EP0106334A2 - Pyrotechnische Nebelsätze - Google Patents

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EP0106334A2
EP0106334A2 EP83110260A EP83110260A EP0106334A2 EP 0106334 A2 EP0106334 A2 EP 0106334A2 EP 83110260 A EP83110260 A EP 83110260A EP 83110260 A EP83110260 A EP 83110260A EP 0106334 A2 EP0106334 A2 EP 0106334A2
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cesium
pyrotechnic
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Manfred Weber
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Piepenbrock Pyrotechnik Te Goellheim Bondsre GmbH
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Pyrotechnische Fabrik F Feistel GmbH and Co KG
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
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    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/08—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes
    • C21D9/14—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for tubular bodies or pipes wear-resistant or pressure-resistant pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/18—Other cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/18—Other cylinders
    • F02F1/20—Other cylinders characterised by constructional features providing for lubrication

Definitions

  • the present invention relates to pyrotechnic mist sets which produce impenetrable mists in the visible and infrared range, as characterized by the claims.
  • mist sets contain corrosive, toxic or strongly acidic components, such as phosphorus pentoxide, hydrochloric acid, sulfuric acid, titanium or zinc salts, which are extremely harmful to humans and plants in the concentration occurring in the mist.
  • phosphorus pentoxide phosphorus pentoxide
  • hydrochloric acid hydrochloric acid
  • sulfuric acid titanium or zinc salts
  • metal oxides, buffer substances and ammonium compounds it has therefore been ensured in most of today's mist sets that the mist generated only is as weakly acidic or neutral as possible. It is therefore an object of the invention to modify the known fog sentences so that they do not react as acidic as possible.
  • the present invention has also set itself the task of increasing the fog yield of phosphorus-containing fog sets.
  • the effectiveness can be further increased by adding ammonium chloride.
  • a 1.7 kg mmoniumperchlorat, 1,5 kg of zinc oxide, 0.8 kg and 0.5 kg of ammonium chloride polychloroisoprene be made into a paste with a solution of 0.5 kg of dioctyl phthalate in 1 liter of methanol.
  • the mixture is pressed through a sieve with a mesh size of 0.3-0.5 mm and dried on trays.
  • the dried granules are then pressed according to DE-AS 30 31 369 into compacts of approximately 50 g.
  • 20 pressed bodies are combined in a plastic or metal shell to form a charge using an ignition charge according to Example 2 of DE-AS 30 31 369.
  • the primer has the following components: magnesium powder (1.2 kg) iron blue (0.9 kg), boron amorphous (2.39 kg), powdered chlorinated paraffin (0.8 kg) and black powder (4.71 kg).
  • the magnesium powder and iron blue were premixed; the chlorinated paraffin, dissolved in 2 liters of perchlorethylene, was added and mixed.
  • the amorphous boron was added and the mixing process repeated for 5 minutes.
  • the black powder was added as the last component, mixed with the other components for 10 minutes, dried and pressed at 1500 bar.
  • the same mixture as above is additionally mixed with 0.4 kg of cesium nitrate and processed in the same way to form compacts with a weight of approx. 50 g.
  • 20 compacts are put together with a primer in a shell to form a charge.
  • 3 white plates heated to approx. 40 ° C are set up in the terrain at a distance of 10 m and from a distance of 100 m with infrared and optical viewing devices at wavelengths of 10 ⁇ m, 3.5 ⁇ m and 0.6 ⁇ m observed. Mist loads of the above composition are propelled about 40-50 m before the target shot, where a 3-15 m high and 25-40 m wide and deep fog wall forms within seconds. At temperatures of 22 ° C and a relative humidity of 48%, the coverage ratios listed in the following ablelle T are determined.
  • a very good coverage of 95-100% is understood, ie the goal can no longer be distinguished from the background.
  • a good coverage of 80-95% is understood, ie the goal is almost impossible to identify.
  • Moderate coverage is 50-80%.
  • Bad means coverage below 50%, where the goal can still be clearly identified.
  • Example 2 2.5 kg of hexachloroethane, 0.8 kg of zinc oxide, 0.4 kg of silicon powder, 0.3 kg of aluminum powder and 0.3 kg of amorphous boron are mixed intensively and pasted in a kneader with 2 kg of a 10% elastomer binder solution in acetone.
  • the mixture is processed in the same process as in Example 1 into compacts which are isolated by an additional coating of methacrylic resin and combined in accordance with Example 1 to form fog loads.
  • the fog effect is determined according to Example 1, the results of Table 2 below being obtained.
  • the mists formed have a pH of approx. 5-7.
  • the elastomer consisted of butadiene. Polybutadiene can also be used.
  • 0.65 kg of red phosphorus, 0.15 kg of iron (III) oxide, 0.15 kg of aluminum powder and 0.15 kg of magnesium powder are kneaded with 0.2 kg of 10% elastomer binder and processed according to Example 1 into compacts.
  • the fog effect is determined according to Example 1, the results of Table 3 below being obtained.
  • 0.65 kg of hexachloroethane, 0.2 kg of silicon powder and 0.15 kg of aluminum powder are mixed and pressed into a casing under low pressure, which is connected to a propellant and ignition charge.
  • Butadiene (polybutadiene) is used as the binder.

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Abstract

Pyrotechnische Nebelsätze, die im sichtbaren und infraroten Bereich undurchdringliche Nebel erzeugen, wobei den Nebelsätzen zusätzlich Cäsium- Verbindungen beigemischt sind, die beim Abbrand dispergiert werden und Strahlungen im Infrarotbereich absorbieren.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft pyrotechnische Nebelsätze, die im sichtbaren und infraroten Bereich undurchdringliche Nebel erzeugen, wie sie durch die Ansprüche gekennzeichnet sind.
  • Künstliche Nebel-werden in der Technik einmal angewandt, um Frost aus Pflanzungen fernzuhalten (insbesondere Obst-oder Weinbau). Dabei wird üblicherweise entweder Rauch-oder ölnebel erzeugt oder ein feiner Wassernebel versprüht, der zusätzlich durch Glycerin, Fettalkohole oder ähnliches stabilisiert sein kann und über die zu schützende Kultur in einer mehr oder weniger dicken Schicht ausgebreitet ist, um die vom Boden abgestrahlte Wärme zu reflektieren und damit ein Auskühlen zu verhindern. Dem Zweck entsprechend müssen diese Nebel bzw. Wolken über längere Zeiten aufrechterhalten werden, d.h. der durch Auskondensieren und Windbewegung entstehende Verlust muß durch laufende Neuerzeugung nachgeliefert werden. Zu diesem Zweck werden deshalb meist kontinuierlich arbeitende Anlagen verwendet. ;
  • Eine weitere Anwendung finden künstliche Nebel vor allem im militärischen Sektor zur Tarnung von militärischen Anlagen, Truppenteilen und Fahrzeugen. Insbesondere beim Schutz von Truppenteilen und Fahrzeugen kommt es dabei darauf an, diese für kurze Zeit einer direkten Beobachtung durch den Gegner zu entziehen, wozu üblicherweise eine pyrotechnische Ladung in Richtung des Gegners verschossen wird, die sich schrotschußartig aufteilt und eine Vielzahl von Nebel-erzeugenden Partikeln bildet, die für eine sehr rasche und gleichmäßige Vernebelung größerer Flächen sorgen (vgl. DE-AS 30 31 369 und die dort zitierte Literatur).
  • Für diesen Zweck sind eine große Anzahl von verschiedenen Rauch- und Nebelmischungen bekannt geworden. Beispielsweise sei Titantetrachlorid, Siliciumtetrachlorid, Chlorsulfonsäure bzw. ihre Kombinationen mit Ammoniak oder Schwefeltrioxid als flüssige Nebelbildner oder roter Phosphor, HC-Mischungen (Hexachloräthan/Zink/Zinkoxid) und Ammoniumperchlorat/Zinkoxid als feste Nebelbildner genannt. Im Einsatzfall werden diese Stoffe entweder durch eine sekundäre Verbrennungsreaktion oder durch die bei ihrer Umsetzung miteinander freiwerdendengeeigneten Produkte in Nebel umgewandelt. Für die Qualität der Nebelbildung entscheidend ist die Geschwindigkeit der Bildung, die Konzentration und Art seiner Ausbreitung sowie die Dauer der Vernebelung. Für all diese Zwecke geeignete Nebelmischungen sind bereits bekannt (vgl. DE-AS 30 31 369).
  • Siehe z.B. DE-OS 25 56 256 DE-OS 25 09 539 DE-OS 18 12 027 DE-AS 12 46 488 DE-OS 30 12 405 DE-OS 27 29 055 DE-OS 27 43 363 DE-OS 19 13 790.
  • Für eine breite Anwendung in der modernen Wehrtechnik haben diese Mischungen jedoch einen ganz wesentlichen Nachteil. Während es früher insbesondere darauf ankam, einen im sichtbaren Licht möglichst dichten Nebel zu erzeugen, verfügen heutige militärische Beobachter zusätzlich über Infrarotpeil-und Wärmebildgeräte, die die Tatsache ausnutzen, daß militärische Ziele aufgrund ihres Energieumsatzes sehr intensive Wärmestrahlung aussenden, die auf große Entfernungen detektierbar ist. Da durch atmosphärische Bestandteile wie CO2 und Wasserdampf die Infrarotstrahlung bestimmter Wellenlängen selektiv absorbiert wird, arbeiten diese Geräte vorzugsweise in den sog. "Fenstern" der Atmosphäre, die bei 0,7 - 1,5 µm, 2-2,5 µm, 3-5 um und8-12 µm liegen. Insbesondere ist man bestrebt, im 8-12 µm-Bereich zu arbeiten, da in diesem diese Störungen durch Rauch, Dunst und normalen Nebel ein Miniumum einnehmen. Aufgabe pyrotechnischer Nebelsätze ist es deshalb, umgekehrt in diesen Bereich eine möglichst hohe Absorption oder Reflektion der IR-Strahlung zu gewährleisten.
  • Darüber hinaus enthalten die meisten pyrotechnischen Nebelsätze ätzende, giftige oder stark saure Komponenten, wie Phosphorpentoxid, Salzsäure, Schwefelsäure, Titan- oder Zinksalze, die in der im Nebel vorkommenden Konzentration für Menschen und Pflanzen außerordentlich schädlich sind. Durch Zusatz von Metalloxiden, Puffersubstanzen und Ammoniumverbindungen hat man deshalb in den meisten heutigen Nebelsätzen dafür gesorgt, daß der erzeugte Nebel nur noch möglichst schwach sauer oder neutral ist. Eine Aufgabe der Erfindung liegt deshalb auch darin, die bekannten Nebelsätze so zu modifizieren, daß diese möglichst nicht sauer reagieren.
  • Diese Aufgaben werden überraschenderweise durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Maßnahmen gelöst, d.h. dadurch, daß man den an sich bekannten Nebelsätzen eine ausreichende Cäsium-Verbindungen zusetzt.
  • Durch diesen Zusatz an Cäsium-Verbindungen wird überraschenderweise die Durchsichtigkeit der Nebel mit IR-Licht, insbesondere von Infrarotlicht mit Wellenlängen von 3-5 bzw. 8-12 µm ganz entscheidend herabgesetzt, wobei bisher nicht festgestellt werden konnte, worauf dieses beruht.
  • Da bekanntlich Cäsium- Salze im.nahen InfrarotBereich bis 12 µm keine Absorptionen aufweisen, die auf Schwingung zurückzuführen sind, an denen die Cäsium-Ionen beteiligt sind (Cäsium-Halogenide weisen keine, Cäsiumnitrat lediglich die Schwingung der Nitratgruppe bei 7,2 µm auf),kann eine direkte Absorption des IR-Lichts nicht für den Effekt infrage kommen. Da die verwendeten Mengen bezogen auf die Menge des gesamten Nebelsatzes relativ klein sind, nur durchschnittlich 25 % entsprechen, und entsprechend die übrigen nebelbildenden Komponenten in geringerer Menge vorhander sind, kann auch die Erhöhung der Teilchenzahl des dispergierten Systems nicht für den Effekt verantwortlich gemacht werden. Da nach den bisherigen Beobachtungen auch die Sinkgeschwindigkeit und Kondensierbarkeit der gebildeten Nebel- wolken sich nicht von denen der entsprechenden Nebelsätze ! ohne Zusatz von Cäsiumsalze unterscheidet, scheint auch eine Verbesserung der Streuwirkung der erzeugten Partikel nicht für den Effekt verantwortlich zu sein. Unter der Annahme nämlich, daß für diese Partikel in erster Näherung das Stokessche Gesetz gilt, d.h. die Sinkgeschwindigkeit dem Quadrat des Partikeldurchmessers proportional ist, würde eine Vergrößerung des Partikeldurchmessers von 1µm in üblichen Nebelsätzen auf 10 µm, die für eine wirksame Streuung im IR-Bereich von 8-12µm notwendig wären, eine Erhöhung der Sink- geschwindigkeit um einen Faktor 100-bedeuten. Es bleibt deshalb weiteren Untersuchungen vorbehalten, eine befriedigende Theorie zu finden, warum die erfindungsgemäßen pyrotechnischen Nebelsätze sowohl im sichtbaren als auch im Infrarot eine befriedigende Dichte aufweisen.
  • Die vorliegende Erfindung hat sich weiterhin die Aufgabe gestellt, die Nebelausbeute von phosphorhaltigen Nebelsätzen zu erhöhen.
  • Die üblicherweise verwendeten Metalle Magnesium und Titan führen zu einem Aschegehalt nach dem Abbrand der Nebelsätze von 60 - 70 %
  • Überraschenderweise gelingt es, die Effektivität derartiger Nebelsätze zu steigern, indem man anstelle von Magnesium und Titan eine Zirkonium/Nickellegierung vorzugsweise mit 70 % Zirkon und 30 % Nickel einsetzt. Der Aschegehalt derartiger Sätze kann dadurch bis auf 5 % gesenkt werden. Zusätze an Bor wirken in gleicher Richtung und verbessern zusätzlich die IR-Absorption.
  • Durch Zusätze an Amoniumchlorid kann die Wirksamkeit zusätzlich gesteigert werden.
  • Der große Vorteil der vorbeschriebenen Nebelsätze besteht darin,' daß sie passiv wirksam sind. Das bedeutet, daß sie keine eigene Wärmetönung aufweisen und somit das Umgebungsbild in Infrarotsichtgeräten nicht verändern.
  • In den folgenden Beispielen sind eine Reihe von erfindungsgemäßen Nebelsätzen mit entsprechenden Nebelsätzen ohne den erfindungsgemäßen Zusatz verglichen.
    • Beispiel 1 Ammoniumperchloratnebel
  • 1,7 kg Ammoniumperchlorat, 1,5 kg Zinkoxid, 0,8 kg Polychlorisopren und 0,5 kg Ammoniumchlorid werden mit einer Lösung aus 0,5 kg Dioctylphthalat in 1 Liter Methanol angeteigt. Die Mischung wird durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,3-0,5 mm gedrückt und auf Horden getrocknet. Das getrocknete Granulat wird dann gemäß DE-AS 30 31 369 zu Preßkörpern von ca. 50 g verpreßt. Jeweils 20 Preßkörper werden mit einem Anzündsatz gemäß Beispiel 2 der DE-AS 30 31 369 in einer Kunststoff- oder Metallhülle zu einer Ladung vereinigt.
  • Der Anzündsatz hat folgende Bestandteile: Magnesiumpulver (1,2 kg) Eisenblau (0,9 kg), Bor amorph (2,39 kg), pulverförmiges Chlorparaffin (0,8 kg) und Schwarzpulvermehl (4,71 kg). Das Magnesiumpulver und das Eisenblau wurden vorgemischt; das Chlrparaffin, gelöst in 2 Litern Perchloräthylen, wurde hinzugegeben und vermengt. Das Bor amorph wurde hinzugegeben und der Mischvorgang 5 Minuten wiederholt. Als letzter Bestandteil wurde das Schwarzpulver hinzugegeben, mit den anderen Bestandteilen 10 Minuten gemischt, getrocknet und mit 1500 bar gepreßt.
  • Die gleiche Mischung, wie vorstehend, wird zusätzlich mit 0,4 kg Cäsiumnitrat vermischt und in gleicher Weise zu Preßkörpern mit einem Gewicht von ca. 50 g verarbeitet. Wie vorstehend,werden jeweils 20 Preßkörper mit einem Zündsatz in einer Hülle zu einer Ladung zusammengefügt.
  • Zur Beurteilung der Nebelwirkung werden nebeneinander 3 weiße auf ca. 40 °C aufgeheizte Platten im Gelände im Abstand von 10 m aufgestellt und aus einer Entfernung von 100 m mit Infrarot und optischen Sichtgeräten bei Wellenlängen von 10 µm, 3,5 µm und 0,6 µm beobachtet. Nebelladungen der obigen Zusammensetzung werden mit einer Treibladung ca. 40-50 m vor das Ziel geschossen, wo sich innerhalb von Sekunden eine 3-15 m hohe und 25-40 m breite und tiefe Nebelwand ausbildet. Bei Temperaturen von 22°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 48 % werden die in der folgenden Tablelle aufgeführten Abdeckungsverhältnisse ermittelt.
  • Unter sehr gut wird eine Abdeckung von 95-100 % verstanden, d.h. das Ziel ist nicht mehr vom Hintergrund zu unterscheiden. Unter gut wird eine Abdeckung von 80-95 % verstanden, d.h. das Ziel ist fast nicht auszumachen. Unter mäßig ist eine Abdeckung von 50-80 % zu verstehen. Unter schlecht ist eine Abdeckung von unter 50 % zu verstehen,bei der das Ziel noch deutlich auszumachen ist.
    Figure imgb0001
    • Beispiel 2 Hexachlorethannebel
  • 2,5 kg Hexachlorethan, 0,8 kg Zinkoxid, 0,4 kg Siliciumpulver, 0,3 kg Aluminiumpulver und 0,3 kg amorphes Bor werden intensiv gemischt und in einem Kneter mit 2 kg einer 10 %igen Elastomerbinderlösung in Aceton angeteigt. Die Mischung wird dem gleichen Verfahren wie im Beispiel 1 zu Preßkörpern verarbeitet die durch einen zusätzlichen Überzug aus Methacrylharz isoliert und gemäß Beispiel 1 zu Nebelladungen vereinigt werden.
  • Die gleiche Mischung wie oben, jedoch unter Zusatz von 1 kg Cäsiumnitrat wird in entsprechender Weise zu Nebelladungen verarbeitet.
  • Die Nebelwirkung wird gemäß Beispiel 1 bestimmt, wobei die Resultate der folgenden Tabelle 2 erhalten werden. Die gebeildeten Nebel haben einen pH-Wert von ca. 5-7. Das Elastomer bestand aus Butadien. Polybutadien ist ebenfalls verwendbar.
  • Figure imgb0002
    • Beispiel 3 Roter Phosphornebel
  • 0,65 kg roter Phosphor, 0,15 kg Eisen (III) oxid, 0,15 kg Aluminiumpulver und 0,15 kg Magnesiumpulver werden mit 0,2 kg 10 %-igem Elastomerbinder verknetet und gemäß Beispiel 1 zu Preßkörpern verarbeitet.
  • In gleicher Weise werden Mischungen,die zusätzlich 0,40 kg Cäsiumnitrat enthalten,zu Preßkörpern verarbeitet.
  • Die Nebelwirkung wird gemäß Beispiel 1 bestimmt, wobei die Resultate der folgenden Tabelle 3 erhalten werden.
    Figure imgb0003
    • Beispiel 4
  • 0,65 kg Hexachlorethan, 0,2 kg Siliziumpulver und 0,15 kg Aluminiumpulver werden vermischt, und unter schwachem Druck in eine Hülle gepreßt, die mit einem Treib- und Anzündsatz verbunden ist.
  • In gleicher Weise werden Mischungen verarbeitet, die zusätz 0,01-0,10 kg Cäsiumchlorid enthalten.
  • Die folgenden Nebelwirkungen werden erhalten:
    Figure imgb0004
    In den nachstehenden Beispielen werden bewährte Rezepturen angegeben.
  • Als Binder wird Butadien (Polybutadien) eingesetzt.
    • Beispiel 5
  • Figure imgb0005
    • Beispiel 6
  • Figure imgb0006
    • Beispiel 7
  • Figure imgb0007
    Figure imgb0008
    • Beispiel 8
  • Figure imgb0009
    • Beispiel 9
  • Figure imgb0010

Claims (11)

1.) Pyrotechnische Nebelsätze, die im sichtbaren und infraroten Bereich undurchdringliche Nebel erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß den Nebelsätzen zusätzlich Cäsium-Verbindungen beigemischt sind, die beim Abbrand dispergiert werden und Strahlungen im Infrarotbereich absorbieren.
2.) Pyrotechnische Nebelsätze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Cäsium-Verbindungen 0,5 - 50 % beträgt.
3.) Pyrotechnische Nebelsätze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Cäsium-Verbindungen 5 -25 % beträgt.
4.) Pyrotechnische Nebelsätze nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Cäsium-Verbindung enthalten ist.
5.) Pyrotechnische Nebelsätze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Cäsium-Verbindung Cäsiumchlorid, Cäsiumbromid, Cäsiumnitrat, Cäsiumoxid enthalten ist.
6.) Pyrotechnische Nebelsätze nach Anspruch 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Cäsium- Verbindung einem Hexachlorethansatz mit Silicium und Aluminium als Metallpulver beigemischt ist.
7.) Pyrotechnische Nebelsätze nach Anspruch 6, enthaltend
50 - 70 Gew % Hexachlorethan
20 - 40 Gew % Silicium und/oder Aluminiumpulver sowie
1 - 20 Gew % Cäsium-Verbihdung.
8.) Pyrotechnische Nebelsätze mit Phosphorgehalten von etwa über 50 Gew %, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Zirkonium/Nickellegierung, vorzugsweise im Legierungsverhältnis 70/30.
9.) Pyrotechnische Nebelsätze nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Gehalt an amorphem. Bor.
10.) Pyrotechnische Nebelsätze nach Anspruch 8 und 9, gekennzeichnet durch nachstehendes Mischungsverhältnis
Figure imgb0011
und gegebenenfalls Aluminiumpulver in Mengen von 3 % bis 20 % .
11.) Pyrotechnische Nebelsätze nach Anspruch 8 bis 10, gekennzeichnet durch Zusätze an Amoniumchlorid in Mengen von 5 % bis 25 %.
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