NO158375B - Pyrotekniske taakesatser. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår pyrotekniske tåkesatser som frembringer tåker som er ugjennomtrengelige i det synlige og infrarøde område. Tåkesatsene ifølge oppfinnelsen er definert i kravene.

Kunstig tåke anvendes i teknikken for å unngå frost

på plantefelter (spesielt ved frukt- og vindyrking). Herunder frembringer man vanligvis enten røktåke eller oljetåke eller sprøyter ut en fin vanntåke som i tillegg kan være stabili-

sert ved hjelp av glycerol, fettalkoholer eller lignende stoffer, og som spres ut i et mer eller mindre tykt skikt over den beplanting som skal beskyttes, for å reflektere den fra jorden utstrålte varme og dermed hindre en avkjøling.

For oppnåelse av dette formål må disse tåker opprettholdes

over lengre tidsrom, dvs. at tap som fås ved kondensasjon og vindbevegelse, stadig må erstattes ved løpende fremstil-

ling av ny tåke. Til dette formål anvendes der således stort sett kontinuerlig arbeidende anlegg.

Kunstige tåker anvendes ytterligere fremfor alt i den militære sektor til kamuflasje av militæranlegg, troppeav-delinger og kjøretøyer. Spesielt ved beskyttelse av troppe-avdelinger og kjøretøyer kommer det an på å skjule disse kortvarig mot direkte innsikt fra fienden, og til dette for-

mål blir der vanligvis i retning mot fienden skutt ut en pyroteknisk ladning som deler seg opp som en haglladning og danner et stort antall tåkefrembringende partikler som sørger for en meget rask og jevn tåkelegning av større om-

råder (se DE-B 30 31 369 og den der anførte litteratur).

Til dette formål er der kjent et stort antall forskjel-lige røk- og tåkeblandinger. Som eksempler kan der nevnes titantetraklorid, silisiumtetraklorid, klorsulfonsyre, resp. disses kombinasjoner med ammoniakk eller svoveltrioksid som væskeformet tåkedanner eller rødt fosfor, HC-blandinger (heksakloretan/zink/zinkoksid) og ammoniumperklorat/zinkoksid som faste tåkedannere. Ved bruk blir disse stoffer .omdannet til egnede produkter enten ved en sekundær forbrenningsreaksjon eller ved hjelp av den varme som frigjøres ved stoffenes omset-ning med hverandre. Avgjørende for kvaliteten av tåkedannelsen er den hastighet som tåken dannes med, tåkekonsentrasjonen og arten av dens utbredelse samt varigheten av tåkelegnin-gen. Tåkeblandinger som er egnet for alle disse formål, er allerede kjent (se DE-B 30 31 369).

Der skal også henvises til DE-A 25 56 256, DE-A

25 09 539, DE-A 18 12 027, DE-B 12 46 488, DE-A 30 12 405, DE-A 27 29 055, DE-A 27 43 363 og DE-A 19 13 790.

For en vidstrakt anvendelse i moderne forsvarsteknikk har imidlertid disse blandinger en helt vesentlig ulempe. Mens det tidligere spesielt kom an på å frembringe en tåke som var tettest mulig i synlig lys, har militære overvåknings-stasjoner idag også infrarødt-peileapparater og varmebilde-apparater som utnytter det forhold at militære mål som følge av sin energiomsetning sender ut en meget intens varmestrå-ling som kan oppdages på stor avstand. Da infrarød stråling ved bestemte bølgelengder absorberes effektivt som følge

av atmosfæriske bestanddeler som CC>2 og vanndamp, arbeider disse apparater fortrinnsvis i de såkalte "vinduer" i atmos-færen som ligger ved 0,7-1,5 um, 2-2,5 um, 3-5 um og 8-12 um. Spesielt forsøker man å arbeide i området 8-12 um, da forstyr-relser som følge av røk, dis og normal tåke antar et minimum i dette område. Omvendt er det hensikten med pyrotekniske tåkesatser å sikre en størst mulig absorpsjon eller reflek-sjon av IR-strålingen i dette området.

Videre inneholder de fleste pyrotekniske tåkesatser etsende, giftige eller sterkt sure komponenter såsom fosfor-pentoksid, saltsyre, svovelsyre og titan- eller zinksalter, som er usedvanlig skadelige for mennesker og planter i de konsentrasjoner som forekommer i tåker. Ved tilsetning av metalloksider, buffersubstanser og ammoniumforbindelser har man av denne grunn sørget for at den frembragte tåke i de fleste nåværende tåkesatser er nøytrale eller bare så sure som absolutt nødvendig. En oppgave ifølge oppfinnelsen ligger derfor også i å modifisere de kjente, tåkesatser slik at de så vidt mulig ikke reagerer surt.

Disse oppgaver blir overraskende løst ved de trekk

som er angitt i kravene, dvs. ved at man til de i og for seg kjente tåkesatser tilsetter en passende cesiumforbindelse

fortrinnsvis i en mengde på 0,5-50% og helst 5-25%.

Ved denne tilsetning av cesiumforbindelser blir overraskende gjennomsiktigheten av tåkene med IR-lys, spesielt med bølgelengde på 3-5 og 8-12 um, helt avgjørende redusert, selv om det hittil ikke har vært mulig å fastslå hva denne virkning beror på.

Som cesiumforbindelser kan der fortrinnsvis anvendes cesiumklorid, cesiumbromid, cesiumnitrat eller cesiumoksid.

Det foretrekkes å benytte en cesiumforbindelse som har fått tilsatt en heksakloretansats med silisium og aluminium som metallpulver. Tåkesatsen kan fortrinnsvis inneholde 50-70 vektprosent heksakloretan, 20-40 vektprosent silisium- og/eller aluminiumpulver og 1-20% cesiumforbindelse.

Da cesium-salter i det nære infrarød-område opptil

12 um som kjent ikke oppviser noen absorpsjon som kan føres tilbake til svingninger som cesiumioner tar del i (cesium-halogenider oppviser ingen svingninger og cesiumnitrat bare en svingning av nitratgruppen ved 7,2 um), kan virkningen ikke skyldes en absorpsjon av IR-lyset. Da de anvendte mengder er relativt små i forhold til mengden av hele tåkesatsen og bare utgjør gjennomsnittlig 25%, samtidig som de øvrige tåkedannende bestanddeler er tilstede i tilsvarende mindre mengde, kan heller ikke økningen av partikkeltallet i det dispergerte system være ansvarlig for virkningen. Da også synkehastigheten og kondenserbarheten av de dannede tåkeskyer ifølge observasjonene hittil ikke avviker fra verdiene for tilsvarende tåkesatser uten tilsetning av cesiumsalter, synes heller ikke en forbedring av spredningsvirkningen av de frem-stilte partikler å være ansvarlige for virkningen. Hvis man nemlig antar at Stokes<1> lov som en første tilnærming gjelder for disse partikler, dvs. at synkehastigheten er proposjonal med kvadratet av partikkeldiameteren, ville en økning av partikkeldiameteren fra 1 um i vanlige tåkesatser til 10 um, noe som vil være nødvendig for en effektiv spredning i IR-området på 8-12 um, bety en økning av synkehastigheten med en faktor på 100. Det må derfor være en sak for videre forskning å finne en tilfredsstillende teori for hvorfor de pyrotekniske tåkesatser ifølge oppfinnelsen har en tilfredsstillende tetthet både i det synlige og i det infrarøde området.

En annen hensikt med den foreliggende oppfinnelse er

å øke tåkeutbyttet av fosforholdige tåkesatser.

De vanligvis anvendte metaller magnesium og titan fører til et askeinnhold etter avbrenning av tåkesatsene på 60-70%.

Overraskende er det nå lykkes å øke effektiviteten

av slike tåkesatser ved at man istedenfor magnesium og titan anvender en zirkonium/nikkel-legering med fortrinnsvis 70% zirkonium og 30% nikkel. Askeinnholdet av slike satser kan på denne måte reduseres helt ned til 5%. Tilsetninger av bor virker i samme retning og forbedrer ytterligere IR-ab-sorpsjonen. Ved tilsetning av ammoniumklorid kan effektiviteten ytterligere økes.

En tåkesats som inneholder en zirkonium/nikkel-legering, kan fortrinnsvis ha følgende sammensetning: Rødt fosfor 30-50%

zirkonium/nikkel-legering 3-15%

bor 5-20%

cesiumforbindelse 5-25%

og eventuelt aluminiumpulver i mengder på 3-20%.

Etter eventuelt ammoniumklorid kan fortrinnsvis foreligge i mengder på 5-25%.

Den store fordel ved de foran beskrevne tåkesatser består i at de er passivt virksomme. Det .vil si at de ikke oppviser noen egen varmetoning og således ikke endrer omgi-velsesbildet i infrarødsikt-apparater.

I de følgende eksempler er en rekke tåkesatser ifølge oppfinnelsen sammenlignet med tilsvarende tåkesatser uten tilsetningen ifølge oppfinnelsen.

Eksempel 1

Ammoniumperklorattåke.

1,7 kg ammoniumperklorat, 1,5 kg zinkoksid, 0,8 kg polyklorisopren og 0,5 kg ammoniumklorid ble knadd til en deig med en oppløsning av 0,5 kg dioktylftalat i 1 liter metanol. Blandingen ble presset gjennom en sil med en maske-vidde på 0,3-0,5 mm og tørket på en rist. Det tørkede granu-lat ble deretter presset til presslegemer på ca. 50 g under et trykk på 500-1500 bar som angitt i DE-B 30 31 369. 20 presslegemer ble forenet med en tennsats som angitt i eksem-

pel 2 i DE-B 30 31 369 i en plast- eller metallhylse for dannelse av en ladning.

Tennsatsen inneholdt følgende bestanddeler: magnesiumpulver (1,2 kg), vivianitt (0,9 kg), amorft bor (2,39 kg), pulverformet klorparafin (0,8 kg) og svartkruttmel (4,71 kg). Magnesiumpulveret og vivianitten ble først blandet sammen. Deretter ble klorparafinen oppløst i to liter perkloreten tilsatt og sammenblandet. Det amorfe bor ble så tilsatt og blandingen gjentatt i fem minutter. Som siste bestanddel ble svartkruttet tilsatt og blandet med de andre bestanddeler i ti minutter, hvoretter blandingen ble tørket og presset under et trykk på 1500 bar.

Den samme blanding som angitt foran ble dessuten blan-

det med 0,4 kg cesiumnitrat og bearbeidet på samme måte til presslegemer på ca. 50 g. Som foran ble 20 presslegemer for-

enet med en tennsats i en hylse for å danne en ladning.

For bedømmelse av tåkevirkningen ble tre hvite plater

som var oppvarmet til ca. 40°C oppstilt ved siden av hveran-

dre i terrenget med en avstand på 10 m og observert på en avstand av 100 m med infrarødsikt-apparater og optiske sikt-apparater ved bølgelengder på 10 um, 3,5 um og 0,6 um. Tåkeladninger med den ovennevnte sammensetning ble skutt ut med en drivladning ca. 40-50 m foran målet, hvor der i løpet av sekunder dannet seg en 3-15 m høy og 25t40 m bred og dyp tåkevegg. Ved temperaturer på 22°C og en relativ luftfuktig-

het på 48% ble de nedenstående dekkforhold observert.

Med meget god forstås en tildekning på 95-100%, dvs. at målet ikke lenger kan skjelnes fra bakgrunnen. Med "god" forstås en tildekning på 80-95%, dvs. at målet nesten ikke kan bestemmes. Med "moderat" forstås en tildekning på 50-80%. Med "dårlig" forstås en tildekning på under 50%, noe som medfører at målet tydelig kan fastslås.

Eksempel 2

Heksakloretan-tåke

2,5 kg heksakloretan, 0,8 kg zinkoksid, 0,4 kg sili-

ciumpulver, 0,3 kg aluminiumpulver og 0,3 kg amorft bor ble blandet intensivt og formet til en deig i et knaapparat med 2 kg av en 10%'s elastomerbindemiddeloppløsning i ace-ton. Blandingen ble bearbeidet til presslegemer på samme måte som i eksempel 1. Presslegemene ble isolert ved hjelp av et ytterligere overtrekk av metakrylharpiks og forenet til tåkeladninger i henhold til eksempel 1.

Den samme blanding som ovenfor, men med tilsetning av 1 kg cesiumnitrat ble bearbeidet til tåkeladninger på tilsvarende måte.

Tåkevirkningen bedømmes på samme måte som i eksempel 1, idet resultatene.er angitt i den nedenstående tabell.

De dannede tåker hadde en pH-verdi på ca. 5-7. Elastomeren bestod av butadien. Polybutadien kan også anvendes.

Eksempel 3

Rød fosfortåke

0,65 kg rødt fosfor, 0,15 kg jern(III)oksid, 0,15 kg aluminiumpulver og 0,15 kg magnesiumpulver ble knadd sammen med 0,2 kg 10%'s elastomerbinder og bearbeidet til presslegemer i henhold til eksempel 1.

På samme måte ble blandinger som ytterligere inneholdt 0. 40 kg cesiumnitrat, bearbeidet til presslegemer.

Tåkevirkningen ble bestemt i henhold til eksempel

1, og følgende resultater ble oppnådd.

0,65 kg heksakloretan, 0,2 kg siliciumpulver og

0,15 kg aluminiumpulver ble blandet sammen og under svakt trykk presset inn i en hylse som var forbundet med en driv-og tennsats.

På samme måte ble der bearbeidet blandinger som ytterligere inneholdt 0,01-0,10 kg cesiumklorid.

Følgende tåkevirkning ble oppnådd:

I de etterfølgende eksempler er der angitt oppskrifter som har vist seg gunstige.

Som bindemiddel anvendes butadien (polybutadien).

Eksempel 5

Eksempel 6 Eksempel 7

Eksempel 8

Eksempel 9 Eksempel 10 Eksempel 11 Eksempel 12 Eksempel 13 Eksempel 14 Eksempel 15 Eksempel 16 Eksempel 17 Eksempel 18

Cesiumbromid og cesiumjodid gir de samme resultater som cesiumklorid.

Claims (10)

1. Pyrotekniske tåkesatser som frembringer tåker som er ugjennomtrengelige i det synlige og infrarøde område, karakterisert ved at de inneholder cesiumforbindelser som dispergeres ved avbrenning og absorberer stråling i infrarødtområdet.

2. Tåkesats som angitt i krav 1, karakterisert ved innholdet av cesiumforbindelse er 0,5-50%.

3. Tåkesats som angitt i krav 2, karakterisert ved at innholdet av cesiumforbindelse er 5-25%.

4. Tåkesats som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at den som cesiumforbindelse inneholder cesiumklorid, cesiumbromid, cesiumnitrat eller cesiumoksid.

5. Tåkesats som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at cesiumforbindelsen har fått tilsatt en heksakloretansats med silicium og aluminium som metallpulver.

6. Tåkesats som angitt i krav 5, karakterisert ved at den inneholder 50-70 vektprosent heksakloretan, 20-40 vektprosent silicium- og/eller aluminiumpulver og 1-20 vektprosent cesiumforbindelse.

7. Tåkesats som angitt i krav 1 med fosforinnhold på over 50 vektprosent, karakterisert ved at den inneholder en legering av zirkonium og nikkel, fortrinnsvis i et legeringsforhold på 70 : 30.

8. Tåkesats som angitt i krav 7, karakterisert ved at den ytterligere inneholder amorft bor.

9. Tåkesats som angitt i krav 7 eller 8, karakterisert ved at den inneholder følgende stoffer i de angitte mengder: og eventuelt aluminiumpulver i mengder på 3-20%.

10. Tåkesats som angitt i et av kravene 7-9, karakterisert ved at den inneholder ammoniumklorid i mengder på 5-25%.