ES2660867T3 - Projectile with a multispectral marking plume - Google Patents

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ES2660867T3
ES2660867T3 ES10808613.3T ES10808613T ES2660867T3 ES 2660867 T3 ES2660867 T3 ES 2660867T3 ES 10808613 T ES10808613 T ES 10808613T ES 2660867 T3 ES2660867 T3 ES 2660867T3
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marking
target
thermal
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Kevin Michael Sullivan
Darlene Justesen
Perry Justesen
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Rheinmetall Waffe Munition GmbH
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Rheinmetall Waffe Munition GmbH
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Abstract

Proyectil de munición de entrenamiento que comprende un cuerpo de proyectil hueco con una cabeza de proyectil, diseñado para soportar las fuerzas aplicadas cuando el proyectil se dispara desde un arma y que tiene una ojiva frangible diseñada para estallar cuando el cuerpo de proyectil golpea un objetivo, comprendiendo además dicho proyectil: (a) un agente de marcado multiespectral dispuesto en la cabeza para marcar la posición del objetivo al liberarse cuando ha estallado la ojiva al impactar contra el objetivo, comprendiendo dicho agente de marcado: (1) una pluralidad de primeros componentes químicos líquidos recibido, cada uno, en un primer compartimento frangible independiente en la cabeza, mezclándose y reaccionando químicamente dichos primeros componentes entre sí cuando se rompen los compartimentos, provocando que los componentes mezclados muestren luminiscencia, estando dichos compartimentos diseñados para que se rompan por al menos una de las fuerzas de aceleración inicial y las fuerzas centrífugas que actúan sobre el proyectil cuando el proyectil se dispara desde un arma, mientras se retienen los primeros componentes químicos en la ojiva de manera que tales componentes se mezclan en el momento en el que el proyectil se dispara desde un arma y muestran luminiscencia en el momento en el que el proyectil golpea el objetivo; y (2) un material de polvo seco, fino, de baja densidad dispuesto en la cabeza y diseñado para crear un penacho para un marcado visible del objetivo al impactar; y (b) un material térmico, seco, dispuesto en un segundo compartimento en el cuerpo de proyectil que tiene una pared de barrera frangible diseñada para romperse debido a al menos una de las fuerzas de aceleración inicial y las fuerzas centrífugas que actúan sobre el proyectil cuando el proyectil se dispara desde un arma, exponer el material térmico al oxígeno y al aire en el cuerpo de proyectil y produciendo una reacción exotérmica que emite calor durante el vuelo del proyectil, para aumentar de ese modo la temperatura de dicho agente de marcado durante el vuelo y para crear un penacho para el marcado con infrarrojos del objetivo al impactar; y (3) un motor térmico que comprende una frontera de transferencia térmica.Training ammunition projectile comprising a hollow projectile body with a projectile head, designed to withstand the applied forces when the projectile is fired from a weapon and that has a frangible warhead designed to explode when the projectile body hits a target, said projectile further comprising: (a) a multispectral marking agent disposed on the head to mark the position of the target when released when the warhead has exploded upon impacting the target, said marking agent comprising: (1) a plurality of first components liquid chemicals received, each, in a first independent frangible compartment in the head, said first components being mixed and chemically reacting with each other when the compartments are broken, causing the mixed components to show luminescence, said compartments being designed to be broken by the minus one of the acceleration forces initial and centrifugal forces acting on the projectile when the projectile is fired from a weapon, while retaining the first chemical components in the warhead so that such components are mixed at the moment when the projectile is fired from a weapon and show luminescence at the moment when the projectile hits the target; and (2) a dry, fine, low density powder material disposed on the head and designed to create a plume for visible marking of the target upon impact; and (b) a dry, thermal material, disposed in a second compartment in the projectile body having a frangible barrier wall designed to break due to at least one of the initial acceleration forces and centrifugal forces acting on the projectile. when the projectile is fired from a weapon, exposing the thermal material to oxygen and air in the projectile body and producing an exothermic reaction that emits heat during the flight of the projectile, thereby increasing the temperature of said marking agent during the flight and to create a plume for infrared marking of the target upon impact; and (3) a thermal engine comprising a thermal transfer boundary.

Description

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DESCRIPCIONDESCRIPTION

Proyectil con un penacho de marcado multiespectral Antecedentes de la invenciónProjectile with a multispectral marking plume Background of the invention

La presente invención se refiere al campo de la munición de práctica y, más específicamente, a un proyectil de munición que puede marcar su punto de impacto tanto de día como de noche.The present invention relates to the field of practice ammunition and, more specifically, to a munition projectile that can mark its point of impact both day and night.

Las fuerzas armadas usan actualmente una amplia gama de tecnologías para detectar e identificar objetivos y ajustar el disparo. Tradicionalmente, las fuerzas armadas han usado dispositivos pirotécnicos en munición de entrenamiento que permiten que los tiradores marquen objetivos, pero estos dispositivos pirotécnicos dan como resultado naturalmente un artefacto no explosionado (UXO) que es caro de limpiar. Los dispositivos pirotécnicos también pueden iniciar incendios de pastizales que destruyen el entorno y con frecuencia provocan el cese de los ejercicios de entrenamiento. El actual cartucho M918 de 40 mm del ejército estadounidense es un ejemplo de munición pirotécnica de entrenamiento usada habitualmente.The armed forces currently use a wide range of technologies to detect and identify targets and adjust firing. Traditionally, the armed forces have used pyrotechnic devices in training ammunition that allow shooters to mark targets, but these pyrotechnic devices naturally result in an unexploded device (UXO) that is expensive to clean. Pyrotechnic devices can also start grassland fires that destroy the environment and often cause the cessation of training exercises. The current US Army M918 40mm cartridge is an example of commonly used pyrotechnic training ammunition.

Para evitar la generación de UXO e incendios de pastizales durante el entrenamiento, es útil desarrollar proyectiles de munición inerte de práctica que no emplean pirotécnicos energéticos.To avoid the generation of UXO and grassland fires during training, it is useful to develop inert ammunition shells that do not use energy pyrotechnics.

No obstante, unos buenos dispositivos de entrenamiento militar deben simular los efectos de detonaciones altamente explosivas de fuego real. Las detonaciones altamente explosivas en combate generan calor y luz visible y de infrarrojo cercano, formando una señal multiespectral. Las detonaciones altamente explosivas producen también penachos de humo. La luz y el calor resultantes de detonaciones altamente explosivas pueden detectarse mediante una gama de dispositivos de control de disparo usados por las fuerzas armadas. Los penachos de humo pueden verse a simple vista.However, good military training devices should simulate the effects of highly explosive detonations of real fire. Highly explosive detonations in combat generate heat and visible and near-infrared light, forming a multispectral signal. Highly explosive detonations also produce plumes of smoke. Light and heat resulting from highly explosive detonations can be detected by a range of firing control devices used by the armed forces. Smoke plumes can be seen with the naked eye.

Las fuerzas armadas usan a menudo dispositivos de localización de objetivos con cámaras ópticas y cámaras que funcionan en el espectro de IR cercano y/o lejano. Por consiguiente, se desea que la munición de práctica simule los efectos observados en combate y que la munición de práctica genere señales de marcado multiespectral, al impactar, que pueden verse mediante estas cámaras.The armed forces often use target tracking devices with optical cameras and cameras that operate in the near and / or far IR spectrum. Therefore, it is desired that the practice ammunition simulates the effects observed in combat and that the practice ammunition generates multispectral marking signals, upon impact, that can be seen by these cameras.

La tecnología quimioluminiscente, tal como se enseña en la patente estadounidense n.° 6.619.211 de Haeselich, se ha usado para transmitir energía visible para marcar el rastro y el impacto de la munición de práctica. No obstante, existen determinados inconvenientes en esta tecnología tal como se pone en práctica actualmente: (1) Los materiales quimioluminiscentes no funcionan bien a bajas temperaturas y (2) los materiales quimioluminiscentes disponibles actualmente no generan suficiente calor para proporcionar una buena señal para sensores térmicos balísticos.Chemiluminescent technology, as taught in U.S. Patent No. 6,619,211 to Haeselich, has been used to transmit visible energy to mark the trail and the impact of practice ammunition. However, there are certain disadvantages to this technology as currently implemented: (1) Chemiluminescent materials do not work well at low temperatures and (2) chemiluminescent materials currently available do not generate enough heat to provide a good signal for thermal sensors ballistics

En el pasado, los dispositivos pirotécnicos han producido generalmente un penacho de humo y calor como resultado de la combustión de los compuestos pirotécnicos. Asimismo, los diseñadores de artefactos han envasado materiales de marcado visible, tal como un material de marcado flotante simple, en el interior de ojivas frangibles, para crear penachos de marcado visible. Esta tecnología se ha usado, por ejemplo, en el antiguo diseño del M781 del ejército estadounidense. Rheinmetall GmbH & Co. (Alemania) ha desarrollado munición como la MK281 MOD 0 que se introdujo para las fuerzas de Estados Unidos en 2003. Estos diseños de M781 y MK281 han envasado un material de marcado flotante único que genera un penacho óptico simple al impactar.In the past, pyrotechnic devices have generally produced a plume of smoke and heat as a result of the combustion of pyrotechnic compounds. Likewise, artifact designers have packaged visible marking materials, such as a simple floating marking material, inside frangible warheads, to create visible marking plumes. This technology has been used, for example, in the old design of the US Army M781. Rheinmetall GmbH & Co. (Germany) has developed ammunition such as the MK281 MOD 0 that was introduced for the US forces in 2003. These designs of M781 and MK281 have packaged a unique floating marking material that generates a simple optical plume upon impact .

Es importante reconocer que tiradores militares a menudo disparan sus armas de largo alcance en zonas de entrenamiento militar que incluyen hierba, vegetación y árboles bajos. Así, aunque tiene cierto valor envasar y disparar materiales que marcan directamente un objetivo (tal como se comenta, por ejemplo, en la patente estadounidense n.° 7.055.438 de Manole) la morfología y el terreno de un campo militar con frecuencia impide que los tiradores tengan una visibilidad directa del punto de impacto real.It is important to recognize that military shooters often fire their long-range weapons in military training areas that include grass, vegetation and low trees. Thus, although it has some value to package and shoot materials that directly mark an objective (as commented, for example, in US Patent No. 7,055,438), the morphology and terrain of a military field often prevents the shooters have a direct visibility of the actual point of impact.

Sumario de la invenciónSummary of the invention

Por lo tanto, un objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un dispositivo que crea y optimiza penachos de marcado para munición de práctica que pueda detectarse mediante visión nocturna militar y sensores térmicos.Therefore, an objective of the present invention is to provide a device that creates and optimizes marking plumes for practice ammunition that can be detected by military night vision and thermal sensors.

Otro objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un dispositivo de penacho multiespectral para munición de práctica que crea un penacho de marcado tanto en la proximidad de, como por encima de, el punto de impacto y está compuesto por materiales que producen (1) un compuesto de marcado visible, (2) luz en el intervalo del espectro visible y del IR cercano y (3) una señal de calor en el intervalo del espectro (térmico) del IR lejano.Another objective of the present invention is to provide a multispectral plume device for practice ammunition that creates a marking plume both in the vicinity of, and above, the point of impact and is composed of materials that produce (1) a visible marking compound, (2) light in the range of the visible spectrum and the near IR and (3) a heat signal in the range of the (thermal) spectrum of the far IR.

Otro objetivo más de la presente invención consiste en proporcionar un dispositivo para munición de práctica que crea calor al dispararse para calentar los materiales de marcado y optimizar la emisión de luz, al impactar, en elA further objective of the present invention is to provide a device for practice ammunition that creates heat when fired to heat the marking materials and optimize light emission, upon impact, on the

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campo espectral visible y del IR cercano.visible spectral field and near IR.

Estos objetivos, así como objetivos adicionales que se harán evidentes a partir de la siguiente exposición, se logran, de acuerdo con la presente invención, proporcionando un dispositivo de penacho multiespectral que funciona tal como sigue: Al retroceder, unos materiales de marcado de baja densidad contenidos en un proyectil se calientan rápidamente mediante un novedoso motor térmico durante el corto vuelo del proyectil. Los materiales permanecen alojados en una ojiva frangible y la temperatura de los materiales de marcado aumenta durante el vuelo. El material de cambio de fase absorbe el exceso de calor que puede producirse a temperaturas ambiente más altas. Los materiales de marcado están dispuestos en una configuración en capas que optimiza la eyección hacia arriba y el flujo de estos materiales al impactar contra una superficie dura, arena o suelo. Al impactar, la ojiva se rompe y los materiales de marcado se eyectan eficientemente y se elevan en el aire creando un penacho de material flotante que crea momentáneamente una envolvente sobre un objetivo. Los materiales incluyen (1) material reflectante recubierto con un tinte que refleja luz en condiciones diurnas, (2) materiales visibles y quimioluminiscentes que, cuando se mezclan, emiten luz en el campo espectral visible y del IR cercano de manera que el penacho es visible a simple vista y con dispositivos de visión nocturna. Los materiales de penacho, calentados durante el vuelo por encima de la temperatura ambiente, proporcionan una señal térmica. La diferencia de temperaturas produce un penacho de calor que contrasta con el fondo ambiente (cielo o terreno) visible por encima del punto de impacto.These objectives, as well as additional objectives that will become apparent from the following exposition, are achieved, in accordance with the present invention, by providing a multispectral plume device that works as follows: When backing, low density marking materials The contents of a projectile are heated quickly by means of a new thermal engine during the short flight of the projectile. The materials remain housed in a frangible warhead and the temperature of the marking materials increases during the flight. The phase change material absorbs the excess heat that can be produced at higher ambient temperatures. The marking materials are arranged in a layered configuration that optimizes ejection upwards and the flow of these materials when hitting a hard surface, sand or soil. Upon impact, the warhead is broken and the marking materials are ejected efficiently and rise in the air creating a plume of floating material that momentarily creates an envelope on a target. The materials include (1) reflective material coated with a dye that reflects light in daytime conditions, (2) visible and chemiluminescent materials that, when mixed, emit light in the visible spectral field and near IR so that the plume is visible at a glance and with night vision devices. Plume materials, heated during the flight above room temperature, provide a thermal signal. The temperature difference produces a plume of heat that contrasts with the ambient background (sky or terrain) visible above the point of impact.

Los materiales del penacho, que pueden aparecer como una envolvente con equipos de visión nocturna o térmica, incluyen un tinte de polvo de alto contraste y emite tanto luz (visible y de IR cercano) como calor sobre el punto de impacto. El calor emitido por los materiales de marcado proporciona un contraste efectivo con respecto al fondo de temperatura ambiente cuando se ve mediante dispositivos de visión térmica. La luz quimioluminiscente proporciona una señal nocturna y del IR cercano. Los materiales del tinte proporcionan un penacho visible durante el día cuando se ve con cámaras o con el ojo humano. Al elevarse un penacho multiespectral sobre un objetivo, los tiradores pueden evaluar mejor la precisión de su puntería con tal munición de práctica, y los tiradores y otros participantes en el entrenamiento militar pueden observar fácilmente los puntos de impacto.Plume materials, which may appear as an envelope with night or thermal vision equipment, include a high contrast dye and emits both light (visible and near IR) and heat over the point of impact. The heat emitted by the marking materials provides an effective contrast to the ambient temperature background when viewed using thermal vision devices. Chemiluminescent light provides a near night and IR signal. Dye materials provide a visible plume during the day when viewed with cameras or with the human eye. By raising a multispectral plume on a target, shooters can better assess the accuracy of their aim with such practice ammunition, and shooters and other participants in military training can easily observe the points of impact.

Por tanto, la presente invención configura materiales de marcado de baja densidad en capas en una ojiva frangible de manera que, en impactos a alta velocidad, los materiales se eyectan y se elevan en el aire creando un penacho flotante visible en dispositivos de obtención de imágenes multiespectrales (cámaras ópticas, dispositivos de intensificación de imágenes y conjuntos térmicos). Algunos o todos los materiales de marcado permanecen en alto durante varios segundos sobre el punto de impacto proporcionando una buena simulación visual de una detonación altamente explosiva. El material de penacho desciende gradualmente al suelo después del impacto, pero permanece en alto durante una cantidad de tiempo suficiente como para permitir que los tiradores observen y evalúen la distancia y ubicación de un objetivo, incluso un objetivo que puede no observarse directamente desde una posición de disparo. Por tanto, el penacho multiespectral identifica claramente el punto de impacto del proyectil.Therefore, the present invention configures low density layered marking materials in a frangible warhead so that, at high speed impacts, the materials are ejected and raised in the air creating a visible floating plume in imaging devices. multispectral (optical cameras, image intensification devices and thermal assemblies). Some or all marking materials remain high for several seconds above the point of impact providing a good visual simulation of a highly explosive detonation. Plume material gradually descends to the ground after impact, but remains high for a sufficient amount of time to allow shooters to observe and evaluate the distance and location of a target, even a target that may not be observed directly from a position. Shooting Therefore, the multispectral plume clearly identifies the point of impact of the projectile.

A continuación, se exponen una serie de términos usados en esta memoria descriptiva, junto con una explicación del significado de cada término en el contexto de la presente invención.Next, a series of terms used in this specification are presented, together with an explanation of the meaning of each term in the context of the present invention.

Material de marcado diurno: Este material es un material fino, de baja densidad y ligero con buenas propiedades de flujo de fluido que crea un penacho de material al impactar a alta velocidad.Diurnal marking material: This material is a thin, low density and lightweight material with good fluid flow properties that creates a plume of material upon impact at high speed.

Tintes: Los tintes son sustancias coloreadas que tienen una afinidad con respecto al sustrato al que se aplican. En el contexto de esta invención, los tintes pueden usarse tanto en el marcador quimioluminiscente como en el marcador visible (diurno) para proporcionar una buena señal visible, contraste y visibilidad de un material de penacho cuando se ve en una zona de disparo.Dyes: Dyes are colored substances that have an affinity with respect to the substrate to which they are applied. In the context of this invention, dyes can be used both in the chemiluminescent marker and in the visible (daytime) marker to provide a good visible signal, contrast and visibility of a plume material when viewed in a firing zone.

Marcador quimioluminiscente o de infrarrojo cercano: Una sustancia similar a la que se usa en las "varillas brillantes" comercialmente disponibles consiste en dos o más agentes químicos que, cuando se mezclan, experimentan una reacción química, emitiendo luz visible que puede observarse a simple vista o mediante dispositivos de obtención de imágenes en condiciones nocturnas o de poca luz. Se divulgan agentes quimioluminiscentes adecuados, por ejemplo, en la patente estadounidense n.° 5.348.790. Estos materiales pueden recubrir un medio luminoso con buenas propiedades de flujo de fluido, permitiendo de ese modo la formación del penacho y una dispersión efectiva después del impacto del proyectil.Chemiluminescent or near infrared marker: A substance similar to that used in commercially available "bright rods" consists of two or more chemical agents that, when mixed, undergo a chemical reaction, emitting visible light that can be seen with the naked eye or through imaging devices in night or low light conditions. Suitable chemiluminescent agents are disclosed, for example, in U.S. Patent No. 5,348,790. These materials can cover a luminous medium with good fluid flow properties, thereby allowing the formation of the plume and effective dispersion after the impact of the projectile.

Ojiva frangible: La munición de práctica tiene una carcasa o cobertura sobre una ojiva que, al impactar a alta velocidad, estalla para liberar materiales de marcado. La carcasa o cubierta mantiene la integridad estructural durante el manejo y el vuelo del proyectil.Frangible Warhead: The practice ammunition has a casing or cover over an ogive that, when struck at high speed, explodes to release marking materials. The housing or cover maintains structural integrity during handling and flight of the projectile.

Materiales de penacho calentados: El tinte de marcado diurno y materiales quimioluminiscentes nocturnos (de IR cercano), cuando se calientan durante el vuelo, proporcionan una señal térmica (es decir, contraste con el cielo/la atmósfera de fondo) que puede distinguirse fácilmente en cámaras térmicas de la temperatura ambiente del aire y terreno circundantes. El calor se radia en la atmósfera y aumenta la flotación relativa de los materiales de penacho suspendidos en el aire más frío.Heated plume materials: Daytime dye and night chemiluminescent materials (near IR), when heated during the flight, provide a thermal signal (i.e. contrast with the sky / background atmosphere) that can be easily distinguished in thermal chambers of the surrounding ambient air and ground temperature. Heat radiates into the atmosphere and increases the relative flotation of plume materials suspended in colder air.

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Retroceso: El instante en el que un propelente de un cartucho de munición se inflama, y los gases en expansión aceleran el proyectil hacia delante por el cañón, esta aceleración inicial (retroceso) rompe los sellos entre un compartimento que contiene oxígeno y un material seco circundante que experimenta una reacción termita al exponerse al oxígeno creando calor. Simultáneamente, el retroceso (y también el giro del proyectil) permite la mezcla y la activación de los materiales quimioluminiscentes.Recoil: The instant in which a propellant of an ammunition cartridge ignites, and expanding gases accelerate the projectile forward through the barrel, this initial acceleration (recoil) breaks the seals between an oxygen-containing compartment and a dry material. surrounding that experiences a termite reaction when exposed to oxygen creating heat. Simultaneously, the recoil (and also the rotation of the projectile) allows the mixing and activation of chemiluminescent materials.

Mezcla: Después del retroceso, el proyectil puede experimentar giro y desaceleración (debido a la resistencia del aire) que puede mezclar además los líquidos quimioluminiscentes en un medio material.Mixing: After the recoil, the projectile may experience rotation and deceleration (due to the resistance of the air) which can also mix the chemiluminescent liquids in a material medium.

Motor térmico: En el contexto de la presente invención, un "motor térmico" comprende un combustible térmico oxidante sólido ubicado en el proyectil adyacente a una barrera rompible con un contenedor o hueco que contiene aire u oxígeno. El motor térmico funciona para crear calor debido a una reacción termita cuando la barrera se rompe.Thermal engine: In the context of the present invention, a "thermal engine" comprises a solid oxidizing thermal fuel located in the projectile adjacent to a breakable barrier with a container or gap containing air or oxygen. The thermal engine works to create heat due to a termite reaction when the barrier breaks.

Reacción termita: Una reacción termita es una reacción exotérmica provocada por la exposición de una familia conocida de materiales al oxígeno o al aire. Entre los ejemplos de componentes químicos líquidos que, cuando se mezclan, crean calor se incluyen: (1) hidratación de sales anhidras, por ejemplo, agua y cloruro de calcio anhidro o sulfato de cobre; y (2) componentes líquidos que crean reacciones de polimerización, tal como la polimerización catalizada de monometacrilato.Termite reaction: A termite reaction is an exothermic reaction caused by the exposure of a known family of materials to oxygen or air. Examples of liquid chemical components that, when mixed, create heat include: (1) hydration of anhydrous salts, for example, water and anhydrous calcium chloride or copper sulfate; and (2) liquid components that create polymerization reactions, such as catalyzed monomethacrylate polymerization.

Atomización: La atomización se refiere a la conversión de líquido en una pulverización o nebulización (es decir, una colección de gotas). El término no implica que las partículas se reduzcan a tamaños atómicos. El proceso se produce cuando un líquido quimioluminiscente, un líquido quimioluminiscente que recubre un medio luminoso seco (material marcador), y/o materiales de marcado finos (con tinte óptico) experimentan un impacto a alta velocidad que eyecta el material de baja densidad hacia la atmósfera, reteniendo algo de flotación relativa y siendo portado por el viento predominante y cayendo lentamente a la superficie terrestre.Atomization: Atomization refers to the conversion of liquid into a spray or mist (ie, a collection of drops). The term does not imply that the particles are reduced to atomic sizes. The process occurs when a chemiluminescent liquid, a chemiluminescent liquid that coats a dry light medium (marker material), and / or fine marking materials (with optical dye) experience a high-speed impact that ejects the low density material into the atmosphere, retaining some relative flotation and being carried by the prevailing wind and slowly falling to the earth's surface.

Material de cambio de fase: Un material que experimenta una transformación de fase de sólido a líquido, o líquido a gas, a una temperatura deseada con atributos físicos predecibles se denomina "material de cambio de fase". En el contexto de esta invención, el material de cambio de fase (a) almacena calor y (b) asegura que la temperatura absoluta de material de penacho no queme los tintes o supere la temperatura de salida efectiva de materiales de marcado quimioluminiscentes. El material de cambio de fase tiene otro propósito de seguridad al garantizar que la temperatura máxima del proyectil no supere una temperatura que quemaría gravemente la piel humana (por ejemplo, cuando se maneja un cartucho después de un fallo de disparo), o prendería de manera involuntaria un incendio de pastizales.Phase change material: A material that undergoes a phase transformation from solid to liquid, or liquid to gas, at a desired temperature with predictable physical attributes is called "phase change material." In the context of this invention, the phase change material (a) stores heat and (b) ensures that the absolute temperature of plume material does not burn the dyes or exceeds the effective outlet temperature of chemiluminescent marking materials. The phase change material has another safety purpose by ensuring that the maximum temperature of the projectile does not exceed a temperature that would severely burn human skin (for example, when handling a cartridge after a firing failure), or turn it on. involuntary a grassland fire.

Penacho: En el contexto de la hidrodinámica y la presente invención, un penacho es una columna de uno o más materiales de marcado flotantes y/o una pulverización quimioluminiscente atomizada que se mueve a través de la atmósfera en las proximidades de un objetivo. Diversos efectos controlan el movimiento de estos materiales: velocidad inicial, geometría de eyección e impacto, condiciones superficiales, momento de materiales, difusión de materiales, diferencia de calor de fluidos (que varía con el tiempo de vuelo del proyectil) y flotación relativa del material eyectado en un penacho. Estos factores afectan a la altura, la visibilidad y la duración del penacho. Los vientos en el punto de impacto pueden mover el penacho para simular el humo y los materiales energéticos quemados resultantes de la detonación de munición real.Plume: In the context of hydrodynamics and the present invention, a plume is a column of one or more floating marking materials and / or an atomized chemiluminescent spray that moves through the atmosphere in the vicinity of a target. Various effects control the movement of these materials: initial velocity, ejection and impact geometry, surface conditions, material timing, diffusion of materials, heat difference of fluids (which varies with the flight time of the projectile) and relative flotation of the material ejected in a plume. These factors affect the height, visibility and duration of the plume. Winds at the point of impact can move the plume to simulate smoke and burnt energy materials resulting from the detonation of real ammunition.

Para un entendimiento completo de la presente invención, a continuación, debe hacerse referencia a la siguiente descripción detallada de las realizaciones preferentes de la invención tal como se ilustra en los dibujos adjuntos.For a complete understanding of the present invention, reference should now be made to the following detailed description of the preferred embodiments of the invention as illustrated in the accompanying drawings.

Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings

La figura 1 es un diagrama tiempo/temperatura que muestra el aumento de temperatura, durante el vuelo, de materiales de penacho provocado por un "motor térmico" en un proyectil de munición de práctica según la presente invención.Figure 1 is a time / temperature diagram showing the temperature increase, during the flight, of plume materials caused by a "thermal engine" in a practice ammunition projectile according to the present invention.

La figura 2 es un diagrama representativo de un proyectil de munición de práctica según una primera realización preferente de la presente invención.Figure 2 is a representative diagram of a practice ammunition projectile according to a first preferred embodiment of the present invention.

La figura 3 es un diagrama representativo del proyectil de munición de práctica de la figura 2, inmediatamente después del retroceso.Figure 3 is a representative diagram of the practice ammunition projectile of Figure 2, immediately after recoil.

La figura 4 es un diagrama representativo del proyectil de munición de práctica de la figura 2, durante el vuelo hacia un objetivo.Figure 4 is a representative diagram of the practice ammunition projectile of Figure 2, during the flight towards a target.

La figura 5 es un diagrama representativo del proyectil de munición de práctica de la figura 2, al impactar contra un objetivo.Figure 5 is a representative diagram of the practice ammunition projectile of Figure 2, when hitting a target.

La figura 6 es un diagrama representativo de un proyectil de munición de práctica según una segunda realizaciónFig. 6 is a representative diagram of a practice ammunition projectile according to a second embodiment.

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preferente de la presente invención.preference of the present invention.

La figura 7 es un diagrama representativo de un proyectil de munición de práctica según una tercera realización preferente de la presente invención.Figure 7 is a representative diagram of a practice ammunition projectile according to a third preferred embodiment of the present invention.

Descripción de las realizaciones preferentesDescription of the preferred embodiments

Las realizaciones preferentes de la presente invención se describirán a continuación haciendo referencia a las figuras 1-7 de los dibujos. Elementos idénticos en las diversas figuras se designan con los mismos números de referencia.Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to Figures 1-7 of the drawings. Identical elements in the various figures are designated with the same reference numbers.

La presente invención combina métodos novedosos y conocidos de despliegue de munición de práctica que genera un penacho de marcado de infrarrojo cercano y de infrarrojo lejano visible sobre la ubicación de un impacto de proyectil. Además de combinar estas tecnologías de marcado, esta invención proporciona un motor térmico para crear características de rendimiento optimizadas que superan el rendimiento independiente de los constituyentes individuales.The present invention combines novel and known methods of deployment of practice ammunition that generates a tuft of near-infrared and far-infrared marking visible on the location of a projectile impact. In addition to combining these marking technologies, this invention provides a thermal engine to create optimized performance characteristics that exceed the independent performance of the individual constituents.

Esta divulgación asume un conocimiento previo y el uso de algunos medios y métodos descritos en la patente estadounidense n.° 6.619.211 de Haeselich y la publicación de patente estadounidense n.° 2007/0119329 A1. Tanto la reacción quimioluminiscente como la reacción térmica de los materiales usados en el proyectil según la presente invención se activan por retroceso.This disclosure assumes prior knowledge and use of some means and methods described in U.S. Patent No. 6,619,211 to Haeselich and U.S. Patent Publication No. 2007/0119329 A1. Both the chemiluminescent reaction and the thermal reaction of the materials used in the projectile according to the present invention are activated by recoil.

Todos los proyectiles desprenden algo de calor al dispararse desde el cañón de un arma de fuego proporcionando visibilidad durante el vuelo de un cuerpo del proyectil; no obstante, el cuerpo no transfiere normalmente de manera rápida o efectiva calor a los materiales de marcado. Para proporcionar una buena señal de marcado con impactos de ángulo oblicuo en campos de tiro militares, los materiales, alojados en una ojiva frangible de la munición de práctica, deben estar configurados para la eyección y un buen flujo hidrodinámico. Una configuración apropiada permite el despliegue inmediato de un penacho de material sobre el punto de impacto después del impacto de proyectil contra un objetivo. El penacho tras el impacto, resultante de la presente invención, proporciona una envolvente multiespectral, que permanece suspendida en la atmósfera momentos después del impacto. Una buena señal de impacto realista para munición de entrenamiento militar incluye normalmente un penacho que replica una detonación altamente explosiva de munición operativa.All projectiles shed some heat when firing from the barrel of a firearm providing visibility during the flight of a projectile body; however, the body does not normally transfer heat quickly or effectively to the marking materials. To provide a good marking signal with oblique angle impacts on military firing ranges, the materials, housed in a frangible warhead of the practice ammunition, must be configured for ejection and good hydrodynamic flow. An appropriate configuration allows the immediate deployment of a plume of material over the point of impact after projectile impact against a target. The plume after impact, resulting from the present invention, provides a multispectral envelope, which remains suspended in the atmosphere moments after impact. A good realistic impact signal for military training ammunition typically includes a plume that replicates a highly explosive detonation of operational ammunition.

Señal y penacho multiespectral que simulan una detonación real: El penacho resultante del uso de un proyectil de práctica según la presente invención tiene características que simulan con gran semejanza la señal de una detonación altamente explosiva. Para crear una señal de marcado multiespectral visible desde una posición de disparo, es deseable incorporar en un proyectil de práctica múltiples materiales de marcado de baja densidad que fluyan y se atomicen fácilmente. Estos materiales de marcado, al impactar, se eyectan de una ojiva estallada en la punta del proyectil. Los materiales fluyen desde la ojiva, pero desaceleran posteriormente debido al efecto de la resistencia del aire. El flujo efectivo de materiales genera un penacho de materiales. Los materiales suspendidos en el penacho (1) proporcionan una señal reflectante en las condiciones ópticas (día), (2) generan luz quimioluminiscente por la noche (tanto en el espectro visible como en el del IR cercano), (3) calientan adicionalmente material suspendido y (4) emiten calor de una manera que tiene un buen contraste térmico con respecto a la atmósfera y el terreno más fríos en las proximidades de un impacto. Resulta deseable optimizar el flujo laminar y minimizar la turbulencia para garantizar que un penacho alcanza una altitud óptima sobre un punto de impacto para proporcionar buena visibilidad desde un punto de disparo.Multispectral signal and plume that simulate a real detonation: The plume resulting from the use of a practice projectile according to the present invention has characteristics that simulate with great similarity the signal of a highly explosive detonation. In order to create a multispectral marking signal visible from a firing position, it is desirable to incorporate multiple low density marking materials that flow and easily atomic into a projectile. These marking materials, upon impact, are ejected from an exploded warhead at the tip of the projectile. Materials flow from the warhead, but subsequently slow down due to the effect of air resistance. The effective flow of materials generates a plume of materials. The materials suspended in the plume (1) provide a reflective signal in the optical conditions (day), (2) generate chemiluminescent light at night (both in the visible spectrum and in the near IR), (3) additionally heat material suspended and (4) emit heat in a way that has a good thermal contrast to the coldest atmosphere and terrain in the vicinity of an impact. It is desirable to optimize laminar flow and minimize turbulence to ensure that a plume reaches an optimum altitude above an impact point to provide good visibility from a firing point.

Impacto, eyección, flujo laminar de materiales de marcado y uso de material de baja densidad para optimizar la suspensión del penacho en el aire: Para crear un penacho efectivo, un proyectil de práctica debe permitir el flujo laminar de los materiales eyectados y una turbulencia mínima tras el impacto. Para optimizar un penacho y un flujo de material laminar, un diseño de proyectil de práctica debe configurarse preferentemente con los materiales de marcado en la ojiva del proyectil dispuestos en capas almacenadas en compartimentos independientes. Esta técnica de envasado en capas permite que los materiales se atomicen y fluyan de manera efectiva cuando experimentan un impacto a alta velocidad y eyección. Para mantener la suspensión en el aire, los materiales de marcado eyectados están compuestos por materiales de baja densidad que conservan la flotación relativa en el aire. Esta flotación relativa del material de marcado permite que los materiales de marcado se mantengan suspendidos en la atmósfera y sean transportados por los vientos en la ubicación objetivo. La técnica de maximizar una suspensión de un penacho de múltiples materiales proporciona señales térmicas de IR y visuales. Un penacho y señales de marcado de un proyectil de este tipo replican estrictamente las señales de impacto térmicas, de IR y visibles, así como, nubes de humo resultantes de detonaciones altamente explosivas sobre los objetivos. Una detonación de impacto real se produce en unos pocos milisegundos, mientras que el penacho creado por el impacto a alta velocidad se produce en un intervalo de tiempo mucho más largo (decenas de milisegundos). La diferencia en la creación de una señal visible es imperceptible, no obstante, excepto en las circunstancias más inusuales.Impact, ejection, laminar flow of marking materials and use of low density material to optimize the suspension of the plume in the air: To create an effective plume, a practice projectile must allow laminar flow of the ejected materials and minimal turbulence After the impact. To optimize a plume and a flow of laminar material, a practice projectile design should preferably be configured with projectile warhead marking materials arranged in layers stored in separate compartments. This layered packaging technique allows materials to be atomic and flow effectively when they experience high-speed impact and ejection. To maintain the suspension in the air, ejected marking materials are composed of low-density materials that retain relative flotation in the air. This relative flotation of the marking material allows the marking materials to remain suspended in the atmosphere and transported by the winds at the target location. The technique of maximizing a suspension of a multi-material plume provides thermal IR and visual signals. A plume and marking signals from such a projectile strictly replicate the thermal, IR and visible impact signals, as well as smoke clouds resulting from highly explosive detonations on the targets. A real impact detonation occurs in a few milliseconds, while the plume created by the high speed impact occurs in a much longer time interval (tens of milliseconds). The difference in the creation of a visible signal is imperceptible, however, except in the most unusual circumstances.

Efecto quimioluminiscente potenciado: Es posible calentar todos los materiales de marcado (diurnos ópticos, y quimioluminiscentes del IR cercano) transmitiendo calor por medio de un disipador de calor conductor desde unEnhanced chemiluminescent effect: It is possible to heat all marking materials (optical daytime, and near IR chemiluminescent) by transmitting heat by means of a conductive heat sink from a

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compartimento, en el que reaccionan el oxígeno y un polvo de tipo termita, hasta otros compartimentos de manera que el disipador de calor aporta calor rápidamente a todos los compuestos de marcado contenidos en el proyectil. La magnitud de emisión de luz de una reacción quimioluminiscente aumenta en intensidad cuando los materiales quimioluminiscentes se exponen al calor. La luminiscencia más brillante proporciona mayor contraste con respecto a las zonas circundantes y puede identificarse más fácilmente a una distancia más larga. Además, las reacciones quimioluminiscentes aceleradas agilizan la disipación de una señal quimioluminiscente de manera que la señal óptica replique mejor la señal de una detonación altamente explosiva. Por lo tanto, la duración más corta permite que la señal se aproxime mejor a la señal de munición real. A temperaturas que se aproximan a -20°C, la tasa de reacción de luminiscencia se ralentiza o se detiene, volviéndola ineficaz. El uso de esta técnica aumenta el intervalo operativo de los materiales quimioluminiscentes, permitiendo el uso de marcadores diurnos y nocturnos quimioluminiscentes en condiciones de baja temperatura.compartment, in which oxygen and a termite-type powder react, to other compartments so that the heat sink rapidly provides heat to all the marking compounds contained in the projectile. The magnitude of light emission of a chemiluminescent reaction increases in intensity when chemiluminescent materials are exposed to heat. The brighter luminescence provides greater contrast to the surrounding areas and can be more easily identified over a longer distance. In addition, accelerated chemiluminescent reactions expedite the dissipation of a chemiluminescent signal so that the optical signal better replicates the signal of a highly explosive detonation. Therefore, the shorter duration allows the signal to be closer to the real ammunition signal. At temperatures approaching -20 ° C, the luminescence reaction rate slows down or stops, rendering it ineffective. The use of this technique increases the operating range of chemiluminescent materials, allowing the use of chemiluminescent daytime and nighttime markers in low temperature conditions.

Penacho de marcado calentado: El marcado (térmico) de infrarrojo lejano se crea calentando un material de marcado hasta temperaturas mayores que sus zonas circundantes. Una diferencia de temperaturas grande entre un penacho de materiales de marcado diurnos (polvo seco) y nocturnos (quimioluminiscente) proporciona tanto una señal "más brillante" vista mediante dispositivos ópticos y/o de IR cercano como proporciona, en paralelo, un contraste térmico entre el material de penacho y el aire ambiente cuando se ve mediante dispositivos de visión térmica. Un diferencial de temperatura de 20 °C entre el marcador térmico y sus zonas circundantes proporciona un contraste efectivo.Heated marking plume: Far infrared (thermal) marking is created by heating a marking material to temperatures greater than its surrounding areas. A large temperature difference between a plume of diurnal (dry powder) and nocturnal (chemiluminescent) marking materials provides both a "brighter" signal seen by optical and / or near IR devices and provides, in parallel, a thermal contrast between Plume material and ambient air when viewed using thermal vision devices. A temperature differential of 20 ° C between the thermal marker and its surrounding areas provides an effective contrast.

Transmisión rápida de calentamiento durante el vuelo de proyectil: Es importante que el calor se aporte rápidamente a los materiales de marcado de un proyectil de manera que la temperatura de los materiales de marcado aumente rápidamente durante el breve tiempo de vuelo. Esto es necesario, ya que los proyectiles pueden dispararse a corta distancia durante el entrenamiento. Para proporcionar una buena señal térmica en un penacho de material, un dispositivo en el proyectil (el motor térmico) debe transferir calor rápidamente a los materiales de marcado de manera que, tras el impacto, el penacho proporcione un contraste visible con la atmósfera o el terreno ambiente del fondo. Es también útil que la temperatura de los materiales de marcado aumente durante el vuelo para contrarrestar la transmisión reducida de una señal (térmica) de calor a un observador en el punto de disparo cuando se dispara a distancias más largas. Un penacho de material más caliente es particularmente visible (en contraste con el cielo ambiente más frío) cuando se dispara a mayores distancias.Rapid transmission of heating during projectile flight: It is important that heat is rapidly added to the marking materials of a projectile so that the temperature of the marking materials increases rapidly during the short flight time. This is necessary, since projectiles can be fired at close range during training. To provide a good thermal signal in a material plume, a device in the projectile (the thermal engine) must transfer heat quickly to the marking materials so that, after impact, the plume provides a visible contrast to the atmosphere or background ambient terrain. It is also useful that the temperature of the marking materials increases during the flight to counteract the reduced transmission of a (thermal) heat signal to an observer at the firing point when shooting over longer distances. A plume of warmer material is particularly visible (in contrast to the colder ambient sky) when shooting at greater distances.

Limitación de temperatura máxima: El dispositivo de motor térmico incluye preferentemente un material de cambio de fase que garantiza que la energía térmica adicional no aumenta más allá de una temperatura máxima dada de un proyectil. Es deseable limitar la temperatura máxima de los materiales de marcado de manera que, en el caso de una activación involuntaria del motor térmico durante el manejo de armas, un tirador pueda vaciar el arma sin sufrir quemaduras graves. La inclusión de un material de cambio de fase puede proporcionar también una distribución de calor más uniforme dentro de los materiales de marcado.Maximum temperature limitation: The thermal motor device preferably includes a phase change material that ensures that the additional thermal energy does not increase beyond a given maximum temperature of a projectile. It is desirable to limit the maximum temperature of the marking materials so that, in the case of an involuntary activation of the thermal engine during gun handling, a shooter can empty the gun without suffering serious burns. The inclusion of a phase change material can also provide a more uniform heat distribution within the marking materials.

La figura 1 es un gráfico que muestra el aumento en la temperatura del material durante el vuelo de una munición de 40 mm de tipo HV. Este aumento de temperatura se muestra para tres casos: representando el caso 1 el aumento de tempera más bajo en el material de penacho; representando el caso 2 una característica de temperatura media; y representando el caso 3 el aumento de temperatura de material más agresivo. En el caso 3, un material de cambio de fase permite un rápido aumento inicial en temperatura y después del mismo, debido a un cambio de fase, mantiene una temperatura sustancialmente estable. Estas características se resumen en la siguiente tabla:Figure 1 is a graph showing the increase in the temperature of the material during the flight of a 40 mm ammo of type HV. This temperature increase is shown for three cases: case 1 representing the lowest temperature increase in the plume material; case 2 representing a medium temperature characteristic; and case 3 representing the temperature increase of more aggressive material. In case 3, a phase change material allows a rapid initial increase in temperature and after it, due to a phase change, maintains a substantially stable temperature. These characteristics are summarized in the following table:

TABLATABLE

Alcance o distancia (metros) al impacto Tiempo (segundos)  Reach or distance (meters) to impact Time (seconds)
0 m 0 s 550 m 3 s 1450 m 16 s  0 m 0 s 550 m 3 s 1450 m 16 s

(Penacho) Temperatura de material-Caso 1  (Plume) Material temperature-Case 1
o o O CM 0 °C O o 00 co  o o O CM 0 ° C O o 00 co

Temperatura de material-Caso 2  Material temperature-Case 2
o o O CM O o 00 CM o o CM CO  o o O CM O o 00 CM o o CM CO

Temperatura de material-Caso 3 /Materiales de cambio de fase  Material temperature-Case 3 / Phase change materials
o o O CM o o LO (O -M OO o O  o o O CM o o LO (O -M OO or O

Temperaturas de funcionamiento deseadas: La temperatura ambiente deseada para el funcionamiento del dispositivo de motor térmico se considera que está en el intervalo de -20 °C a 50 °C. El dispositivo ideal alcanzaría el intervalo de temperatura óptimo del material marcador de infrarrojo cercano inmediatamente después del retroceso, mantendría esta temperatura durante el tiempo de vuelo completo del proyectil y transferiría toda su energía térmica por medio de los materiales de marcado antes de alcanzar el punto de impacto. El rendimiento ideal está limitado adicionalmente por la temperatura máxima del marcador de infrarrojo cercano junto con un deseable coste de fabricación bajo.Desired operating temperatures: The desired ambient temperature for the operation of the thermal motor device is considered to be in the range of -20 ° C to 50 ° C. The ideal device would reach the optimum temperature range of the near infrared marker material immediately after recoil, maintain this temperature during the entire flight time of the projectile and transfer all its thermal energy through the marking materials before reaching the point of impact. The ideal performance is further limited by the maximum near infrared marker temperature along with a desirable low manufacturing cost.

La patente de Manole: La patente estadounidense n.° 7.055.438 de Manole enseña el uso de líquidos (agua y sales) para crear una reacción de calor para calentar proyectiles durante el vuelo y marcar un punto de impacto (en una superficie sólida). Manole divulga, además, materiales de proyectil que marcan directamente un objetivo al impactar. No obstante, es importante observar que marcar un objetivo (que choca con un objetivo vertical visible desde unManole's patent: Manole's U.S. Patent No. 7,055,438 teaches the use of liquids (water and salts) to create a heat reaction to heat projectiles during flight and mark an impact point (on a solid surface) . Manole also discloses projectile materials that directly mark a target upon impact. However, it is important to note that marking a target (which clashes with a vertical target visible from a

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punto de observación) con un tinte de marcado no es lo mismo que proporcionar una señal de penacho vertical cuando se golpean objetivos en ángulos oblicuos. A menudo, los campos de entrenamiento de ametralladora militares no proporcionan objetivos verticales y, cuando tales objetivos están disponibles, pueden ser imposibles de ver desde un punto de observación.observation point) with a marking dye is not the same as providing a vertical plume signal when hitting targets at oblique angles. Often, military machine gun training camps do not provide vertical targets and, when such targets are available, they may be impossible to see from an observation point.

También debe observarse que es casi imposible conservar una buena balística de vuelo del proyectil cuando se usan líquidos en un proyectil. Los requisitos militares de los Estados Unidos destacan la necesidad de una coincidencia balística de munición de entrenamiento y operacional.It should also be noted that it is almost impossible to keep a good ballistics of projectile flight when liquids are used in a projectile. The military requirements of the United States highlight the need for a ballistic match for training and operational ammunition.

Por tanto, la presente invención proporciona un proyectil de entrenamiento que:Therefore, the present invention provides a training projectile that:

usa un material de tipo termita seca que, cuando se expone al oxígeno encapsulado en el proyectil, calienta rápidamente una superficie metálica (disipador de calor) que, a su vez, conduce rápidamente (transmite) calor a materiales de marcado que crean un penacho al impactar en las proximidades de un objetivo.it uses a dry termite type material that, when exposed to oxygen encapsulated in the projectile, quickly heats a metal surface (heat sink) which, in turn, quickly conducts (transmits) heat to marking materials that create a plume to the impact in the vicinity of a target.

El uso de un material de cambio de fase que asegura que la transmisión de calor (en un entorno de ambiente más cálido) no quema, destruye o vuelve ineficaz de otra manera los compuestos de marcado, los materiales quimioluminiscentes y los tintes.The use of a phase change material that ensures that heat transmission (in a warmer environment) does not burn, destroy or otherwise render labeling compounds, chemiluminescent materials and dyes ineffective.

Da como resultado un aumento de temperatura intenso, rápido y corto.It results in an intense, fast and short temperature rise.

No se usa una reacción de químicos líquidos para calentar un proyectil. Al minimizar los líquidos portados por el proyectil de entrenamiento, el proyectil ofrece características balísticas similares a las de la munición operativa convencional.A reaction of liquid chemicals is not used to heat a projectile. By minimizing the liquids carried by the training projectile, the projectile offers ballistic characteristics similar to those of conventional operational ammunition.

De manera efectiva, proporciona transferencia de calor a materiales de marcado que posteriormente crean un penacho al impactar.Effectively, it provides heat transfer to marking materials that subsequently create a plume upon impact.

Se proporciona una eyección optimizada (flujo laminar de materiales de marcado) para crear y optimizar la creación de un penacho tras el impacto sobre un objetivo.Optimized ejection (laminar flow of marking materials) is provided to create and optimize the creation of a plume after impact on a target.

Primera realización preferente de la invención: El proyectil de munición de práctica según una primera realización preferente de la presente invención, como se representa en la figura 2, está compuesto por los siguientes elementos:First preferred embodiment of the invention: The practice ammunition projectile according to a first preferred embodiment of the present invention, as depicted in Figure 2, is composed of the following elements:

Un cuerpo de proyectil.A projectile body.

Una carcasa u ojiva frangible (como se describe, por ejemplo, en la patente estadounidense n.° 6.619.211) que contiene una pluralidad de agentes de marcado, tales como los siguientes:A frangible housing or warhead (as described, for example, in US Patent No. 6,619,211) containing a plurality of marking agents, such as the following:

Un marcador de polvo seco visible.A marker of visible dry dust.

Un marcador quimioluminiscente óptico y/o de infrarrojo cercano.A chemiluminescent optical and / or near infrared marker.

Un marcador térmico o de infrarrojo lejano.A thermal or far infrared marker.

De acuerdo con la invención, el cuerpo de proyectil incorpora un "motor térmico" que comprende:According to the invention, the projectile body incorporates a "thermal engine" comprising:

Una frontera de transferencia térmica.A border of thermal transfer.

Un combustible térmico oxidante sólido, normalmente formado a partir de metales o polvos metálicos que, cuando se exponen al aire u oxígeno, crea una reacción termita o similar exotérmica.A solid oxidizing thermal fuel, normally formed from metals or metal powders that, when exposed to air or oxygen, creates an exothermic thermite or similar reaction.

Una barrera de oxígeno o aire rompible.An oxygen barrier or breakable air.

Un hueco que contiene oxígeno o aire.A hole that contains oxygen or air.

En las figuras 6 y 7 se muestran elementos adicionales contenidos en el cuerpo del proyectil:Additional elements contained in the projectile body are shown in Figures 6 and 7:

Un material de cambio de fase.A phase change material.

Un disipador de calor u otros medios para la gestión y distribución térmica en el proyectil.A heat sink or other means for thermal management and distribution in the projectile.

Funcionamiento del proyectil de entrenamiento:Operation of the training projectile:

Etapa 1. Como se muestra en la figura 3, la barrera 8 se rompe en el choque de retroceso o debido a fuerzas de aceleración vertical o de rotación que permiten que el oxígeno o aire reaccione con el material 7 de combustibleStage 1. As shown in Figure 3, the barrier 8 breaks in the recoil shock or due to vertical acceleration or rotation forces that allow oxygen or air to react with the fuel material 7

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térmico iniciando una reacción exotérmica. El volumen y la composición del material de combustible se seleccionan para proporcionar el perfil de calor deseado.thermal initiating an exothermic reaction. The volume and composition of the fuel material are selected to provide the desired heat profile.

Etapa 2. Como se muestra en la figura 4, se transfiere calor a través de la barrera a los materiales de marcado a una tasa dependiente de la temperatura de la reacción exotérmica, la capacidad de calor del material de combustible, la configuración geométrica de la barrera térmica y las propiedades térmicas de los materiales marcadores.Step 2. As shown in Figure 4, heat is transferred through the barrier to the marking materials at a rate dependent on the temperature of the exothermic reaction, the heat capacity of the fuel material, the geometric configuration of the thermal barrier and thermal properties of marker materials.

Etapa 3. Como se indica en la figura 4, se transfiere calor durante el vuelo a los materiales de marcado, aumentando su temperatura. La temperatura incrementada de los materiales de marcado de infrarrojo cercano da como resultado un brillo incrementado de una mezcla quimioluminiscente y un rendimiento mejorado a temperaturas ambiente iniciales más bajas.Step 3. As indicated in Figure 4, heat is transferred during the flight to the marking materials, increasing its temperature. The increased temperature of the near infrared marking materials results in an increased brightness of a chemiluminescent mixture and improved performance at lower initial ambient temperatures.

Etapa 4. Tal y como se muestra en la figura 5, la ojiva frangible estalla y los materiales de marcado forman un penacho en el aire y recubren también el área superficial del material, la vegetación y la hierba circundante en el punto de impacto. El penacho y el recubrimiento resultantes proporcionan un marcado simultáneo en un espectro múltiple (visible, infrarrojo cercano e infrarrojo lejano).Stage 4. As shown in Figure 5, the frangible warhead explodes and the marking materials form a plume in the air and also cover the surface area of the material, the vegetation and the surrounding grass at the point of impact. The resulting plume and coating provide simultaneous marking on a multiple spectrum (visible, near infrared and far infrared).

Dos realizaciones alternativas pueden usarse para potenciar el rendimiento global, haciendo que el dispositivo sea más efectivo en una gama más amplia de condiciones ambiente. Estas realizaciones pueden usarse de manera independiente o en conjunto, según se requiera, para equilibrar el rendimiento y las limitaciones de costes de las municiones de entrenamiento.Two alternative embodiments can be used to enhance overall performance, making the device more effective in a wider range of ambient conditions. These embodiments can be used independently or together, as required, to balance the performance and cost limitations of training ammunition.

Segunda realización preferente. En la figura 6 se representa una de las muchas geometrías alternativas configuradas para potenciar las características térmicas del dispositivo. En esta geometría, se logran características térmicas mejoradas y una distribución de calor más uniforme creando una distribución de calor más uniforme al crear un perfil de generación de calor personalizado mediante la conformación del motor térmico e insertando opcionalmente disipadores de calor 11. La tasa de incremento de temperatura, la temperatura pico y la sensibilidad a condiciones ambiente externas puede ajustarse usando tales técnicas.Second preferred embodiment. Figure 6 shows one of the many alternative geometries configured to enhance the thermal characteristics of the device. In this geometry, improved thermal characteristics and a more uniform heat distribution are achieved by creating a more uniform heat distribution by creating a custom heat generation profile by forming the thermal engine and optionally inserting heat sinks 11. The rate of increase Temperature, peak temperature and sensitivity to external ambient conditions can be adjusted using such techniques.

Tercera realización preferente. Las características térmicas pueden potenciarse adicionalmente mediante la introducción de un material de cambio de fase. El material de cambio de fase 10 puede introducirse bien como una capa adicional en la superficie de la frontera de transferencia térmica, en la superficie interna de la ojiva frangible o bien directamente en la mezcla a granel de los materiales de marcado. La figura 7 ilustra una opción posible en forma de una película delgada que recubre la frontera de transferencia térmica. Una vez que el material de cambio de fase alcanza su temperatura de fusión, absorberá grandes cantidades de calor mientras mantiene una temperatura constante en su punto de fusión. Esto permite una transferencia rápida de energía térmica para crear un material de marcado térmico líquido mientras se evita un exceso de temperatura de los otros constituyentes de marcado.Third preferred embodiment. The thermal characteristics can be further enhanced by the introduction of a phase change material. The phase 10 change material can be introduced either as an additional layer on the surface of the thermal transfer boundary, on the internal surface of the frangible warhead or directly in the bulk mixture of the marking materials. Figure 7 illustrates a possible option in the form of a thin film covering the thermal transfer border. Once the phase change material reaches its melting temperature, it will absorb large amounts of heat while maintaining a constant temperature at its melting point. This allows a rapid transfer of thermal energy to create a liquid thermal marking material while avoiding excess temperature of the other marking constituents.

Claims (7)

55 1010 15fifteen 20twenty 2525 3030 3535 4040 45Four. Five 50fifty 5555 REIVINDICACIONES 1. Proyectil de munición de entrenamiento que comprende un cuerpo de proyectil hueco con una cabeza de proyectil, diseñado para soportar las fuerzas aplicadas cuando el proyectil se dispara desde un arma y que tiene una ojiva frangible diseñada para estallar cuando el cuerpo de proyectil golpea un objetivo, comprendiendo además dicho proyectil:1. Training ammunition projectile comprising a hollow projectile body with a projectile head, designed to withstand the applied forces when the projectile is fired from a weapon and that has a frangible warhead designed to explode when the projectile body hits a objective, also comprising said projectile: (a) un agente de marcado multiespectral dispuesto en la cabeza para marcar la posición del objetivo al liberarse cuando ha estallado la ojiva al impactar contra el objetivo, comprendiendo dicho agente de marcado:(a) a multispectral marking agent disposed on the head to mark the position of the target when released when the warhead has exploded upon impacting the target, said marking agent comprising: (1) una pluralidad de primeros componentes químicos líquidos recibido, cada uno, en un primer compartimento frangible independiente en la cabeza, mezclándose y reaccionando químicamente dichos primeros componentes entre sí cuando se rompen los compartimentos, provocando que los componentes mezclados muestren luminiscencia, estando dichos compartimentos diseñados para que se rompan por al menos una de las fuerzas de aceleración inicial y las fuerzas centrífugas que actúan sobre el proyectil cuando el proyectil se dispara desde un arma, mientras se retienen los primeros componentes químicos en la ojiva de manera que tales componentes se mezclan en el momento en el que el proyectil se dispara desde un arma y muestran luminiscencia en el momento en el que el proyectil golpea el objetivo; y(1) a plurality of first liquid chemical components received, each, in a first independent frangible compartment in the head, said first components being chemically mixed and reacting when the compartments are broken, causing the mixed components to show luminescence, said said components being compartments designed to break through at least one of the initial acceleration forces and centrifugal forces acting on the projectile when the projectile is fired from a weapon, while retaining the first chemical components in the warhead so that such components are they mix at the moment in which the projectile is fired from a weapon and show luminescence at the moment in which the projectile hits the target; Y (2) un material de polvo seco, fino, de baja densidad dispuesto en la cabeza y diseñado para crear un penacho para un marcado visible del objetivo al impactar; y(2) a dry, fine, low density powder material arranged on the head and designed to create a plume for a visible marking of the target upon impact; Y (b) un material térmico, seco, dispuesto en un segundo compartimento en el cuerpo de proyectil que tiene una pared de barrera frangible diseñada para romperse debido a al menos una de las fuerzas de aceleración inicial y las fuerzas centrífugas que actúan sobre el proyectil cuando el proyectil se dispara desde un arma, exponer el material térmico al oxígeno y al aire en el cuerpo de proyectil y produciendo una reacción exotérmica que emite calor durante el vuelo del proyectil, para aumentar de ese modo la temperatura de dicho agente de marcado durante el vuelo y para crear un penacho para el marcado con infrarrojos del objetivo al impactar; y(b) a thermal, dry material, disposed in a second compartment in the projectile body that has a frangible barrier wall designed to break due to at least one of the initial acceleration forces and centrifugal forces acting on the projectile when The projectile is fired from a weapon, exposing the thermal material to oxygen and air in the projectile body and producing an exothermic reaction that emits heat during the flight of the projectile, thereby increasing the temperature of said marking agent during the flight and to create a plume for infrared marking of the target upon impact; Y (3) un motor térmico que comprende una frontera de transferencia térmica.(3) a thermal engine comprising a thermal transfer boundary. 2. Proyectil de entrenamiento según la reivindicación 1, en el que el agente de marcado incluye tanto (1) los primeros componentes químicos líquidos como (2) el material de polvo seco para marcar el objetivo.2. Training projectile according to claim 1, wherein the marking agent includes both (1) the first liquid chemical components and (2) the dry powder material to mark the target. 3. Proyectil de entrenamiento según la reivindicación 1, en el que dicho agente de marcado incluye además una pluralidad de segundos componentes químicos recibidos, cada uno, en un segundo compartimento independiente en la cabeza, mezclándose y reaccionando químicamente dichos segundos componentes entre sí, debido a al menos una de las fuerzas de aceleración inicial y las fuerzas centrífugas que actúan sobre el proyectil, cuando el proyectil se dispara desde un arma, provocando que los segundos componentes mezclados creen calor para el marcado térmico del objetivo cuando el proyectil golpea el objetivo.3. Training projectile according to claim 1, wherein said marking agent further includes a plurality of second chemical components received, each, in a second independent compartment in the head, said second components being chemically mixed and reacting, due to at least one of the initial acceleration forces and centrifugal forces acting on the projectile, when the projectile is fired from a weapon, causing the second mixed components to create heat for the thermal marking of the target when the projectile hits the target. 4. Proyectil de entrenamiento según la reivindicación 1, que comprende además un medio portador que contiene oxígeno dispuesto en un compartimento independiente adicional en la cabeza que está diseñado para abrirse, y permitir que el medio portador se mezcle con el material térmico, al actuar al menos una de las fuerzas de aceleración inicial y las fuerzas centrífugas sobre el proyectil cuando el proyectil se dispara desde un arma, provocando de ese modo que el material térmico reaccione y cree calor.4. Training projectile according to claim 1, further comprising a carrier medium containing oxygen disposed in an additional independent compartment in the head that is designed to open, and allowing the carrier medium to mix with the thermal material, by acting on the minus one of the initial acceleration forces and centrifugal forces on the projectile when the projectile fires from a weapon, thereby causing the thermal material to react and create heat. 5. Proyectil de entrenamiento según la reivindicación 4, en el que dicho medio portador es un gas que incluye oxígeno.5. Training projectile according to claim 4, wherein said carrier medium is a gas that includes oxygen. 6. Proyectil de entrenamiento según la reivindicación 4, que comprende además un tercer componente de material, dispuesto en un tercer compartimento en la cabeza, diseñado para experimentar un cambio de fase a una temperatura prescrita, sirviendo dicho tercer componente para absorber calor a dicha temperatura prescrita y evitar de ese modo el sobrecalentamiento del proyectil de marcado y del agente de marcado.6. Training projectile according to claim 4, further comprising a third component of material, arranged in a third compartment in the head, designed to undergo a phase change at a prescribed temperature, said third component serving to absorb heat at said temperature prescribed and thereby prevent overheating of the marking projectile and marking agent. 7. Proyectil de entrenamiento según la reivindicación 1, en el que dicho material de polvo seco y material térmico seco están dispuestos en capas en dicha cabeza.7. Training projectile according to claim 1, wherein said dry powder material and dry thermal material are layered on said head.
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