EP3995473A1 - Wirkmasse für ein bei hoher windgeschwindigkeit brennendes pyrotechnisches scheinziel - Google Patents

Wirkmasse für ein bei hoher windgeschwindigkeit brennendes pyrotechnisches scheinziel Download PDF

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EP3995473A1
EP3995473A1 EP21206938.9A EP21206938A EP3995473A1 EP 3995473 A1 EP3995473 A1 EP 3995473A1 EP 21206938 A EP21206938 A EP 21206938A EP 3995473 A1 EP3995473 A1 EP 3995473A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
active composition
salt
active
composition according
aliphatic
Prior art date
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Pending
Application number
EP21206938.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Arno Hahma
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Diehl Defence GmbH and Co KG
Original Assignee
Diehl Defence GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Diehl Defence GmbH and Co KG filed Critical Diehl Defence GmbH and Co KG
Publication of EP3995473A1 publication Critical patent/EP3995473A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06C—DETONATING OR PRIMING DEVICES; FUSES; CHEMICAL LIGHTERS; PYROPHORIC COMPOSITIONS
    • C06C15/00—Pyrophoric compositions; Flints

Definitions

  • the invention relates to an active mass for a pyrotechnic decoy that burns at a wind speed of more than 100 m/s and thereby emits spectral infrared radiation, as well as a pyrotechnic decoy containing this active mass and a use of the active mass.
  • Effective masses for pyrotechnic decoys that emit spectral infrared radiation during combustion emit significantly more energy in the medium-wave wavelength range of 3.7 to 5.1 ⁇ m during combustion than in the short-wave wavelength range of 1.9 to 2.3 ⁇ m.
  • the ratio of the energy of the radiation in the medium-wave range to the energy of the radiation in the short-wave range is also referred to as the spectral ratio.
  • Such active substances are, for example, from EP 2 698 362 A2 famous.
  • the active composition disclosed therein comprises ammonium perchlorate as the oxidizing agent and at least one nitrate ester and/or one nitrosamine as the fuel.
  • the nitrate ester can be, for example, nitrocellulose.
  • diethylene glycol dinitrate and an ionic liquid can be contained as a further fuel.
  • decoy effective masses have performance often decreases sharply at high wind speeds. This can be compensated for by using a larger amount of the active mass.
  • the object of the present invention is to specify an effective mass for a pyrotechnic decoy target which burns reliably at a wind speed of more than 100 m/s and at the same time emits spectral infrared radiation and which has a relatively high spectral ratio. Furthermore, a pyrotechnic decoy and a use should be specified.
  • an active mass is reliable for a wind speed of more than 100 m/s, in particular more than 150 m/s, in particular more than 200 m/s, in particular more than 250 m/s, in particular more than 300 m/s burning and thereby spectral infrared radiation emitting pyrotechnic decoy provided.
  • a burn at a wind speed of more than 150 m/s is necessary in order to simulate a fast-flying aircraft, for example a combat aircraft, through the decoy. The burnup should also take place reliably if no means are provided to protect the active mass from high wind speeds.
  • the active mass according to the invention comprises a first fuel and an oxidizing agent.
  • the first fuel is an aliphatic or heterocyclic compound or an aliphatic or heterocyclic polymer.
  • the aliphatic compound or the aliphatic polymer has at most 5 carbon atoms in a row, ie directly connected to one another by a covalent bond.
  • the heterocyclic compound or the heterocyclic polymer are at most 5 carbon atoms directly adjacent in the heterocycle or in the heterocycles of the compound or of polymers before.
  • the heterocyclic polymer or the heterocyclic compound does not include any aromatics which only have carbon atoms in a ring.
  • a heterocyclic polymer is understood to mean a polymer in which a heterocyclic unit is repeated.
  • An aliphatic polymer is understood to mean a polymer in which an aliphatic unit is repeated.
  • the active mass also includes a salt of an aliphatic carboxylic acid as the second fuel.
  • the salt is usually present as a solid. This does not include an ionic liquid.
  • the oxidizing agent contained in the active mass can also serve as an oxidizing agent for the second fuel.
  • the active compound according to the invention is relatively easily flammable, requires no wind protection for reliable combustion and has a relatively high spectral ratio.
  • the salt of the aliphatic carboxylic acid produces a solid or liquid slag during combustion, which transfers heat to the burning surface of the active mass and thereby stabilizes the combustion even at high wind speeds so that no wind protection is required.
  • the avoidance of more than 5 carbon atoms in a row and the direct vicinity of more than 5 carbon atoms in the heterocycle or in the heterocycles prevents or at least reduces the formation of all-carbon aromatics and thus soot on combustion. The formation of soot would cause the emission of unwanted black body radiation during combustion.
  • the aliphatic carboxylic acid has at most 5 carbon atoms in a row per molecule, i. H. carbon atoms linked together by a covalent bond. Soot formation can also be prevented, at least to a large extent, by the fact that there are only single bonds in the aliphatic compound or the aliphatic polymer, in particular between carbon atoms, and/or there are only single bonds between carbon atoms in the aliphatic carboxylic acid. The presence of double or triple bonds increases the probability of soot formation during combustion of the active mass.
  • the active composition according to the invention has a higher density due to the higher density of the salt compared to an active composition containing only the other components of the active composition according to the invention.
  • the higher the density of an active mass the smaller the volume it takes up in a decoy. This allows smaller calibers and when transporting multiple decoys allows better utilization of the available cargo space in an aircraft.
  • An advantage of the active mass according to the invention is that a high temperature is not required to maintain combustion at high wind speeds.
  • the first fuel and the oxidizing agent can therefore be selected in such a way that the combustion takes place at a relatively low temperature, for example in such a way that the temperature in the solid phase of the active mass remains below 700.degree.
  • the blackbody radiation emitted by the solid phase has its maximum within the medium-wave range and only emits little in the short-wave range.
  • the first fuel, the oxidizing agent and their respective amounts can be selected in such a way that the surface temperature of the active mass during combustion is in the range from 200 to 700.degree.
  • Corresponding quantitative ratios for a given first fuel and a given oxidizing agent can be determined by routine experiments and heat measurements on the surface, for example using a calibrated thermal imaging camera or thermocouples.
  • the inventors have found that the formation of slag by the salt on the burning surface of the active mass allows for a colder flame and thereby results in a higher spectral ratio.
  • a colder flame usually has the effect that the active mass is heated less by the reflection from the flame and therefore burns more slowly and unreliably and, in particular, can be blown out more easily by the wind.
  • the inventors have recognized that the supply of heat to the surface of the active mass is relatively high due to the slag forming from the salt, even when the flame is relatively cold. This also increases the burning rate and the reliability of the burning, even at higher wind speeds, despite the relatively cool flame and the associated high spectral ratio.
  • the active mass By stabilizing the flame, it is also possible to form the active mass with a strong oxygen underbalance, so that more atmospheric oxygen serves as an additional oxidizing agent during combustion. This enlarges the flame and increases the output without the negative oxygen balance leading to a sooty flame that emits black body radiation. Because the amount of oxidizing agent in the active mass can be reduced by including atmospheric oxygen as an additional oxidizing agent, per unit mass the active mass more gas and more energy to generate a flame are generated.
  • the inventors have also found that the radiation spectrum generated by the active mass according to the invention during combustion resembles the radiation spectrum of an aircraft engine during operation more precisely than with previous active masses.
  • the salt can be contained in the active composition in a proportion of at least 1% by weight, in particular at least 5% by weight, in particular at least 10% by weight, in particular at least 15% by weight.
  • the salt is contained therein in a proportion of at most 30% by weight, in particular at most 25% by weight.
  • the salt can be present in a proportion of 1 to 30% by weight, in particular 5 to 30% by weight, in particular 10 to 25% by weight, in particular 15 to 25% by weight.
  • the salt of the aliphatic carboxylic acid may be an alkali metal salt, an alkaline earth metal salt, a salt of a nitrogen-containing base, or a salt of an inorganic acid.
  • Alkali metal salts have the advantage that the combustion products from them bind water and thereby reduce the radiation in the short-wave range. This increases the spectral ratio.
  • the cation of the salt of the nitrogen-containing base can be ammonium, guanidinium or hydrazinium.
  • the anion of the inorganic acid salt may be chloride, sulfate, nitrate or perchlorate.
  • the alkali metal residue in the flame can react with the hydrochloric acid released from the ammonium perchlorate to form the alkali metal chloride. This releases more heat near the burning surface, further stabilizing the flame without producing shortwave radiation. In addition, this reduces the concentration of hydrogen chloride in the flame and thus an emission in the short-wave range emanating from the hydrogen chloride. This increases the spectral ratio.
  • the medium-wave radiation emitted by hydrogen chloride is relatively weak. A loss of this radiation has only a negligible effect on the performance of the active mass during combustion in the medium wave range.
  • alkali metal and ammonium chlorides and also alkaline earth metal chlorides that may be formed during combustion have at most a low emissivity in the infrared range. They do not generate any black body radiation in the flame and do not interfere at all or only negligibly with the spectral ratio and the spectral infrared radiation.
  • the slag formed from the salt during combustion is usually liquid. The resulting flame is entirely gaseous and has a high spectral ratio. Liquid slags usually have a low emissivity. They also do not interfere with the spectral infrared radiation emitted during combustion, or at most only to a negligible extent.
  • the salt of the aliphatic carboxylic acid can be an acetate, especially sodium acetate or lithium acetate, a propionate, especially sodium propionate, a tartrate, especially potassium hydrogen tartrate or diammonium tartrate, a citrate, especially trisodium citrate or triammonium citrate, or an oxalate, especially sodium, calcium or strontium oxalate .
  • the salt of the aliphatic carboxylic acid is an acetate, a propionate, a tartrate or a citrate.
  • the first fuel can be nitrocellulose.
  • the oxidizing agent can be a perchlorate, in particular ammonium perchlorate.
  • the resulting hydrogen chloride during combustion can generate additional heat when reacting with bases in the flame and thus increase the radiation yield in the medium-wave range.
  • the first fuel is nitrocellulose and the oxidizing agent is ammonium perchlorate.
  • Such an active mass has proven to be particularly low in soot during combustion. The resulting spectral ratio is therefore high.
  • the active composition can also include a binder, especially if none of the other ingredients have a binding effect.
  • nitrocellulose for example, can have a binding effect.
  • the binder can be, for example, polyvinylpyrrolidone, a polyacetal, polytetrahydrofuran, polyethylene glycol or polypropylene glycol. These binders have the advantage of producing very little soot and therefore very little blackbody radiation during combustion.
  • the active mass can comprise dicyandiamide and/or paracyanine as a further fuel. Both of these other fuels increase the performance of the active mass during combustion without producing soot.
  • the invention also relates to a pyrotechnic decoy for emitting spectral infrared radiation at a wind speed of more than 100 m/s, in particular more than 150 m/s, in particular more than 200 m/s, in particular more than 250 m/s, in particular more than 300 m/s, the decoy comprising an active mass according to the invention.
  • the invention also relates to the use of an active material according to the invention as an active material for a wind speed of more than 100 m/s, in particular more than 150 m/s, in particular more than 200 m/s, in particular more than 250 m/s, in particular more than 300 m/s, burning pyrotechnic decoy to generate spectral infrared radiation.
  • BMIM-ClO 4 ionic liquid 1-butyl-3-methylimidazolium perchlorate
  • E KW specific power in KW band (approx. 2 to 3 ⁇ m) in J/(g sr)
  • E MW specific power in MW band (approx. 3 to 5 ⁇ m) in J/(g sr)
  • E MW /E KW the ratio of the power in the MW band to the power in the KW band
  • % MTV Performance as a percentage of standard MTV.
  • Table 1 Measurement results of radiation measurements in the laboratory without wind. All results are average values from 5 parallel experiments.
  • the exemplary embodiments contain other substances, none of which, however, are absolutely essential for the functioning of the active mass.
  • diethylene glycol dinitrate DEGDN
  • a liquid fugitive plasticizer to make nitrocellulose easier to process DEGDN
  • polyvinyl nitrate can also be used as a solid, non-volatile plasticizer. Although this has more than 6 carbon atoms in a row, it is not sooty when burned because of the nitrate groups it contains.
  • the ionic liquid BMIM-ClO 4 serves as a flame extender but is not required.
  • Akardit II is a stabilizer for nitrocellulose, which increases the durability of nitrocellulose and reduces its self-ignition.
  • Cerium oxide promotes the water gas shift reaction as does HTS (Fe 3 O 4 ) and thereby stabilizes the flame in the wind, but is also not required.
  • Iron(III) oxide serves as a combustion catalyst for ammonium perchlorate only to accelerate its combustion.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wirkmasse für ein bei einer Windgeschwindigkeit von mehr als 100 m/s brennendes und dabei spektrale Infrarotstrahlung emittierendes pyrotechnisches Scheinziel, ein diese Wirkmasse enthaltendes pyrotechnisches Scheinziel und eine Verwendung der Wirkmasse, wobei die Wirkmasse einen organischen ersten Brennstoff und ein Oxidationsmittel umfasst, wobei der erste Brennstoff eine aliphatische oder heterocyclische Verbindung oder ein aliphatisches oder heterocyclisches Polymer ist, wobei bei der aliphatischen Verbindung oder dem aliphatischen Polymer höchstens 5 Kohlenstoffatome in einer Reihe und bei der heterocyclischen Verbindung oder dem heterocyclischen Polymer höchstens 5 Kohlenstoffatome direkt benachbart im Heterocyclus oder in den Heterocyclen vorliegen und die Wirkmasse weiterhin ein Salz einer aliphatischen Carbonsäure als zweiten Brennstoff umfasst.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Wirkmasse für ein bei einer Windgeschwindigkeit von mehr als 100 m/s brennendes und dabei spektrale Infrarotstrahlung emittierendes pyrotechnisches Scheinziel sowie ein diese Wirkmasse enthaltendes pyrotechnisches Scheinziel und eine Verwendung der Wirkmasse.
  • Spektrale Infrarotstrahlung beim Abbrand emittierende Wirkmassen für pyrotechnische Scheinziele emittieren beim Abbrand deutlich mehr Energie im mittelwelligen Wellenlängenbereich von 3,7 bis 5,1 µm als im kurzwelligen Wellenlängenbereich von 1,9 bis 2,3 µm. Das Verhältnis der Energie der Strahlung im mittelwelligen Bereich zur Energie der Strahlung im kurzwelligen Bereich wird auch als Spektralverhältnis bezeichnet.
  • Derartige Wirkmassen sind beispielsweise aus der EP 2 698 362 A2 bekannt. Die darin offenbarte Wirkmasse umfasst Ammoniumperchlorat als Oxidationsmittel und mindestens einen Nitratester und/oder ein Nitrosamin als Brennstoff. Bei dem Nitratester kann es sich beispielsweise um Nitrocellulose handeln. Weiterhin können Diethylenglykoldinitrat und eine ionische Flüssigkeit als weiterer Brennstoff enthalten sein.
  • Ein Problem bekannter Scheinzielwirkmassen besteht darin, dass deren Leistung bei hoher Windgeschwindigkeit oft stark abnimmt. Dies kann durch den Einsatz einer größeren Menge der Wirkmasse ausgeglichen werden. Dies führt jedoch dazu, dass verhältnismäßig große Kaliber des Scheinziels erforderlich sind und in einem begrenzten Laderaum eines Flugzeugs nur verhältnismäßig wenig Scheinziele transportiert werden können. Außerdem steigt durch den zum Ausgleich der geringen Leistung erforderlichen höheren Umsatz einer solchen Wirkmasse pro Zeiteinheit auch die Leistung der im Kurzwellenbereich emittierten Strahlung. Da es inzwischen Suchköpfe gibt, welche auf das Überschreiten einer vordefinierten Schwelle der emittierten Strahlungsleistung im Kurzwellenbereich ansprechen, sind derartige Wirkmassen für das Täuschen solcher Suchköpfe nicht mehr geeignet.
  • Aus Shidlovskiy, A. A., Principles of Pyrotechnis, Maschinostroyeniye Press, 1964, Seite 184 ist ein Kaliumchlorat, Strontiumoxalat und Kolophonium enthaltender Leuchtsatz bekannt. Ein solcher Leuchtsatz ist als Wirkmasse für ein pyrotechnisches Scheinziel zur Emission spektraler Infrarotstrahlung ungeeignet, weil die beim Abbrand emittierte Strahlung einen hohen Anteil an Schwarzkörperstrahlung enthält.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Wirkmasse für ein bei einer Windgeschwindigkeit von mehr als 100 m/s zuverlässig brennendes und dabei spektrale Infrarotstrahlung emittierendes pyrotechnisches Scheinziel anzugeben, die ein verhältnismäßig hohes Spektralverhältnis aufweist. Weiterhin sollen ein pyrotechnisches Scheinziel und eine Verwendung angegeben werden.
  • Die Aufgaben werden durch die Merkmale der Patentansprüche 1, 14 und 15 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Patentansprüche 2 bis 13.
  • Erfindungsgemäß ist eine Wirkmasse für ein bei einer Windgeschwindigkeit von mehr als 100 m/s, insbesondere mehr als 150 m/s, insbesondere mehr als 200 m/s, insbesondere mehr als 250 m/s, insbesondere mehr als 300 m/s, zuverlässig brennendes und dabei spektrale Infrarotstrahlung emittierendes pyrotechnisches Scheinziel vorgesehen. Ein Abbrand bei einer Windgeschwindigkeit von mehr als 150 m/s ist notwendig um ein schnell fliegendes Flugzeug, beispielsweise ein Kampfflugzeug, durch das Scheinziel vorzutäuschen. Der Abbrand soll auch dann zuverlässig erfolgen, wenn keine Mittel zum Schutz der Wirkmasse vor hoher Windgeschwindigkeit vorgesehen sind. Die erfindungsgemäße Wirkmasse umfasst einen ersten Brennstoff und ein Oxidationsmittel. Der erste Brennstoff ist eine aliphatische oder heterocyclische Verbindung oder ein aliphatisches oder heterocyclisches Polymer. Dabei liegen bei der aliphatischen Verbindung oder dem aliphatischen Polymer höchstens 5 Kohlenstoffatome in einer Reihe, d. h. direkt durch eine kovalente Bindung miteinander verbunden, vor. Bei der heterocyclischen Verbindung oder dem heterocyclischen Polymer liegen höchstens 5 Kohlenstoffatome direkt benachbart im Heterocyclus bzw. in den Heterocyclen der Verbindung oder des Polymers vor. Insbesondere umfasst das heterocyclische Polymer bzw. die heterocyclische Verbindung keine Aromaten, welche ausschließlich C-Atome in einem Ring aufweisen. Unter einem heterocyclischen Polymer wird ein Polymer verstanden, in welchem sich eine heterocyclische Einheit wiederholt. Unter einem aliphatischen Polymer wird ein Polymer verstanden, in welchem sich eine aliphatische Einheit wiederholt.
  • Erfindungsgemäß umfasst die Wirkmasse weiterhin ein Salz einer aliphatischen Carbonsäure als zweiten Brennstoff. Das Salz liegt dabei üblicherweise als Feststoff vor. Eine ionische Flüssigkeit ist davon nicht umfasst. Das in der Wirkmasse enthaltene Oxidationsmittel kann auch als Oxidationsmittel für den zweiten Brennstoff dienen.
  • Die erfindungsgemäße Wirkmasse ist verhältnismäßig leicht entzündlich, benötigt zum zuverlässigen Abbrand keinen Windschutz und weist ein verhältnismäßig hohes Spektralverhältnis auf. Das Salz der aliphatischen Carbonsäure erzeugt beim Abbrand eine feste oder flüssige Schlacke, die Wärme auf die brennende Oberfläche der Wirkmasse überträgt und dadurch den Abbrand auch bei hoher Windgeschwindigkeit so stabilisiert, dass kein Windschutz erforderlich ist. Das Vermeiden von mehr als 5 Kohlenstoffatomen in einer Reihe und der direkten Nachbarschaft von mehr als 5 Kohlenstoffatomen im Heterocyclus oder in den Heterocyclen verhindert oder vermindert zumindest die Bildung von nur aus Kohlenstoffatomen bestehenden Aromaten und damit von Ruß beim Abbrand. Eine Rußbildung würde beim Abbrand eine Emission von unerwünschter Schwarzkörperstrahlung bewirken. Zur Vermeidung von Rußbildung und damit Schwarzkörperstrahlung ist es auch vorteilhaft, wenn die aliphatische Carbonsäure pro Molekül höchstens 5 Kohlenstoffatome in einer Reihe, d. h. durch eine kovalente Bindung miteinander verbundene Kohlenstoffatome, umfasst. Eine Rußbildung kann auch dadurch, zumindest weitgehend, verhindert werden, dass in der aliphatischen Verbindung oder dem aliphatischen Polymer, insbesondere zwischen Kohlenstoffatomen, nur Einfachbindungen und/oder in der aliphatischen Carbonsäure nur Einfachbindungen zwischen Kohlenstoffatomen vorliegen. Das Vorhandensein von Doppel- oder Dreifachbindungen erhöht die Wahrscheinlichkeit einer Rußbildung beim Abbrand der Wirkmasse.
  • Grundsätzlich weist die erfindungsgemäße Wirkmasse durch die höhere Dichte des Salzes im Vergleich zu einer nur die sonstigen Bestandteile der erfindungsgemäßen Wirkmasse enthaltenden Wirkmasse eine höhere Dichte auf. Je höher die Dichte einer Wirkmasse ist, desto geringer ist das von ihr in einem Scheinziel beanspruchte Volumen. Dadurch werden kleinere Kaliber und beim Transport mehrerer Scheinziele in einem Flugzeug eine bessere Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Laderaums ermöglicht.
  • Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Wirkmasse besteht darin, dass zur Aufrechterhaltung der Verbrennung bei hoher Windgeschwindigkeit keine hohe Temperatur erforderlich ist. Der erste Brennstoff und das Oxidationsmittel können daher so gewählt werden, dass der Abbrand bei verhältnismäßig niedriger Temperatur erfolgt, beispielsweise so, dass die Temperatur in der festen Phase der Wirkmasse unterhalb von 700 °C bleibt. Dadurch hat die von der festen Phase emittierte Schwarzkörper-Strahlung ihr Maximum innerhalb des Mittelwellenbereichs und strahlt nur wenig im Kurzwellenbereich. Der erste Brennstoff, das Oxidationsmittel und deren jeweilige Mengen können so gewählt werden, dass die Oberflächentemperatur der Wirkmasse beim Abbrand im Bereich von 200 bis 700 °C liegt. Entsprechende Mengenverhältnisse bei einem gegebenen ersten Brennstoff und einem gegebenen Oxidationsmittel können durch Routineexperimente und Wärmemessungen auf der Oberfläche, beispielsweise mittels einer kalibrierten Wärmebildkamera bzw. Thermoelementen, ermittelt werden.
  • Außerdem haben die Erfinder festgestellt, dass die Schlackenbildung durch das Salz auf der brennenden Oberfläche der Wirkmasse eine kältere Flamme erlaubt und dadurch ein höheres Spektralverhältnis bewirkt. Eine kältere Flamme hat üblicherweise die Wirkung, dass die Wirkmasse weniger durch die Rückstrahlung aus der Flamme erhitzt wird und dadurch langsamer und unzuverlässiger brennt und insbesondere leichter durch Wind ausgeblasen werden kann. Die Erfinder haben erkannt, dass durch die sich aus dem Salz bildende Schlacke die Wärmezufuhr auf die Oberfläche der Wirkmasse auch bei verhältnismäßig kalter Flamme verhältnismäßig hoch ist. Dadurch wird auch die Abbrandrate und die Zuverlässigkeit des Abbrands auch bei höherer Windgeschwindigkeit trotz verhältnismäßig kühler Flamme und damit einhergehendem hohen Spektralverhältnis erhöht.
  • Durch die Stabilisierung der Flamme ist es auch möglich, die Wirkmasse stark Sauerstoff-unterbilanziert auszubilden, so dass mehr Luftsauerstoff als zusätzliches Oxidationsmittel beim Abbrand dient. Dadurch wird die Flamme vergrößert und die Leistung gesteigert, ohne dass die negative Sauerstoffbilanz zu einer rußenden und damit Schwarzkörperstrahlung emittierenden Flamme führt. Dadurch, dass durch die Einbeziehung von Luftsauerstoff als zusätzlichem Oxidationsmittel die Menge des Oxidationsmittels in der Wirkmasse reduziert werden kann, kann pro Masseneinheit der Wirkmasse mehr Gas und mehr Energie zur Erzeugung einer Flamme erzeugt werden.
  • Die Erfinder haben außerdem festgestellt, dass das von der erfindungsgemäßen Wirkmasse beim Abbrand erzeugte Strahlungsspektrum genauer als bei bisherigen Wirkmassen dem Strahlungsspektrum eines Flugzeugtriebwerks beim Betrieb ähnelt.
  • Das Salz kann in der Wirkmasse mit einem Anteil von mindestens 1 Gew.-%, insbesondere mindestens 5 Gew.-%, insbesondere mindestens 10 Gew.-%, insbesondere mindestens 15 Gew.-%, enthalten sein. Bei einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Wirkmasse ist das Salz darin mit einem Anteil von höchstens 30 Gew.-%, insbesondere höchstens 25 Gew.-%, enthalten. So kann das Salz beispielsweise mit einem Anteil von 1 bis 30 Gew.-%, insbesondere 5 bis 30 Gew.-%, insbesondere 10 bis 25 Gew.-%, insbesondere 15 bis 25 Gew.-%, enthalten sein.
  • Das Salz der aliphatischen Carbonsäure kann insbesondere ein Alkalimetallsalz, ein Erdalkalimetallsalz, ein Salz einer Stickstoff enthaltenden Base oder ein Salz einer anorganischen Säure sein. Alkalimetallsalze weisen den Vorteil auf, dass die Abbrandprodukte daraus Wasser binden und dadurch die Strahlung im Kurzwellenbereich reduzieren. Dadurch erhöht sich das Spektralverhältnis.
  • Bei dem Kation des Salzes der Stickstoff enthaltenden Base kann es sich um Ammonium, Guanidinium oder Hydrazinium handeln. Das Anion des Salzes der anorganischen Säure kann Chlorid, Sulfat, Nitrat oder Perchlorat sein.
  • Im Falle eines Alkalimetallsalzes als zweiten Brennstoff und Ammoniumperchlorat als Oxidationsmittel kann der Alkalimetallrest in der Flamme mit der aus dem Ammoniumperchlorat freigesetzten Salzsäure zum Alkalimetallchlorid reagieren. Dadurch wird weitere Wärme in der Nähe der brennenden Oberfläche freigesetzt und die Flamme dadurch weiter stabilisiert ohne Strahlung im Kurzwellenbereich zu erzeugen. Außerdem wird dadurch die Konzentration von Chlorwasserstoff in der Flamme und damit eine vom Chlorwasserstoff ausgehende Emission im Kurzwellenbereich reduziert. Dadurch erhöht sich das Spektralverhältnis. Die vom Chlorwasserstoff außerdem ausgehende Strahlung im Mittelwellenbereich ist verhältnismäßig schwach. Ein Verlust dieser Strahlung wirkt sich nur vernachlässigbar auf die Leistung der Wirkmasse beim Abbrand im Mittelwellenbereich aus. Alle beim Abbrand ggf. entstehende Alkalimetall- und Ammoniumchloride und auch Erdalkalimetallchloride weisen im Infrarotbereich allenfalls eine geringe Emissivität auf. Sie erzeugen in der Flamme keine Schwarzkörperstrahlung und stören das Spektralverhältnis und die spektrale Infrarotstrahlung nicht oder allenfalls vernachlässigbar.
    Im Falle eines Salzes einer Stickstoff enthaltenden Base ist die aus dem Salz beim Abbrand entstehende Schlacke üblicherweise flüssig. Die dadurch entstehende Flamme ist völlig gasförmig und weist ein hohes Spektralverhältnis auf. Flüssige Schlacken haben üblicherweise eine geringe Emissivität. Auch sie stören die beim Abbrand emittierte spektrale Infrarotstrahlung daher nicht oder allenfalls vernachlässigbar.
  • Das Salz der aliphatischen Carbonsäure kann ein Acetat, insbesondere Natriumacetat oder Lithiumacetat, ein Propionat, insbesondere Natriumpropionat, ein Tartrat, insbesondere Kaliumhydrogentartrat oder Diammoniumtartrat, ein Citrat, insbesondere Trinatriumcitrat oder Triammoniumcitrat, oder ein Oxalat, insbesondere Natrium-, Calcium- oder Strontiumoxalat, sein. Bei einer besonderen Ausgestaltung der Wirkmasse ist das Salz der aliphatischen Carbonsäure ein Acetat, ein Propionat, ein Tartrat oder ein Citrat.
  • Bei dem ersten Brennstoff kann es sich um Nitrocellulose handeln. Das Oxidationsmittel kann ein Perchlorat, insbesondere Ammoniumperchlorat, sein. Beim Abbrand dadurch entstehender Chlorwasserstoff kann bei der Reaktion mit Basen in der Flamme weitere Wärme erzeugen und dadurch die Strahlungsausbeute im Mittelwellenbereich erhöhen. Bei einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Wirkmasse ist der erste Brennstoff Nitrocellulose und das Oxidationsmittel Ammoniumperchlorat. Eine solche Wirkmasse hat sich als besonders rußarm beim Abbrand erwiesen. Das resultierende Spektralverhältnis ist daher hoch.
  • Die Wirkmasse kann außerdem, insbesondere wenn keiner der sonstigen Bestandteile eine bindende Wirkung aufweist, ein Bindemittel umfassen. Von den sonstigen Bestandteilen der Wirkmasse kann beispielsweise Nitrocellulose eine bindende Wirkung aufweisen. Bei dem Bindemittel kann es sich beispielsweise um Polyvinylpyrrolidon, ein Polyacetal, Polytetrahydrofuran, Polyethylenglykol oder Polypropylenglykol handeln. Diese Bindemittel weisen den Vorteil auf, beim Abbrand sehr wenig Ruß und damit auch sehr wenig Schwarzkörperstrahlung zu erzeugen.
  • Als weiteren Brennstoff kann die Wirkmasse Dicyandiamid und/oder Paracyan umfassen. Beide dieser weiteren Brennstoffe erhöhen die Leistung der Wirkmasse beim Abbrand ohne dabei Ruß zu erzeugen.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein pyrotechnisches Scheinziel für eine Emission spektraler Infrarotstrahlung bei einer Windgeschwindigkeit von mehr als 100 m/s, insbesondere mehr als 150 m/s, insbesondere mehr als 200 m/s, insbesondere mehr als 250 m/s, insbesondere mehr als 300 m/s, wobei das Scheinziel eine erfindungsgemäße Wirkmasse umfasst.
  • Die Erfindung betrifft außerdem die Verwendung einer erfindungsgemäßen Wirkmasse als Wirkmasse für ein bei einer Windgeschwindigkeit von mehr als 100 m/s, insbesondere mehr als 150 m/s, insbesondere mehr als 200 m/s, insbesondere mehr als 250 m/s, insbesondere mehr als 300 m/s, brennendes pyrotechnisches Scheinziel zur Erzeugung spektraler Infrarotstrahlung.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Von jeder der nachfolgenden Wirkmassen wurden jeweils 5 Tabletten à 10 g Wirkmasse gepresst. Die Tabletten wurden abgebrannt und deren Strahlungsleistung mit einem Zweikanalradiometer bestimmt. Die als Beispiel 1 aufgeführte Wirkmasse MTV diente dabei als Standard. Die Strahlungsleistung beim Abbrand der sonstigen Tabletten wird als Prozentsatz der Strahlungsleistung von MTV angegeben. MTV ist ein Schwarzkörperstrahler, der beim Standardversuch ohne Wind eine spezifische Energie von 166 J/(g sr) im Kurzwellenbereich (= KW-Band, entspricht etwa Wellenlängen von 2 bis 3 µm) und 82 J/(g sr) im Mittelwellenbereich (= MW-Band, entspricht circa Wellenlängen von 3 bis 5 µm) aufwies.
  • Die in den Wirkmassen teilweise eingesetzte ionische Flüssigkeit 1-Butyl-3-methylimidazoliumperchlorat (BMIM-ClO4) wurde wie in der EP 2 698 362 A2 beschrieben hergestellt.
  • In den nachfolgenden Ausführungsbeispielen ist die Bedeutung der verwendeten Abkürzungen wie folgt:
    • TMD = theoretische maximale Dichte (in kg/m3)
    • EKW = spezifische Leistung im Kurzwellen-Band (d. h. bei einer Wellenlänge von etwa 2 bis 3 µm) in J/(g sr)
    • EMW = spezifische Leistung im Mittelwellen-Band (d. h. bei einer Wellenlänge von circa 3 bis 5 µm) in J/(g sr)
    • Q = EMW/EKW
    • r = lineare Abbrandrate bei Normaldruck
    • T = theoretische adiabatische Reaktionstemperatur ohne Luftzufuhr
    Beispiel 1:
  • Referenz MTV (Magnesium-Teflon-Viton). EKW = 166; EMW = 82; Q = 0,49; r = 2,4 mm/s.
    Stoff Typ Gew.-% Sonstiges
    Magnesiumpulver LNR 61 60,0
    Teflonpulver Hoechst TF 9202 23,0
    Viton 3M Fluorel FC-2175 12,0 TMD = 1893
    Graphit Merck 5,0 Gleitmittel
    • Beispiel 2:
  • Bekannte Spektralwirkmasse als weitere Referenz. EKW = 2,8; EMW = 23,5; Q = 8,5; r = 2,4 mm/s.
    Stoff Typ Gew.-% Sonstiges
    Ammoniumperchlorat gemahlen d50 = 25 µm 63,8
    HTPB Sartomer R-45M-HT 12,0
    Melamin Alfa Aesar, Typ A 11295 L07464 14,0
    Eisenoxid d50 = 1 µm 0,10
    Ceriumoxid Schuchardt, fein gemörsert 0,1 T = 2280 K
    • Beispiel 3:
  • Bekannte poröse Nitrocellulose als weitere Referenz. Gepresst zur Tablette mit 1000 kg/m3 Dichte (entspricht einer Porösität von circa 40%). EKW = 4,8; EMW = 116,0; Q = 25,1; r = 1,2 mm/s.
    Stoff Typ Gew.-% Sonstiges
    Nitrocellulose Synthesia E37 100,00 TMD = 1600
    • Beispiel 4:
  • Spektralwirkmasse basierend auf reinem Paracyan und wasserfreiem Natriumacetat. EKW = 4,5; EMW = 105; Q = 23,5; r = 1,0 mm/s.
    Stoff Typ Gew.-% Sonstiges
    Ammoniumperchlorat gemahlen d50 = 25 µm 20,90
    Nitrocellulose Hagedorn H24 12% N <1% H2O 43,20
    Ceriumoxid fein 0,1 T = 2010 K
    DEGDN selbst synthetisiert 12,40 TMD = 1660
    BMIM-ClO4 selbst synthetisiert 6,20
    Paracyan pulverisiert, rein 10,20
    Natriumacetat gemahlen, wasserfrei 6,8
    Eisen(III)oxid d50 = 1 µm 0,10
    Akardit II 0,10
    • Beispiel 5:
  • Spektralwirkmasse basierend auf Ammoniumperchlorat mit Lithiumacetat. Reines Paracyan wurde mit reinem Lithiumacetat im Verhältnis 60/40 gemischt. EKW = 4,7; EMW = 99; Q = 21,3; r = 1,1 mm/s.
    Stoff Typ Gew.-% Sonstiges
    Ammoniumperchlorat gemahlen d50 = 25 µm 24,80
    Nitrocellulose Hagedorn H24 12% N <1% H2O 33,70
    Ceriumoxid fein 0,1 T = 2000 K
    DEGDN selbst synthetisiert 9,60 TMD = 1633
    BMIM-ClO4 selbst synthetisiert 4,80
    Paracyan pulverisiert, rein 16,00
    Lithiumacetat gemahlen, wasserfrei 10,8
    Eisen(III)oxid d50 = 1 µm 0,10
    Akardit II 0,10
    • Beispiel 6:
  • Spektralwirkmasse basierend auf Ammoniumperchlorat mit Natriumacetat. Langsamer Abbrand. EKW = 2,6; EMW = 82; Q = 31,2; r = 0,3 mm/s.
    Stoff Typ Gew.-% Sonstiges
    Ammoniumperchlorat gemahlen d50 = 25 µm 22,90
    Nitrocellulose Hagedorn H24 12% N <1% H2O 42,60
    Ceriumoxid fein 0,1 T = 1830 K
    DEGDN selbst synthetisiert 12,20 TMD = 1586
    BMIM-ClO4 selbst synthetisiert 6,10
    Dicyandiamid kristallin 10,60
    Natriumacetat wasserfrei, gemahlen 5,30
    Eisen(III)oxid Riedel-de-Haen 0,10
    Akardit II 0,10
    • Beispiel 7:
  • Spektralwirkmasse basierend auf Ammoniumperchlorat. EKW = 3,4; EMW = 87,8; Q = 25,6; r = 0,6 mm/s.
    Stoff Typ Gew.-% Sonstiges
    Ammoniumperchlorat gemahlen d50 = 25 µm 21,90
    Nitrocellulose Hagedorn H24 12% N <1% H2O 45,50
    DEGDN selbst synthetisiert 12,90 TMD = 1594
    BMIM-ClO4 selbst synthetisiert 6,5 T = 2010 K
    Natriumacetat wasserfrei, gemahlen 13,00
    Eisen(III)oxid fein 0,10
    Ceroxid Schuchardt 0,10
    Akardit II 0,10 im DEGDN
    • Beispiel 8:
  • Spektralwirkmasse basierend auf Ammoniumperchlorat. Etwa gleiche Stöchiometrie wie im Beispiel 7. EKW = 4,8; EMW = 107; Q = 22,2; r = 1,8 mm/s. Die längere Kohlenstoffkette im Natriumpropionat erhöht die Energie im Mittelwellenbereich. Auch die Abbrandrate ist deutlich höher.
    Stoff Typ Gew.-% Sonstiges
    Ammoniumperchlorat gemahlen d50 = 25 µm 24,90
    Nitrocellulose Hagedorn H24 12% N <1% H2O 45,50
    DEGDN selbst synthetisiert 12,90 TMD = 1582
    BMIM-ClO4 selbst synthetisiert 6,5 T = 1830 K
    Natriumpropionat wasserfrei, gemahlen 10,00
    Eisen(III)oxid fein 0,10
    Ceroxid Schuchardt 0,10
    Akardit II 0,10 im DEGDN
    • Beispiel 9:
  • Spektralwirkmasse basierend auf Ammoniumperchlorat. EKW = 4,5; EMW = 106,2; Q = 25,4; r = 1,7 mm/s.
    Stoff Typ Gew.-% Sonstiges
    Ammoniumperchlorat gemahlen d50 = 25 µm 24,90
    Nitrocellulose Hagedorn H24 12% N <1% H2O 45,50
    DEGDN selbst synthetisiert 12,80 TMD = 1582
    BMIM-ClO4 selbst synthetisiert 6,50 T = 1830 K
    Natriumpropionat wasserfrei, gemahlen 10,00
    Wassergaskataly sator Typ HTS 0,20
    Ceroxid Schuchardt 0,10
    Akardit II 0,10 im DEGDN
    HTS = Fe3O4
    • Beispiel 10:
  • Spektralwirkmasse basierend auf Ammoniumperchlorat mit Kaliumhydrogentartrat. EKW = 3,0; EMW = 72,7; Q = 24,1; r = 1,11 mm/s. Sehr stabiler Abbrand. Die Abbrandrate und das Spektralverhältnis sind höher als mit einer Acetat enthaltenden Wirkmasse.
    Stoff Typ Gew.-% Sonstiges
    Ammoniumperchlorat gemahlen d50 = 25 µm 21,90
    Nitrocellulose Hagedorn H24 12% N <1% H2O 39,10
    DEGDN selbst synthetisiert 11,20 TMD = 1679
    BMIM-ClO4 selbst synthetisiert 5,60 T = 1830 K
    Kaliumhydrogent artrat wasserfrei, gemahlen 22,00
    Eisen(III)oxid fein 0,10
    Ceroxid Schuchardt 0,10
    Akardit II 0,10 im DEGDN
    • Beispiel 11:
  • Spektralwirkmasse basierend auf Ammoniumperchlorat mit Trinatriumcitrat. EKW = 3,9; EMW = 61; Q = 15; r = 1,19 mm/s. Sehr stabiler Abbrand.
    Stoff Typ Gew.-% Sonstiges
    Ammoniumperchlorat gemahlen d50 = 25 µm 23,90
    Nitrocellulose Hagedorn H24 12% N <1% H2O 39,10
    DEGDN selbst synthetisiert 11,20 TMD = 1649
    BMIM-ClO4 selbst synthetisiert 5,60 T = 1840 K
    Trinatriumcitrat wasserfrei 20,00
    Eisen(III)oxid fein 0,10
    Ceroxid Schuchardt 0,10
    Akardit II 0,10 im DEGDN
    • Beispiel 12:
  • Spektralwirkmasse basierend auf Ammoniumperchlorat mit Triammoniumcitrat. EKW = 2,6; EMW = 65; Q = 25; r = 0,46 mm/s. Sehr stabiler Abbrand.
    Stoff Typ Gew.-% Sonstiges
    Ammoniumperchlorat gemahlen d50 = 25 µm 27,90
    Nitrocellulose Hagedorn H24 12% N <1% H2O 39,10
    DEGDN selbst synthetisiert 11,20 TMD = 1609
    BMIM-ClO4 selbst synthetisiert 5,60 T = 1800 K
    Triammoniumcitrat wasserfrei 16,00
    Eisen(III)oxid fein 0,10
    Ceroxid Schuchardt 0,10
    Akardit II 0,10 im DEGDN
    • Beispiel 13:
  • Spektralwirkmasse basierend auf Ammoniumperchlorat mit Strontiumoxalat. EKW = 3,0; EMW = 70,6; Q = 23,5; r = 1,60 bis 1,79 mm/s. Sehr stabiler Abbrand. Die Energie ist geringer und das Spektralverhältnis ist höher als mit Salzen, die eine Kohlenwasserstoffkette enthalten. Es ist keine Rußbildung aus dem ersten und zweiten Brennstoff möglich.
    Stoff Typ Gew.-% Sonstiges
    Ammoniumperchlorat gemahlen d50 = 25 µm 22,90
    Nitrocellulose Hagedorn H24 12% N <1% H2O 42,60
    DEGDN selbst synthetisiert 12,20 TMD = 1673
    BMIM-ClO4 selbst synthetisiert 6,10 T = 1830 K
    Strontiumoxalat 0,5 H2O 16,00
    Eisen(III)oxid fein 0,10
    Ceroxid Schuchardt 0,10
    Akardit II 0,10 im DEGDN
    • Beispiel 14:
  • Spektralwirkmasse basierend auf Ammoniumperchlorat mit Strontiumoxalat als Salzbrennstoff. EKW = 2,7; EMW = 62,3; Q = 23,3; r = 1,6 bis 2,4 mm/s, p = 1549 bis 1572, 92,6 bis 94,0% TMD. Hohe Abbrandrate.
    Stoff Typ Gew.-% Sonstiges
    Ammoniumperchlorat gemahlen d50 = 25 µm 23,90
    Nitrocellulose Hagedorn H24 12% N <1% H2O 45,30
    Polyvinylnitrat Dynitec 9,75 TMD = 1672
    BMIM-ClO4 selbst synthetisiert 9,75 T = 1970 K
    Strontiumoxalat 0,5 H2O 11,00
    Eisen(III)oxid fein 0,10
    Ceroxid Schuchardt 0,10
    Akardit II +0,40 im BMIM-ClO4
    • Beispiel 15:
  • Spektralwirkmasse basierend auf Ammoniumperchlorat mit Diammoniumtartrat. EMW = 64; EKW = 3,1; Q = 21; r = 2,57 mm/s. Sehr schnell brennend für einen Ammoniumperchlorat enthaltenden Satz, sehr stabiler Abbrand.
    Stoff Typ Gew.-% Sonstiges
    Ammoniumperchlorat gemahlen d50 = 25 µm 21,90
    Nitrocellulose Hagedorn H24 12% N <1% H2O 45,50
    DEGDN selbst synthetisiert 12,90 TMD = 1605
    BMIM-ClO4 selbst synthetisiert 6,50 T = 1800 K
    Diammoniumtartr at wasserfrei 13,00
    Eisen(III)oxid fein 0,10
    Ceroxid Schuchardt 0,10
    Akardit II 0,10 im DEGDN
  • Die spezifischen Leistungsdaten sind in der Tabelle 1 angegeben. EKW = spezifische Leistung in KW-Band (circa 2 bis 3 µm) in J/(g sr), EMW = spezifische Leistung in MW-Band (circa 3 bis 5 µm) in J/(g sr), (EKW + EMW) [J/(g sr)] = die Summe der jeweiligen Leistungen im KW- und MW-Band, EMW/EKW = das Verhältnis der Leistung im MW-Band zur Leistung im KW-Band, % MTV = Leistung als Prozent vom Standard-MTV. Tabelle 1:
    Messergebnisse von Strahlungsmessungen im Labor ohne Wind. Alle Ergebnisse sind Durchschnittswerte aus 5 Parallelversuchen. Pressdruck zur Herstellung der Tabletten bei allen Sätzen 1500 bar, 21 mm Werkzeugdurchmesser, Ansatz 10,0 g.
    Satz EKW[J/(gsr)] EMW[J/(g sr)] (EKW + EMW) [J/(g sr)] EMW/EKW % MTV (MW-Kanal)
    Beispiel 1 166 82 248 0,496 100
    Beispiel 2 2,8 23,5 26,3 8,5 29
    Beispiel 3 4,8 116,0 120,8 25,1 141
    Beispiel 4 4,5 105,0 109,5 23,5 128
    Beispiel 5 4,7 99,0 103,7 21,3 121
    Beispiel 6 2,6 82 84,6 31,2 100
    Beispiel 7 3,4 87,8 91,2 25,6 111
    Beispiel 8 4,8 107,0 111,8 22,2 130
    Beispiel 9 4,5 106,2 110,7 25,4 135
    Beispiel 10 3,0 72,7 75,7 24,1 89
    Beispiel 11 3,9 61,0 64,9 15,0 74
    Beispiel 12 2,6 65,0 67,6 25,0 79
    Beispiel 13 3,0 70,6 73,6 23,5 86
    Beispiel 14 2,7 62,3 65,0 23,3 76
    Beispiel 15 3,1 64,0 67,1 21,0 78
    Tabelle 2:
    Messergebnisse von Strahlungsmessungen unter dynamischen Bedingungen im Windkanal bei 65 m/s Luftgeschwindigkeit. Alle Ergebnisse sind Durchschnittswerte aus 2 bis 3 Parallelversuchen aus 1x1x8" Scheinzielen.
    Satz EKW[J/(gsr)] EMW[J/(g sr)] (EKW + EMW) [J/(g sr)] EMW/EKW % MTV (MW-Kanal)
    Beispiel 1 134 62,1 196 0,463 100
    Beispiel 2 1,1 9,4 10,5 8,6 15
    Beispiel 3 1,4 13,5 14,8 10,1 22
    Beispiel 14 3,2 28,9 32,1 9,1 47
    Tabelle 3:
    Messergebnisse von Strahlungsmessungen unter dynamischen Bedingungen im Windkanal bei 110 m/s Luftgeschwindigkeit. Alle Ergebnisse sind Durchschnittswerte aus 2 bis 3 Parallelversuchen aus 1x1x8" Scheinzielen.
    Satz EKW[J/(g sr)] EMW[J/(g sr)] (EKW + EMW) [J/(g sr)] EMW/EKW % MTV (MW-Kanal)
    Beispiel 1 124 51,7 175,7 0,416 100
    Beispiel 2 1,05 8,32 9,37 7,9 16
    Beispiel 3 0,94 10,8 11,7 11,4 21
    Beispiel 14 2,0 23,5 25,5 11,8 45
    Tabelle 4:
    Messergebnisse von Strahlungsmessungen unter dynamischen Bedingungen im Windkanal bei 180 m/s Luftgeschwindigkeit. Alle Ergebnisse sind Durchschnittswerte aus 2 bis 3 Parallelversuchen aus 1x1x8" Scheinzielen. Die Nitrocellulose des Beispiels 3 erlischt bei dieser Windgeschwindigkeit, weswegen im KW-Band keine Messwerte registriert wurden und auch im MW-Band nur die Anfeuerung ein Signal lieferte.
    Satz EKW[J/(g sr)] EMW[J/(g sr)] (EKW + EMW) [J/(g sr)] EMW/EKW % MTV (MW-Kanal)
    Beispiel 1 62,6 23,6 86,2 0,378 100
    Beispiel 2 0,31 3,18 3,49 10,3 13
    Beispiel 3 - 0,52 - - 2
    Beispiel 14 1,5 13,2 14,7 11,2 56
  • In den Ausführungsbeispielen sind neben dem ersten Brennstoff, dem Oxidationsmittel und dem Salz weitere Stoffe enthalten, von denen jedoch keiner grundsätzlich zur Funktion der Wirkmasse zwingend erforderlich ist. Diethylenglykoldinitrat (DEGDN) ist ein flüssiger flüchtiger Weichmacher, um Nitrocellulose besser verarbeiten zu können. Statt DEGDN kann auch Polyvinylnitrat als fester nicht flüchtiger Weichmacher verwendet werden. Dieser weist zwar mehr als 6 C-Atome in einer Reihe auf, ist jedoch beim Abbrand wegen der enthaltenen Nitratgruppen dennoch nicht rußend. Die ionische Flüssigkeit BMIM-ClO4 dient als Flammenverbreiterungsmittel, ist jedoch nicht erforderlich. Akardit II ist ein Stabilisator für Nitrocellulose, welcher die Haltbarkeit der Nitrocellulose erhöht und deren Selbstentzündbarkeit verringert. Ceroxid fördert die Wassergas-Shift-Reaktion ebenso wie HTS (Fe3O4) und stabilisiert dadurch die Flamme im Wind, ist jedoch ebenfalls nicht erforderlich. Eisen(III)oxid dient als Abbrandkatalysator für Ammoniumperchlorat lediglich der Beschleunigung von dessen Abbrand.
  • Sämtliche der Wirkmasse-Tabletten wurden mit einem Nitrocelluloselack rundum lackiert, um einen Abbrand an der Seite der Zylinderfläche der Tablette zu vermeiden und dadurch die lineare Abbrandrate bestimmen zu können. Die Messergebnisse wurden dadurch allenfalls minimal und kaum messbar beeinflusst.

Claims (15)

  1. Wirkmasse für ein bei einer Windgeschwindigkeit von mehr als 100 m/s brennendes und dabei spektrale Infrarotstrahlung emittierendes pyrotechnisches Scheinziel, wobei die Wirkmasse einen organischen ersten Brennstoff und ein Oxidationsmittel umfasst,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der erste Brennstoff eine aliphatische oder heterocyclische Verbindung oder ein aliphatisches oder heterocyclisches Polymer ist, wobei bei der aliphatischen Verbindung oder dem aliphatischen Polymer höchstens 5 Kohlenstoffatome in einer Reihe und bei der heterocyclischen Verbindung oder dem heterocyclischen Polymer höchstens 5 Kohlenstoffatome direkt benachbart im Heterocyclus oder in den Heterocyclen vorliegen und die Wirkmasse weiterhin ein Salz einer aliphatischen Carbonsäure als zweiten Brennstoff umfasst.
  2. Wirkmasse nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die aliphatische Carbonsäure pro Molekül höchstens 5 Kohlenstoffatome in einer Reihe umfasst.
  3. Wirkmasse nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in der aliphatischen Verbindung oder dem aliphatischen Polymer, insbesondere zwischen Kohlenstoffatomen, nur Einfachbindungen und/oder in der aliphatischen Carbonsäure nur Einfachbindungen zwischen Kohlenstoffatomen vorliegen.
  4. Wirkmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Salz in der Wirkmasse mit einem Anteil von mindestens 1 Gew.-%, insbesondere mindestens 5 Gew.-%, enthalten ist.
  5. Wirkmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Salz in der Wirkmasse mit einem Anteil von höchstens 30 Gew.-%, insbesondere höchstens 25 Gew.-%, enthalten ist.
  6. Wirkmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Salz ein Alkalimetallsalz, ein Erdalkalimetallsalz, ein Salz einer Stickstoff enthaltenden Base oder ein Salz einer anorganischen Säure ist.
  7. Wirkmasse nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein Kation des Salzes der Stickstoff enthaltenden Base Ammonium, Guanidinium oder Hydrazinium ist und dass ein Anion des Salzes der anorganischen Säure Chlorid, Sulfat, Nitrat oder Perchlorat ist.
  8. Wirkmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Salz der aliphatischen Carbonsäure ein Acetat, insbesondere Natriumacetat oder Lithiumacetat, ein Propionat, insbesondere Natriumpropionat, ein Tartrat, insbesondere Kaliumhydrogentartrat oder Diammoniumtartrat, ein Citrat, insbesondere Trinatriumcitrat oder Triammoniumcitrat, oder ein Oxalat, insbesondere Natrium-, Calcium- oder Strontiumoxalat, ist.
  9. Wirkmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der erste Brennstoff Nitrocellulose ist.
  10. Wirkmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Oxidationsmittel ein Perchlorat, insbesondere Ammoniumperchlorat, ist.
  11. Wirkmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der erste Brennstoff Nitrocellulose und das Oxidationsmittel Ammoniumperchlorat ist.
  12. Wirkmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Wirkmasse ein Bindemittel, insbesondere Polyvinylpyrrolidon, ein Polyacetal, Polytetrahydrofuran, Polyethylenglykol oder Polypropylenglykol, umfasst.
  13. Wirkmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Wirkmasse als weiteren Brennstoff Dicyandiamid und/oder Paracyan umfasst.
  14. Pyrotechnisches Scheinziel für eine Emission spektraler Infrarotstrahlung bei einer Windgeschwindigkeit von mehr als 100 m/s,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Scheinziel eine Wirkmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
  15. Verwendung der Wirkmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 13 als Wirkmasse für ein bei einer Windgeschwindigkeit von mehr als 100 m/s brennendes pyrotechnisches Scheinziel zur Erzeugung spektraler Infrarotstrahlung.
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