NL8302651A - Voor infrarode straling opake rookontwikkelde pyrotechnische samenstelling en rookontwikkelende munitie. - Google Patents

Description

LÜ^-* 8 3 0 / · · / / / ;' ƒ Voor infrarode straling opake rookontwikkelende pyrotech-nische samenstelling en rookontwikkelende munitie.

Het technische gebied van de onderhavige 5 uitvinding is het gebied van de rookontwikkelende pyro- technische samenstellingen die het mogelijk maken een willekeurig doelwit te camoufleren, waarbij ze de transmissie van de door dat doelwit uitgezonden infrarode straling verhinderen, zodat dat doelwit niet meer vastgesteld kan 10 worden door een opnemer, bijvoorbeeld een op warmtestraling reagerende camera.

Er bestaan zeer weinig publicaties over de vorming van rookschermen die de transmissie van infrarode straling die door een doelwit wordt uitgezonden, naar een 15 opnemer toe, verhinderen of belemmeren en tot nu toe heeft geen enkele auteur de toepassing voorgesteld van een pyro-technische samenstelling voor de ontwikkeling van een voor infrarode straling opaak rookscherm. Er bestaan daarentegen vele studies over de klassieke rookontwikkelende samen-20 stellingen die een rookwolk ontwikkelen voor het camou fleren van een willekeurig apparaat of toestel voor waarneming met het menselijk oog. Zo kennen de vakmensen allemaal rookontwikkelende pyrotechnische samenstellingen op basis van hexachloorethaan en van zinkoxyde, waarvoor als 25 literatuurplaats bijvoorbeeld kan worden genoemd het Ameri kaanse octrooischrift 2.939.779. Dit genre samenstelling is in staat een witte rook te ontwikkelen door de vorming van zinkchloride of van ammoniumchloride, terwijl de koolstof wordt omgezet in kooldioxyde. Dit genre samenstelling 30 is volkomen onwerkzaam ten opzichte van stralingsopnemers die gevoelig zijn in het golflengtegebied van 1-14 ^,um. Opgemerkt wordt dat men rekening moet houden met de "transparante vensters" in de atmosfeer (de golflengte-gebieden waarvoor de atmosfeer transparant is) die worden 35 83 02 65 1 ^ ^ ^ ...............

- 2 - gebruikt voor het ontvangen van warmtestraling. De twee vensters die in het bijzonder worden toegepast zijn: het venster van 3-5 ^um en het venster van 7-14 ^um.

5 Men zal dus in het bijzonder deze twee vensters toepassen voor het bestuderen van de transmissie of de absorptie van de genoemde rookontwikkelende samenstellingen.

De funktie van voor infrarode straling opake rookontwikkelende samenstellingen is, het tegenhouden van 10 de door een willekeurig lichaam uitgezonden infrarode stra ling, hetzij door absorptie, hetzij door diffusie, hetzij door buigen of breken van de stralen, hetzij door warmtestraling over het eigenlijke stralingsbeeld te superponeren, dat wil zeggen door uitzending van een intensieve warmte-15 straling die eigen is aan de rookontwikkelende samenstelling zelf (een "infrarood dummy beeld") dat wordt gesuperponeerd op het warmtebeeld van het te camoufleren doelwit.

Er is reeds voorgesteld een aerosol te gebruiken die fijne druppeltjes op vaste deeltjes omvat 20 gedispergeerd in een dragergas, om de infrarode straling van een lichaam te maskeren.

De Franse octrooischriften 2.299.677 en 2.309.828 beschrijven de vorming van een vloeibare aerosol (aerosol van vloeistofdruppeltjes) door reaktie van titaan-25 of tintetrachloride met water of de reaktievergelijking:

TiCl^ + 4H2 0 -:-» Ti(OH)^ + 4HC1.

Men gebruikt dan een verstrooiend werkende, 30 sterk exotherme pyrotechnische samenstelling van het type aluminium of borium/kaliumperchloraat om het titaantetra-chloride te verspreiden. Dit type aerosol bestaande uit in water oplosbare vloeistofdruppeltjes is echter nauwelijks effektief en heeft een zeer korte levensduur van minder 35 dan 20 s, ongeacht het volume van het verspreiding van de 8302651 - 3 - vloeistofdruppeltjes teweegbrengende systeem. Opgemerkt wordt voorts nog dat dit genre samenstelling druppeltjes voortbrengt die zuur, corrosief en/of giftig zijn.

Men kent ook het Franse octrooischrift 5 2.396.265 dat de verspreiding van vaste deeltjes beschrijft uitgaande van een anorganisch poeder en van een dragergas.

Het is echter nodig de korrelgrootteverdeling van de deeltjes in de aerosol die wordt ontwikkeld te beheersen, daar alleen een korrelgrootte die dicht ligt bij de golf-10 lengte van de te verbergen straling werkzaam is. Vastgesteld werd nu, dat de vorming van een aerosol van koude vaste deeltjes met een diameter tussen 1 en 14 ^um het niet mogelijk maakt het warmtebeeld effektief te onderdrukken gedurende een voldoende lange tijd, doordat uitzakverschijn-15 selen van de deeltjes tussenbeide komen. De bereikte levens duur is niet meer dan 25 seconden, uitgezonderd wanneer de aerosol continu wordt ontwikkeld.

De Franse octrooischriften 2.294.422 en 2.294.432 beschrijven infrarooddummies die, door verbranding 20 van een pyrotechnische samenstelling, een vlam van hoge intensiteit geven, waardoor een bron van iüifrarode straling wordt bepaald die in de plaats kan treden van de stralings-bron gevormd door de motor van het luchtvaartuig bij een systeem van geleide raketten (engin) die er tegen worden 25 gelanceerd. Het gaat er hierbij niet om een camouflagescherm te creeren dat opaak is voor de infrarode straling van het doelwit, maar om de opnemer te verzadigen.

Het doel van de onderhavige uitvinding is een nieuwe pyrotechnische samenstelling die een scherm ont-30 wikkelt dat de transmissie verhindert van de infrarode straling om (zo) een doelwit volledig te camoufleren gedurende een voldoende lange tijd, dat wil zeggen 40-50 seconden.

De uitvinding heeft dus betrekking op een pyro-35 technische samenstelling bestemd voor de ontwikkeling van 8302851 een rook die opaak is voor de infrarode straling die van een doelwit naar een warmteopnemer gaat en welke samenstelling wordt gekenmerkt doordat ze een verbinding omvat die, door thermische ontleding, koolstofdeeltjes ontwik-5 kelt waarvan de afmetingen liggen tussen ca 1 en 14 ^um, een oxydo-reductorsysteem omvat dat reageert bij een temperatuur van meer dan 1000° C en een bindmiddel omvat.

De verbinding die koolstofdeeltjes ontwikkelt kan bestaan uit hexachloorethaan, hexachloorbenzeen, naftol, 10 al of niet door chloor gesubstitueerd anthraceen of een mengsel van twee of meer van deze verbindingen. De reductor (het reductiemiddel) kan bestaan uit metaalpoeders en het oxydatiemiddel kan worden gevormd door hexachloorbenzeen, hexachloorethaan of een mengsel daarvan.

15 De samenstelling volgens de uitvinding kan het volgende ternaire systeem omvatten: 15-25 gew.delen metaalpoeder 50-85 gew.delen hexachloorbenzeen en/of hexachloorethaan 20 0-30 gew.delen naftaleen.

Het metaalpoeder is met voordeel een magnesium- poeder.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op rookontwikkelende munitie, omvattende een pyrotechnische 25 samenstelling voor het opwekken van een voor infrarode straling opake rook.

Een voordeel van de pyrotechnische samenstelling en van de rookontwikkelende munitie volgens de uitvinding is gelegen in het feit dat de wolk van rook die opaak is 30 voor infrarood, wordt gevormd door fijne koolstofdeeltjes die langs chemische weg worden ontwikkeld in een zeer homogene vorm en in een voldoende hoeveelheid.

Een ander voordeel is gelegen in het feit dat het mogelijk is de volgende essentiele faktoren te 35 beheersen: 8302651 __ ,ι \ -•ea*·*®**®'*’ 1 de verbrandingssnelheid van de samenstelling, waardoor het mogelijk is een voldoende grote hoeveelheid deeltjes per tijdseenheid (gebied) te verkrijgen; de verbrandingstemperatuur die hoog moet zijn 5 en die de goede korrelgrootteverdeling van de koolstofdeel- tjes bepaalt.

Andere voordelen van de rookontwikkelende pyrotechnische samenstellingen worden duidelijker in het licht van de hiernavolgende aanvullende beschrijving van 10 bij wijze van voorbeeld beschreven uitvoeringsvormen.

Voor de bereiding van de pyrotechnische samenstellingen volgens de uitvinding gaat men op de volgende of een gelijkwaardige wijze te werk:

Het metaalpoeder wordt eerst bij ca 50° C 15 gedurende 24 uren met hete lucht gedroogd. De vaste verbin dingen, zoals het hexachloorbenzeen en anthraceen worden gezeefd met Afnorzeven met maaswijdte van 0,50-0,65 mm.

Ze worden vervolgens elk op hun beurt in de bak van een mengkneder gebracht en knedend gemengd gedurende 15-30 min.

20 Uitgaande van het zo verkregen mengsel vervaardigt men, onder een druk van de orde van 6 x 10^ Pa tabletten met een centraal kanaal erin.

Volgens de uitvinding gebruikt men een verbinding die koolstofdeeltjes ontwikkelt voor het vormen 25 van een voor infrarode straling opaak scherm. Men kan daarvoor gebruiken paraffinen, al of niet gecondenseerde verbindingen met een benzeenstructuur (1) (naftaleen, anthraceen, fenanthreen, naftol); naftaleen en anthraceen maken het in het bijzonder mogelijk goede resultaten te 30 verkrijgen. Het oxydo-reductorsysteem moet een verbrandings temperatuur geven van meer dan 1000° C; er kunnen metaal-poeders worden gebruikt geassocieerd met de klassieke oxydatiemiddelen van het type nitraat of perchloraat. Er wordt volgens de uitvinding echter de voorkeur aan gegeven 35 om de pyrotechnische samenstelling te optimaliseren door een 8302651 verbinding voor het ontwikkelen van koolstofdeeltjes te gebruiken die voldoende oxyderend is om met de reductor (het reductiemiddel) te reageren. Zo kunnen ten dele of volledig door elektronegatieve halogeenelementen zoals 5 chloor of fluor gesubstitueerde koolwaterstofverbindingen die ook reeds als verbindingen voor de ontwikkeling van koolstofdeeltjes dienst kunnen doen, geschikt worden toegepast en kunnen deze worden gecombineerd met niet gesubstitueerde koolstofhoudende verbindingen. Het koppel hexa-10 chloorbenzeen-naftaleen maakt het bijvoorbeeld mogelijk om pyrotechnische samenstellingen te realiseren die een intensieve rook ontwikkelen die opaak is voor infrarode straling. Uiteraard zal men ook een gesubstitueerde kool-waterstofverbinding kunnen gebruiken in combinatie met 15 een klassiek oxydatiemiddel. Het bindmiddel op zichzelf vormt niet een karakteristiek kenmerk van de uitvinding en het wordt (alleen) gebruikt om de mechanische sterkte van de samenstelling te vergroten. Men gebruikt echter bij voorkeur macromolekulaire verbindingen van het gefluoreerde 20 type die deelnemen aan de verbrandingsreaktie door de bijdrage van sterk oxyderend (werkende) fluormolekulen, bijvoorbeeld polyvinylideenfluoride, maar er kunnen ook andere bindmiddelen worden genoemd, zoals acetaatcopolymeren, vinylacetaat-vinylchloridecopolymeren, al of niet verknoop-25 baar polystyreen, methylmethacrylaat-styreencopolymeren en neopreen. De gebruikte hoeveelheid bindmiddel kan van de orde van 5-20 gew.delen en liefst niet meer dan 25 gew. delen zijn.

Voor elke hiernavermelde samenstelling werd 30 de verbrandingssnelheid, de mechanische sterkte, het camouflerend vermogen, de absorptiecoëfficiënt en de veroudering gemeten .

De verbrandingssnelheid wordt gemeten aan een cilindrisch proefstuk met een lengte van 3 cm en een 35 diameter van 3 cm, gevormd door samenpersen met 6 x 10^ Pa.

Het camouflerend vermogen wordt gemeten met behulp van een warmtecamera (thermische camera) werkend in de golflengteband van 0,3-5,6 ^um, opgesteld op 4,5 m vanaf een stralinguitzendende inrichting, gevormd door een lang-5 werpige bron van 20 cm die opzij die in een tunnel op 200° C wordt verhit. Het camouflerend vermogen van de rook kan worden gedefinieerd als de tijd gedurende welke het beeld van de langwerpige bron geheel of ten dele wordt uitgewist door het passeren van die rook tussen de camera en 10 de langwerpige bron.

De absorptiecoëfficiënt A A ^ (m S wordt gemeten aan een golflengteband van 0,3-6 ^um door toepassing van de wet van Beer. In tabel A zijn de resultaten van de meting van de verbrandingssnelheid en van de hierna 15 omschreven mechanische sterkte samengevat.

Voor de verbranding geldt: men meet de verbrandingssnelheid in de vrije lucht V ( 1 atm) en de verbrandingssnelheid onder de druk die heerst in een stuk rookontwikkelende munitie V (P) die gereed is voor gebruik; 20 dat wil zeggen bestaande uit een rookontwikkelende pot met een lengte van 36 cm en een diameter van 8 cm; voor de mechanische sterkte geldt: men meet de Smc (de maximale spanning bij uniaxiale samendrukking) en de emc (deformatie bij de maximale spanning) 25 voor het verouderingsgedrag geldt: 1) men onderwerpt de pyrotechnische samenstellingen gedurende een maand aan temperaturen van -40° C respektievelijk +51° C en men meen de daarna heersende mechanische eigenschappen.

2) Men meet enerzijds het door sublimatie 30 van de bestanddelen van de samenstelling na de veroudering opgetreden massaverlies en anderzijds de dilatatie van het persstuk.

Coëfficiënten voor de gevoeligheid voor frictie (csF) en de wrijvingscoefficient csi (volgens de regels van 35 Gemo EMD-440-A en Gemo FHD-410-B1).

8302651

Vl «"jkUa*3jarfS*·''" - 8 -

Men vervaardigt de volgende samenstellingen in de vorm van persstukken, volgens de hiervoor gegeven aanwijzingen welke samenstellingen men beproeft zoals hiervoor omschreven: 5

Samenstelling 1: 20 delen magnesiumpoeder 80 delen hexachloorbenzeen 10 10 delen naftaleen 10 delen polyvinylideenfluoride.

Samenstelling 2: 15 20 delen magnesiumpoeder 70 delen hexachloorbenzeen 10 delen naftaleen 5 delen neopreen.

20 Samenstelling 3: 20 delen magnesiumpoeder 70 delen hexachloorbenzeen 10 delen naftaleen 25 5 delen polyvinylideenfluoride.

Samenstelling 4: 18,5 delen magnesiumpoeder 30 61,5 delen hexachloorethaan 30 delen naftaleen 20 delen gechloreerde paraffine 20 delen polyvinylideenfluoride.

35 8 3 0 2 6 5 t - 9 -

Samenstelling 5: 20 delen magnesiumpoeder 80 delen hexachloorbenzeen 5 5 delen polyvinylacetaat.

Samenstelling 6: 20 delen magnesiumpoeder 10 80 delen hexachloorbenzeen 20 delen polyvinylideenfluoride.

Samenstelling 7: 15 20 delen magnesiumpoeder 80 delen pentachloornaftol 10 delen nafteen 10 delen polyvinylideenfluoride.

20 Samenstelling 8: 20 delen magnesiumpoeder 90 delen van een mengsel van trichloornaftaleen en tetrachloornaftaleen (50-50) 25 10 delen polyvinylideenfluoride.

Tabel A

30 Criteria V latm (mm/s) 0,57 VP (mm/ s) 0,1

Smc (10^ Pa) 178 35 emc %_0,87 .............\ 8 3 0 2 6 5 1 π.: -10-

(vervolg) Tabel A

Smc (105 Pa) : - 40° C 175 na 1 maand : + 51° C 144 5 emc (%) : - 40° C 1,01 na 1 maand : + 51° C 0,77 massaverlies(%): - 40° C “0,7 na 7 dagen op : + 510 C 1,8 10 massaverlies(%): - 40° C - 0,8 na 1 maand op : + 51° C 4 dilatatie (%)na: - 40° C geen 1 maand op :+51°C +0,2 ^ csF (%) onder 353 N 0 csi (%) onder 100 J 0

De verkregen resultaten laten zien dat de 20 fysische en chemische eigenschappen van de vormstukken uit de samenstellingen die volgens de uitvinding zijn bereid met verloop van de tijd niet veranderen.

In tabel B zijn samengevat de waarden die werden gevonden voor de absorptiecoëfficiënt A en voor het 25 camouflerend vermogen.

Tabel B

30 camouflerend vermogen 2 a 5,6 ^um tijdsduur van totale tijdsduur van ge- camouflaee (s') deeltelijke ca- 0,3 a 6 /Um camoutiage <.sj mouflage (s) 1 0,95 8 45 35 2 0 50 \ 8302651 f>lrtlllflll»f>l»tllUI*»~>l|IIIHIIIIIIIH t I' Ι1ΓΜΓ ΊΠ--1ΙΙ lllf III Γι mmn ΙΙΙΙΓ·ι·ι»ιΙ || n ~n~ (^sitijséile 3 ' 4 7 5 . 0,92 7 3 0 60 £ 0,76 2.5 6 o 20 —l>°3 ° ----__ 5 10 8302651

Claims (15)

1. Rookontwikkelende pyrotechnische samenstelling bestemd voor de vorming van een rookgordijn dat de transmissie van infrarode straling van een doelwit naar een opnemer verhindert, met het kenmerk, dat de samenstelling 5 omvat een verbinding die, door thermische ontleding, kool stof deeltjes ontwikkelt waarvan de afmetingen liggen tussen ca 1 en 14 ^um en een oxyde-reduktorsysteem omvat dat reageert bij een temperatuur van meer dan 1000° C en een bindmiddel omvat.

2. Samenstelling volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de verbinding die koolstofdeeltjes ontwikkelt bestaat uit hexachloorethaan, hexachloorbenzeen, naftaleen, al of niet door chloor gesubstitueerd anthraceen of een mengsel van twee of meer van die verbindingen.

3. Samenstelling volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk, dat het reduktiemiddel is gekozen uit metaalpoeders en dat het oxydatiemiddel wordt gevormd door hexachloorbenzeen, hexachloorethaan of een mengsel van beide.

4. Samenstelling volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat deze het volgende ternaire systeem omvat: 15-25 gew.delen metaalpoeder 15-85 gew.delen hexachloorbenzeen en/of hexa- 25 chloorethaan 0-30 gew.delen naftaleen.

5. Samenstelling volgens conclusie 4 met het kenmerk dat het metaalpoeder een magnesiumpoeder is.

6. Samenstelling volgens conclusie 5 30 met het kenmerk, dat de samenstelling de volgende bestand delen omvat: 83 0 2 6 5 1 ________________________| -13- 20 gew.delen magnesiumpoeder, 80 gew.delen hexachloorbenzeen, 10 gew.delen naftaleen, 10 gew.delen bindmiddel bestaande uit poly- 5 vinylfluoride.

7. Samenstelling volgens conclusie 5 met het kenmerk, dat deze de volgende bestanddelen omvat: 20 gew.delen magnesiumpoeder, 70 gew.delen hexachloorbenzeen, 10 10 gew.delen naftaleen, 5 gew.delen van een uit neopreen bestaand bindmiddel.

8. Samenstelling volgens conclusie 5 met het kenmerk, dat deze de volgende bestanddelen omvat: 15 20 gew.delen magnesiumpoeder, 70 gew.delen hexachloorbenzeen, 10 gew.delen naftaleen, 5 gew.delen bindmiddel bestaande uit poly-vinylideenfluoride.

9. Samenstelling volgens conclusie 5 met het kenmerk, dat deze de volgende bestanddelen omvat: 20 gew.delen magnesiumpoeder, 70 gew.delen hexachloorbenzeen, 10 gew.delen naftaleen, 25 10 gew.delen bindmiddel bestaande uit poly- vinylideenfluoride.

10. Samenstelling volgens conclusie 5 met het kenmerk, dat deze de volgende bestanddelen omvat: 30 18,5 gew.delen magnesiumpoeder, 30 61,5 gew.delen hexachloorethaan, 30 gew.delen naftaleen, 20 gew.delen gechloreerde paraffine, 20 gew.delen van een bindmiddel bestaande uit polyvinylideenfluoride.

11. Samenstelling volgens conclusie 5, 83 0 2 6 5 1 ......... m,A*iUh** J ^ met het kenmerk, dat deze de volgende bestanddelen omvat: 20 gew.delen magnesiumpoeder, 80 gew.delen hexachloorbenzeen, 20 gew.delen van een door polyvinylacetaat 5 gevormd bindmiddel.

12. Samenstelling volgens conclusie 5 met het kenmerk, dat deze de volgende bestanddelen omvat: 20 gew.delen magnesiumpoeder, 80 gew.delen hexachloorbenzeen, 10 20 gew.delen polyvinylideenchloride.

13. Samenstelling volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat deze de volgende bestanddelen omvat: 20 gew.delen magnesiumpoeder, 80 gew.delen pentachloornaftol, 15 10 gew.delen naftaleen, 10 gew.delen polyvinylideenfluoride.

14. Samenstelling volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat deze de volgende bestanddelen omvat: 20 gew.delen magnesiumpoeder, 20 90 gew.delen van een 50-50 mengsel van tri- chloornaftaleen en tetrachloornaftaleen.

15. Rookontwikkelende munitie, met het kenmerk, dat deze munitie een pyrotechnische samenstelling omvat volgens een van de voorgaande conclusies. 25 .1—1 t· I '.i r1 .· H" f. .· , 8302651