodukte erzeugt, welche im sichtbaren Bereich des Spektrums der elektromagnetischen Strahlung einen tarnfähigen Nebel bilden.

3. Nebelsatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen von Graphit in einem Anteil zwischen 40 und 65 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 50 Gewichtsprozent, im pyrotechnischen Nebelsatz vorliegen.

4. Nebelsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Reaktionszone des pyrotechnischen Satzes expandierten Teilchen im wesentlichen strangförmig sind und Dimensionen zwischen 0,001 und 10 Millimeter, vorzugsweise zwischen 0,001 und 5 Millimetern aufweisen.

5. Nebelsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem pyrotechnischen Nebelsatz zusätzlich Graphitpulver beigemischt ist.

6. Nebelsatz nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die expandierende Graphitverbindung Graphithydrogensulfat ist.

7. Verwendung des Nebelsatzes nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Nebelkörper, der Ausströmöffnungen aufweist, über die die Reaktionsprodukte des pyrotechnischen Satzes und die expandierten Graphitpartikel freigesetzt werden.