FI76066B - Pyrotekniska dimpatroner. - Google Patents

Description

1 76066

Pyrotekniset sumupanokset - Pyrotekniska dimpatroner

Esillä olevan keksinnön kohteena ovat pyrotekniset sumupanokset, jotka perustuvat halogeeniluovuttajiin sekä metallijauheeseen ja/tai -oksideihin tai punaiseen fosforiin, johon mahdollisesti on lisätty alkalisuolaa, jotka panokset muodostavat näkyvällä ja infrapuna-alueella läpitunkematonta sumua.

Keinotekoisia sumuja on tekniikassa jo käytetty pitämään pakkanen poissa istutuksilta (erityisesti hedelmä- tai viiniviljelyksil-tä). Tällöin muodostetaan tavallisesti joko savu- tai öljysumua tai hienojakoista vesisumua, joka lisäksi voi olla stabiloitu glyseriinillä, rasva-alkoholeilla tai vastaavilla ja joka levitetään suojattavan viljelmän päälle enemmän tai vähemmän paksuna kerroksena. Tämän tarkoituksena on heijastaa maasta säteilevä lämpö ja estää siten jäähtyminen. Tätä varten on näiden sumujen tai pilvien säilyttävä pitkän aikaa, so. kondensoitumisesta ja tuulen liikkeistä aiheutuva tappio on korvattava uudelleenmuodos-tamisella. Sen vuoksi tähän tarkoitukseen käytetään useimmiten jatkuvatoimisia laitteita.

Keinotekoisen sumun toinen käyttöalue on ennen kaikkea sotilaallisella sektorilla sotilaallisten laitteiden, joukko-osastojen ja ajoneuvojen naamioinnissa. Erityisesti joukko-osastojen ja ajoneuvojen suojauksessa on tällöin kysymys siitä, että nämä pidetään lyhyen aikaa poissa vihollisen suoran tarkkailun alaisuudesta. Tätä varten tavallisesti ammutaan vihollisen suuntaan pyrotekninen panos, joka jakautuu sirpalepanoksen lailla ja muodostaa monia sumua muodostavia hiukkasia, jotka erittäin nopeasti ja tasaisesti peittävät suuret alat sumun alle (vrt. DE-AS 30 31 369 ja siinä mainittu kirjallisuus).

Tätä tarkoitusta varten on tehty tunnetuksi suuri joukko erilaisia savu- tai sumuseoksia. Esimerkkeinä mainittakoon nestemäisinä sumunmuodostajina käytetyt titaanitetrakloridi, piitetrakloridi, kloorisulfonihappo tai niiden yhdistelmät ammoniakin tai rikki- 2 76066 trioksidin kanssa tai kiinteinä sumunmuodostajina käytetyt punainen fosfori, HC-seokset (heksakloorietaani/sinkki/sinkkioksidi) ja ammoniumperkloraatti/sinkkioksidi. Käytössä tapahtuu näiden aineiden muuttaminen joko sekundäärisen palamisreaktion kautta tai niiden keskinäisessä reaktiossa vapautuvien sopivien tuotteiden kautta. Sumunmuodostuksen laadun kannalta on ratkaisevaa muodostumisuopeus, sen leviämisen konsentraatio ja laatu sekä sumun kestoaika. Tällä hetkellä jo tunnetaan kaikkiin näihin tarkoituksiin sopivia sumuseoksia (vrt. DE-AS 30 31 369).

Kts. esim. DE-OS 25 56 256, DE-OS 25 09 539, DE-OS 18 12 027 DE-OS 12 46 488, DE-OS 30 12 405, DE-OS 27 29 055 DE-OS 27 43 363, DE-OS 19 13 790.

Näillä seoksilla on kuitenkin aivan oleellinen haitta ajatelta essa niiden laaja-alaista käyttöä modernissa sodankäyntitekniikassa. Kun aikaisemmin riitti hyvin, että muodostettiin näkyvässä vlossa mahdollisimman sakea sumu, nykyisten sotilaallisten tarkkailijoiden käytettävissä on lisäksi infrapunasuuntima- ja lämpö-kuvalaitteita, jotka käyttävät hyödyksi sitä, että sotilaalliset kohteet lähettävät energiakäyttönsä vuoksi erittäin voimakasta lämpösäteilyä, joka voidaan haivata suurilta etäisyyksiltä. Koska ilmakehän komponentit, kuten hiili-dioksidi ja vesihöyry absorboivat selektiivisesti tietyn aallon pituista infrapunasäteilyä, jotka ovat alueilla 0,7 - 1,5 u, 2 - 2,5 u, 3 - 5 u ja 8 - 12 u. Erityisesti pyritään toimimaan alueella 8 - 12 u, koska savusta, pölystä ja normaalista sumusta aiheutuvat häiriöt ovat tällä alueella minimissään. Pyroteknisten sumupanosten tavoitteena on sen vuoksi sitä vastoin taata tällä alueella mahdollisimman suuri IR-säteilyn absorptio tai heijastuminen.

Useimmat pyrotekniset sumupanokset sisältävät sitä paitsi syövyttäviä, myrkyllisiä tai hyvin happamia komponentteja, kuten fosfo-ripentoksidia, suolahappoa, rikkihappoa, titaani- tai sinkkisuo-loja, jotka sumussa esiintyvissä konsentraatioissa ovat erittäin vahingollisia ihmisille ja kasveille. Useimmissa nykyisissä sumu-

II

3 76066 panoksissa on metallioksideja, puskuriaineita ja ammoniumyhdis-teitä lisäämällä sen vuoksi huolehdittu siitä, että muodostunut sumu on mahdollisimman heikosti hapan tai neutraali. Keksinnön tavoitteena on siten myös modifioida tunnettuja sumupanoksia siten, että nämä mahdollisimman vähän reagoivat happamesti.

US-julkaisusta 3.983.816 tunnetaan sumupanos , joka mm. sisältää kesium-suolaa käytetään kuitenkin erittäin pieniä määriä, noin 1 % kesium-nitraattia "tutkasignaalin muodostamiseksi". Tällainen kesium-suolan määrä on kuitenkin aivan liian pieni tehokkaan IR-absorption aikaansaamiseksi.

US-julkaisussa 3.274.035 kuvataan sumuseosta keinotekoisen sateen aikaansaamiseksi. Sumupanos sisältää alumiinioksidia, kaliumjodi-dia ja litiumjodidia julkaisusa ei kuitenkaan ole mitään vihjeitä siitä, että muodostunut sumu olisi infrapunaalueella läpäisemätöntä .

Näihin tavoitteisiin päästään yllättäen keksinnön mukaisilla sumupanoksilla, joille on tunnusomaista se, että sumupanoksiin lisäksi on sekoitettu kesium-yhdisteitä 5 - 50 %, jotka palaessa dispergoituvat ja absorboivat säteilyä infrapuna-alueella.

Tämä kesium-yhdisteiden lisäys pienentää yllättäen ja aivan ratkaisevasti sumun läpäisevyyttä IT-valolle, erityisesti, infrapunavalolle, jonka aallnpituudet ovat 3-5 tai 8-12 pm. Tähän mennessä ei ole saatu selville tämän syytä.

Koska tunnetusti infrapunasäteilyn lähialueella 12 um asti ei kesium-suoloilla ole lainkaan absorptiota, jotka on johdettavissa värähtelyistä, joihin kesium-ionit ottavat osaa (kesium-halogeni-deilla ei esiinny lainkaan värähtelyjä aallonpituudella 7,2 jim ja kesiumnitraatilla vain nitraattiryhmän värähtelyjä), ilmiön syynä ei voi olla IR-valon suora absorptio. Koska koko sumupanoksen määrästä laskettuna käytetyt määrät ovat suhteellisen pieniä, keskimäärin vain 25 %, ja koska siten tavanomaisten sumua muodostavien komponenttien määrät ovat vähäisiä, dispergoidun systeemin 4 76066 hiukkasmäärän lisääntyminen ei myöskään voi olla syynä ilmiöön. Koska tähänastisten havaintojen perusteella ei myöskään muodostuneiden sumupilvien laskeutumisnopeus ja kondensoituvuus eroa vastaavien sumupanosten, joihin ei ole lisätty kesium-suoloja, arvoista, ilmiön syynä ei myöskään näytä olevan muodostuneiden hiukkasten sidon-tavaikutuksen parantuminen. Jos nimittäin oletetaan, että näille hiukkasille on suurin piirtein voimassa Stoke'n laki, so. laskeutumisnopeus on verrannollinen hiukkasen halkaisijan neliöön, merkitsisi tavanomaisten sumupanosten 1 y suuruisen hiukkashalkaisijän kasvu arvoon 10 y, joka olisi välttämätöntä tehokkaalle sidonnalle IR-alueella B - 12 μ, laskeutumisnopeuden suurenemista 100-kertaiseksi. Tämän vuoksi myöhempien tutkimusten tehtäväksi jää löytää tyydyttävä teoria, joka selittäisi, minkä vuoksi keksinnön mukaisilla sumupanoksilla on tyydyttävä sakeus sekä näkyvällä alueella että infrapuna-alueella.

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on myös parantaa fosforipitoisten sumupanosten sumusaantoa.

Tavallisesti käytetyt magnesium- ja titaani-metallit aiheuttavat sen, että sumupanosten palamisen jälkeen tuhkapitoisuus on 60 - 70 Ä.

Tällaisten sumupanosten tehokkuutta voidaan yllättäen parantaa siten, että magnesiumin ja titaanin asemesta käytetään zirkoni/nikkelilejeerinkiä, joka parhaiten sisältää 70 Ä zirkonia ja 30 % nikkeliä. Tällä tavoin voidaan tällaisten panosten tuhkapitoisuus alentaa 5 S asti. Boorili-säykset vaikuttavat samaan suuntaan ja parantavat edelleen IR-absorptiota.

Tehokkuutta voidaan vieläkin parantaa lisäämällä ammonium-kloridia.

tt 5 76066

Kuvattujen sumupanosten suurena etuna on, että ne vaikuttavat passiivisesti. Tämä merkitsee sitä, että niillä ei ole mitään omaa lämmönkehitystä eivätkä ne siten muuta ympäristökuvaa IR-katselulaitteissa.

Seuraavissa esimerkeissä on verrattu eräitä keksinnön mukaisia sumupanoksia vastaaviin sumupanoksiin, joihin ei ole tehty keksinnön mukaista lisäystä.

Esimerkki 1

Ammoniumpe rkloraattisumu 1,7 kg ammoniumperkloraattia, 1,5 kg sinkkioksidia, 0,8 kg polykloori-isopreeniä ja 0,5 kg ammoniumkloridia tehdään tahnaksi liuoksen avulla, joka sisältää 0,5 kg dioktyyli-ftalaattia 1 litrassa metanolia. Seos seulotaan seulan läpi, jonka reikäkoko on 0,3 - 0,5 mm, ja kuivataan arinoilla. Kuivattu granulaatti puristetaan tämän jälkeen 500 - 1500 barin paineessa patenttijulkaisun DE-AS 30 31 369 mukaisesti noin 50 g painoisiksi puristuskappaleiksi. Panos muodostetaan patenttijulkaisun DE-AS 30 31 369 esimerkin 2 mukaisesti yhdistämällä muovi- tai metallikuoressa 20 puristuspalaa ja sytytyspanos.

Sytytyspanos sisältää seuraavat komponentit: Magnesiumjauhe (1,2 kg), vivianiitti (0,9 kg), amorfinen boori (2,39 kg), jauhemainen klooriparafiini (0,8 kg) ja mustaruutijauho (4,71 kg). Ensin sekoitetaan keskenään magnesiumjauhe ja vivianiitti; tämän jälkeen lisätään ja sekoitetaan klooriparafiini liuotettuna 2 litraan perkloorietyleeniä. Lisätään amorfinen boori ja sekoittamista jatketaan 5 minuuttia. Viimeisenä komponenttina lisätään mustaruuti, sekoitetaan muiden komponenttien kanssa 10 minuuttia, kuivataan ja puristetaan 1500 barin paineessa.

6 76066

Edellä kuvatunlaiseen seokseen sekoitetaan lisäksi mukaan 0,4-kg kesiumnitraattia ja työstetään samalla tavoin puris-tuspaloiksi, joiden paino on noin 50 g. Kuten edelläkin, muodostetaan panos liittämällä yhteen 20 puristuspalaa ja sytytyspanos.

Sumuvaikutuksen arvioimista varten laitetaan maastoon vierekkäin kolme valkoista, noin 40°C:een lämmitettyä levyä 10 m välein ja näitä havainnoidaan 100 m etäisyydeltä infrapuna- ja optisilla katselulaitteilla aallonpituuksilla 10 μ, 3,5 μ ja 0,6 μ . Koostumukseltaan kuvatunlaiset sumu-lataukset laukaistaan ajopanoksella noin 40 - noin 50 m kohteen edessä, jolloin muutamassa sekunnissa muodostuu 3 - 15 m korkea ja 25 - 40 m leveä ja syvä sumuseinämä.

Kun lämpötila on 22°C ja ilman suhteellinen kosteus 48 ?i, saadaan seuraavassa taulukossa annetut peittymissuhteet.

Erittäin hyvällä tarkoitetaan 95 - 100 % peittymistä, so. kohdetta ei voida enää erottaa taustasta. Hyvällä tarkoitetaan 80 - 95 % peittymistä, so. kohdetta on lähes mahdoton erottaa. Kohtuullisella tarkoitetaan 50 - 80 % peittymistä. Huonolla tarkoitetaan alle 50 % peittymistä, jolloin kohde voidaan vielä selvästi havaita.

Taulukko 1 0,6 μ 3,5 μ 10 μ

Perkloraatti hyvä huono huono

Perkloraatti/CsNOj erittäin hyvä hyvä hyvä

Esimerkki 2

Heksakloorietaanisumu

Sekoitetaan tehokkaasti keskenään 2,5 kg heksakloorietaania, 0,8 kg sinkkioksidia, 0,4 kg piijauhetta, 0,3 kg alumiini- 7 6 0 6 6 jauhetta ja 0,3 kg amorfista booria ja tehdään vaivaus-laitteessa tahnaksi käyttämällä 2 kg 10-prosenttista elä st o-meerisideaineliuosta asetonissa. Seos tehdään esimerkin 1 mukaisella menetelmällä puristuspaloiksi, jotka lisäksi eristetään metakryylihartsipäällysteellä ja yhdistetään esimerkin 1 mukaisesti sumupanoksiksi.

Sama seos, johon kuitenkin on lisätty 1 kg kesiumnitraattia, tehdään vastaavalla tavalla sumupanokseksi.

Sumuvaikutus määritetään esimerkin 1 mukaisesti. Tällöin saadaan seuraavassa taulukossa 2 esitetyt tulokset. Muodostuneen sumun pH-arvo on noin 5-7. Elastomeeri muodostuu butadieenista. Myös polybutadieenia voidaan käyttää.

Taulukko 2 0,6 3,5 μ 10 μ HC-seos erittäin hyvä kohtalainen kohtalainen HC / CsCl erittäin hyvä erittäin erittäin hyvä hyvä

Esimerkki 3

Punainen fosforisumu 0,65 kg punaista fosforia, 0,15 kg rauta (111) oksidia, 0,15 kg alumiinijauhetta ja 0,15 kg magnesiumjauhetta sek'ä 0,2 kg 10-prosenttista elastomeerisideainetta tehdään tahnaksi ja jatkokäsitellään esimerkin 1 mukaisesti puristuspaloiksi.

Seokset, jotka sisältävät lisäksi 0,40 kg kesiumnitraattia, puristetaan samalla tavoin puristuspaloiksi.

Sumuvaikutus määritetään esimerkin 1 mukaisesti. Tällöin 8 76066 saadut tulokset on esitetty taulukossa 3.

Taulukko 3 0,6 μ 3,5 /j 10 μ

Fosfori erittäin hyvä huono huono

Fosfori/CsNO^ erittäin hyvä erittäin hyvä erittäin hyvä

Esimerkki k 0,65 kg heksakloorietaania, 0,2 kg piijauhetta ja 0,15 kg alumiinijauhetta sekoitetaan ja puristetaan heikon paineen alla kuoreen, johon on yhdistetty ajo- ja sytytys-panos .

Samalla tavoin jatkokäsitellään seokset, jotka sisältävät lisäksi 0,10 kg kesiumkloridia.

Saadaan seuraavat sumuvaikutukset: 0,6 μ 3,5 μ 10 μ HC-sumu hyvä kohtalainen kohtalainen HC - CsCl erittäin hyvä erittäin hyvä erittäin hyvä

Seuraavissa esimerkeissä on annettu hyvänä pidettyjä re-septej ä.

Sideaineena käytetään butadieenia (polybutadieeni).

Esimerkki 5 55 % Punainen fosfori 23 % Kesiumnitraatti 12 % Zirkoni/nikkeli-lejeerinki 70:30 10 % Butadieeni 7 6 0 6 6 9

Esimerkki 6 55 8 Punainen fosfori 20 S Kesiumnitraatti 4 8 Mangaani-jauhe 6 % Zirkoni/nikkeli-lejeerinki 70:30 5 % Hienojakoinen alumiinijauhe 10 8 Butadieeni

Esimerkki 7 27 8 NH.C1 0.

4 4 Θ 8 Zr/Ni 70:3 5 K Hienojakoinen alumiinijauhe 25 8 Cs N03 25 8 NH.C1 4 10 8 Butadieeni

Esimerkki 8 43.75 8 Punainen fosfori 33.00 8 Cs N03 6.00 8 Amorfinen boori 4.75 8 Titaanijauhe, pienempi kuin 100 m/j 12.50 8 Polybutadieeni

Esimerkki 9 43.75 8 Punainen fosfori 33.00 8 Cs N03 6.00 8 Amorfinen boori 4.75 8 Zirkoni/nikkeli-lejeerinki 70:30 12.50 8 Macroplast B 202 (Butadieeni liuottimessa, valmis taja Fa. Hnekel, DUsseldorf, BRD) .

Claims (9)

76066

1. Pyrotekniset sumupanokset, jotka perustuvat halogeeniluo-vuttajiin sekä metallijauheeseen ja/tai -oksideihin tai punaiseen fosforiin, johon mahdollisesti on lisätty alkali-suolaa, jotka panokset muodostavat näkyvällä ja infrapuna-alueella läpitunkematonta sumua, tunnettu siitä, että sumupanoksiin lisäksi on sekoitettu kesium-yhdisteitä 5 - 50 %, jotka palaessa dispergoituvat ja absorboivat säteilyä infrapuna-alueella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukaiset pyrotekniset sumupanokset, tunnettu siitä, että kesium-yhdisteiden pitoisuus on 5 - 25 %.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukaiset pyrotekniset sumu-panokset, tunnettu siitä, että kesium-yhdiste on kesiumkloridi, kesiumbromidi, kesiumnitraatti ja/tai kesium-oksidi.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukaiset pyrotekniset sumupanokset, tunnettu siitä, että kesium-yhdis-teen mukaan on sekoitettu heksakloorietaania, jossa on piitä ja alumiinia metallijauheena.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukaiset pyrotekniset sumupanokset, tunnettu siitä, että ne sisältävät 50 - 70 paino-% heksakloorietaania 20 - 40 paino-% piitä ja/tai alumiinijauhetta sekä 5-20 paino-% kesium-yhdistettä.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukaiset pyrotekniset sumupanokset, joiden fosforipitoisuus on korkeintaan noin 50 paino-%, tunnettu siitä, että ne sisältävät zirkoni/nikkeli-lejeerinkiä, parhaiten lejeerinkisuhteessa 70/30. Il 7 6 0 6 6

7. Patenttivaatimuksen 6 mukaiset.pyrotekniset sumupanokset, tunnettu siitä, että ne sisältävät lisäksi amorfista booria.

8. Patenttivaatimksen 6 tai 7 mukaiset pyrotekniset sumu-panokset, tunnettu siitä, että niillä on seuraava seossuhde: punainen fosfori 30 - 50 % zirkoni/nikkeli 3 - 15 % boori 5 - 20 % kesium-yhdiste 5 - 25 % ja mukana on mahdollisesti alumiinijauhetta 3 - 20 %.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 6-8 mukaiset pyrotekniset sumupanokset, tunnettu siitä, että niihin on lisätty ammoniumkloridia 5 - 25 %. 12 76066 P atentkrav