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Die
Erfindung betrifft eine Feuerwerkseinrichtung und insbesondere eine
Feuerwerkseinrichtung, in der pyrotechnische Sterne durch elektrische/elektronische
Lichteffekteinrichtungen ersetzt werden.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Lichteffekteinrichtung zur Verwendung
in Feuerwerkskörpern, ein
Feuerwerkssystem und eine Feuerwerksrakete, in der die Feuerwerkseinrichtung
enthalten ist.
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Die
Pyrotechnik ist ein Gebiet mit Traditionen, die viele Jahrhunderte
zurückreichen.
Obwohl technische Entwicklungen dazu tendiert haben, eindrucksvollere,
genauere, sicherere und in einem gewissen Ausmaß umweltfreundlichere Feuerwerkskörper herzustellen,
sind die grundlegenden Prinzipien die gleichen wie in früheren Zeiten.
Traditionelle Feuerwerkskörper,
insbesondere Luft-Feuerwerkskörper,
umfassen ein pyrotechnisches Projektil, das durch eine erste Ladung,
Hebeladung genannt, in die Luft abgefeuert wird, wonach sie durch
eine zweite Ladung, Übertragungsladung
genannt, zu Explosion gebracht wird. Wenn die Übertragungsladung gefeuert
wird, werden normalerweise eine Anzahl von pyrotechnischen Lichteffekteinrichtungen, üblicherweise
als Feuerwerkssterne beschrieben, gezündet und verstreut. Diese sorgen
für Licht
und Farben, wobei sie üblicherweise
ein attraktives kinetisches Muster erzeugen, das den Höhepunkt
der Feuerwerksvorführung
bildet. Der Zeitpunkt zum Abfeuern der beiden Ladungen wird traditionell
durch eine erste Zündschnur
gesteuert, die für
die notwendige Zeitverzögerung
vom Entzünden
der Zündschnur
bis zum Abfeuern der Hebeladung sorgt, und eine zweite Zündschnur,
die für
eine Zeitverzögerung
vom Abfeuern der Hebeladung bis zum Abfeuern der Übertragungsladung
sorgt. In größeren und
moderneren Feuerwerkskörpern
ist die erste Zündschnur
teilweise durch elektrische Zündeinrichtungen
ersetzt worden.
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Es
ist die Funktion der pyrotechnischen Lichteffekteinrichtungen (der
Sterne), über
eine begrenzte Dauer für
ein relativ helles Licht einer gegebenen Farbe, Farbzusammensetzung
oder Farbsequenz zu sorgen, nach Möglichkeit mit besonderen zusätzlichen
Effekten. Normalerweise besteht ein Stern dieser An aus einem inneren
Kern aus Glas oder einem Metall wie z.B. Blei oder Stahl und einer oder
mehrerer Schichten von chemischen Substanzen, die bei der Verbrennung
für die
gewünschte
Farbe und den gewünschten
Effekt sorgen, und außen aus
einer Zündschicht,
um die Zündung
des Sterns zu erleichtern, wenn die Übertragungsladung abgefeuert
wird.
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In
allen bekannten Feuerwerkskörpern
basiert die Lichterzeugung des Sterns auf der Verbrennung einer
chemischen Substanz. Solche Feuerwerkskörper weisen eine Anzahl von
Nachteilen auf. Unter anderem stellen die Feuerwerkskörper während der
Verwendung ein hohes Feuerrisiko dar, weil die fallenden Sterne
bei hohen Temperaturen verbrennen und Objekte am Boden oder Objekte,
auf die sie auf ihrem Weg zum Boden treffen, in Brand stecken können. Die
Sterne stellen auch bei Herstellung, Lagerung, Transport und Handhabung
direkt vor dem Abfeuern und der Verwendung ein Explosions- und Feuerrisiko
dar.
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Darüber hinaus
besteht das Risiko, dass nicht notwendigerweise alle Sterne gezündet werden,
wenn die Übertragungsladung
abgefeuert wird. Dies führt
dazu, dass nicht gezündete
Sterne zu Boden fallen, und diese Gegenstände stellen für die Zukunft
ein Feuer- und Explosionsrisiko dar, das besonders in der Hand von
Kindern gefährlich
sein kann. Diese nicht detonierten Überreste stellen auch eine Verschmutzung
der Umwelt dar, weil die chemischen Substanzen in den Sternen giftig
oder auf andere Art umweltschädigend
sein können.
Auch korrekt gezündete
Sterne erzeugen eine Verschmutzung der Bodenfläche, weil der Kern des Sterns
schädliche
Substanzen beinhalten kann, die nicht verbrannt werden, insbesondere,
wenn der Kern Blei enthält.
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Ausstöße in die
Luft während
der Verbrennung der Sterne stellen zusätzliche Probleme dar. Der Rauch,
der während
der Verbrennung erzeugt wird, ist nicht nur umweltschädigend,
sondern auch der optischen Wirkung des Feuerwerks abträglich. Die
Bildung von Rauch bewirkt, dass die Lichteffekte vom Feuerwerkskörper und
von anderen Feuerwerkskörpern
in der Nähe
verdunkelt und verdeckt werden.
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Ein
weiterer Faktor, der die optische Wirkung von traditionellen Feuerwerkskörpern reduziert,
verhält
sich wie folgt: Nachdem die Übertragungsladung abgefeuert
worden ist, bewegt sich jeder brennende Stern auf einem Weg durch
die Luft. Die Bewegung und der Luftwiderstand führen zu einem Abkühlen des
Sterns, insbesondere des Teils des Sterns, der sich vorn, dem Luftstrom
zugewandt, befindet. Weil das Licht vom Stern eine hohe Temperatur
erfordert, hat das Abkühlen
den Effekt, das Licht und dadurch auch die optische Wirkung des
Feuerwerkskörpers zu
reduzieren.
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Die
oben erwähnten
Faktoren, die Feuergefahr und Umweltschäden umfassen, haben zum Verbot
der Verwendung von Feuerwerkskörpern
an vielen Orten einschließlich
Stadtzentren geführt.
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Darüber hinaus
nehmen traditionelle Feuerwerkskörper
einen relativ großen
Raum ein, wodurch sie hohe Transport- und Lagerungskosten mit sich bringen.
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Ein
letztes Problem der heutigen pyrotechnischen Feuerwerkssterne sind
die Risiken, die während
der Herstellung der Sterne mit der Handhabung der chemischen Substanzen
in der Arbeitsumgebung verbunden sind.
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In
den letzten Jahren gab es bedeutende Entwicklungen in der Technologie
betreffend elektronische Lichtquellen, insbesondere lichtemittierende Dioden
(auch Lichtdioden oder LEDs genannt). Dank dieser Entwicklung werden
heute lichtemittierende Dioden mit wesentlich höherer Lichtintensität als bisher
produziert. Darüber
hinaus können
lichtemittierende Dioden mit kleinen Abmessungen hergestellt werden,
und sie weisen einen hohen Wirkungsgrad auf. Lichtemittierende Dioden
gewinnen deshalb ständig
neue Anwendungsbereiche. Während
lichtemittierende Dioden bisher für Lichtindikatoren von niedrigem
Level und Anzeigeeinrichtungen eingesetzt wurden, werden sie nun
in neuen Gebieten verwendet, in denen strenge Anforderungen an Sichtbarkeit
und Intensität
gestellt werden, zum Beispiel als Ampeln, Warnleuchten und Bremslichter
für Fahrzeuge.
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Aufgrund
der zahlreichen Nachteile von traditionellen pyrotechnischen Sternen
in Feuerwerkskörpern,
wie oben erwähnt,
besteht deutlich ein Bedarf, Feuerwerkskörper, Feuerwerkseinrichtungen (Projektile)
und Lichteffekteinrichtungen (Sterne) bereitzustellen, die nicht
durch die genannten Nachteile belastet sind, während sie gleichzeitig effizient
und attraktiv sowie günstig
herzustellen sind.
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Es
gibt bereits bekannte Lösungen,
die einige der oben erwähnten
Nachteile überwinden.
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US-A-5,917,146
schlägt
vor, das Problem der die Sicht und dadurch den optischen Effekt
des Feuerwerks behindernde Rauchbildung durch eine neue, raucharme
chemische Zusammensetzung der pyrotechnischen Sterne zu verringern.
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US-A-5,339,741
veranschaulicht Feuerwerkskörper
mit verringertem Umweltausstoß,
die auch für
ein präzises
Abfeuern und Verteilen von Feuerwerkssternen sorgen. In diesem Fall
wird die Hebeladung mit einer Abschusseinrichtung basierend auf
komprimierter Luft ersetzt, und die Übertragungsladung des Projektils
wird durch eine elektrische Zündeinrichtung
mit elektronischer Verzögerung
anstelle einer herkömmlichen
Zündschnur
gesteuert. Dadurch wird eine Verringerung des Lärms und des Ausstoßes, die
während
des Abschusses auf die Umgebung einwirken, und eine große Genauigkeit
in der für
das Projektil berechneten Höhe
erreicht, wenn die Übertragungsladung
abgefeuert wird. Die aus dem Projektil verteilten Feuerwerkssterne
sind jedoch vom herkömmlichen
pyrotechnischen Typ.
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Es
sind auch fliegende oder fallende Objekte bekannt, die elektronische
Lichtquellen in Form von lichtemittierenden Dioden, eine Energiequelle
und Steuer-/Sensoreinrichtungen enthalten.
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US-A-5,425,542
beschreibt ein fliegendes Projektil in Form eines Pfeils, das eine
oder mehrere lichtemittierende Dioden, eine Batterie und eine Schalteinrichtung
enthält,
die durch die relative Bewegung zwischen der Spitze und dem Körper des Pfeils
aktiviert wird.
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US-A-5,725,445
veranschaulicht einen Ball, der lichtemittierende Dioden, eine Blitzschaltung
und einen Bewegungssensor enthält.
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Die
beiden oben erwähnten
Veröffentlichungen
haben keine Anwendung auf dem Gebiet von Feuerwerkskörpern und
unterscheiden sich vom Prinzip her deutlich von der vorliegenden
Erfindung.
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US 5 102 131 betrifft selbst
illuminierte leuchtende Spielbälle
zum Spielen bei Nacht, die entweder aufgeblasen oder selbsttragend
sein können
und aus verschiedenen, scheinbar gewöhnlich aussehenden Bällen mit
tragbaren elektrischen Beleuchtungskonstruktionen oder chemolumineszenten
Lichtern bestehen und in sich Feuerwerkskörper aufweisen. Die Spielbälle umfassen
auch Mittel zum Sichern der Beleuchtungseinrichtung im Ball, so
dass sein Schwerpunkt mit dem des Balles zusammenfällt, und Ein-/Ausschaltmittel.
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Es
ist ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Feuerwerkseinrichtung
bereitzustellen, die nicht durch die oben erwähnten Nachteile belastet ist.
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Es
ist ein zweites Ziel der Erfindung, eine Lichteffekteinrichtung
zur Verwendung in Feuerwerkskörpern
bereitzustellen, die nicht durch die oben erwähnten Nachteile belastet ist.
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Es
ist ein drittes und viertes Ziel der Erfindung, ein Feuerwerkssystem
und eine Feuerwerksrakete bereitzustellen, die nicht durch die oben
erwähnten
Nachteile belastet sind.
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Diese
Ziele werden durch die Merkmale erreicht, die in den folgenden unabhängigen Patentansprüchen offenbar
sind.
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Weitere
Vorteile werden durch die Merkmale erreicht, die in den abhängig Ansprüchen offenbar sind.
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Die
Erfindung wird nun detaillierter durch bevorzugte Ausführungsformen
mit Bezug auf die Zeichnungen und durch eine Beschreibung einiger möglicher
Abweichungen und anderer Möglichkeiten beschrieben.
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1a–1b veranschaulichen
die Konstruktion einer Feuerwerkseinrichtung mit herkömmlichen,
pyrotechnischen Feuerwerkssternen.
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2a–2b veranschaulichen
die Konstruktion einer Feuerwerkseinrichtung mit elektronischen
Lichteffekteinrichtungen gemäß der Erfindung.
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In 1a ist
eine Illustration davon gegeben, wie eine Feuerwerkseinrichtung
oder genauer ein Feuerwerksprojektil gemäß dem Stand der Technik konstruiert
werden kann. Das Projektil 1 besteht aus einer Übertragungsladung 2,
einer Zündschnur 3 und einer
Anzahl Feuerwerkssternen 4. Bei Verwendung wird das Projektil 1 durch
eine Hebeladung (nicht dargestellt) in die Luft abgefeuert. Die
Hebeladung kann im Feuerwerkskörper
eingebaut sein und ihn begleiten, wenn der Feuerwerkskörper vom
Raketentyp ist, oder die Hebeladung kann in einer Abschusseinrichtung
am Boden eingebaut sein. In beiden Fällen wird die Zündschnur 3 während des
Abschusses angezündet,
und nach einer Zeitdauer, die durch die Brenndauer der Zündschnur
bestimmt wird, wird die Ubertragungsladung 2 gefeuert.
Dieses Feuern bewirkt, dass vorzugsweise alle Sterne 4 gezündet werden,
und sie werden mit einer Austrittsgeschwindigkeit und -richtung
zerstreut, bevor sie zu Boden fallen.
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1b ist
eine prinzipielle Darstellung der Konstruktion eines traditionellen
pyrotechnischen Feuerwerkssterns. Der Stern 4 besteht aus
einem Kern 5 aus Glas oder Metall, z.B. Blei oder Eisen.
Zusätzlich
zu reinen Herstellungsüberlegungen
ist es die Aufgabe des Kerns, dem Stern eine ausreichende Masse
zu geben, um ihm zu ermöglichen,
eine ausreichend große
Menge an kinetischer Energie zu erreichen, wenn die Übertragungsladung
abgefeuert wird, um die gewünschte
Austrittsgeschwindigkeit zu erreichen, und zu verhindern, dass er
zu schnell durch den Luftwiderstand gebremst wird. Der Kern ist durch
eine oder mehrere Schichten von chemischen, pyrotechnischen Verbindungen
bedeckt, zum Beispiel in Form von Partikeln 6, die durch
ein Bindungsmittel zusammengehalten werden, wobei die Verbindungen
während
der Zündung
und Verbrennung für besondere
Licht- oder Farbeffekte sorgen. Außen ist eine Zündschicht 7 vorgesehen,
um die Zündung
des Sterns zu erleichtern, wenn die Übertragungsladung 2 abgefeuert
wird.
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2a veranschaulicht
eine Feuerwerkseinrichtung 11 gemäß der Erfindung in Form eines
Feuerwerksprojektils. In diesem Fall sind die pyrotechnischen Sterne 4 gemäß der Erfindung
jedoch durch elektronische Lichteffekteinrichtungen oder elektronische
Sterne 14 ersetzt. Die Sterne (1)4 sind um eine Antriebseinrichtung 12 eingebaut,
die vorzugsweise eine aus einem explosiven Material wie zum Beispiel Schwarzpulver
bestehende Übertragungsladung
ist und die mit einer Zündeinrichtung 13 in
Form einer Zündschnur
versehen ist. Es ist die Aufgabe der Antriebseinrichtung 12,
die Sterne 14 auseinander zu treiben. Als Alternative kann
die Antriebseinrichtung 12 eine nicht-explosive Einrichtung
sein, bei der eine andere Form von potentieller Energie zum Auseinandertreiben
der Sterne gespeichert ist, zum Beispiel in Form von Druckluft.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird die Feuerwerkseinrichtung 11 auf normale Weise durch
eine nicht dargestellte Hebeladung, die in einer Abschusseinrichtung
eingebaut ist, in die Luft abgefeuert. Wenn die Hebeladung abgefeuert
wird, wird die Zündschnur 13 in
Brand gesetzt. Die Zündschnur 13 sorgt
dadurch für
eine Zeitverzögerung,
mit dem Ergebnis, dass die Brenndauer der Zündschnur entscheidend für die Zeit
zum Abfeuern der Übertragungsladung 12 ist.
Dieses Abfeuern bewirkt, dass die Sterne 14 mit einer Austrittsgeschwindigkeit
und -richtung zerstreut werden, bevor sie zu Boden fallen. Die Sterne 14 werden
nicht gezündet,
wie dies bei den pyrotechnischen Sternen der Fall war, sondern durch
andere Mittel, die später
beschrieben werden, durch in jedem Stern 14 enthaltene
Steuer- oder Sensoreinrichtungen aktiviert. Die Anordnung der Sterne 14 um
die Übertragungsladung 12 und
die Masse und äußere Form
des einzelnen Sterns können
beim Bestimmen der Austrittsgeschwindigkeit, -richtung und möglicher
Rotation entscheidend sein. Diese Faktoren können daher zum Gesamterscheinungsbild
der Feuerwerksdarbietung beitragen.
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Als
Alternative dazu, die Hebeladung in einer Abschusseinrichtung einzubauen,
kann der Feuerwerkskörper
aus einer Rakete gebildet sein, wobei die Hebeladung in einem Teil,
insbesondere einem Gehäuse,
eingebaut ist, der die Feuerwerkseinrichtung 11 begleitet.
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Als
weitere Möglichkeit
kann der Feuerwerkskörper
nur eine Übertragungsladung
und keine Hebeladung aufweisen.
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Anstatt
eine explosive/pyrotechnische Hebeladung zu verwenden, können andere
per se bekannte Mittel eingesetzt werden, um das Projektil 11 vor der
Detonation der Übertragungsladung 12 auf
eine bestimmte Höhe
abzufeuern. Es ist eine Möglichkeit, die
Hebeladung mit einer Einrichtung mit komprimierter Luft zu ersetzen,
die in einer Abschusseinrichtung eingebaut ist, wie u.a. aus US-A-5,339,741
bekannt ist. In diesem Fall ist die Zündeinrichtung 13 auch nicht
in Form einer Zündschnur,
sondern in Form einer elektrischen Zündeinrichtung ausgebildet,
die vorzugsweise elektronisch verzögert und durch den luftgetriebenen
Abschuss aktiviert wird.
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2b ist
eine schematische Darstellung des prinzipiellen Aufbaus einer elektronischen
Lichteffekteinrichtung oder eines Feuerwerkssterns gemäß der Erfindung.
Der Stern 14 besteht aus einer Anzahl elektrischer/elektronischer
Lichtquellen 15, einer Energiespeichereinrichtung 16 und
einer Steuereinrichtung 17.
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Die
elektrischen/elektronischen Lichtquellen 15 sind vorzugsweise
lichtemittierende Dioden hoher Intensität. Es gibt verschiedene Typen
von lichtemittierenden Dioden, die Licht von hoher Intensität und optionaler
Farbe zur Verfügung
stellen. Die lichtemittierenden Dioden können zum Beispiel von AlInGaP-Typ
(Aluminiumindidumgalliumphosphid) sein. Unter alternativen Typen
können
AlGaS- und GaN-lichtemittierende Dioden erwähnt werden. Die Wahl eines
geeigneten Typs einer lichtemittierenden Diode oder einer anderen
möglichen
geeigneten elektrischen/elektronischen Lichtquelle ist eine Sache
der Einschätzung
durch einen Fachmann.
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Der
Stern 14 umfasst mindestens eine Lichtquelle 15,
enthält
aber vorzugsweise eine große
Anzahl Lichtquellen 15, um zu ermöglichen, dass der Stern 14 aus
mehreren Winkeln deutlich sichtbar ist. Der Stern kann zum Beispiel
sechs lichtemittierende Dioden enthalten, von denen jede mit ihrer
primären lichtemittierenden
Achse in senkrechten und entgegengesetzten Richtungen angebracht
ist. Der Stern 14 kann weiterhin Lichtquellen 15 von
verschiedenen Farben enthalten, mit den gleichen Farben in allen Richtungen
oder besonderen Farben nur in einigen Richtungen. Die lichtemittierenden
Dioden 15 können
von einem Typ sein, der mehrere Farben aussenden kann. Die lichtemittierenden
Dioden 15 können
ein Emissionsfeld in Form eines Raumwinkelbereichs aufweisen, in
dem das Licht mit einer besonders hohen Intensität emittiert wird. Das Ausmaß dieses
Raumwinkels kann ein Faktor sein, der berücksichtigt wird, wenn die Anzahl
der lichtemittierenden Dioden 15 gewählt wird, mit der jeder Stern 14 versehen
werden muss.
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Wenn
die Lichtquellen 15 lichtemittierende Dioden umfassen,
sollten sie auch jegliche notwendige Widerstände zum Beschränken des
Stroms durch sie umfassen. Wenn lichtemittierende Dioden zu Feuerwerkszwecken
verwendet werden, ist es nicht nötig,
die gleichen Zugeständnisse
zu machen, die ansonsten aufgrund der Gefahr des Überlastens
der lichtemittierenden Dioden gemacht werden müssen, wenn Verlässlichkeit
und Widerstandsfähigkeit
wichtige Überlegungen
sind. Wenn sie in Feuerwerkskörpern
verwendet werden, kann der Strom durch die Diode weit über den
nominellen Wert hinaus überschritten
werden, um dadurch weitere Lichtintensität zu erzeugen. Die lichtemittierenden
Dioden sollten normalerweise nur für eine Dauer der Größenordnung
von bis zu 30 Sekunden und normalerweise 1–3 Sekunden gezündet werden,
und die Lebensdauer muss diese Betriebszeit nicht übersteigen.
Es ist eine Sache der Einschätzung
durch einen Fachmann, in Anbetracht der Gesamtmenge der verbrauchten
Energie, der erreichten Intensität
und der erforderlichen Betriebszeit einen optimalen Wert für das Ausmaß der Überschreitung
zu finden.
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Die
Energiespeichereinrichtung 16 kann elektrische Energie
in ausreichender Menge aussenden, um den Stern 14 für eine ausreichend
lange Zeitdauer mit elektrischer Leistung zu versorgen. Der Großteil der
Energie muss den Lichtquellen 15 zugeführt werden, aber die Energiespeichereinrichtung 16 muss
auch die Steuereinrichtung 17, möglicherweise einschließlich der
Senuoreinrichtung 18, mit elektrischem Strom und Spannung
versorgen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Energiespeichereinrichtung 16 ein
chemischelektrisches Speicherelement in Form einer Mikrobatterie,
zum Beispiel vom Lithiumtyp. Die Mikrobatterie ist vorzugsweise
von einem Typ, der integriert in einen Halbleiterchip hergestellt
werden kann. Die Energiespeichereinrichtung 16 kann eine
Einwegbatterie oder vom wiederaufladbaren Typ, zum Beispiel in Form
eines Kondensators sein. In diesem Fall muss die Energiespeichereinrichtung 16 auch
mit Mitteln zum Aufladen ausgerüstet
sein. In diesem Fall muss das Laden ausgeführt werden, bevor der Bedarf
nach elektrischer Energie an den Feuerwerksstern entsteht. Das Laden
kann durch Induktion durchgeführt
werden, wobei die gesamte Feuerwerkseinrichtung vor dem Abschuss
in einem variierenden elektromagnetischen Feld installiert wird,
wodurch alle Energiespeichereinrichtungen 16 geladen werden.
Wahlweise kann die kinetische Energie während des Abschusses oder des
Abfeuerns der Übertragungsladung
zum Laden der Energiespeichereinrichtungen 16 verwendet
werden.
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In
ihrer einfachsten denkbaren Form ist die Steuereinrichtung 17 eine
Schaltereinrichtung, die die Energiespeichereinrichtung 16 zu
einer geeigneten Zeit mit den Lichtquellen 15 verbindet.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Steuereinrichtung 17 eine oder mehrere Sensoreinrichtungen 18 zur
Erkennung von äußeren Ereignissen,
die eine oder mehrere der Lichtquellen 15 im Stern aktivieren
oder deaktivieren. Die Steuereinrichtung 17 kann in diesem
Fall auch aus einer elektronischen Schaltung bestehen, die die verschiedenen
lichtemittierenden Dioden steuert und wobei die Steuerung durch
die Sensoreinrichtungen 18 beeinflusst wird. Die Steuerung
ist vorzugsweise auf eine solche Weise angeordnet, dass wenigstens
einige Lichtquellen 15 als Reaktion auf das Feuern der Übertragungsladung 12 gezündet werden.
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In
einer umfassenderen Form ist die Steuereinrichtung 17 aus
einer oder mehreren Sensoreinrichtungen 18, einer digitalen
Prozessoreinheit, die auch Eingangsschaltungen für die Sensoreinrichtungen 18 umfasst,
Treiberschaltungen zum Steuern der Lichtquellen 15 und
einem Speicher mit einem Programm aufgebaut, das ermöglicht,
dass die Steuereinrichtung 17 die Lichtquellen 15 einzeln
oder in Gruppen entsprechend einer speziellen Sequenz steuert, um
dadurch Effekte wie z.B. aufblinkende und sich ändernde Farbe zu erzeugen.
Die Steuereinrichtung 17 einschließlich der Sensoreinrichtungen 18 ist
vorteilhafterweise in einem Halbleiterchip integriert.
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Es
ist das Ziel der Sensoreinrichtung 18, wie oben erwähnt, äußere Ereignisse
zu erkennen, die eine Aktivierung oder Deaktivierung der Lichtquellen 15 im
Stern 14 verursachen oder verursachen können. Solche äußeren Ereignisse
bestehen vor allem im Abfeuern der Übertragungsladung 12,
dem allgemein die Zündung
des Sterns 14 folgt. In einer bevorzugten Ausführungsform
bestehen die Sensoreinrichtungen 18 aus einem optischen
Detektor, der den Blitz erkennt, wenn die Übertragungsladung 12 abgefeuert
wird. Wahlweise kann die Sensor einrichtung 18 ein Temperatursensor
sein, der eine Wärmezunahme
als Folge des Abfeuerns der Übertragungsladung 12 erkennt.
Die Senuoreinrichtung 18 kann ein Druck-, Bewegungs- oder Beschleunigungssensor sein,
der das Abfeuern der Übertragungsladung
oder physikalische Faktoren erkennt, die damit verbunden sind, dass
das Feuerwerksprojektil 11 seine maximale Höhe erreicht.
Eine weitere Möglichkeit
besteht darin, dass die Sensoreinrichtung 18 einen Empfänger umfasst,
der auf ein kodiertes oder unkodiertes elektromagnetisches Wellensignal
empfindlich ist, zum Beispiel Radiowellen, die von einem Sender
am Boden gesendet werden, oder Lichtwellen (sichtbares, infrarotes
oder ultraviolettes Licht) mit speziellen Eigenschaften. In einem
solche Fall ist es möglich,
eine zentrale und absolut präzise
Steuerung der Feuerwerkseffekte vom Boden aus zu erreichen, was
besonders im Zusammenhang mit der Synchronisation der Feuerwerkskörper mit
bestimmten Zeiten oder äußeren Ereignissen
vorteilhaft sein kann, z.B. auf einer Bühne. Die Sensoreinrichtung 18 kann
auch aus einer Kombination von mehreren der obigen Möglichkeiten
bestehen.
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Um
einen ausreichend kompakten Aufbau zu erzielen und dadurch zu ermöglichen,
dass die Erfindung in der Praxis verwendet werden kann, ist es ein Vorteil,
alle Komponenten des Sterns auf einer Platte oder auf einem Chip 19 anzuordnen.
Mit der modernen elektronischen Produktionstechnologie ist es durchaus
möglich,
einen Feuerwerksstern 14 herzustellen, der die oben erwähnten notwendigen
Komponenten enthält
und eine geeignete Masse und ein geeignetes Volumen erreicht. Lichtquellen 15,
die Energiespeichereinrichtung 16 und die Steuereinrichtung 17 und
möglicherweise
eine Sensoreinrichtung 18 können auf ein und dem selben
Halbleiterchip 19 platziert sein, wodurch die Herstellungskosten
für einen
Feuerwerksstern 14 auf ein rentables und wettbewerbsfähiges Niveau
gesenkt werden. Daher ist es auch praktikabel, eine geeignete Anzahl dieser
Sterne 14 gemeinsam mit einer Übertragungsladung 12 zusammenzubauen,
wodurch die Konstruktion eines effizienten Projektils, d.h. einer
Feuerwerkseinrichtung 11 gemäß der Erfindung, ermöglicht wird.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Lichteffekteinrichtung 14 mit einer Umhüllung 20 aus Glas
oder Plastik ausgerüstet.
Die Umhüllung 20 dient
sowohl als Schutz gegen die Belastung von der Übertragungsladung 12,
wenn sie abgefeuert wird, als auch als äußere Hülle mit einer Form, die den Stern
beim freien Fall mit den gewünschten
aerodynamischen Eigenschaften oder Steuereigenschaften versehen
kann. Die Umhüllung 20 kann
solchermaßen
konstruiert sein, dass der Stern schneller oder langsamer fällt, oder,
falls dies gewünscht
ist, kann seine Rotation verursacht werden.
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Eine
Feuerwerkseinrichtung 12, die als Projektil eingesetzt
wird, stellt in Kombination mit einer Abschusseinrichtung, die eine
Hebeeinrichtung enthält,
zum Beispiel eine Hebeladung, ein Feuerwerkssystem gemäß der Erfindung
dar.
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Eine
in einer Einheit, zum Beispiel einem Gehäuse, installierte Feuerwerkseinrichtung 12 stellt
zusammen mit einer Hebeladung eine Feuerwerksrakete gemäß der Erfindung
dar.
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Eine
Feuerwerkseinrichtung 12, die ohne Hebeladung vorgesehen
ist, stellt einen Bodenfeuerwerkskörper gemäß der Erfindung dar. In diesem
Fall wird die Hebeladung vom Boden aus abgefeuert, und vorzugsweise
aus einer sogenannten Mine, in der der Bodenfeuerwerkskörper installiert
ist. Wenn die Übertragungsladung
abgefeuert wird, werden die Sterne 14 auseinandergetrieben,
wobei sie im wesentlichen nach oben gerichtet sind, wodurch sie
eine Fontäne
aus hellen, fallenden Sternen 14 bilden.
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Indem
man Feuerwerkseinrichtungen 12, Lichteffekteinrichtungen 14,
und Feuerwerkssysteme oder Feuerwerksraketen gemäß der Erfindung verwendet,
schaltet man viele der existierenden Nachteile herkömmlicher
Feuerwerkskörper
aus. Das Risiko eines Feuers und die Erzeugung von Rauch während der
Verwendung werden deutlich verringert, und die Feuerwerkskörper können dadurch
in gänzlich anderen
Umgebungen als vorher verwendet werden, sowohl in zentralen städtischen
Gebieten als sogar auch drinnen. Dadurch hat die Erfindung einen
offensichtlichen Anwendungsbereich unter anderem in Zusammenhang
mit Bühnentechnik
für Theater-, Film-
und musikalische Aufführungen.
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Wenn
die Feuerwerkskörper
mit einer Hebeladung ausgerüstet
sind, die nicht auf Sprengstoff basiert, und die Antriebseinrichtung 12 zusätzlich keine explosive Übertragungsladung
ist, ist es gemäß der Erfindung
möglich,
einen vollständig
sprengstofffreien Feuerwerkskörper
zu erhalten, der gänzlich
ohne das Risiko von Feuer oder Explosion an Orten verwendet werden
kann, an denen Feuerwerkskörper ansonsten
gefährlich
wären,
zum Beispiel drinnen.
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Obwohl
in der obigen Beschreibung die Verwendung von lichtemittierenden
Dioden hoher Intensität,
wie z.B. lichtemittierenden AlInGaP-Dioden, besonders erwähnt wurde,
fallen auch andere Typen von elektrischen/elektronischen Lichtquellen
in den Umfang der vorliegenden Erfindung, einschließlich lichtemitterender
Dioden einer anderen Zusammensetzung oder Herstellungsmethode, sowohl
existierende als auch zukünftige
Varianten.