NO327300B1 - Fremgangsmate og innretning for visuell simulering av eksploderende legemer - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for visuell simulering av eksploderende legemer i overensstemmelse med innledningen til krav 1. Videre angår oppfinnelsen en innretning for utførelse av fremgangsmåten ifølge innledningen til det første innretningskrav.

Ved simulering av trefninger i manøvrer blir blant annet også bueskytevåpen (artilleri, minekastere) anvendt på simulert måte. For simuleringen blir det på forhånd rasterformet utlagt signaturlegemer i målområdet. Signaturlegemene er bærere av røkgeneratorer. Røkgeneratorene kan tilsiktet som regel utløses via radio. Dersom virkningen av bueskytevåpen skal fremstilles, beregner en datamaskin nedslagsstedet for skuddet og utløser via radio de tilsvarende røkgeneratorer i signaturlegemene i feltet. Ut fra dette erkjenner den øvede tropp faren og kan reagere tilsvarende.

Det er kjent forskjellige fremgangsmåter for frembringelse av en slik signatur eller markering. Som eksempel på en fremgangsmåte kan nevnes avbrenning av pyroteknisk masse. Derved anvendes en masse som avbrennes og derved utvikler en tettest mulig røk. Tenningen skjer som regel ved hjelp av elektriske tenningspiller.

Videre er det mulig at de øvende tropper med sine simuleringsvåpen bekjemper kjøretøyer, så som panservogner. For at skytteren, kjøretøymannskapet og alle øvrige deltakere skal erfare at kjøretøyet er blitt truffet, utløses en på kjøretøyet montert signatur, f.eks. i form av en røk. En annerledes farget røk blir ofte benyttet for å indikere forskjellige trefftyper, f.eks. en minetreff.

En annen kjent fremgangsmåte er utstøting av fint, inert pulver. I et beger ifylles et meget fint, inert pulver over en pyroteknisk drivsats eller drivladning. Dersom drivladningen antennes, utstøtes pulveret eksplosjonsartet, og det oppstår en synlig pulversky. En ytterligere kjent fremgangsmåte er antennelse av en eksplosiv gassblanding i hvilken det er iblandet f.eks. forstøvet olje. For dette formål blir det i et kontrollert volum fremstilt en tenningsdyktig gassblanding, f.eks. butan/luft. For røkfrembringelse blir det i blandingen iblandet f.eks. forstøvet olje. Blandingen kan antennes med en elektrisk gnistdannelse. Ved den eksplosjonsartede forbrenning forbrennes oljen og frembringen synlig røk.

Alle kjente metoder har uønskede egenskaper. Pyrotekniske metoder, så som forbrenning av olje, frembringer mer eller mindre toksiske produkter. Pyrotekniske metoder kan ikke påvirkes i fremstillingstidsrommet. Eksplosjoner frembringer sterk støy. Branner og eksplosjoner frembringer stor varme. Av denne grunn må en sikkerhetsavstand fra slike signaturlegemer overholdes. For den øvende tropp er dette et knapt gjennomførbart pålegg, særlig når det øves om natten. Toksisitet er ikke akseptabelt, særlig med henblikk på de øvende personer og også med hensyn til miljøbeskyttelsen. Videre er den pyrotekniske fremstilling meget dyr. Håndteringen med eksplosive stoffer eller gasser får bare utføres av spesielt utdannet personale.

Fra EP-1 174 676-A, som er basis for innledningen til krav 1, er det kjent en signaturgenerator som tillater en signatur i terrenget. I apparatet blir imidlertid den nødvendige varme i øyeblikket ved simuleringen tilveiebrakt i en fordamper med liten varmekapasitet.

Formålet med denne kjente teknikk var å unngå det varige energiforbruk som var nødvendig for opprettholdelse av driftstemperaturen ved konvensjonelle fordampere.

Fra den kjente teknikk skal det videre vises til US-5 803 359.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en signatur i det frie området med mindre risiko for øvelsesdeltakere.

En fremgangsmåte som oppnår dette formål er angitt i krav 1. De ytterligere krav angir foretrukne utførelser så vel som innretninger for utførelse av fremgangsmåten.

I overensstemmelse med dette frembringes signaturen ved fordampning av en væske, hvorved dampen ved sprøyting danner en tydelig synlig tåke og dermed markerer (det simulerte) eksplosjonsstedet. Væsken (fluidet) består overveiende av vann. De øvrige komponenter velges fortrinnsvis slik at fluidet ikke er toksisk.

Innretningen for fordampningen består i det vesentlige av en varmeakkumulator med tilstrekkelig høy varmekapasitet til at den etter oppvarming til en forutbestemt driftstemperatur kan stille til disposisjon den varme som er tilstrekkelig for fordampning av en tilstrekkelig stor mengde fluid, for å frembringe signaturen til et eksplosjonssted. Varmeakkumulatoren må da ikke avkjøles under en temperatur som fremdeles tillater en fordampning. Varmeakkumulatoren er innhyllet i en termisk isolasjon, slik at det kreves en forholdsvis liten permanent varmeytelse for å holde varmeakkumulatoren på driftstemperatur.

Som energibærer for oppvarmingen tjener fortrinnsvis gass som kan lagres i kondensert form, og forbrenningen for varmefrembringelse skjer videre fortrinnsvis flammeløst, f.eks. i en katalytisk brenner.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere på grunnlag av et utførelses-eksempel under henvisning til tegningene, der

fig. 1 viser et skjema av en fordamper i snitt,

fig. 2 viser et skjema av en mulig anordning, og

fig. 3 viser et skjema av en dampstråleinjektor for innfarging av dampen.

For røkfrembringelse fordampes i det vesentlige væske, fortrinnsvis en vann-glykolblanding (fluid). Denne metode er kjent og er allerede i lang tid blitt benyttet i teatre, film og diskoteker. Fluidet og den oppstående damp er ikke toksisk og kan uten betenkelighet benyttes til og med i lukkede rom.

Dampmengden kan varieres innenfor vide områder, da fordampningen er kontrollerbar ved tilsvarende utførelse (stadig energitilførsel). I dette tilfelle er dampmengden bare avhengig av den fluidmengde som står til disposisjon. Damphøyden kan varieres ved at damptrykket varieres. Larm frembringes ikke med unntak av vislingen av dampen og støyen av pumpen. Dampen er meget varm (ca. 200 °C) idet den forlater fordamperen. Da den imidlertid avkjøles meget raskt mot luften (få cm etter dysen), kondenseres og dermed blir synlig, er sikkerhetsavstanden til dysen meget liten (bare få cm). Ved anbringelse av en passende beskyttelse kan et slikt signaturlegeme drives uten pålegg med hensyn til sikkerhetsavstand.

For å gjøre dampen synlig også om natten, kan den belyses med'signaturmidler (blitzlampe, LED, halogenstråler) som er innebygd i signaturlegemet. Dersom signaturlegemet også skal avgi støy (eksplosjonsknall), kan dette skje kontrollert via høyttalere. Ytterligere fordeler med denne oppfinnelse er følgende: Håndteringen med fluidet er mulig for enhver, det finnes ingen pålegg med hensyn til transport og lagring av fluidet. Ikke minst koster simuleringen av et skudd bare omtrent 1/10 til 1/5 av de kjente utførelser.

De kjente fordampere er oppbygd på følgende måte: En forrådsbeholder (som regel av plast) for fluidet, en pumpe som pumper fluidet inn i fordamperen, og fordamperen. Da det for fordampning av væsken, som hovedsakelig består av rent vann, kreves svært mye energi, og et slikt apparat skal kunne drives på det normalt sikrede nett (Sveits: 230 V/10 A), blir den for dette formål nødvendige energimengde på forhånd mellomlagret termisk i et massivt metallegeme, fordamperen, som som regel består av en aluminiumlegering. For dette formål er det i fordamperen innebygd varmelegemer i effektområdet fra typisk 700 til 1500 W. En på fordamperen anbrakt temperaturføler regulerer oppvarmingen slik at denne frakoples ved en temperatur på typisk 220 °C. Dersom temperaturen underskrider ca. 180 °C, innkoples oppvarmingen på nytt. Oppvarmingen varer typisk mellom 3 og 12 minutter. Som regel er det ikke mulig å frembringe damp uavbrutt med slike apparater, da altfor lite energi tilføres for dette. Snarere er dampfrembringelsen mulig bare så lenge som ca. 10 sekunder, for da er den lagrede energi oppbrukt. For å minimere varmetapet på grunn av utstråling, blir de kjente fordampere som regel termisk isolert med isolermaterialer. Fordamperen er hul innvendig. For å forstørre overflaten, er hulrommet som regel spiralformet utformet. På den ene side av fordamperen er fluidpumpen tilkoplet, og på den andre side dampdysen. For fordampning pumpes fluidet inn i den varme fordamper. Fluidet trekker ut varme fra fordamperen og fordampes. Dampen unnslipper under trykk gjennom dampdysen.

For den innledningsvis angitte anvendelse, nemlig fremstilling av signaturer i feltet, er den vanlige utførelse med den elektrisk oppvarmede varmeakkumulator ikke mulig, da ingen nettilkoplinger er for hånden i det frie felt. Driften er derfor bare mulig med akkumulatorer eller batterier (utlegging av elektriske ledninger er ikke mulig, da terrenget trafikkeres med kjøretøyer, særlig panservogner. Selv nedgraving av ledninger, ved siden av de enormt høye kostnader, er ikke mulig i et landskap som trafikkeres med panservogner).

En akkumulatordrevet varmeakkumulator kommer ikke på tale, da selv ved meget god varmeisolasjon den nødvendige energimengde bare for å oppnå temperaturen for den ønskede autonomivarighet på 7 dager, er altfor stor. I stedet må oppvarmingen av varmeakkumulatoren skje via en energibærer som har en meget høy energitetthet. I utførelsen ifølge oppfinnelsen benyttes det for dette formål butan- eller propangass, eller en blanding av butan- og propangass. Videre forbrennes gassen katalytisk, dvs. flammeløst. Dermed hindres at uønskede stoffer som kan befinne seg på varmeakkumulatoren (blader, gress), kan antennes. Varmeakkumulatoren er samtidig fordamper. Massen er dimensjonert slik at den, oppvarmet til driftstemperaturen på ca. 220 °C, kan fordampe ca. 1 ml/sek av fluidet i løpet av maks. 5 sek., hvorved den avkjøles til ca. 200 °C.

I den som eksempel siste utførelse er fordamperen utført todelt. I den runde innsats 1 er det skåret et spiralformet spor 2, idet både begynnelsen og slutten av sporet i hele omkretsen danner frie snitt 6, 11 med omtrent sporbredden. Innsatsen 1 er innpresset i ytterdelen 3, og derved er dimensjonene valgt slik at områdene mellom sporet mellom innsatsen 1 og ytterdelen 4 er tette, og slik at særlig innsatsen er tett mot ytterdelen på dysesiden. For dette formål benyttes det der et passende tetningsmiddel, f.eks. en O-ring 5. På dysesiden er spiralsporets frisnitt 6 via en tverrboring 7 forbundet med dyseboringen 8.1 dyseboringen er det innskrudd en dyse 9. Ved den motsatte ende av innsatsen 1 er en boring 10 (tilførselsboring) anordnet i ytterdelen på høyde med spiralsporets frisnitt 11. Gjennom denne boring blir fluidet med en pumpe pumpet fra forrådsbeholderen 13 inn i fordamperen. Dersom fordamperen befinner seg på driftstemperatur, fordamper fluidet straks og forlater i dampform fordamperen gjennom dysen. For å hindre at dampen også kan bevege seg i retning av pumpen, er det i tilførselsboringen 10 innskrudd en handelsvanlig tilbakeslagsventil 14. Som varmekilde anvendes en handelsvanlig og i sin funksjon kjent, katalytisk gassbrenner 15. Gassen tilføres til gassbrenneren fra en gasstank 16 via en elektrisk ventil 17. Gassen antennes med en elektrisk gnistdannelse som frembringes i en gniststrekning 18 med en liten høyspenningsgenerator 19. For at fordamperen skal tape minst mulig varme på grunn av utstråling, er hele fordamperen, bortsett fra på brennersiden, overtrukket med et varmeisolerende stoff 20, f.eks. steinull. Over steinullen er det for beskyttelse av denne påsatt et hus 21 av f.eks. rustfritt edelstål (edelstål er en dårlig varmeleder). Hele innretningen styres med en mikroprosessor 22. For ved drift å sikre en forsinkelsesfri anvendelse, regulerer mikroprosessoren 22 fordamperens temperatur på en slik måte at den alltid ligger i området fra ca. 200 til 220 °C. For dette formål måler den fordamperens temperatur med temperaturføleren 22 og åpner og lukker den elektriske gassventil 17. Ved behov antenner den gassen ved hjelp av høyspenningsgeneratoren 19 og gniststrekningen 18.

Den elektriske energi for dette formål uttas fra en akkumulator 23. Dersom mikroprosessoren 22 f.eks. via en tilkoplet radiomodul påvirkes for å frembringe en dampsky, setter den i gang pumpen 12. Fluidet ankommer fra forrådsbeholderen til den varme fordamper hvor det øyeblikkelig fordamper og utstøtes gjennom dampdysen 9.

I tillegg til de for funksjonen vesentlige innretninger oppviser apparatet også de vanlige foranstaltninger mot utillatelige driftstilstander, så som overtrykksventil, gassfrakopling ved overoppheting, sikring mot inntrenging av flytende gass ved altfor skrå oppstilling av apparatet.

Anvendelsen av apparatet kan forløpe på følgende måte: Først lades akkumulatorene og gassen og fluidet påfylles. Deretter anbringes apparatet på det forutbestemte sted i landskapet og innkoples. Mikroprosessoren kontrollerer de forskjellige følere (temperatur, helling), om de ligger i det tillatte område. Dersom dette er tilfelle, åpner mikroprosessoren gassventilen og antenner gassen. Den vellykkede tenning overvåkes med den tilsvarende føler. Med den i og for seg kjente 2-punkts-regulering holdes fordamperens temperatur alltid mellom ca. 200 og 220 °C. Dersom mikroprosessoren f.eks. via radio mottar ordre om å frembringe en dampsky, setter den i gang pumpen. I en overordnet programdel måles stadig alle sikkerhetselementer, og i påkommende tilfelle reageres det raskt, som regel med lukning av gassventilen og fråkopling av pumpen.

Dersom innretningen monteres på et kjøretøy, må det med passende foranstaltninger sørges for at ingen flytende gass kan komme inn i brenneren.

For å oppfylle kravet til farget damp, kan det i stedet for den enkle dampdyse benyttes en dampstråledyse 30 (fig. 3). Virkemåten og utførelsen av dampstråledyser er generelt kjent. I denne spesielle utførelse er det ved hjelp av dampstrålen innsugde stoff, som befinner seg i en forrådsbeholder 27, flytende matvarefarge. Den sterkt fargende matvarefarge innfarger dermed dampen. Da matvarefargen ikke er toksisk, forblir den nå fargede damp ikke toksisk.

Forrådsbeholderen 27 er via en ledning 32 forbundet med dysens 30 sugedel 33. Dersom det i ledningen 32 for fargen innbygges en f.eks. elektrisk ventil 26, kan innfargingen styres på vilkårlig måte, for dermed å frembringe forskjelligfarget damp. Dersom de tre grunnfarger og vilkårlig regulerbare ventiler 26 benyttes, kan en vilkårlig farge frembringes.

Ut fra den foregående beskrivelse av et foretrukket utførelseseksempel er det for fagmannen tilgjengelig tallrike modifikasjoner uten å forlate området for oppfinnelsen slik den er definert i kravene.

I stedet for den katalytiske gassbrenner kan man blant annet tenke seg å benytte en åpen gassflamme (bunsenbrenner), eller i stedet for gassbrenneren å benytte en gass-elektrisk kombinasjon.

Ytterligere tenkelige modifikasjoner er følende:

Anvendelse av et annet brennstoff eller generelt en annen energibærer, særlig en

annen gass eller også et flytende eller fast brennstoff.

Særlig på kjøretøyer kan oppvarmingen skje ved hjelp av energibæreren med høy energitetthet, og opprettholdelsen i beredskapstilstanden, altså utjevningen av varmetapene, kan skje ved hjelp av en elektrisk oppvarming som er tilkoplet til det elektriske nett, særlig det elektriske nett på kjøretøyet. Som regel er en forbindelse med det elektriske system anordnet også av den grunn at kjøretøyet etter en treff blir tvangsmessig stillestående.

Det må her tas hensyn til at det ved militære kjøretøyer ofte er tilkoplet et betydelig antall energiforbrukere til strømnettet, hvilke energiforbrukere også trenger strøm ved stillestående motor og dermed belaster kjøretøybatteriet. Derfor er det også her fordelaktig med en løsning som disponerer over et eget energiforråd som man kan benytte seg av i det minste når store energimengder er nødvendig. Ved den foreliggende simuleringsinnretning er dette særlig oppvarmingstiden og gjenoppvarmingen etter en aktivering, under hvilken man kan benytte seg av det egne energiforråd og batteriet skånes.

For betingelser med innskrenket sikt, særlig om natten, kan det være for hånden en ytterligere innretning for å øke siktbarheten, f.eks. en innretning for belysning eller for frembringelse av et lysblink.

Den avbrytelsesfrie beredskapstid kan velges på annen måte, særlig ved tilpasning av energiforrådet og/eller typen av energibærer. Den kan være lenger, men imidlertid også kortere, f.eks. 3 dager. En fornuftig nedre grense kan antas å være én dag.

Claims (16)

1. Fremgangsmåte for visuell simulering av eksploderende legemer, i et fritt område hvor en væske, særlig en væske som overveiende består av vann, fordampes for å danne en dampsky som markerer det simulerte eksplosjonssted, karakterisert ved at den for fordampningen nødvendige varme for simulering av eksplosjonen av minst ett eksploderende legeme er lagret i en varmeakkumulator (1), og at væsken for fordampning bringes i termisk kontakt med varmeakkumulatoren, for å oppnå en liten forsinkelse mellom utløsning av simuleringen og dampfrembringelse.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at varmeakkumulatoren (1) oppvarmes ved forbrenning av en flytende, fast eller gassformig energibærer.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1-2, karakterisert ved at varmeakkumulatoren (1) ved hjelp av varmetilførsel holdes på en forutbestemt driftstemperatur, for å holde klar den for fordampningen nødvendige temperatur og varmemengde, og at varmeakkumulatoren (1) er forsynt med en varmeisolasjon (20) for å redusere vesentlig varmeavgivelsen til omgivelsene.

4. Fremgangsmåte ifølge ett av kravene 1-3, karakterisert ved at væsken inneholder vann og valgfritt ytterligere komponenter som sunnhetsmessig og/eller miljøteknisk høyst frembringer en liten og fortrinnsvis ingen risiko.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at en ytterligere komponent, fortrinnsvis den eneste ytterligere komponent, av væsken er etylenglykol.

6. Innretning for utførelse av fremgangsmåten ifølge ett av kravene 1-5, med en fordamper for væsken som skal fordampes, karakterisert ved at fordamperen er utstyrt med en varmakkumulator (1) og en varmeanordning (15) i termisk forbindelse med varmeakkumulatoren (1), idet det fra varmeakkumulatoren (1) kan avgis i hovedsaken den varmemengde som er nødvendig for å fordampe tilstrekkelig væske for simulering av minst én hendelse, og idet varmeakkumulatoren er omgitt av en kappe av varmeisolerende materiale (20), for vesentlig å redusere varmeytelsen for opprettholdelse av den beredskapstilstand i hvilken varmeakkumulatoren kan avgi fordampningsvarmen, og at det er anordnet et forråd av energibæreren som er nødvendig for driften av varmeanordningen (15), hvor forrådet tillater opprettholdelse av en beredskapstilstand over minst én dag.

7. Innretning ifølge krav 6, karakterisert ved at forrådet av energibæreren, er tilstrekkelig for opprettholdelse av beredskapstilstanden over minst tre dager og særlig minst sju dager.

8. Innretning ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at varmeanordningen (15) er dimensjonert for forbrenning av en gass som kan lagres i kondensert form i en forrådsbeholder (16) i innretningen.

9. Innretning ifølge ett av kravene 6-8, karakterisert ved at varmeanordningen (15) er en anordning for flammeløs forbrenning av et brennstoff, særlig ved hjelp av katalytisk forbrenning.

10. Innretning ifølge ett av kravene 6-9, karakterisert ved at varmeakkumulatoren (1) i det vesentlige består av metall, og det i dens overflate er for hånden minst ett kanalformet spor (2) med en slik lengde at væske kan fordampes ved å ledes gjennom sporet.

11. Innretning ifølge ett av kravene 6-10, karakterisert ved at det på fordamperens utgang er anordnet en dampstråledyse (30) hvis sugedel er forbundet med minst én fargeforrådsbeholder (27).

12. Innretning ifølge ett av kravene 7-11, karakterisert ved at det i ledningen for energibæreren fra forrådsbeholderen (16) til varmeanordningen (15) er anordnet en stengeanordning (17) som av en styring (22), som står i aktiv forbindelse med følemidler som er innrettet for bestemmelse av retningen av tyngdekraften som virker på den kondenserte gass, i det minste kan lukkes når det opptrer et for stort avvik av tyngdekraftens retning fra en forutbestemt retning, for å unngå inntrengning av kondensert gass i varmeanordningen.

13. Innretning ifølge ett av kravene 6-12, karakterisert ved at den omfatter en styring (22) som fra det fjerne, særlig via radio, kan utvelges og aktiveres blant et stort antall like innretninger, for å kunne styre innretningen for simulering av en eksplosjon.

14. Innretning ifølge krav 13, karakterisert ved at det mellom forrådsbeholderen (16) for væsken og fordamperen er anordnet en pumpe (12) som kan innkoples og utkoples av styringen (22), for å kunne frembringe simuleringen ved aktivering av innretningen ved innkopling av pumpen.

15. Innretning ifølge ett av kravene 6-14, karakterisert ved at akustiske og/eller optiske signalkilder er for hånden for å forbedre gjenkjenneligheten av simuleringen.

16. Anvendelse av innretningen ifølge ett av kravene 6-15 for simulering av eksploderende skudd, særlig ved manøvrer og andre trefningsøvelser med eksploderende våpenlegemer, i landskap og/eller på kunstige objekter, så som kjøretøyer og bygninger.