NO165102B - Roekutviklende pyroteknisk materiale og anvendelse av dette for fremstilling av roekutviklende ammunisjon. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår et røkutviklende, pyroteknisk materiale og anvendelse av dette for fremstilling av røkut-viklende ammunisjon beregnet for dannelse av en røkskjerm som skal hindre transmisjon av infrarød stråling fra et mål mot en strålingsoppfangende innretning, f.eks. et varmekamera.

Det finnes for tiden meget få publikasjoner som angår dannelse av en røkskjerm som hindrer transmittering av infra-rød utstråling fra et mål til en oppfangingsinnretning, og ingen har hittil foreslått å anvende et pyroteknisk materi-

ale for å danne en røkskjerm som er ugjennomtrengelig for infrarød stråling. Derimot er det blitt utført tallrike undersøkelser omkring de konvensjonelle røkutviklende materialer som danner en røksky for å kamuflere våpen eller lign-

ende for det menneskelige øye. Således er røkutviklende pyrotekniske materialer på basis av hexaklorethan og zink-

oxyd velkjente for fagmannen, se f.eks. US patentskrift nr. 2 939 779. Denne type materiale er istand til å utvikle en hvit røk ved dannelse av zinkklorid eller ammoniumklorid, idet carbonet overføres til carbondioxyd. Denne type materiale er helt ineffektiv overfor oppfangningsinnretninger som

er følsomme for utstråling i bølgelengdeområdet fra 1 til

14 nm. Det er å merke at det må tas hensyn til atmosfærens gjennomtrengelige bølgeområder, som utnyttes for oppfanging

av termisk stråling. De to bølgelengdeområder som spesielt benyttes, er:

- bølgelengdeområdet 3 - 5 ym

- bølgelengdeområdet 7-14 ym

Disse to bølgelengdeområder vil derfor bli benyttet for å undersøke gjennomslippingen eller absorpsjonem som disse røkutvikleride materialer avstedkommer.

De røkutviklende materialer som er ugjennomtrengelige

for infrarød stråling, har som funksjon å stoppe den infra-røde utstråling som utsendes av et legeme, ved absorpsjon,

ved diffusjon, ved diffraksjon eller ved termisk over-lagring, dvs. ved hjelp av en intens varmeutstråling som er egen for det røkutviklende materiale (infrarøde narremål), og som lagrer seg over det termiske bilde av målet som skal kamufleres.

Det er allerede blitt foreslått å anvende en aerosol omfattende fine små dråper eller faste partikler som dis-pergeres av en bærergass for å maskere den infrarøde stråling fra et legeme.

I franske patentskrifter nr. 2 299 617 og 2 309 828 beskrives dannelsen av en aerosolvæske ved reaksjon mellom titantetraklorid eller tinntetraklorid og vann etter reak-sjonen:

Det benyttes der et pyroteknisk materiale som er sterkt eksotermisk, av typen aluminium eller bor/kaliumperklorat,

for å dispergere titantetrakloridet. Imidlertid er denne type aerosol bestående av væskeformige, vannoppløselige små dråper, lite effektiv, og den har en meget kortvarig virk-

ning, idet virkningen varer i mindre enn 20 sekunder uansett volumet av spredningssystemet. Det er også å merke at denne type materiale gir en sur, korrosiv og toksisk sky av små dråper.

I fransk patentskrift nr. 2 396 265 beskrives spredning

av faste partikler ut fra et mineralsk pulver og en bærergass. I dette tilfelle må man imidlertid ha full kontroll med korn-størrelsen av partiklene som inneholdes i den utsendte aerosol, da bare en kornstørrelse som ligger nær opp til bølgelengden for utstrålingen som skal skjermes, er effektiv. Det har imidlertid vist seg at en aerosol av faste, kalde partikler hvis diameter er mellom 1 og 14 ym, ikke gjør det mulig å viske ut det termiske bilde på effektiv måte og i tilstrekkelig lang tid, fordi det inntrer sedimentering av partiklene. Varigheten av skjermingen som oppnås, overskrider ikke 25 sekunder, med mindre det foretas en kontinuerlig dannelse av aerosolen.

I franske patentskrifter nr. 2 294 422 og 2 294 432 beskrives infrarøde narremål som ved forbrenning av et pyroteknisk materiale utsender en høyintens flamme som således utgjør en infrarød stralingskilde med evne til å tre isteden-for den utstrålingskilde som representeres av motoren i et_ fly, en rakett eller lignende, i styringssystemet for det våpen som sendes ut mot flyet, raketten eller lignende. Det dreier seg ikke her om å danne noen ugjennomtrengelig kamu-flerende skjerm mot infrarød utstråling fra målet, men om å mette oppfangningsinnretningen.

Med den nye oppfinnelse tilsiktes det å fremskaffe et nytt pyroteknisk materiale som kan danne en skjerm som hindrer gjennomtrengning av infrarøde stråler,med henblikk på å kamuflere et mål fullstendig i tilstrekkelig lang tid, dvs. i 4 0 - 5 0 sekunder.

Ved hjelp av oppfinnelsen tilveiebringes det således et røkutviklende pyroteknisk materiale, beregnet for dannelse av en røkskjerm som skal hindre transmisjon av infra-rød stråling fra et mål mot en strålingsoppfangende innretning. Det nye pyrotekniske materiale utmerker seg ved at det utgjøres av: (a) et materiale som ved termisk spaltning danner carbonpartikler med partikkelstørrelse på mellom 1 og 14^,um, nemlig et materiale valgt blant paraffiner, benzenforbindelser som eventuelt kan være kondensert til nafthaien-, anthrazen-, fenanthren-, eller naftholforbindelser eller klorerte derivater av slike eventuelt kondenserte benzenforbindelser, (b) et redox-system som reagerer ved temperatur over 1000°C, hvor reduksjonsmidlet er valgt blant metallpulvere og oxydasjonsmidlet er hexaklorbenzen eller hexaklorethan eller en blanding av disse, og (c) et bindemiddel, fortrinnsvis en makromolekylær forbindelse av fluorert type.

Materialet som danner carbonpartikler, kan f.eks. utgjøres av hexaklorethan, hexaklorbenzen, nafthol, anthracen som eventuelt kan være klorsubstituert, eller en blanding

av slike forbindelser.

Materialet ifølge oppfinnelsen kan omfatte det følgende temare system;

fra 15 til 25 vektdeler metallpulver

- fra 50 til 85 vektdeler hexaklorbenzen eller hexaklorethan ,

- fra 0 til 30 vektdeler nafthaien.

Metallpulveret kan med fordel være et magnesiumpulver.

Oppfinnelsen angår også en anvendelse av det ovenfor beskrevne pyrotekniske materiale for fremstilling av røkut-viklende ammunisjon beregnet for dannelse av en røkskjerm som skal hindre transmisjon av infrarød stråling fra et mål mot en strålingsoppfangende innretning.

En fordel med det pyrotekniske materiale ifølge oppfinnelsen består i at den for infrarød stråling ugjennomtrengelige røksky utgjøres av fine carbonpartikler som dannes ad kjemisk vei på ensartet og homogen måte og i tilstrekkelig mengde.

En annen fordel er at det er mulig å kontrollere de følgende viktige faktorer: - materialets forbrenningshastighet, hvilket gjør det mulig å utvikle tilstrekkelig store mengder,

- torbrenningstemperaturen, som må være høy, og som

er en betingelse for en god fordeling av partikkel-størrelsen av carbonpartiklene.

Andre fordeler med detrøkutviklende pyrotekniske materiale vil fremgå av de følgende eksempler på utførelsesformer av oppfinnelsen.

For å fremstille de pyrotekniske materialer ifølge oppfinnelsen går man frem på den følgende måte eller på ekvivalent måte: Metallpulveret underkastes først en oppvarming ved ca.50°C i 2 4 timer. De faste forbindelser, såsom hexaklorbenzen og anthracen, føres gjennom en "AFNOR"- sikt. av maskevidde ca. 50 - 0,65 mm.. De innføres så etter tur i en blander og blandes i 15 - 30 minutter. Ut fra den tilberedte blanding fremstilles det under anvendelse av et trykk av størrelsesordenen 6.10 7 Pa tabletter med en sentral kanal.

I henhold til oppfinnelsen benyttes det en forbindelse som er i stand til å danne carbonpartikler, for å danne en skjerm som er ugjennomtrengelig for infrarød stråling. Spesielt nafthalen og anthracen muliggjør oppnåelse av gode resultater. Redox-systemet må være i stand til å gi en for-brenningstemperatur som er høyere enn 1000°C. Det kan benyttes metallpulvere sammen med konvensjonelle oxydasjons-midler av nitrat- eller perklorat-typen. Imidlertid foretrek-kes det i henhold til oppfinnelsen å optimalisere det pyrotekniske materiale ved å anvende en carbonpartikkelgenere-rende forbindelse som er tilstrekkelig oxyderende til å rea-gere med reduksjonsmidlet. Paret hexaklorbenzen-nafthaien gjør det mulig å fremstille pyrotekniske materialer som danner en intens røk som er ugjennomtrengelig for infrarød stråling .

Bindemidlet utgjør i seg selv ikke noe karakteristisk trekk ved oppfinnelsen, og det benyttes for å forbedre materialets mekaniske styrke. Imidlertid vil det fortrinnsvis bli benyttet makromolekylære forbindelser av fluorert type, som deltar i forbrenningsreaksjonen ved tilførsel av meget oxyderende fluormolekyler, såsom f.eks. polyvinylidenfluorid, men det kan også anvendes andre bindemidler, såsom acetatco-polymerer, copolymefer av vinylacetat og vinylklorid, poly-styren som eventuelt kan være tverrbundet, copolymerer av methylacrylat og styren og neopren. Mengden av bindemiddel som benyttes, kan være av størrelsesordenen 5-20 deler, idet det ikke er tilrådelig å anvende mer enn 25 deler.

For hvert av de nedenfor angitte materialer målte man forbrenningshastigheten, den mekaniske styrke, mørklegnings-evnen, absorpsjonskoeffisienten og aldringen.

Forbrenningshastigheten måles for et sylindrisk prøve-stykke av lengde 3 cm og diameter 3 cm fremstilt under et sammenpresningstrykk på 6.10 Pa.

Mørklegningsevrien måles, ved hjelp av et varmekamera som arbeider i bølgelengdeområdet 0,3 - 5,6 ym og som anordnes i en avstand av 4,5 m fra en strålingskilde med sidekant 2 0 cm, som bringes til en temperatur på 200°C i en tunnel. Røkens mørklegningsevne kan defineres som den tid hvorunder bildet av kilden er helt eller delvis utvisket som følge av passering av denne røk mellom kameraet og strålingskilden.

Absorpsjonskoeffisienten A^ (m "*") måles i bølgelengde-området fra 0,3 til 6 ym ved anvendelse av Beer's lov. ;I tabell I er oppført resultatene av målingene av forbrenningshastigheten og den mekaniske styrke, som er definert nedenfor. - Forbrenningshastighet: det foretas måling av for- * brenningshastigheten V i fri luft, dvs. i luft av 1 atmosfære, og av forbrenningshastigheten VP ved det trykk som råder i røkutviklende ammunisjon som er klar til bruk, hvilken ammunisjon utgjøres av en boks av lengde 36 cm og en diameter 8 cm. - Mekanisk styrke: det foretas måling av Smc (maksimal spenning ved uniaksial sammenpressing) og emc (deformasjon ved maksimal spenning). - Aldringsbestandighet: 1) de pyrotekniske materialer underkastes temperaturer på henholdsvis -40°C og +51°C i en måned, hvoretter de ovennevnte mekaniske egenskaper be-stemmes. 2) Det foretas måling av massetapet av materialets bestanddeler ved sublimering som følge av aldringen og det sammpressede prøvestykkes utvidelse.

Friksjonsømfintlighetskoeffisienter (csF) og (esi) i henhold til de respektive metoder GEMO EMD-440A og GEMO FHD-410-B1.

De følgende materialer fremstilles i form av sammenpressede prøvestykker etter de ovenstående retningslinjer, og prøvestykkene testes som ovenfor angitt.

Materiale 1

2 0 deler magnesiumpulver 80 deler hexaklorbenzen

10 deler nafthalen

10 deler polyvinylidenfluorid

Materiale 2

20 deler magnesiumpulver

7 0 deler hexaklorbenzen

10 deler nafthalen

5 deler neopren Materiale 3 2 0 deler magnesiumpulver

7 0 deler hexaklorbenzen

10 deler nafthalen

5 deler polyvinylidenfluorid Materiale 4 18,5 deler magnesiumpulver 61,5 deler hexaklorethan 3 0 deler nafthalen 20 deler klorert parafin 2 0 deler polyvinylidenfluorid

Materiale 5

2 0 deler magnesiumpulver

80 deler hexaklorbenzen

5 deler polyvinylacetat Materiale 6 2 0 deler magnesiumpulver

80 deler hexaklorbenzen

20 deler polyvinylidenfluorid

Materiale 7

2 0 deler magnesiumpulver 80 deler pentaklornafthol

10 deler nafthalen

10 deler polyvinylidenfluorid

Materiale 8

2 0 deler magnesiumpulver 90 deler av en blanding av triklornafthaien og tetra-klornafthalen v50 - 50) 10 deler polyvinylidenfluorid

De oppnådde resultater viser at de fysikalske og kjemiske egenskaper av de sammenpressede prøvestykker fremstilt av materialer ifølge oppfinnelsen ikke varierer med tiden.

Tabell II angir verdiene som ble oppnådd for absorpsjonskoeffisienten A og mørklegningsevnen.

Claims (6)

1. Røkutviklende pyroteknisk materiale, beregnet for dannelse av en røkskjerm som skal hindre transmisjon av infra-rød stråling fra et mål mot en strålingsoppfangende innretning , karakterisert ved at det utgjøres av: (a) et materiale som ved termisk spaltning danner carbonpartikler med partikkelstørrelse på mellom 1 og 14^um, nemlig et materiale valgt blant paraffiner, benzenforbindelser som eventuelt kan være kondensert til nafthalen-, anthrazen-, fenanthren-, eller naftholforbindelser eller klorerte derivater av slike eventuelt kondenserte benzenforbindelser, (b) et redox-system som reagerer ved temperatur over 1000°C, hvor reduksjonsmidlet er valgt blant metallpulvere og oxydasjonsmidlet er hexaklorbenzen eller hexaklorethan eller en blanding av disse, og (c) et bindemiddel, fortrinnsvis en makromolekylær forbindelse av fluorert type.

2. Pyroteknisk materiale ifølge krav 1, karakterisert ved at redox-systemets reduk-sjonsmiddel utgjøres av et magnesiumpulver.

3. Pyroteknisk materiale ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det omfatter det føl-gende ternære system: fra 50 til 85 vektdeler' hexaklorbenzen eller hexaklorethan , fra 0 til 30 vektdeler nafthalen, og fra 15 til 25 vektdeler metallpulver.

4. Pyroteknisk materiale ifølge krav 1, karakterisert ved at det består av de føl-gende bestanddeler: 80 deler hexaklorbenzen, 10 deler nafthalen, 2 0 deler magnesiumpulver, og 10 deler bindemiddel bestående av polyvinylidenfluorid .

5. Pyroteknisk materiale ifølge krav 1, karakterisert ved at det består av de føl-gende bestanddeler: 70 deler hexaklorbenzen, 10 deler nafthalen, 2 0 deler magnesiumpulver, og 5 deler bindemiddel bestående av polyvinylidenfluorid.

6. Anvendelse av et pyroteknisk materiale ifølge krav 1-5, for fremstilling av røkutviklende ammunisjon beregnet for dannelse av en røkskjerm som skal hindre transmisjon av infrarød stråling fra et mål mot en strålingsoppfangende innretning .