EP1794537A1 - Wirkkörper - Google Patents

Wirkkörper

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EP1794537A1
EP1794537A1 EP05768690A EP05768690A EP1794537A1 EP 1794537 A1 EP1794537 A1 EP 1794537A1 EP 05768690 A EP05768690 A EP 05768690A EP 05768690 A EP05768690 A EP 05768690A EP 1794537 A1 EP1794537 A1 EP 1794537A1
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EP
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pyrotechnic
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Rainer Gaisbauer
Heinz Bannach
Vikron Kadavanich
Martin Fegg
Christian Wagner
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Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Nitrochemie Aschau GmbH
Original Assignee
Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Nitrochemie Aschau GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B5/00—Cartridge ammunition, e.g. separately-loaded propellant charges
    • F42B5/02—Cartridges, i.e. cases with charge and missile
    • F42B5/16—Cartridges, i.e. cases with charge and missile characterised by composition or physical dimensions or form of propellant charge, with or without projectile, or powder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B45/00—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06C—DETONATING OR PRIMING DEVICES; FUSES; CHEMICAL LIGHTERS; PYROPHORIC COMPOSITIONS
    • C06C15/00—Pyrophoric compositions; Flints
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B4/00—Fireworks, i.e. pyrotechnic devices for amusement, display, illumination or signal purposes
    • F42B4/26—Flares; Torches

Definitions

  • the invention relates to an active body according to the preamble of patent claim 1.
  • Active bodies for the protection of military objects for example aircraft from infrared-guided missiles, are sufficiently known.
  • these are pyrotechnically generated heat sources which emit hot radiation.
  • An infrared target is disclosed in DE 40 07 811 C2. This has a spectral distribution of the IR radiation of only very moderately warm targets.
  • zeolite powder is used, which is suitable for absorbing atmospheric moisture. It can be used as a coating on a body or as a finely divided cloud of powder particles floating in the air. In principle, all zeolite types or powders with zeolite-like crystal structures are suitable.
  • the fire charge consists in one embodiment of an intimate mixture of potassium nitrate and metallic boron.
  • the fire rate is applied with the aid of a nitrocellulose binder on a metal foil.
  • DE 42 44 682 A1 discloses a high-intensity pyrotechnic infrared flare torch. This serves to deflect a projectile which is approaching an aircraft.
  • the dousing torch has a section of compact bubble-free pressed separate pieces of gas-releasing high-intensity infrared-emitting pyrotechnic compositions contained in a rupturable airtight container.
  • infrared decoy target for a helicopter is also described in GB 2 327 116 A. From US Pat. No. 5,343,794 a further infrared target is known. Possible material compositions Such decoys can be found in US 6,675,716 and US 5,435,224 and US 5,343,794. Pyrotechnic fog sets are described in WO 00/58237 A1 and WO 00/58238.
  • DE 196 05 337 C2 describes a method for modifying the spatial and temporal infrared structure of an aircraft on account of the new generation of infrared guided missiles with built-in flare protection circuits.
  • the proposal is to artificially alter the spatial infrared signature of an aircraft not only in a narrow spatial area on the fuselage, but over typical flight dimensions.
  • Another method for providing a dummy target body is DE 42 38 038 C1 removable. This is distinguished by the fact that the active masses simulating the dummy target body are brought into the position of the dummy target body to be generated in such a way and decomposed there that a spectral-spatial target signature of the object is generated for a homing head.
  • the object of the invention is to create an active body which has an effective IR decoy target, for example for aircraft, an object-like spectral radiation signature with high radiation content in the area of the plasma irradiation against modern Kli ⁇ at the beginning of the ignition over the entire duration of action, a has a specific blooming process with steep rising edges and a sufficiently long action time. Furthermore, the efficacy should also be given at high altitudes with low oxygen and no performance losses at high ejection speeds (due to flow effects).
  • the invention is based on the idea of providing an active body with structures having at least one active mass block of monobasic or polybasic high-energy materials on the surface. Depending on the pattern (structure) and depth, this requires an enlargement of the surface, as a result of which the burning rate of the active mass block and thus the duration of action of the active body can be controlled.
  • the active mass block preferably has one or more channels / cavities in the interior, as a result of which an inward-protected initiation of the active mass block in the interior is made possible.
  • the active body effective mass block
  • metallic cover plates and protective foils it is thus ensured that losses of the IR radiation at high flow velocities, such as occur when the active body (effective mass block) is ejected from the aircraft, are avoided.
  • gas and temperature bridges are of further advantage. These can be created by slots, perforations and / or holes between the inner channels. By a selectable number, size and arrangement of these bridges and the remaining wall thickness a defined timing of the overflamming on the outer surfaces is possible.
  • the specific blooming behavior is preferably set by filling the channels with, for example, finely structured material of the same substance but with respect to the active mass block significantly increased surface / mass ratio.
  • the steepness of the rising edge can be increased with increasing surface / mass ratio.
  • the igniting of the active compositions is carried out in a preferred embodiment within the channels in the active mass block by preferably pyrotechnic ignition charges.
  • a spontaneous, flow-dependent ignition is ensured and, on the other hand, an interference radiation originating from the ignition charge is prevented.
  • FIG. 1 shows an active mass block which has two structures on its surface, for example in the form of grooves.
  • the active mass block 1 has inside one or more channels / cavities 3 and filled therein effective mass substances 4.
  • This Substance may be a finely structured material of the same substance but compared to the Wirkmas ⁇ senblock 1 significantly increased surface / mass ratio.
  • materials with a high radiation fraction in the wavelength range are preferably between 4.1 and 4.6 ⁇ m, for example a nitrocellulose mixture with about 60% nitroglycerin and 40% diethylene glycol dinitrate.
  • These active substance substances 4 can be present in the form of rods (about 0.2 to 3 mm in diameter), flakes, platelets or granules and can thus be used.
  • the active mass block 1 further comprises a flow protection 5, which is formed here from a cover or protective cap 5a and a protective film 5b.
  • 6 designates gas and temperature bridges, which are formed by slots, perforations or bores.
  • a pyrotechnic ignition charge 7 is provided, which is preferably formed by powdered boron / potassium nitrate (proportions about 50% boron / 50% potassium nitrate).
  • This primer 7 can be used in a particle size of about 0.2 to 3 mm.

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Abstract

Vorgeschlagen wird, einen Wirkkörper mit wenigstens einem Wirkmassenblock (1) aus ein- bzw. mehrbasigen hochenergetischen Materialien, wie beispielsweise Nitrocellulosengemenge mit ca. 60 % Nitroglyzerin und 40 % Diethylenglykoldinitrat , an der Oberfläche (2) als auch im Inneren (3) mit Strukturen zu versehen. Die Innenstrukturen (3) werden des Weiteren vorzugsweise mit einer Wirkmassensubstanz (4) aufgefüllt. Die Zündung erfolgt mittels pyrotechnischem Anzündsatz (7), welcher den Wirkkörper bevorzugt aus dem Innern initiert.

Description

Beschreibung
Wirkkörper
Die Erfindung betrifft einen Wirkkörper nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Wirkkörper zum Schutz von militärischen Objekten, beispielsweise Flugzeugen vor Infrarot ge¬ lenkten Flugkörpern, sind ausreichend bekannt. Im einfachsten Fall h andelt es sich hierbei um pyrotechnisch erzeugte Wärmequellen, die heiße Strahlung aussenden.
Ein Infrarot -Scheinziel wird in der DE 40 07 811 C2 offenbart. Dieses weist eine spektrale Ver¬ teilung der IR- Abstrahlung von nur sehr mäßig warmen Zielen auf. Für das Scheinziel wird Zeo- lithpulver verwendet, das zur Aufnahme von Luftfeuchtigkeit geeignet ist. Es kann als Beschich- tung eines Körpers oder als fein verteilte Wolke aus Pulverteilchen, die in der Luft schweben, verwendet werden. Grundsätzlich sind dabei alle Zeolithtypen oder Pulver mit zeolithähnlichen Kristallstrukturen geeignet.
Ein weiteres Infrarot - Scheinziel ist auch aus der JP -A - 20011741 96 bekannt.
Einen Infrarotstrahler aus Brandsätzen beschreibt die DE 26 14 196 A.1. Dieser befindet sich in direktem Kontakt mit einer Metallfolie. Der Brandsatz besteht in einem Ausführungsbeispiel aus einem innigen Gemisch aus Kaliumnitrat und metallischem Bor. Der Brandsatz ist mit Hilfe eines Nitrocellulose - Bindemittels auf einer Metallfolie aufgebracht.
Mit der DE 42 44 682 A1 wird eine hochintensive pyrotechnische Infrarot - Täuschungsfackel offenbart. Diese dient zum Ablenken eines auf ein Flugzeug zufliegendes Geschoss. Die Täu¬ schungsfackel besitzt einen Bereich kompakt blasenfrei gepreßter separater Stücke einer Gas freisetzenden hochintensiven Infrarot emittierender pyrotechnischer Zusammensetzungen, die in einem zerreißbaren luftdichten Behälter enthalten sind.
Ein Infrarot - Scheinziel für einen Helikopter beschreibt auch die GB 2 327 116 A. Aus der US 5,343,794 ist ein weiteres Infrarot -Scheinziel bekannt. Mögliche Werkstoffzusammensetzungen derartiger Scheinziele können der US 6,675,716 sowie der US 5,435,224 als auch der US 5,343,794 entnommen werden. Pyrotechnische Nebelsätze sind in der WO 00/58237 A1 und der WO 00/58238 beschrieben.
In der DE 196 05 337 C2 wird ein Verfahren zur Veränderung der räumlichen und zeitlichen Infrarot - Struktur eines Flugzeuges aufgrund der neuen Generation von Infrarot geführten Lenkflugkörpern mit eingebauten Flare -Schutzschaltungen beschrieben. Vorgeschlagen wird, die räumliche Infrarot - Signatur eines Flugzeugs nicht nur in einem engen räumlichen Bereich am Rumpf, sondern über typische Flugdimensionen künstlich zu verändern.
Ein weiteres Verfahren zum Bereitstellen eines Scheinzielkörpers ist der DE 42 38 038 C1 entnehmbar. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass die den Scheinzielkörper simulierenden Wirkmassen derart in die Position des zu erzeugenden Scheinzielkörpers gebracht und dort zerlegt werden, dass eine spektral - räumliche Zielsignatur des Objektes für einen Zielsuchkopf erzeugt wird.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Wirkkörper zu schaffen, der gegen moderne Flug¬ körper als wirksames IR - Scheinziel, beispielsweise für Luftfahrzeuge , eine objektähnliche spektrale Strahlungssignatur mit hohem Strahlungsanteil im Bereich der Plumestrahlung mit Beginn der Zündung über die gesamten Wirkdauer besitzt, ein spezifisches Aufblühverfahren mit steilen Anstiegsflanken aufweist sowie eine hinreichende lange Wirkzeit erfüllt. Des Weiteren sollte die Wirksamkeit auch in hohen Höhen bei geringem Sauerstoff gegeben sein und keine Leistungseinbußen bei hohen Ausstoßgeschwindigkeiten (durch Strömungseffekte) auftreten.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, einen Wirkkörper mit wenigstens einem Wirkmassenblock aus ein- bzw. mehrbasigen hochenergetischen Materialien an der Oberfläche mit Strukturen zu versehen. Dies bedingt je nach Muster (Struktur) und Tiefe eine Vergrößerung der Oberfläche, wodurch sich die Abbrandgeschwindigkeit des Wirkmassenblocks und somit die Wirkdauer des Wirkkörpers steuern lassen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt. So weist der Wirkmassenblock vorzugsweise im Inneren einen oder mehrere Kanäle / Hohlräu¬ me auf, wodurch eine anströmgeschützte Initiierung des Wirkmassenblocks im Inneren ermög¬ licht wird. In Kombination mit beispielsweise metallischen Abdeckplatten und Schutzfolien ist somit gewährleistet, dass Einbußen der IR - Strahlung bei hohen Anströmgeschwindigkeiten, wie sie bei Ausstoß des Wirkkörpers (Wirkmassenblocks) vom Flugzeug entstehen, vermieden wer¬ den. Durch die beim Wirkmassenabbrand produzierten Gase in den Kanälen entsteht ferner ein Düseneffekt, der gleichzeitig für den Antrieb und somit die Kinematik des Wirkkörpers (Flares) genutzt werden kann.
Für eine Optimierung der Wirkdauer ist die Schaffung von Gas- und Temperaturbrücken von weiterem Vorteil. Diese können durch Schlitze, Perforation und / oder Bohrungen zwischen den inneren Kanälen geschaffen werden. Durch eine wählbare Anzahl, Größe und Anordnung dieser Brücken sowie der verbleibenden Wandungsstärke ist eine definierte zeitliche Steuerung der Überzündung auf die Außenflächen möglich.
Das spezifische Aufblühverhalten wird vorzugsweise durch Auffüllen der Kanäle mit beispiels¬ weise feinstrukturiertem Material gleicher Substanz aber gegenüber dem Wirkmassenblock deut¬ lich erhöhtem Oberflächen- / Masseverhältnis eingestellt. Die Steilheit der Anstiegsflanke kann hierbei mit zunehmendem Oberflächen- /Masseverhältnis erhöht werden.
Das Anzünden der Wirkmassen erfolgt in einer bevorzugten Ausführung innerhalb der Kanäle im Wirkmassenblock durch vorzugsweise pyrotechnische Anzündsätze. Hierdurch wird einerseits eine spontane, strömungsabhängige Anzündung gewährleistet und andererseits eine vom An¬ zündsatz herrührende Störstrahlung unterbunden.
Durch den vorgenannten Aufbau wird ein (bispektraler) Wirkkörper geschaffen, der auf die neuen Sensoren hinreichend gut reagiert.
Anhand eines Ausführungsbeispiels mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. In der einzigen Figur mit 1 dargestellt ist ein Wirkmassenblock, der an seiner Oberfläche 2 Struk¬ turen beispielsweise in Form von Rillen aufweist. Der Wirkmassenblock 1 besitzt im Innern einen oder mehrere Kanäle / Hohlräume 3 sowie darin aufgefüllte Wirkmassensubstanzen 4. Diese Substanz kann ein feinstrukturiertes Material gleicher Substanz aber gegenüber dem Wirkmas¬ senblock 1 deutlich erhöhtem Oberflächen / Masseverhältnis sein. Als feinstrukturiertes Material bieten sich Materialien mit einem hohen Strahlungsanteil im Wellenlängenbereich vorzugsweise zwischen 4,1 bis 4, 6 μm an, beispielsweise ein Nitrocellulosengemenge mit ca. 60% Nitroglyze¬ rin und 40 % Diethylenglykoldinitrat. Diese Wirkmassensubstanzen 4 können in Form von Stan¬ gen (ca. 0,2 bis 3mm Durchmesser), Flocken, Plättchen oder Granulat vorliegen und so verwen¬ det werden.
Der Wirkmassenblock 1 weist des Weiteren einen Anströmschutz 5 auf, welcher hier aus einer Abdeck- bzw. Schutzkappe 5a und einer Schutzfolie 5b gebildet wird. Mit 6 sind Gas- und Tem¬ peraturbrücken gekennzeichnet, welche durch Schlitze, Perforationen oder Bohrungen gebildet werden.
Als Anzündung ist ein pyrotechnischer Anzündsatz 7 vorgesehen, der vorzugsweise durch pul- verförmiges Bor / Kaliumnitrat (Anteile ca. 50 % Bor / 50 % Kaliumnitrat) gebildet wird. Dieser Anzündsatz 7 kann dabei in einer Korngröße von ca. 0,2 bis 3 mm verwendet werden.
Es versteht sich, dass die Angaben der Mengen und Maße im hier beschriebenen Anwendungs¬ fall (Kaliber 2" x 1" x 8") vorteilhafte Angaben sind, die nicht als Einschränkung zu sehen sind. Insbesondere bei anderen Kalibern ist eine Anpassung vorzunehmen, um die Kriterien ausrei¬ chend erfüllen zu können.
Die Praxis hat gezeigt, dass die Einbindung nur eines Wirkmassenblocks 1 in den Wirkkörper die gestellte Aufgabe erfüllt. Es ist aber auch möglich, mehrere Wirkmassenbiöcke 1 zu einem Wirkkörper zu vereinen.

Claims

Patentansprüche
1. Wirkkörper, bestehend aus wenigstens einem pyrotechnischen Wirkmassenblock (1) mit spezifischen Strukturen an/ Aufrauhungen, je nach Muster und Tiefe eine Vergrö¬ ßerung der Oberfläche (2) bewirken. auf der Oberfläche (2) und / oder im Inneren (3), mit feinstrukturierten Materialien (4) aus Wirkmassensubstanzen im Wirkmassenblock (1), welche durch Anzündsätze (7) initiiert werden, wobei die Strukturen der Oberflä¬ che (2), wie Rillen und / oder
2. Wirkkörper nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Innenstrukturen (3) durch ein oder mehrere Kanäle (3) oder Hohlräume (3) gebildet werden.
3. Wirkkörper nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkmassenblock (1) und die Wirkmassensubstanzen (4) einen hohen Strahlungsanteil im Wellenlän¬ genbereich zwischen 4,1 bis 4,6 μm aufweisen.
4. Wirkkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkmassenblock (1) und die Wirkmassensubstanzen (4) aus ein- oder mehrbasigen, hochenergetischen Materialien bestehen.
5. Wirkkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nitrocellulosenge- menge verwendet wird.
6. Wirkkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Nitrocellulosenge- menge aus 60% Nitroglyzerin und 40% Diethylenglykoldinitrat besteht.
7. Wirkkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkmassenblock (1) einen Anströmschutz (5) aufweist.
8. Wirkkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anströmschutz (5) aus einer Schutzkappe (5a) und einer Schutzfolie (5b) gebildet wird.
9. Wirkkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkmassenblock (1) im Innern Gas- / Temperaturbrücken (6) zwischen den Kanälen (3) oder Hohlräumen (3) besitzt.
10. Wirkkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gas- / Temperatur¬ brücken (6) durch Schlitze, Perforation und / oder Bohrungen gebildet werden.
11. Wirkkörper nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkmassensubstanzen (4) ein hohes Oberflächen / Masseverhälnis aufweisen.
12. Wirkkörper nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkmassensub¬ stanzen (4) als Stangen, Flocken, Plättchen oder Granulat ausgebildet sind.
13. Wirkkörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stangen ca. 0,2 bis 1 ,5 mm im Durchmesser aufweisen.
14. Wirkkörper nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzündung der Wirkmassensubstanzen (4) durch die pyrotechnische Anzündsät¬ ze (7) innerhalb der Innenstruktur (3) erfolgt.
15. Wirkkörper nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die pyrotechnischen Anzündsätze (7) bestehen aus pulverförmigem Bor / Kaliumnitrat mit einem Mischver¬ hältnis von je 50 % sowie einer Korngröße von 0,2 bis 3 mm.
EP05768690A 2004-09-28 2005-07-28 Wirkkörper Active EP1794537B1 (de)

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