DK164665B - Pyroteknisk roegsats - Google Patents

Description

i

DK 164665 B

Den foreliggende opfindelse angår pyrotekniske røgsatser, der fremkalder røg, der er uigennemtrængelig i det synlige og infrarøde spektrum.

Kunstig røg anvendes inden for teknikken for det første til at holde 5 frost borte fra beplantninger (især frugt- eller vinbeplantninger).

Dertil fremstilles normalt enten røg- eller olietåge, eller der udsprøjtes en fin vandtåge, der endvidere kan være stabiliseret med glycerin, fedtalkoholer eller lignende, og udbredes over den kultur, der skal beskyttes, i et mere eller mindre tykt lag for at reflektere 10 den fra jorden udstrålede varme og dermed forhindre afkøling. Disse tåger eller skyer må følgelig opretholdes over længere tid, dvs. det gennem udkondensering og vindbevægelse opståede tab må løbende fornys. Til dette formål anvendes derfor fortrinsvis kontinuerligt arbej dende anlæg.

15 Kunstige tåger finder endvidere anvendelse fremfor alt inden for den militære sektor til sløring af militære anlæg, troppeformationer og køretøjer. Især ved beskyttelse af troppeformationer og køretøjer gælder det om i kortere tid at unddrage modstanderen direkte observation deraf, hvortil der sædvanligvis i retning af modstanderen 20 afskydes en pyroteknisk ladning, der fordeler sig i lighed med et haglskud og danner mange røgfremkaldende partikler, der sørger for en særdeles hurtig og regelmæssig tilsløring af større arealer (jfr.

DE-AS 30 31 369 og den deri citerede litteratur).

Til dette formål kendes et stort antal forskellige røg- og tågeblan-25 dinger. Eksempelvis kan nævnes titantetrachlorid, siliciumtetra- chlorid, chlorsulfonsyre eller kombinationer deraf med ammoniak eller svovltrioxid som flydende røgdannere eller rødt phosphor, HC-blandin-ger (hexachlorethan/zink/zinkoxid) og ammoniumperchlorat/zinkoxid som faste røgdannere. Ved anvendelse omdannes disse stoffer enten 30 gennem en sekundær forbrændingsreaktion eller gennem de ved deres omsætning med hinanden frigjorte egnede produkter. Afgørende for røgdannelsens kvalitet er dannelseshastigheden, udbredelseskoncentrationen og -formen såvel som varigheden af røgsløret. Der kendes allerede røgblandinger, der er egnede til alle disse formål (jfr.

35 tysk fremlæggelsesskrift nr. DE-AS 30 31 369).

DK 164665 B

2

Se fx tyske offentliggørelsesskrifter 25 56 256, 25 09 539, 18 12 027, 30 12 405, 27 29 055, 27 43 363, 19 13 790, og tysk fremlæggelsesskrift nr. 12 46 488.

Med hensyn til en bred anvendelse inden for den moderne forsvars-5 teknik har disse blandinger dog en ganske væsentlig ulempe. Medens det tidligere især kom an på at opnå en i synligt lys så tæt røg som muligt, råder militære observatører i dag yderligere over infrarødt pejleudstyr og varmebilledeudstyr, der udnytter det faktum, at militære mål, på grund af deres energiomsætning, udsender meget intensiv 10 varmestråling, som kan detekteres på stor afstand. Da visse bølgelængder absorberes selektivt af atmosfæriske bestanddele såsom CO2 og vanddamp, arbejder sådant udstyr fortrinsvis i atmosfærens såkaldte "vinduer", der befinder sig ved 0,7-1,5 /xm, 2-2,5 /xm, 3-5 /xm og 8-12 /xm. Især bestræber man sig på at arbejde i området 8-12 /xm, 15 eftersom forstyrrelser på grund af røg, dis og normale tåger i dette område antager et minimum. I modsætning hertil er det derfor pyrotekniske røgsatsers opgave at tilvejebringe en absorption eller reflektion af IR-strålingen i dette område, der er så høj som mulig.

Fra EP-A 37.515 er det endvidere kendt at kombinere røg fra halogen-20 donorer/metalpulvere eller phosphorrøg med en yderligere sekundær røg af organiske syrer eller mikroballoner, for dermed at opnå større agglomerater, som også udviser lysabsorption i området >8 /xm. De i disse blandinger som oxidationsmiddel anvendte alkalimetalsalte (natrium-, kalium-, lithiumnitrat) bevirker bl.a. også en sighalvirk-25 ning (farvning af flammen), som imidlertid ikke er egnet til at ændre den infrarøde absorption.

Her udover indeholder de fleste pyrotekniske røgsatser ætsende, giftige eller stærkt sure komponenter såsom phosphorpentoxid, saltsyre, svovlsyre, titan- eller zinksalte, der i røgen forekommer i 30 koncentrationer, der er overordentlig skadelige for mennesker og planter. Ved tilsætning af metaloxider, puffersubstanser og ammoniumforbindelser har man derfor i de fleste hidtidige røgsatser sørget for, at den frembragte røg kun er så svagt sur som muligt eller neutral. Den foreliggende opfindelses opgave ligger derfor også i at

DK 164665 B

3 modificere de kendte røgsatser på en sådan måde, at disse om muligt ikke reagerer surt.

Disse opgaver løses på overraskende måde ved de i kravene beskrevne foranstaltninger, dvs. ved at der til i og for sig kendte røgsatser 5 baseret på halogendonorer samt metalpulvere og/eller -oxider eller baseret på rødt phosphor, idet røgsatsen endvidere indeholder alkalimetalsalte, endvidere tilblandes caesiumforbindelser, der ved afbrænding dispergeres og absorberer stråling i det infrarøde område.

Ved denne tilsætning af caesiumforbindelser nedsættes gennemsigtig-10 heden af røgen i IR-lys overraskende ganske betragteligt, især i infrarødt lys med bølgelængder på 3-5 eller 8-12 μπι, idet det endnu ikke har kunnet fastslås, hvorpå dette beror.

Eftersom caesiumsalte som bekendt i det nærinfrarøde område op til 12 μτη ikke udviser nogen absorptioner, der kan føres tilbage til sving-15 ning, og for hvilke caesiumionerne er ansvarlige (caesiumhalogenider udviser ingen, caesiumnitrat kun nitratgruppens svingning ved 7,2 jim), kan en direkte absorption af IR-lyset ikke komme på tale for effekten. Eftersom de anvendte mængder er relativt små sammenlignet med mængden af den samlede røgsats, svarende til kun gennemsnitlig 20 25%, og sammenlignet med de øvrige røgdannende komponenter kun er til stede i ringe mængde, kan forøgelsen af partikeltallet af det dis-pergerede system heller ikke gøres ansvarlig for effekten. Eftersom synkehastigheden og kondenserbarheden af de dannede røgskyer efter de hidtidige observationer ikke adskiller sig fra de tilsvarende røg-25 satser uden tilsætning af caesiumsalte, synes ej heller en forbedring af spredningsvirkningen af de frembragte partikler at være ansvarlig for effekten. Hvis det antages, at Stoke's lov gælder for disse partikler som en første tilnærmelse, dvs. at synkehastigheden er proportional med kvadratet af partikeldiameteren, ville en forøgelse 30 af partikeldiameteren fra 1 μ i sædvanlige røgsatser til 10 μ, der ville være nødvendig for en effektiv spredning i IR-området fra 8 til 12 μπι, betyde en forøgelse af synkehastigheden med en faktor 100.

Det må derfor være forbeholdt videre undersøgelser at finde en tilfredsstillende teori for, hvorfor de pyrotekniske røgsatser ifølge

DK 164665 B

4 opfindelsen udviser en tilfredsstillende tæthed såvel i det synlige som i det infrarøde område.

Den foreliggende opfindelse har endvidere haft den opgave, at forøge røgudbyttet fra phosphorholdige røgsatser.

5 De sædvanligvis anvendte metaller magnesium og titan fører efter afbrænding af røgsatsen til et askeindhold på 60-70%.

Det lykkes overraskende nok at forøge effektiviteten af sådanne røgsatser ved i stedet for magnesium og titan at anvende en zirconi-um/nikkellegering, fortrinsvis med 70% zirconium og 30% nikkel. Aske-10 indholdet af sådanne satser kan derigennem sænkes til 5%. Tilsætning af bor virker i samme retning og forbedrer endvidere IR-absorptionen.

Ved tilsætning af ammoniumchlorid kan effektiviteten forøges yderligere.

En stor fordel ved de ovenfor beskrevne røgsatser ligger i, at de er 15 passivt virksomme. Det betyder, at de ikke udviser nogen egen varme-toning og derfor ikke ændrer omgivelsesbilledet i infrarødt observationsudstyr.

I følgende eksempler sammenlignes en række røgsatser ifølge opfindelsen med tilsvarende røgsatser uden tilsætningen ifølge opfindelsen.

20 EKSEMPEL 1

Ammoniumperchloratrøg 1,7 kg aramoniumperchlorat, 1,5 kg zinkoxid, 0,8 kg polychloriospren og 0,5 kg ammoniumchlorid forarbejdes til en pasta med en opløsning af 0,5 kg dioctylphthalat ill methanol. Blandingen trykkes gennem 25 en si med en maskestørrelse på 0,3-0,5 mm og tørres på bakker. Det tørrede granulat presses derefter ifølge tysk fremlæggelsesskrift 30 31 369 ved et tryk på 50-150 MPa til presselegemer på ca. 50 g. I alt 20 presselegemer forenes i overensstemmelse med eksempel 2 i

DK 164665 B

5 tysk fremlæggelsesskrift 30 31 369 med en tændsats i et kunststofeller metalhylster til dannelse af en ladning.

Tændsatsen har følgende bestanddele: Magnesiumpulver (1,2 kg), berlinerblåt (0,9 kg), amorft bor (2,39 kg), pulverformet chlorparaffin 5 (0,8 kg) og sortkrudtsmel (4,71 kg). Magnesiumpulveret og berliner blåt forblandes; chlorparaffinen, opløst i 2 1 perchlorethylen, sættes dertil og blandes i. Det amorfe bor sættes til, og blandings-processen fortsættes i 5 minutter. Som sidste bestanddel blev sortkrudtet sat til, blandet med de andre bestanddele i 10 minutter, 10 tørret og presset ved 150 MPa.

Den samme blanding som ovenfor blev yderligere tilblandet 0,4 kg caesiumnitrat og blev på samme måde forarbejdet til presselegemer med en vægt på ca. 50 g. Som før blev i alt 20 presselegemer sammen med en tændsats i et hylster forenet til en ladning.

15 Til bedømmelse af røgvirkningen blev 3 til ca. 40°C opvarmede hvide plader anbragt i terrænet med en indbyrdes afstand på 10 m og blev på en afstand af 100 m observeret med infrarøde og optiske observations-apparater ved bølgelængder på 10 μτα, 3,5 μτα og 0,6 μτα. Røgladninger af den ovenfor beskrevne sammensætning blev ved hjælp af en driv-20 ladning skudt ud ca. 40-50 m foran målet, hvor der i løbet af sekunder dannede sig en 3-15 m høj og 25-40 m bred og dyb røgmur. Ved temperaturer på 22eC og en relativ luftfugtighed på 48% opnåedes de i følgende tabel anførte afdækningsforhold.

Med "særdeles god" forstås en afdækning på 95-100%, dvs. målet lader 25 sig ikke mere skelne fra baggrunden. Med "god" forstås en afdækning på 80-95%, dvs. målet kan knapt nok skelnes. Med "moderat” forstås en afdækning på 50-80%. Med "dårlig" forstås en afdækning på under 50%, ved hvilken målet tydeligt kan ses.

Tabel 1 30 _ 0,6 μ 3,5 /i 10 μ

Perchlorat god dårlig dårlig

Perchlorat/CsNOj særdeles god god god

DK 164665 B

6 EKSEMPEL 2 Hexachlorethanrøg 2,5 kg hexachlorethan, 0,8 kg zinkoxid, 0,4 kg siliciumpulver, 0,3 kg aluminiumpulver og 0,3 kg amorft bor blev blandet grundigt og blev 5 sammen med 2 kg af en 10% elastomerbinderopløsning i acetone omdannet til pasta i en alter. Blandingen blev på samme måde som i eksempel 1 forarbejdet til presselegemer, der blev isoleret ved hjælp af et yderligere overtræk af methacrylharpiks og blev i overensstemmelse med eksempel 1 forenet til røgladninger.

10 Den samme blanding som ovenfor, dog med tilsætning af 1 kg caesium-nitrat, blev på samme måde forarbejdet til røgladninger.

Røgvirkningen blev bestemt ifølge eksempel 1, hvorved de i følgende tabel 2 viste værdier blev opnået. Den dannede røg havde en pH- værdi på ca. 5-7. Elastomeren bestod af butadien. Polybutadien er ligeledes 15 anvendeligt.

Tabel 2 0,6 μ 3,5 μ 10 μ HG-blanding særdeles god moderat moderat 20 HC/CsCl særdeles god særdeles god særdeles god EKSEMPEL 3 Rød phosphorrøg 0,65 kg rødt phosphor, 0,15 kg jern(III)oxid, 0,15 kg aluminiumpulver 25 og 0,15 kg magnesiumpulver æltes med 0,2 kg 10%'s elastomerbinder og forarbejdes til presselegemer ifølge eksempel 1.

På samme måde forarbejdes blandinger, der endvidere indeholder 0,40 kg caesiumnitrat, til presselegemer.

DK 164665 B

7 Røgvirkningen bestemmes ifølge eksempel 1, hvorved de i følgende tabel 3 viste resultater opnås.

Tabel 3 5 0,6 μ 3,5 μ 10 μ

Phosphor særdeles god dårlig dårlig

Phosphor/CsN03 særdeles god særdeles god særdeles god

Phosphor/Rbn03 særdeles god særdeles god god 10 EKSEMPEL 4 0,65 hexachlorethan, 0,2 kg siliciumpulver og 0,15 kg aluminiumpulver blandes og presses under lavt tryk i et hylster, der er forbundet med en driv- og tændsats.

På samme måde forarbejdes blandinger, der endvidere indeholder 15 0,01-0,10 kg caesiumchlorid.

Der opnås følgende røgvirkninger: 0,6 μ 3,5 μ 10 μ HC-røg god moderat moderat 20 HC-CsCl særdeles god særdeles god særdeles god I nedenstående eksempler angives de afprøvede opskrifter. Som binder anvendes butadien (polybutadien).

EKSEMPEL 5 25 55% Rødt phosphor.

23% Caesiumnitrat.

12% Zirconium/nikkellegering 70:30.

10% Butadien.

DK 164665 B

8 EKSEMPEL 6 55% Rødt phosphor.

20% Caesiumnitrat.

4% Manganpulver.

5 6% Zirconium/nikkellegering 70:30.

5% Fint aluminiumpulver.

10% Butadien.

EKSEMPEL 7 27% NH4CIO4.

10 8% Zr/Ni 70:30.

5% Fint aluminiumpulver.

25% CsN03.

25% NH4CI 10% Butadien.

15 EKSEMPEL 8 43,75% Rødt phosphor.

33,00% CsN03.

6,00% Amorft bor.

4,75% Titanpulver, mindre end 100 μη.

20 12,50% Polybutadien.

EKSEMPEL 9 43,75% Rødt phosphor.

33,00% CsN03.

6,00% Amorft bor.

25 4,75% Zirconium/nikkellegering 70:30.

12,50% Makroplast B 202 (butadien i opløsningsmiddel fremstillet af Henkel,

Diisseldorf, BRD).

Claims (11)

1. Pyroteknisk røgsats, der frembringer røg, der er uigennemtrængelig i det synlige og infrarøde område, baseret på halogendonorer samt metalpulvere og/eller -oxider eller baseret på rødt phosphor, idet 5 røgsatsen endvidere indeholder alkalimetalsalte, kendetegnet ved, at røgsatsen endvidere er tilblandet caesiumforbindelser, der ved afbrænding dispergeres og absorberer stråling i det infrarøde område.

2. Pyroteknisk røgsats ifølge krav 1, 10 kendetegnet ved, at indholdet af caesiumforbindelser er 0,5-50%.

3. Pyroteknisk røgsats ifølge krav 2, kendetegnet ved, at indholdet af caesiumforbindelser er 5-25%.

4. Pyroteknisk røgsats ifølge et hvilket som helst af kravene 1-3, kendetegnet ved, at den indeholdte caesiumforbindelse er caesiumchlorid, caesiumbromid, caesiumnitrat eller caesiumoxid.

5. Pyroteknisk røgsats ifølge et hvilket som helst af kravene 1-4, kendetegnet ved,* at caesiumforbindelsen blandes til en 20 hexachlorethansats med silicium og aluminium som metalpulver.

6. Pyroteknisk røgsats ifølge krav 5, kendetegnet ved, at den indeholder 50-70 vægtprocent hexachlorethan, 20-40 vægtprocent silicium- og/eller aluminiumpulver og 25 1-20 vægtprocent caesiumforbindelse.

7. Pyroteknisk røgsats ifølge krav 7, kendetegnet ved, at cæsiumforbindelsen er blandet i en røgsats indeholdende rødt phosphor. DK 164665 B

8. Pyroteknisk røgsats ifølge krav 7, kendetegnet ved, at den indeholder zirconium/nikkellege-ring, fortrinsvis i legeringsforholdet 70/30.

9. Pyroteknisk røgsats ifølge krav 8, 5 kendetegnet ved, at den endvidere indeholder amorft bor.

10. Pyroteknisk røgsats ifølge krav 8 og 9, kendetegnet ved, at den har følgende blandingsforhold: rødt phosphor 30-50% zircon/nikkel 3-15% 10 bor 5-20% caesiumforbindelse 5-25% og eventuelt aluminiumpulver i mængder på fra 3 til 20%.

11. Pyroteknisk røgsats ifølge et hvilket som helst af kravene 8-10, kendetegnet ved, at den er tilsat ammoniumchlorid i mæng- 15 der på 5-25%.