EP2824413A1 - Scheinzielwirkkörper mit einer pyrotechnischen Wirkmasse - Google Patents

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EP2824413A1
EP2824413A1 EP14001934.0A EP14001934A EP2824413A1 EP 2824413 A1 EP2824413 A1 EP 2824413A1 EP 14001934 A EP14001934 A EP 14001934A EP 2824413 A1 EP2824413 A1 EP 2824413A1
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EP
European Patent Office
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active
active mass
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oxide
dummy object
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EP14001934.0A
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EP2824413B2 (de
EP2824413B1 (de
EP2824413B8 (de
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Arno Hahma
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Diehl Defence GmbH and Co KG
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Diehl BGT Defence GmbH and Co KG
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Publication of EP2824413B1 publication Critical patent/EP2824413B1/de
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Publication of EP2824413B2 publication Critical patent/EP2824413B2/de
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41J—TARGETS; TARGET RANGES; BULLET CATCHERS
    • F41J2/00—Reflecting targets, e.g. radar-reflector targets; Active targets transmitting electromagnetic or acoustic waves
    • F41J2/02—Active targets transmitting infrared radiation
    • 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 a dummy target active body with a pyrotechnic active material and a structure surrounding the active material.
  • the active body with a pyrotechnic active mass block with specific structures known.
  • the structure causes an enlargement of the surface, whereby the burning rate of the active mass block and thus the duration of action of the active body can be controlled.
  • the underlying object is to provide an active body, the effectiveness of which is given even at high altitudes with low oxygen content of the air and occur at the lower power losses at high ejection speeds due to flow effects.
  • the active mass block may have one or more channels in the interior, as a result of which an initiation of the active mass block in the interior, which is protected against ingress, is made possible.
  • the active mass block may have a Anströmschutz formed by a protective cap and a protective film.
  • a flow protection cap protects the active mass block.
  • the Anströmschutzkappe may be mounted on a protective film of the active mass block. The object of this embodiment is based, a on the ejection of the active mass container under Flight conditions caused by the forces occurring to prevent premature tearing of the protective film.
  • an active body known which contains several successively arranged flares as an active mass.
  • the active body is enclosed by a plastic-like container. This may be a plastic film or a shrink tube.
  • the problem solved by it is to show a body of action, which has a residue combustible shell, which allows an ignition of the active material from the outside, for example, thermally, inductively or by laser. During combustion, the active substance container is opened.
  • the WO 2011/116873 A1 is an encapsulated active body for an IR fake or decoy known.
  • the underlying task is to show an active body with optimized ignition behavior.
  • the active body is to completely housed inside a stable, dense and preferably combustible shell.
  • the ignition can take place via the surface of the active body or by a centrally located ignition along the longitudinal axis.
  • the combustible shell may be ignited by contact with a hot surface, by coupling laser radiation, inductive ignition, and other suitable methods such as friction.
  • the object of the present invention is to provide a decoy target active body which reliably burns even at high flow velocities, such as when ejecting from a fast-moving aircraft, and at high altitudes, preferably emitting a (spectral) target-like IR radiation.
  • a dummy target active body with a pyrotechnic active mass and a structure surrounding the active mass is provided.
  • the structure surrounds the active mass in such a way that gas which is formed when the active mass burns off is prevented from flowing off the active mass by at least 65%, in particular at least 75%, in particular at least 85%, in particular at least 95%.
  • the entire surface of the active mass is a higher gas pressure than outside the structure. This differs significantly from that of the DE 10 2004 047 231 A1 known structure in which there is an increased gas pressure in the channels by a gas discharge through channels but not by a surrounding structure of at least 65% of the total surface area of the active mass.
  • Due to the degree of inhibition of the outflow of the gas of the burnup of the active mass can be designed so that such an overpressure is present on the surface of the active mass from the environment that the burning of acting on the decoy target active body wind and the external pressure can be largely unaffected.
  • a decoupling from the external conditions takes place, which is the more extensive, the greater the gas pressure difference between the gas pressure at the surface of the active mass and thus within the structure and the gas pressure outside the structure. It is not a problem for a person skilled in the art to provide a structure which prevents the escape of gas which forms during the combustion of the active material such that at least 65% of the total surface area of the active material has a higher gas pressure than outside the structure.
  • the inhibition of the outflow of the gas forcibly leads to a higher pressure during burning, a detection of the higher gas pressure at the surface of the active mass is unnecessary. However, it may indirectly, for example, by recording the burning-off operation with a high-speed camera and measuring the blooming of the structure upon burning and / or comparing the speed at which a flame is ejected from the dummy target body according to the invention at a speed of flame excluding one Structure burning off effective mass emanating, be determined. Due to the higher pressure, the speed of the discharge of the flame is higher in the inventive decoy target active body.
  • a "gas pressure higher than outside the structure" and a statement below the gas pressure in relation to the atmospheric pressure refers here to the conditions at a resting burn of the dummy target active body on the ground without wind.
  • the atmospheric pressure may be the normal pressure at sea level.
  • the effective mass may be a spectrally radiating active mass during burnup.
  • active compounds are known in the art.
  • active substances for decoys which radiate spectrally during burnup, predominantly in the medium-wave IR range, it is often a problem that the active masses do not burn or extinguish in the case of a strong wind flow, for example when emitted from an airplane.
  • the decoy target active body according to the invention makes it possible to burn off such active compounds even under these conditions and / or at low levels Air pressure, as it is at high altitudes.
  • the decoy-active element according to the invention allows a larger-area radiation and thus a greater radiation power than that from the DE 10 2004 047 231 A1 known active body, in which only a one-sided radiation takes place due to the nozzle effect caused by the channels. Furthermore, the higher gas pressure acting on at least 65% of the total surface area of the active material allows a higher burning rate than at atmospheric pressure. Burning channels or Anströmstoffkappen, as they are known from the prior art, are not required, whereby the decoy objective according to the invention may be simpler structure.
  • This goal can be achieved by means of the decoy target active body according to the invention, because the structure can shield the glowing active mass during combustion, so that no black body radiation of internal parts of a flame arising during combustion outside the structure is detectable.
  • said spectral ratio can be increased by the structure filtering out soot from the flame. Soot in a flame increases the amount of blackbody radiation emitted by the flame.
  • the decoy target active body according to the invention can be produced very easily with any active material.
  • the active material may be in the form of a block, in the form of at least one pressed tablet, in the form of several pieces or in the form of granules.
  • the tablet or the block need not have a particularly large surface in order to achieve a sufficiently rapid burn, since this is already effected by the increased pressure.
  • the structure may for example consist of a combustion chamber having all around a plurality of openings from which the gas produced during combustion of the active mass can flow out.
  • the openings may be so dimensioned and their number chosen so that the pressure within the combustion chamber during combustion is at least as high as the back pressure at the maximum wind speed at which the decoy is used. But the openings should be so small that the active mass can not be ejected from the openings at least at the beginning of the burnup. One to two seconds after the release of the decoy target active body from an aircraft, however, this is usually already slowed down so far that the usual effective masses continue to burn without the structure at the then adjacent wind speed, so that it then poses no problem if the active mass of the Openings is ejected. It is therefore advantageous to dimension the openings in such a way that the effective mass, which decreases during combustion, is not expelled too early through the openings. A favorable number and dimensioning of the openings can be readily determined by the skilled person through routine experimentation.
  • the structure may consist of a material which withstands at least one third, in particular at least half, of a temperature arising during the burnup on the structure for a time required for the entire burnup of the active material.
  • the structure consists of a material which withstands a temperature occurring during the burnup on the structure for at least 1.3 s, in particular at least 1.5 s, in particular at least 2 s.
  • the decoy target active body according to the invention can be produced very simply by packing an active mass into a fine-meshed network of heat-resistant material. The free surface in this network is chosen so that a slight overpressure arises during combustion of the active material.
  • the structure may be in the form of a, in particular multi-layer, metal net, in the form of a, surrounded by a metal mesh, consisting of an inorganic material wool, fleece or fabric, or in the form of openings having combustion chamber or consist of a combustible material or include such a material.
  • the inorganic material may be stone, quartz, alumina or glass.
  • the openings may be distributed over the entire surface of the combustion chamber.
  • the combustion chamber may consist of a metal or a ceramic, possibly stabilized with a metal net.
  • the combustible material is preferably a nonflammable flame combustible material because carbon black increases the level of blackbody radiation emitted upon burnup.
  • the plastics mentioned burn with no or at most mildly sooting flame and are therefore well suited for a spectrally radiating decoy target effective body during burnup.
  • the plastic or the active material may contain a catalyst which improves the spectral ratio of the flame burning outside the structure.
  • the structure may also be coated with a combustible material, for example a plastic or a lacquer. This combustible material can also burn when burning the active material in the air and additionally generate radiation.
  • the structure is designed so that the gas pressure at least 65%, in particular at least 75%, in particular at least 85%, in particular at least 95%, in particular 100%, of the entire surface of the active mass and thus in which during combustion between the structure and the effective mass-forming space by at least 0.5 bar, in particular at least 1 bar, in particular at least 1.5 bar, in particular at least 2 bar, is higher than the atmospheric pressure.
  • an overpressure with respect to the atmospheric pressure of at least 2 bar is advantageous, because thereby the flow velocity at the narrowest points of the openings can reach the speed of sound.
  • the ambient pressure has no influence on the pressure in the combustion chamber even if the airflow flowing to the dummy target active body reaches the speed of sound.
  • the space on the inside of the structure is then completely independent of the environment when the active material burns off.
  • the use of the decoy target active body according to the invention is completely independent of the altitude and the wind speed.
  • the structure is designed so that the gas pressure at a burnup of the active material to at least 65%, in particular at least 75%, in particular at least 85%, in particular at least 95%, in particular 100%, of the entire surface of the active mass for at least 1.3 s, in particular at least 1.5 s, in particular at least 2 s, is higher than the atmospheric pressure.
  • the size of the openings in connection with the maintenance of the gas pressure for a certain time should be chosen in the design of the structure as a combustion chamber, the size of the openings so that even with increasing by burning openings during the said time the outflow of the resulting gas is still sufficiently inhibited and no opening reaches a size sufficient for the passage of the active mass before the expiry of said time.
  • the structure is coated with a redox catalyst or consists of a redox catalyst.
  • a redox catalyst is generally understood to mean a catalyst catalyzing a redox reaction. The gas formed during the combustion of the active mass is then catalytically converted as it flows through the structure and thus has a structure which is more favorable outside the structure for the desired spectral ratio of a decoy target. Due to the action of the redox catalyst, the structure of the Flame changed and the spectral ratio increased. Furthermore, the catalyst can catalyze the conversion of resulting carbon black into carbon oxides. This results in less blackbody radiation and the spectral ratio is improved.
  • Another favorable effect of the redox catalyst is that the flame formed during combustion is stabilized because the gases burning off in the flame have a higher hydrogen content. Hydrogen burns in the air at any pressure and wind. Furthermore, the reaction taking place on the catalyst can cool the structure so that it itself emits less blackbody radiation than without a catalyst. This further increases the spectral ratio.
  • the coating or impregnation of the structure can be carried out, for example, by precipitating the catalyst from an aqueous solution as a suspension and then filtering this suspension through the structure so that particles of the catalyst adhere to the structure, for example quartz wool. Subsequently, the structure must be dried in order to be able to act catalytically in the apparent target active body according to the invention.
  • the redox catalyst may be a water gas catalyst, at least one organometallic compound, particularly an organometallic pigment or metal complex, an oxide or a rare earth metal salt, a rare earth metal-containing compound which forms an oxide of a rare earth metal in a flame resulting from the combustion of the active material, zirconium, titanium , Aluminum, zinc, magnesium, calcium, strontium, barium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, nickel, silver, iron, manganese, molybdenum, tungsten, cobalt, copper or thorium or an oxide of one of said metals or one of the said metals-containing compound which forms an oxide of such a metal in a flame resulting from the combustion of the active material, a platinum metal, rhenium or a compound containing a platinum metal, rhenium or silver, which is reduced to the metal in a flame produced during combustion of the active material , or a mixture of at least two of the aforementioned Verb
  • the effective mass may be an active mass which generates at least one secondary flame during combustion.
  • an active mass is for example from the DE 10 2010 053 783 A1 known.
  • the effective mass for generating a secondary flame may also comprise a fuel containing carbon and hydrogen atoms and an oxidant for the fuel containing oxygen atoms, the amount of the oxidant being such that it is insufficient to completely oxidize the carbon.
  • a redox catalyst present in the form of particles may be distributed in the active material.
  • the structure may be made of a stainless steel or quartz fabric.
  • a self-catalytically active structure can be produced, for example, from normal iron or from copper or a copper alloy. These are strongly oxidized during combustion or already have an oxide layer on the surface, wherein the iron or copper oxide catalyze the water gas reaction and can also serve as an oxidant for carbon black.
  • the active mass may be in the form of a block or more rods, at least one end face of which may be treated with a means for inhibiting burnup.
  • a means for inhibiting burnup Such agents are known in the art.
  • it may be a fire-retardant paint or paint.
  • the advantage of being present as a block or as rods relative to a bed is that the distance between the active mass and the structure during firing can thereby be kept low. If the distance is locally too great, there is a risk that the flame temperature on the structure will become so high that it will destroy the structure. It is particularly favorable if the end face or two opposite faces are treated with the means for inhibiting burnup and the structure is attached to said face (s). As a result, an active mass block can burn off radially and a relatively small distance between the structure and the burning active mass can be ensured.
  • the active material is surrounded by a gas-tight enclosure which can be blown up by the gas produced during combustion.
  • the envelope may consist of paper, tape or a foil.
  • the envelope will build up the higher gas pressure within the structure faster than without such a shroud because it prevents the gas from flowing through the structure at the beginning of the reaction.
  • the burnup is first accelerated very much and the rise time when the decoy burns down is shortened.
  • a correspondingly short rise time would also be possible by using a relatively large amount of Anfeuerungssatzes.
  • This would jeopardize the safety of the fake target active body, since such a Auffeuerungssatz is usually highly flammable.
  • a strong start also often produces a non-spectral flash due to blackbody radiation. This may tell the seeker that it is a sham target.
  • BMIM-ClO 4 ionic liquid 1-butyl-3-methylimidazolium perchlorate
  • BMIM-Cl 150 g of BMIM-Cl were dissolved in about 600 ml of dry methanol at 25 ° C in a 2 liter one-necked flask. A stoichiometric amount of dry sodium perchlorate was also separately dissolved in 600 ml of dry methanol in a 2 liter one-necked flask. Then all the perchlorate solution was added all at once to the BMIM chloride solution. The bottle containing the perchlorate solution was washed 3 times with 50 ml of dry methanol and the methanol was added to the BMIM chloride solution. The resulting solution became cloudy and yellow after several minutes as the resulting sodium chloride began to precipitate.
  • the one-necked flask was then connected to a rotary evaporator and the methanol distilled off under about 500 mbar pressure, the water bath was heated to 90 ° C in the evaporator.
  • the warm crude BMIM-ClO4 from the flask was again filtered through the frit into a 250 ml separatory funnel, because even more common salt had precipitated upon evaporation of the methanol.
  • the finished BMIM-ClO4 (a yellowish, viscous oil) was filled from the separatory funnel into a laboratory flask and weighed. The yield was almost quantitative.
  • the active mass tablets were burned off without the encapsulating structure.
  • the active principle tablet was wrapped in a fine-meshed stainless steel mesh with a mesh size of 0.15 mm before burn-up and in a third experiment in quartz wool.
  • the oxidizing agent contained in the active material ammonium perchlorate to complete Oxidation of the nitrocellulose is not sufficient, so that when burning in addition to the primary flame at least one secondary flame and thus a flame with different temperature zones was formed, the temperature remained relatively low at the stainless steel mesh and quartz wool. Both were unchanged after burnup. This shows that the temperature directly at the structure did not exceed about 1000 ° C.
  • the stainless steel mesh glowed relatively hot during the burn-up and thus worsened the spectral ratio.
  • the wind cools the flame and the net sharply, so that the spectral ratio is better than shown here.
  • the quartz wool a better spectral ratio was determined. The reduction in power only in the KW band when using the quartz wool shows that the soot was filtered off by the quartz wool and its radiation was shielded. Due to the stainless steel net and the quartz wool, the burning rate was approximately doubled. This is based on the overpressure on the surface of the active mass caused by this structure during combustion and on the temperature reflection from the stainless steel net or the quartz wool onto the tablet.
  • Example 1 The same tablets were used as in Example 1.
  • the structure enveloping the active mass consisted of a stainless steel mesh with a mesh size of 0.15 mm.
  • Two further experiments were carried out with the same stainless steel meshes, but coated with two different watercatalysts.
  • the stainless steel nets were each dipped several times into an aqueous catalyst suspension and subsequently dried.
  • One of the catalysts was a so-called HTS (High Temperature shift) catalyst consisting of magnetite with 10 mol% chromium (III) oxide.
  • the other was a so-called LTS (Low Temperature Shift) catalyst consisting of zinc oxide, aluminum oxide and copper (II) oxide in a molar ratio of 1: 1: 1. Both catalysts were precipitated from 0.1 molar solutions.
  • the stainless steel nets were immersed in this suspension and dried at 120 ° C for half an hour. This process was repeated three times. It was not possible to determine the amount of catalyst remaining on the net.
  • quartz wool was used instead of the stainless steel net.
  • a weighed amount of the catalysts was each suspended in water and filtered through the quartz wool. Magnetite was also used as a further catalyst.
  • the quartz wool with the catalyst was then dried at 120 ° C for half an hour.
  • the detergent tablets were wrapped in this wool and wrapped with a 1 mm thick iron wire to fix the wool during burnup.
  • the amount of catalyst was in each case 1% of the tablet weight.
  • quartz wool was impregnated with 0.01% by weight of platinum based on the tablet weight by impregnating the quartz wool with a solution of hexachloroplatinic acid, whereby the whole amount of the solution was absorbed by the quartz wool.
  • the quartz wool was then dried.
  • the active materials used here each contain a burn-off catalyst and a water gas catalyst.
  • the burn-off took place without a structure enveloping the tablet.
  • DuPont as a structure gelöchertes tube made of polyacetal (POM), type Delrin ®, manufactured by Fa. Used. Polyacetal burns with a colorless flame, which has a very high spectral ratio. As a result, the plastic has no or a positive effect on the spectral ratio.
  • the polyacetal increases the energy content of the dummy target active body.
  • the active material was introduced into the perforated POM tube.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Scheinzielwirkkörper mit einer pyrotechnischen Wirkmasse und einer die Wirkmasse umgebenden Struktur.
  • Aus der DE 10 2004 047 231 A1 ist ein Wirkkörper mit einem pyrotechnischen Wirkmassenblock mit spezifischen Strukturen bekannt. Durch die Struktur wird eine Vergrößerung der Oberfläche bewirkt, wodurch sich die Abbrandgeschwindigkeit des Wirkmassenblocks und somit die Wirkdauer des Wirkkörpers steuern lassen. Die zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Wirkkörper zu schaffen, dessen Wirksamkeit auch in hohen Höhen bei geringem Sauerstoffgehalt der Luft gegeben ist und bei dem geringere Leistungseinbußen bei hohen Ausstoßgeschwindigkeiten durch Strömungseffekte auftreten. Der Wirkmassenblock kann dazu im Inneren einen oder mehrere Kanäle aufweisen, wodurch eine anströmgeschützte Initiierung des Wirkmassenblocks im Inneren ermöglicht wird. Weiterhin kann der Wirkmassenblock einen durch eine Schutzkappe und eine Schutzfolie gebildeten Anströmschutz aufweisen. Dadurch kann gewährleistet werden, dass Einbußen der IR-Strahlung bei hohen Anströmgeschwindigkeiten, wie sie bei Ausstoß des Wirkkörpers aus einem Flugzeug entstehen, verringert werden. Durch die beim Wirkmassenabbrand produzierten Gase in den Kanälen entsteht ein Düseneffekt, der gleichzeitig für den Antrieb und somit die Kinematik des Wirkkörpers genutzt werden kann.
  • Aus der DE 10 2008 017 722 A1 ist ein Wirkmassenbehälter mit einem Wirkmassenblock bekannt. Dabei schützt eine Anströmschutzkappe den Wirkmassenblock. Die Anströmschutzkappe kann über eine Schutzfolie des Wirkmassenblocks angebracht sein. Die dieser Ausgestaltung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein beim Ausstoßen des Wirkmassenbehälters unter Flugbedingungen durch die auftretenden Kräfte bewirktes vorzeitiges Aufreißen der Schutzfolie zu verhindern.
  • Aus der DE 10 2009 030 871 A1 ist ein Wirkkörper bekannt, welcher mehrere hintereinander angeordnete Flares als Wirkmasse enthält. Der Wirkkörper ist von einem kunststoffartigen Container umschlossen. Dabei kann es sich um eine Kunststofffolie oder einen Schrumpfschlauch handeln. Die dadurch gelöste Aufgabe besteht darin, einen Wirkkörper aufzuzeigen, der über eine rückstandsfrei verbrennbare Hülle verfügt, die eine Anzündung der Wirkmasse von außen, beispielsweise thermisch, induktiv oder mittels Laser, erlaubt. Bei der Verbrennung erfolgt ein Öffnen des Wirkmassencontainers.
  • Aus der WO 2011/116873 A1 ist ein gekapselter Wirkkörper für ein IR-Täusch- bzw. Scheinziel bekannt. Die zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Wirkkörper mit optimiertem Anzündverhalten aufzuzeigen. Der Wirkkörper ist dazu vollständig im Inneren einer stabilen, dichten und vorzugsweise verbrennbaren Hülle untergebracht. Die Anzündung kann über die Oberfläche des Wirkkörpers oder durch eine zentral liegende Anzündung entlang der Längsachse erfolgen. Die verbrennbare Hülle kann durch einen Kontakt mit einer heißen Oberfläche, durch Einkopplung von Laserstrahlung, induktive Anzündung sowie weitere geeignete Verfahren, wie beispielsweise Reibung, angezündet werden.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Scheinzielwirkkörper anzugeben, welcher auch bei hohen Anströmgeschwindigkeiten, wie beim Ausstoß aus einem schnell fliegenden Flugzeug, und in hohen Höhen zuverlässig, vorzugsweise unter Emission einer (spektral) zielähnlichen IR-Strahlung, abbrennt.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Patentansprüche 2 bis 15.
  • Erfindungsgemäß ist ein Scheinzielwirkköper mit einer pyrotechnischen Wirkmasse und einer die Wirkmasse umgebenden Struktur vorgesehen. Die Struktur umgibt die Wirkmasse dabei derart, dass bei einem Abbrand der Wirkmasse entstehendes Gas durch die Struktur so an einem Abströmen von der Wirkmasse gehindert wird, dass an mindestens 65%, insbesondere mindestens 75%, insbesondere mindestens 85%, insbesondere mindestens 95%, insbesondere 100%, der gesamten Oberfläche der Wirkmasse ein höherer Gasdruck vorliegt als außerhalb der Struktur. Dies unterscheidet sich wesentlich von dem aus der DE 10 2004 047 231 A1 bekannten Aufbau, bei dem durch einen Gasausstoß durch Kanäle ein erhöhter Gasdruck in den Kanälen vorliegt aber nicht durch eine umgebende Struktur an mindestens 65% der gesamten Oberfläche der Wirkmasse. Durch den Grad der Hemmung des Abströmens des Gases kann der Abbrand der Wirkmasse so gestaltet werden, dass ein solcher Überdrück an der Oberfläche der Wirkmasse gegenüber der Umgebung vorliegt, dass der Abbrand von auf den Scheinzielwirkkörper einwirkendem Wind und vom Außendruck weitgehend unbeeinflusst erfolgen kann. So kann zumindest teilweise eine Entkopplung von den Außenbedingungen erfolgen, die umso weitgehender ist, je größer der Gasdruckunterschied zwischen dem Gasdruck an der Oberfläche der Wirkmasse und damit innerhalb der Struktur und dem Gasdruck außerhalb der Struktur ist. Es stellt für den Fachmann kein Problem dar, eine Struktur bereitzustellen, welche das Abströmen von beim Abbrand der Wirkmasse entstehendem Gas so hindert, dass an mindestens 65% der gesamten Oberfläche der Wirkmasse ein höherer Gasdruck vorliegt als außerhalb der Struktur. Da die Hemmung des Abströmens des Gases zwangsweise zu einem höheren Druck beim Abbrennen führt, ist ein Nachweisen des höheren Gasdrucks an der Oberfläche der Wirkmasse überflüssig. Er kann jedoch indirekt, beispielsweise durch Aufnehmen des Abbrandvorgangs mit einer Hochgeschwindigkeitskamera und Vermessen des Aufblähens der Struktur beim Abbrand und/oder einen Vergleich der Geschwindigkeit, mit welcher eine Flamme von dem erfindungsgemäßen Scheinzielwirkkörper ausgestoßen wird mit einer Geschwindigkeit einer Flamme, die von einer ohne die Struktur abbrennenden Wirkmasse ausgeht, ermittelt werden. Durch den höheren Druck ist die Geschwindigkeit des Ausstoßes der Flamme bei dem erfindungsgemäßen Scheinzielwirkkörper höher. Ein "höherer Gasdruck als außerhalb der Struktur" und eine weiter unten erfolgende Angabe des Gasdrucks im Verhältnis zum Atmosphärendruck bezieht sich hier auf die Verhältnisse bei einem ruhenden Abbrand des Scheinzielwirkkörpers am Boden ohne Wind. Der Atmosphärendruck kann der Normaldruck auf Meereshöhe sein.
  • Bei der Wirkmasse kann es sich um eine beim Abbrand spektral strahlende Wirkmasse handeln. Solche Wirkmassen sind im Stand der Technik bekannt. Bei Wirkmassen für Scheinziele, die beim Abbrand vorwiegend im mittelwelligen IR-Bereich spektral strahlen, ist es oft ein Problem, dass die Wirkmassen bei einer Anströmung mit starkem Wind, beispielsweise beim Ausstoß aus einem Flugzeug, nicht brennen bzw. erlöschen. Der erfindungsgemäße Scheinzielwirkkörper ermöglicht jedoch einen Abbrand solcher Wirkmassen auch bei diesen Bedingungen und/oder bei geringem Luftdruck, wie er in großen Höhen vorliegt. Gleichzeitig ermöglicht der erfindungsgemäße Scheinzielwirkkörper eine großflächigere Abstrahlung und damit eine größere Strahlungsleistung als der aus der DE 10 2004 047 231 A1 bekannte Wirkkörper, bei dem durch den durch die Kanäle bedingten Düseneffekt nur eine einseitige Abstrahlung erfolgt. Weiterhin ermöglicht der auf mindestens 65% der gesamten Oberfläche der Wirkmasse einwirkende höhere Gasdruck eine höhere Abbrandrate als bei Atmosphärendruck. Brennkanäle oder Anströmschutzkappen, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, sind nicht erforderlich, wodurch der erfindungsgemäße Scheinzielwirkköper einfacher aufgebaut sein kann.
  • Ziel bei spektral strahlenden Scheinzielwirkmassen ist es, dass das Verhältnis von einer Intensität einer beim Abbrand der Wirkmasse emittierten Strahlung im Wellenlängenbereich von etwa 3,5 bis 5,0 µm zu einer Intensität einer beim Abbrand der Wirkmasse emittierten Strahlung im Wellenlängenbereich von etwa 1,5 bis 2,5 µm (= Spektralverhältnis) möglichst hoch ist. Dieses Ziel kann mittels des erfindungsgemäßen Scheinzielwirkkörpers erreicht werden, weil die Struktur die beim Abbrand glühende Wirkmasse abschirmen kann, so dass keine Schwarzkörperstrahlung von inneren Teilen einer beim Abbrand entstehenden Flamme außerhalb der Struktur detektierbar ist. Weiterhin kann das genannte Spektralverhältnis dadurch gesteigert werden, dass die Struktur Ruß aus der Flamme herausfiltert. Ruß in einer Flamme erhöht den von der Flamme emittierten Anteil an Schwarzkörperstrahlung.
  • Dadurch, dass der an der Oberfläche der Wirkmasse vorliegende Gasdruck im Wesentlichen von der Struktur und die dadurch bedingte Hemmung des Abströmens des beim Abbrand der Wirkmasse entstehenden Gases bestimmt wird und dieser Druck das Abbrandverhalten der Wirkmasse im Wesentlichen bestimmt, kann durch die Wahl der Struktur das Abbrandverhalten der Wirkmasse festgelegt werden. Dieses Abbrandverhalten ist dann nahezu unabhängig von der Windgeschwindigkeit, bei der der Scheinzielwirkkörper aus einem Flugzeug ausgestoßen wird und dessen Flughöhe bzw. dem dabei vorherrschenden Luftdruck. Das Abbrandverhalten des erfindungsgemäßen Scheinzielwirkkörpers kann daher sehr gut vorherbestimmt werden. Die Wirkung ist dadurch sehr viel kalkulierbarer als bei derzeit bekannten Scheinzielwirkkörpern, weil zur Vorhersage der Wirkung des erfindungsgemäßen Scheinzielwirkkörpers weder die Flughöhe noch die Fluggeschwindigkeit wesentlich berücksichtigt zu werden braucht. Sein Einsatz ist daher wesentlich einfacher als derjenige bekannter Scheinzielwirkkörper. Durch den erhöhten Druck können darüber hinaus Wirkmassen eingesetzt werden, deren Sauerstoffbilanz negativer ist als bei bisherigen Scheinzielwirkmassen und die bei Atmosphärendruck und/oder Anströmung durch Wind nicht abbrennen würden. Dadurch können sowohl die spezifische Leistung der Wirkmasse als auch das Spektralverhältnis beim Abbrand erhöht werden. Darüber hinaus wird durch den Aufbau des Drucks und das dadurch bedingte schnellere Abbrennen der Wirkmasse die Anzündung der Wirkmasse vereinfacht.
  • Der erfindungsgemäße Scheinzielwirkkörper kann mit einer beliebigen Wirkmasse sehr einfach hergestellt werden. Die Wirkmasse kann dazu in Form eines Blocks, in Form mindestens einer gepressten Tablette, in Form mehrerer Stücke oder in Form eines Granulats vorliegen. Die Tablette oder der Block muss dabei keine besonders große Oberfläche aufweisen, um einen ausreichend schnellen Abbrand zu erzielen, da dieser bereits durch den erhöhten Druck bewirkt wird. Es ist auch möglich, herkömmliche Treibladungspulver in beliebiger Form ohne aufwendige Geometrie oder die Verbrennung unterstützende Glühelemente als Wirkmasse für den erfindungsgemäßen Scheinzielwirkkörper einzusetzen. Auch können ansonsten eher langsam brennende Wirkmassen für die Herstellung des erfindungsgemäßen Scheinzielwirkkörpers verwendet werden. Solche langsamer brennenden Wirkmassen weisen oft eine höhere Leistung auf als schnell brennende Wirkmassen.
  • Die Struktur kann beispielsweise aus einer Brennkammer bestehen, die rundum eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, aus denen das beim Abbrand der Wirkmasse entstehende Gas ausströmen kann. Die Öffnungen können dabei so dimensioniert und deren Anzahl so gewählt sein, dass der Druck innerhalb der Brennkammer beim Abbrand mindestens so hoch wird, wie der Staudruck bei der maximalen Windgeschwindigkeit, bei der das Scheinziel eingesetzt wird. Die Öffnungen sollten aber so klein sein, dass die Wirkmasse zumindest am Anfang des Abbrands nicht aus den Öffnungen herausgeschleudert werden kann. Ein bis zwei Sekunden nach dem Freisetzen des Scheinzielwirkkörpers aus einem Flugzeug ist dieser üblicherweise jedoch bereits soweit abgebremst, dass die üblichen Wirkmassen bei der dann daran anliegenden Windgeschwindigkeit bereits ohne die Struktur weiterbrennen, so dass es dann auch kein Problem darstellt, wenn die Wirkmasse aus den Öffnungen herausgeschleudert wird. Es ist also günstig, die Öffnungen so zu dimensionieren, dass die sich beim Abbrand verkleinernde Wirkmasse nicht zu früh durch die Öffnungen herausgeschleudert wird. Eine günstige Anzahl und Dimensionierung der Öffnungen kann durch den Fachmann ohne Weiteres durch Routineexperimente ermittelt werden.
  • Die Struktur kann aus einem Material bestehen, welches einer beim Abbrand an der Struktur entstehenden Temperatur für mindestens ein Drittel, insbesondere mindestens die Hälfte, einer für den gesamten Abbrand der Wirkmasse benötigten Zeit standhält. Bei einem Ausführungsbeispiel besteht die Struktur aus einem Material, welches einer beim Abbrand an der Struktur entstehenden Temperatur für mindestens 1,3 s, insbesondere mindestens 1,5 s, insbesondere mindestens 2 s, standhält. Der erfindungsgemäße Scheinzielwirkkörper kann sehr einfach hergestellt werden, indem eine Wirkmasse in ein feinmaschiges Netz aus wärmefestem Material eingepackt wird. Die freie Oberfläche in diesem Netz wird dabei so gewählt, dass beim Abbrand der Wirkmasse ein leichter Überdruck entsteht.
  • Die Struktur kann in Form eines, insbesondere mehrlagigen, Metallnetzes, in Form einer/eines, insbesondere von einem Metallnetz umgebenen, aus einem anorganischen Material bestehenden Wolle, Vlies oder Gewebes, oder in Form einer Öffnungen aufweisenden Brennkammer vorliegen oder aus einem brennbaren Material bestehen oder ein solches Material umfassen. Bei dem anorganischen Material kann es sich um Stein, Quarz, Aluminiumoxid oder Glas handeln. Bei der Brennkammer können die Öffnungen über die gesamte Oberfläche der Brennkammer verteilt sein. Die Brennkammer kann aus einem Metall oder einer, ggf. mit einem Metallnetz stabilisierten, Keramik bestehen. Das brennbare Material ist vorzugsweise ein mit nicht rußender Flamme brennbares Material, weil Ruß den Anteil an beim Abbrand emittierter Schwarzkörperstrahlung erhöht.
  • Das brennbare Material kann ein doppel- oder mehrbasiges Treibladungspulver, eine weiter pyrotechnische Wirkmasse, ein Kunststoff, insbesondere Polyacetal (= Polyoximethylen = POM = Polyformaldehyd), Polyamid, Polyethylen, Polypropylen, Zellulosenitrat (enthält bis zu 12% Stickstoff) oder Nitrocellulose (enthält mehr als 12% Stickstoff), umfassen. Die genannten Kunststoffe brennen mit nicht oder allenfalls schwach rußender Flamme und sind daher gut für einen beim Abbrand spektral strahlenden Scheinzielwirkköper geeignet. Der Kunststoff oder die Wirkmasse können einen Katalysator enthalten, welcher das Spektralverhältnis der außerhalb der Struktur brennenden Flamme verbessert. Die Struktur kann außerdem mit einem brennbaren Material, beispielsweise einem Kunststoff oder einem Lack beschichtet sein. Dieses brennbare Material kann beim Abbrand der Wirkmasse an der Luft ebenfalls brennen und zusätzlich Strahlung erzeugen.
  • Bei einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Scheinzielwirkkörpers ist die Struktur so gestaltet, dass der Gasdruck an mindestens 65%, insbesondere mindestens 75%, insbesondere mindestens 85%, insbesondere mindestens 95%, insbesondere 100%, der gesamten Oberfläche der Wirkmasse und damit auch in dem sich beim Abbrand zwischen der Struktur und der Wirkmasse bildenden Raum um mindestens 0,5 bar, insbesondere mindestens 1 bar, insbesondere mindestens 1,5 bar, insbesondere mindestens 2 bar, höher ist als der Atmosphärendruck. Bei einer Ausgestaltung der Struktur als Brennkammer mit Öffnungen ist ein Überdruck gegenüber dem Atmosphärendruck von mindestens 2 bar vorteilhaft, weil dadurch die Strömungsgeschwindigkeit an den jeweils engsten Stellen der Öffnungen Schallgeschwindigkeit erreichen kann. Dadurch hat der Umgebungsdruck auch dann keinen Einfluss auf den Druck in der Brennkammer, wenn der den Scheinzielwirkkörper anströmende Luftstrom Schallgeschwindigkeit erreicht. Der Raum auf der Innenseite der Struktur ist dann beim Abbrand der Wirkmasse vollkommen unabhängig von der Umgebung. Dadurch ist der Einsatz des erfindungsgemäßen Scheinzielwirkkörpers vollkommen unabhängig von der Flughöhe und der Windgeschwindigkeit.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Scheinzielwirkkörpers ist die Struktur so gestaltet, dass der Gasdruck bei einem Abbrand der Wirkmasse an mindestens 65%, insbesondere mindestens 75%, insbesondere mindestens 85%, insbesondere mindestens 95%, insbesondere 100%, der gesamten Oberfläche der Wirkmasse für mindestens 1,3 s, insbesondere mindestens 1,5 s, insbesondere mindestens 2 s, höher ist als der Atmosphärendruck. Im Zusammenhang mit der Aufrechterhaltung des Gasdrucks für eine bestimmte Zeit sollte bei der Ausgestaltung der Struktur als Brennkammer die Größe der Öffnungen so gewählt sein, dass auch bei durch den Abbrand sich vergrößernden Öffnungen während der genannten Zeit das Abströmen des entstehenden Gases noch ausreichend gehemmt wird und keine Öffnung eine Größe erreicht, die zum Durchtritt der Wirkmasse vor Ablauf der genannten Zeit ausreicht.
  • Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Struktur mit einem Redoxkatalysator beschichtet oder besteht aus einem Redoxkatalysator. Unter einem Redoxkatalysator wird allgemein ein eine Redoxreaktion katalysierender Katalysator verstanden. Das beim Abbrand der Wirkmasse entstehende Gas wird dann beim Durchströmen der Struktur katalytisch umgesetzt und hat dadurch außerhalb der Struktur eine für das gewünschte Spektralverhältnis eines Scheinziels günstigere Zusammensetzung. Durch die Wirkung des Redoxkatalysators wird die Struktur der Flamme verändert und das Spektralverhältnis erhöht. Weiterhin kann der Katalysator die Umsetzung von entstehendem Ruß in Kohlenoxide katalysieren. Dadurch entsteht weniger Schwarzkörperstrahlung und das Spektralverhältnis wird verbessert. Ein weiterer günstiger Effekt des Redoxkatalysators besteht darin, dass die beim Abbrand entstehende Flamme stabilisiert wird, weil die in der Flamme abbrennenden Gase einen höheren Wasserstoffanteil aufweisen. Wasserstoff brennt an der Luft bei beliebigem Druck und Wind. Weiterhin kann die am Katalysator erfolgende Reaktion die Struktur abkühlen, so dass diese selbst weniger Schwarzkörperstrahlung emittiert als ohne Katalysator. Dadurch wird das Spektralverhältnis weiter erhöht.
  • Das Beschichten bzw. Imprägnieren der Struktur kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Katalysator aus einer wässrigen Lösung als Suspension ausgefällt wird und diese Suspension dann durch die Struktur filtriert wird, so dass Partikel des Katalysators an der Struktur, beispielsweise Quarzwolle, hängenbleiben. Anschließend muss die Struktur noch getrocknet werden, um katalytisch im erfindungsgemäßen Scheinzielwirkkörper wirken zu können.
  • Der Redoxkatalysator kann einen Wassergaskatalysator, mindestens eine metallorganische Verbindung, insbesondere ein metallorganisches Pigment oder Metallkomplex, ein Oxid oder ein Salz eines Seltenerdmetalls, eine ein Seltenerdmetall enthaltende Verbindung, die in einer beim Abbrand der Wirkmasse entstehenden Flamme ein Oxid eines Seltenerdmetalls bildet, Zirkonium, Titan, Aluminium, Zink, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium, Hafnium, Vanadin, Niob, Tantal, Chrom, Nickel, Silber, Eisen, Mangan, Molybdän, Wolfram, Kobalt, Kupfer oder Thorium oder ein Oxid eines der genannten Metalle oder eine eines der genannten Metalle enthaltende Verbindung, die in einer beim Abbrand der Wirkmasse entstehenden Flamme ein Oxid eines solchen Metalls bildet, ein Platinmetall, Rhenium oder eine ein Platinmetall, Rhenium oder Silber enthaltende Verbindung, die in einer beim Abbrand der Wirkmasse entstehenden Flamme zum Metall reduziert wird, oder ein Gemisch aus mindestens zwei der vorgenannten Verbindungen oder Elemente umfassen. Ein Wassergaskatalysator ist ein Katalysator, der eine Wassergasreaktion entsprechend dem Reaktionsschema CO + H2O → CO2 + H2 katalysiert.
  • Der Redoxkatalysator kann CeO2, Ce2O3, Yttriumoxid, Ytterbiumoxid, Neodymiumoxid, Lanthanoxid, ein Gemisch der genannten Oxide, insbesondere ein Gemisch von CeO2 und Yttriumoxid, ein Kupfer-dotiertes Gemisch aus Aluminium- und Zinkoxid (LTS-Katalysator), ein Chrom-dotiertes Magnetit (Fe3O4) (HTS-Katalysator), ein Phtalocyanin, insbesondere Kupferphtalocyanin, Eisenphtalocyanin, Chromphtalocyanin, Kobaltphtalocyanin, Nickelphtalocyanin oder Molybdänphtalocyanin, Vossenblau (= Eisenferricyanid = Eisen(III)ferrocyanid = Eisen(II)ferricyanid) oder ein Porphyrin umfassen.
  • Bei der Wirkmasse kann es sich um eine beim Abbrand mindestens eine Sekundärflamme erzeugende Wirkmasse handeln. Eine solche Wirkmasse ist beispielsweise aus der DE 10 2010 053 783 A1 bekannt. Alternativ kann die Wirkmasse zur Erzeugung einer Sekundärflamme auch einen Kohlenstoff- und Wasserstoffatome enthaltenden Brennstoff und ein Sauerstoffatome enthaltendes Oxidationsmittel für den Brennstoff umfassen, wobei die Menge des Oxidationsmittels so bemessen ist, dass sie nicht zu einer vollständigen Oxidation des Kohlenstoffs ausreicht. Beim Abbrand einer solchen Wirkmasse an der Luft entsteht eine Flamme mit mindestens zwei Zonen, weil der nicht mit dem Oxidationsmittel umgesetzte Brennstoff dann in einer zweiten Flammenzone mit der Luft reagiert. In der Wirkmasse kann zusätzlich ein in Form von Partikeln vorliegender Redoxkatalysator verteilt sein.
  • Durch die beim Abbrand mindestens eine Sekundärflamme erzeugende Wirkmasse wird erreicht, dass die Temperatur beim Abbrand der Wirkmasse an der Struktur deutlich herabgesetzt wird. Dadurch können für die Herstellung der Struktur andere, oftmals günstigere, Materialien eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Struktur aus einem Edelstahl- oder Quarzgewebe hergestellt werden. Eine selbst katalytisch wirksame Struktur kann beispielsweise aus normalem Eisen oder aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt werden. Diese werden beim Abbrand stark oxidiert oder weisen bereits eine Oxidschicht an der Oberfläche auf, wobei das Eisen- oder Kupferoxid die Wassergasreaktion katalysieren und auch als Oxidationsmittel für Ruß dienen kann.
  • Die Wirkmasse kann in Form eines Blocks oder mehrerer Stäbe vorliegen, wobei zumindest eine Stirnfläche davon mit einem Mittel zur Hemmung des Abbrands behandelt sein kann. Derartige Mittel sind im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise kann es sich dabei um einen brandhemmenden Anstrich oder Lack handeln. Der Vorteil des Vorliegens als Block oder als Stäbe gegenüber einer Schüttung besteht darin, dass dadurch beim Abbrand der Abstand der Wirkmasse zu der Struktur gering gehalten werden kann. Bei einem lokal zu großen Abstand besteht die Gefahr, dass dann die Flammentemperatur an der Struktur so hoch wird, dass die Struktur dadurch zerstört wird. Besonders günstig ist es, wenn die Stirnfläche oder zwei gegenüberliegende Stirnflächen mit dem Mittel zur Hemmung des Abbrands behandelt ist/sind und die Struktur an dieser Stirnfläche/diesen Stirnflächen befestigt ist. Dadurch kann ein Wirkmassenblock radial abbrennen und es kann ein relativ geringer Abstand zwischen der Struktur und der abbrennenden Wirkmasse sicher gestellt werden.
  • Um die Anfeuerung der Wirkmasse zu beschleunigen ist es vorteilhaft, wenn die Wirkmasse von einer gasdichten durch das beim Abbrand entstehende Gas sprengbaren Umhüllung umgeben ist. Die Umhüllung kann dabei aus Papier, Klebeband oder einer Folie bestehen. Durch die Umhüllung wird der höhere Gasdruck innerhalb der Struktur schneller aufgebaut als ohne eine solche Umhüllung, weil verhindert wird, dass das Gas am Beginn der Reaktion durch die Struktur hinausströmt. Dadurch wird der Abbrand zunächst sehr beschleunigt und die Anstiegszeit beim Abbrand des Scheinziels verkürzt. Eine entsprechend kurze Anstiegszeit wäre auch durch die Verwendung einer relativ großen Menge eines Anfeuerungssatzes möglich. Dies würde jedoch die Sicherheit des Scheinzielwirkkörpers gefährden, da ein solcher Anfeuerungssatz üblicherweise leicht entzündlich ist. Eine.starke Anfeuerung erzeugt auch häufig einen nichtspektralen Blitz durch Schwarzkörperstrahlung. Dies kann dem Suchkopf verraten, dass es sich um ein Scheinziel handelt.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Aus den im Folgenden angegebenen Wirkmassenzusammensetzungen wurden Tabletten mit ca. 17 mm Durchmesser, 30 mm Höhe und einem Gewicht von 10 g gepresst. Die dazu verwendete ionische Flüssigkeit 1-Butyl-3-methylimidazoliumperchlorat (BMIM-ClO4) wurde dabei wie folgt hergestellt:
  • 150 g BMIM-Cl wurden in ca. 600 ml trockenem Methanol bei 25°C in einem 2 Liter Einhalskolben aufgelöst. Eine stöchiometrische Menge trockenes Natriumperchlorat wurde ebenfalls in 600 ml trockenem Methanol in einem 2 Liter Einhalskolben getrennt aufgelöst. Dann wurde die gesamte Perchloratlösung auf einmal in die BMIM-Chloridlösung gegeben. Die Flasche, in der die Perchloratlösung war, wurde noch 3 x mit 50 ml trockenem Methanol gewaschen und das Methanol auch noch zu der BMIM-Chloridlösung gegeben. Die resultierende Lösung wurde nach einigen Minuten trüb und gelb, als das entstandene Natriumchlorid begann auszufallen.
  • Die gesamte Lösung wurde anschließend eine Stunde unter Rückfluss gekocht. Die heiße Lösung wurde danach mittels einer Fritte in einen 2 Liter Einhalskolben filtriert und der Niederschlag noch 3 x mit 50 ml trockenem Methanol gewaschen. Der praktisch ausschließlich aus Kochsalz bestehende Filterkuchen wurde entsorgt.
  • Der Einhalskolben wurde anschließend an einen Rotationsverdampfer angeschlossen und das Methanol unter ca. 500 mbar Druck abdestilliert, wobei das Wasserbad im Verdampfer auf 90°C erhitzt wurde. Als das Methanol abdestilliert war, wurde das warme rohe BMIM-ClO4 aus dem Kolben nochmals durch die Fritte in einen 250 ml Scheidetrichter filtriert, weil beim Verdampfen des Methanols noch weiteres Kochsalz ausgefallen ist.
  • Das fertige BMIM-ClO4 (ein gelbliches, zähflüssiges Öl) wurde aus dem Scheidetrichter in eine Laborflasche gefüllt und gewogen. Die Ausbeute war nahezu quantitativ.
  • Alle hergestellten Tabletten wurden im Labor ohne Wind in jeweils zwei parallelen Versuchen abgebrannt. Dazu wurden die Tabletten gezündet und die spektrale Leistung sowie die Abbrandzeit mittels eines Radiometers (Laserprobe RM-5650) mit zwei Messköpfen jeweils vom Typ RkP-575 und Hochgeschwindigkeitsvideoaufzeichnung ermittelt. Die dargestellten Ergebnisse sind jeweils Mittelwerte aus den beiden parallelen Versuchen.
    • Beispiel 1: Wirkmassenzusammensetzung:
  • Stoff Typ Gew.-%
    Ammoniumperchlorat gemahlen d50 = 25 µm 21,9
    Nitrocellulose Hagedorn H24 37,9
    Diethylenglycoldinitrat selbst synthetisiert 10,8
    BMIM-ClO4 selbst synthetisiert 5,4
    Dicyandiamid ABCR kristallin 24,0
    Akardit II 0,1
  • Bei einem ersten Versuch wurden die Wirkmassentabletten ohne die umhüllende Struktur abgebrannt. Bei einem zweiten Versuch wurde die Wirkmassentablette vor dem Abbrand in ein feinmaschiges Edelstahlnetz mit einer Maschenweite von 0,15 mm und bei einem dritten Versuch in Quarzwolle eingehüllt. Beim Abbrand reichte das in der Wirkmasse enthaltene Oxidationsmittel Ammoniumperchlorat zur vollständigen Oxidation der Nitrocellulose nicht aus, so dass beim Abbrand neben der Primärflamme mindestens eine Sekundärflamme und damit eine Flamme mit unterschiedlichen Temperaturzonen entstand, wobei die Temperatur am Edelstahlnetz und an der Quarzwolle verhältnismäßig niedrig blieb. Beide waren nach dem Abbrand unverändert. Dies zeigt, dass die Temperatur direkt an der Struktur etwa 1.000°C nicht überstiegen hat. Beim Abbrand zeigten sich die folgenden Ergebnisse:
    Wirkmasse umgebende Struktur KW [(J/(g sr))] MW [(J/(g sr))] (MW + KW) [(J/(g sr))] MW/KW Abbrandzeit [s]
    keine 10 113 123 11,3 24,3
    Edelstahlnetz 0,15 mm 19,7 126 145 6,4 13,8
    Quarzwolle 8,8 115 124 13,1 12,2
    KW = Leistung im Kurzwellenkanal (ca. 1,5 bis 2,5 µm), MW = Leistung im Mittelwellenkanal (ca. 3,5 bis 5,0 µm);
  • Bei der Interpretation der Ergebnisse ist zu beachten, dass das Edelstahlnetz beim Abbrand relativ heiß geglüht hat und dadurch das Spektralverhältnis verschlechterte. Bei einem Abbrand unter Einsatzbedingungen, bei denen der Scheinzielwirkkörper zunächst mit hoher Geschwindigkeit fliegt und dadurch starkem Wind ausgesetzt ist, kühlt der Wind die Flamme und das Netz stark ab, so dass das Spektralverhältnis dann besser ist als hier dargestellt. Beim Einsatz der Quarzwolle wurde ein besseres Spektralverhältnis ermittelt. Die Reduktion der Leistung nur im KW-Band beim Einsatz der Quarzwolle zeigt, dass der Ruß durch die Quarzwolle abgefiltert und dessen Strahlung abgeschirmt wurde. Durch das Edelstahlnetz und die Quarzwolle wurde die Abbrandrate etwa verdoppelt. Dies beruht auf dem durch diese Struktur beim Abbrand bewirkten Überdruck an der Oberfläche der Wirkmasse sowie auf der Temperaturrückstrahlung vom Edelstahlnetz bzw. der Quarzwolle auf die Tablette.
    • Beispiel 2:
  • Es wurden dieselben Tabletten verwendet wie bei Beispiel 1. Bei einem ersten Versuch bestand die die Wirkmasse umhüllende Struktur aus einem Edelstahlnetz mit einer Maschenweite von 0,15 mm. Zwei weitere Versuche wurden mit den gleichen Edelstahlnetzen durchgeführt, die jedoch mit zwei unterschiedlichen Wassergaskatalysatoren beschichtet waren. Zum Beschichten wurden die Edelstahlnetze jeweils mehrfach in eine wässrige Katalysatorsuspension getaucht und nachfolgend getrocknet. Einer der Katalysatoren war ein sogenannter HTS (High Temperature Shift)-Katalysator, bestehend aus Magnetit mit 10 mol-% Chrom(III)oxid. Der andere war ein sogenannter LTS (Low Temperature Shift)-Katalysator, bestehend aus Zinkoxid, Aluminiumoxid und Kupfer(II)oxid im Molarverhältnis 1:1:1. Beide Katalysatoren wurden aus 0,1-molaren Lösungen ausgefällt. Die Edelstahlnetze wurden in diese Suspension eingetaucht und bei 120°C für eine halbe Stunde getrocknet. Dieser Vorgang wurde jeweils dreimal wiederholt. Dabei war es nicht möglich, die Menge an auf dem Netz zurückgebliebenem Katalysator zu bestimmen.
  • In einer weiteren Versuchsreihe wurde statt des Edelstahlnetzes Quarzwolle verwendet. Eine abgewogene Menge der Katalysatoren wurde jeweils in Wasser suspendiert und durch die Quarzwolle filtriert. Als weiterer Katalysator wurde dabei auch Magnetit verwendet. Die Quarzwolle mit dem Katalysator wurde anschließend bei 120°C für eine halbe Stunde getrocknet. Die Wirkmassentabletten wurden in diese Wolle gewickelt und mit einem 1 mm dicken Eisendraht umwickelt, um die Wolle während des Abbrands zu fixieren. Die Menge an Katalysator betrug dabei jeweils 1% des Tablettengewichts. Weiterhin wurde Quarzwolle mit 0,01 Gew.-% Platin, bezogen auf das Tablettengewicht, imprägniert, indem die Quarzwolle mit einer Hexachlorplatinsäurelösung imprägniert wurde, wobei die gesamte Menge der Lösung von der Quarzwolle absorbiert wurde. Die Quarzwolle wurde anschließend getrocknet. Beim Abbrand wurden die folgenden Ergebnisse erzielt:
    Wirkmasse umgebende Struktur KW [(J/(g sr))] MW [(J/(g sr))] (MW + KW) [(J/(g sr))] MW/KW Abbrandzeit [s]
    keine 10 113 123 11,3 24,3
    Edelstahlnetz 0,15 mm 19,7 126 145 6,4 13,8
    Edelstahlnetz 0,15 mm mit HTS 13 116 129 8,9 12,2
    Edelstahlnetz 0,15 mm mit LTS 15 110 125 7,4 12,1
    Quarzwolle 3,8 52,9 56,7 13,8 12,0
    Quarzwolle mit 1% LTS 5,3 64,9 70,3 12,2 10,8
    Quarzwolle mit 1 % HTS 3,0 69,6 72,6 22,9 11,3
    Quarzwolle mit 0,01% Platin 4,3 95,5 99,8 22,0 15,9
    Quarzwolle mit 1 % Magnetit 5,9 108,1 113,9 18,4 17,5
    KW = Leistung im Kurzwellenkanal (ca. 1,5 bis 2,5 µm), MW = Leistung im Mittelwellenkanal (ca. 3,5 bis 5,0 µm);
  • Bei den Versuchen zeigte sich, dass der Katalysator praktisch keine negative Wirkung auf die Abbrandzeit hatte, obwohl die Rückstrahlung von den Edelstahlnetzen mit Katalysator geringer war, weil die Netze durch die katalytische Reaktion abgekühlt wurden. Dies zeigt, dass für die Abbrandzeit nahezu ausschließlich die durch die Struktur bedingte Druckerhöhung entscheidend ist. Teilweise wurde durch den Katalysator eine geringfügige Beschleunigung des Abbrands erreicht. Das Spektralverhältnis konnte teilweise durch den Katalysator erheblich erhöht werden.
    • Beispiel 3:
  • Es wurden Tabletten aus den folgenden Wirkmassegemischen gepresst:
    Wirkmasse 1:
    Stoff Typ Gew.-%
    Ammoniumperchlorat gemahlen d50 = 25 µm 21,7
    Nitrocellulose Hagedorn H24 37,9
    Diethylenglycoldinitrat selbst synthetisiert 10,8
    BMIM-ClO4 selbst synthetisiert 5,4
    Dicyandiamid ABCR kristallin 24,0
    Akardit II 0,1
    Ceroxid Schuchardt 0,1
    Magnetit selbst gefällt, Partikelgröße < 1 µm 0,1
    Wirkmasse 2:
    Stoff Typ Gew.-%
    Ammoniumperchlorat gemahlen d50 = 25 µm 40,8
    Nitrocellulose Hagedorn H24 50,15
    Ceriumoxid fein 0,1
    Dioctyladipat BASF 8,85
    Eisenphtalocyanin ABCR 0,2
  • Die hier verwendeten Wirkmassen enthalten jeweils einen Abbrandkatalysator und einen Wassergaskatalysator. In einem ersten Versuch erfolgte der Abbrand ohne eine die Tablette umhüllende Struktur. In einem zweiten Versuch wurde als Struktur ein gelöchertes Rohr aus Polyacetal (POM), Typ Delrin®, von der Fa. DuPont verwendet. Polyacetal brennt mit einer farblosen Flamme, die ein sehr hohes Spektralverhältnis aufweist. Dadurch hat der Kunststoff keine oder eine positive Wirkung auf das Spektralverhältnis. Weiterhin erhöht das Polyacetal den Energiegehalt des Scheinzielwirkkörpers. Zur Umhüllung wurde die Wirkmasse in das gelöcherte Rohr aus POM eingebracht. Die Ergebnisse dieser Versuche waren wie folgt:
    Wirk masse Wirkmasse umgebende Struktur KW [(J/(g sr))] MW [(J/(g sr))] (MW + KW) [(J/(g sr))] MW/KW Abbrand zeit [s]
    1 keine 19,7 126 145 6,4 13,8
    1 gelöchertes Rohr aus POM 13 116 129 8,9 12,2
    2 keine 3,6 80,2 83,8 22,8 16,0
    2 gelöchertes Rohr aus POM 2,8 91,5 94,3 32,6 10,1
    KW = Leistung im Kurzwellenkanal (ca. 1,5 bis 2,5 µm), MW = Leistung im Mittelwellenkanal (ca. 3,5 bis 5,0 µm);
  • Aus den Versuchsergebnissen ist ersichtlich, dass die POM-Struktur sowohl die spezifische Leistung als auch das Spektralverhältnis erhöht hat. Weiterhin hat die Struktur die Abbrandrate erhöht.

Claims (15)

  1. Scheinzielwirkkörper mit einer pyrotechnischen Wirkmasse und einer die Wirkmasse umgebenden Struktur,
    wobei die Struktur die Wirkmasse derart umgibt, dass bei einem Abbrand der Wirkmasse entstehendes Gas durch die Struktur so an einem Abströmen von der Wirkmasse gehindert wird, dass an mindestens 65% der gesamten Oberfläche der Wirkmasse ein höherer Gasdruck vorliegt als außerhalb der Struktur.
  2. Scheinzielwirkkörper nach Anspruch 1,
    wobei an mindestens 75%, insbesondere mindestens 85%, insbesondere mindestens 95%, insbesondere 100%, der gesamten Oberfläche der Wirkmasse ein höherer Gasdruck vorliegt als außerhalb der Struktur.
  3. Scheinzielwirkkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Struktur aus einem Material besteht, welches einer beim Abbrand an der Struktur entstehenden Temperatur für mindestens ein Drittel, insbesondere mindestens die Hälfte, einer für den gesamten Abbrand der Wirkmasse benötigten Zeit standhält.
  4. Scheinzielwirkkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Struktur aus einem Material besteht, welches einer beim Abbrand an der Struktur entstehenden Temperatur für mindestens 1,3 s, insbesondere mindestens 1,5 s, insbesondere mindestens 2 s, standhält.
  5. Scheinzielwirkkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Struktur in Form eines, insbesondere mehrlagigen, Metallnetzes, in Form einer/eines, insbesondere von einem Metallnetz umgebenen, aus einem anorganischen Material, insbesondere Stein, Quarz, Aluminiumoxid, Keramik oder Glas, bestehenden Wolle, Vlies oder Gewebes oder in Form einer Öffnungen aufweisenden Brennkammer, insbesondere einer die Öffnungen über die gesamte Oberfläche der Brennkammer verteilt aufweisenden Brennkammer, vorliegt oder aus einem, insbesondere mit nicht rußender Flamme, brennbaren Material besteht oder ein solches Material umfasst.
  6. Scheinzielwirkkörper nach Anspruch 5,
    wobei das brennbare Material ein doppel- oder mehrbasiges Treibladungspulver, eine weitere pyrotechnische Wirkmasse, ein Kunststoff, insbesondere Polyacetal (POM), Polyamid, Polyethylen, Polypropylen, Zellulosenitrat oder Nitrocellulose, umfasst.
  7. Scheinzielwirkkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Struktur so gestaltet ist, dass der Gasdruck an mindestens 65%, insbesondere mindestens 75%, insbesondere mindestens 85%, insbesondere mindestens 95%, insbesondere 100%, der gesamten Oberfläche der Wirkmasse um mindestens 0,5 bar, insbesondere mindestens 1 bar, insbesondere mindestens 1,5 bar, insbesondere mindestens 2 bar, höher ist als der Atmosphärendruck.
  8. Scheinzielwirkkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Struktur so gestaltet ist, dass der Gasdruck bei einem Abbrand der Wirkmasse an mindestens 65%, insbesondere mindestens 75%, insbesondere mindestens 85%, insbesondere mindestens 95%, insbesondere 100%, der gesamten Oberfläche der Wirkmasse für mindestens 1,3 s, insbesondere mindestens 1,5 s, insbesondere mindestens 2 s, höher ist als der Atmosphärendruck.
  9. Scheinzielwirkkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Struktur mit einem Redoxkatalysator beschichtet ist oder aus einem Redoxkatalysator besteht.
  10. Scheinzielwirkkörper nach Anspruch 9,
    wobei der Redoxkatalysator einen Wassergaskatalysator, mindesteins eine metallorganische Verbindung, insbesondere ein metallorganisches Pigment oder Metallkomplex, ein Oxid oder ein Salz eines Seltenerdmetalls, eine ein Seltenerdmetall enthaltende Verbindung, die in einer beim Abbrand der Wirkmasse entstehenden Flamme ein Oxid eines Seltenerdmetalls bildet, Zirkonium, Titan, Aluminium, Zink, Magnesium, Calcium, Strontium, Barium, Hafnium, Vanadin, Niob, Tantal, Chrom, Nickel, Silber, Eisen, Mangan, Molybdän, Wolfram, Kobalt, Kupfer oder Thorium oder ein Oxid eines der genannten Metalle oder eine eines der genannten Metalle enthaltende Verbindung, die in einer beim Abbrand der Wirkmasse entstehenden Flamme ein Oxid eines solchen Metalls bildet, ein Platinmetall, Rhenium oder eine ein Platinmetall, Rhenium oder Silber enthaltende Verbindung, die in einer beim Abbrand der Wirkmasse entstehenden Flamme zum Metall reduziert wird, oder ein Gemisch aus mindestens zwei der vorgenannten Verbindungen oder Elemente umfasst.
  11. Scheinzielwirkkörper nach Anspruch 9,
    wobei der Redoxkatalysator CeO2, Ce2O3, Yttriumoxid, Ytterbiumoxid, Neodymiumoxid, Lanthanoxid, ein Gemisch der genannten Oxide, insbesondere ein Gemisch von CeO2 und Yttriumoxid, ein Kupfer-dotiertes Gemisch aus Aluminium- und Zinkoxid (LTS-Katalysator), ein Chrom-dotiertes Magnetit (Fe3O4) (HTS-Katalysator), ein Phtalocyanin, insbesondere Kupferphtalocyanin, Eisenphtalocyanin, Chromphtalocyanin, Kobaltphtalocyanin, Nickelphtalocyanin oder Molybdänphtalocyanin, Eisenferricyanid oder ein Porphyrin umfasst.
  12. Scheinzielwirkkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Wirkmasse eine beim Abbrand spektral strahlende Wirkmasse ist.
  13. Scheinzielwirkkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Wirkmasse eine beim Abbrand mindestens eine Sekundärflamme erzeugende Wirkmasse ist.
  14. Scheinzielwirkkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Wirkmasse in Form eines Blocks oder mehrere Stäbe vorliegt, wobei zumindest eine Stirnfläche davon mit einem Mittel zur Hemmung des Abbrands behandelt ist und die Struktur an der Stirnfläche oder zwei Stirnflächen befestigt ist.
  15. Scheinzielwirkkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    wobei die Wirkmasse von einer gasdichten durch das beim Abbrand entstehende Gas sprengbaren Umhüllung umgeben ist.
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