WO2010127762A1 - Aktivierungseinheit für wirkmassen bzw. wirkkörper - Google Patents

Aktivierungseinheit für wirkmassen bzw. wirkkörper Download PDF

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WO2010127762A1
WO2010127762A1 PCT/EP2010/002332 EP2010002332W WO2010127762A1 WO 2010127762 A1 WO2010127762 A1 WO 2010127762A1 EP 2010002332 W EP2010002332 W EP 2010002332W WO 2010127762 A1 WO2010127762 A1 WO 2010127762A1
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explosive
heating
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Oliver Frank
Heribert Eglauer
Florian Huber
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Rheinmetall Waffe Munition Gmbh
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    • F42B4/00—Fireworks, i.e. pyrotechnic devices for amusement, display, illumination or signal purposes
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    • F42B5/155—Smoke-pot projectors, e.g. arranged on vehicles

Definitions

  • the invention is concerned with an activation unit for particular ammunition-free active materials or active bodies, for example for the formation of decoys.
  • Sham targets and / or fog grenades based on, for example, red phosphorus (RP) or nitrocellulose (NC) are used in military applications, such as fog grenades, aircraft headlight targets operating with infrared (IR) etc.
  • RP red phosphorus
  • NC nitrocellulose
  • the firing of RP units (active bodies) takes place via an igniting or disintegrating charge, which ensures that the bodies can optimally ignite for the respective purpose and thus burn off.
  • DE 10 2007 032 112 A1 describes a so-called jamming, which are fired from a launcher with several launch tubes. The launching is initiated electrically or mechanically. The sub-clocking for triggering the individual flashes of light is controlled by a device integrated in the electronics. To trigger the light or bursting bursts several sub-bodies are ignited timed clocked. For this purpose, these pyrotechnic igniter or ZerlegerA.
  • a launching device for the firing of a plurality of active bodies is characterized by DE 199 10 074 B4.
  • the active bodies that can be fired in this case each have a propellant charge with a lighter, for example a squib, which are in connection with a control unit of the adapter in the assembled state of the active body package and adapter.
  • the invention has the object to show an activation unit that activates such active body to create decoys.
  • the invention is the o. G.
  • the idea is to activate (ignite) the active materials / flare material by supplying thermal energy. This avoids the use of explosives.
  • the active body of this is thus applied in a suitable form with thermal energy. This can be achieved by pushing the active body, which as a rule consists of individual flares, through an ignition tube for activation.
  • the "ejection” can be pneumatic or mechanical.
  • a high-temperature activation element which consists essentially of n-heating elements, which are arranged radially separated from each other radially around the circumference of a Anzündrohres.
  • the geometry of the activation unit is not necessarily a circular cylinder.
  • the heating elements can also be adapted to other geometries, for example to a rectangular cylinder.
  • the material selection of the individual heating elements allows temperatures> 600 0 C, wherein the heating elements are designed so that they allow extremely dynamic heating due to low mass.
  • the outer jacket of the heating wire of the heating elements preferably consists of a high-temperature-resistant steel with a high CrNi content.
  • z. B. ceramic inlays by minimizing heat losses for further thermal optimization.
  • the heating elements are designed so that they ensure an ideal energy input into the active body for the application.
  • the heating element can also z. B. with contact plates o. ⁇ . Be provided for better energy transfer.
  • An extremely short response time of the heating elements is achieved by means of an appropriate control technology, ie, the heating-up time from the switch-on point to the reaching of the nominal temperature is extremely short (small or low).
  • the number of heating elements used is arbitrary and therefore optional and can basically be made up in any form.
  • the energy input can be ideally adjusted by selecting the number n of the heating elements and / or by an adapted control technology.
  • the ignition of the active body by contact with the heating elements but also can be done without contact. For this it is possible to activate the active body in the "flyby".
  • This form of activation allows the use of non explosive decoys in the civil environment, not only in civil aviation, but also in civilian naval and land vehicles.
  • the design and safety requirements for decoys and dispensers without explosives are simpler, that is, much lower.
  • the ignition unit or device allows a variety of ignitions, while the classic flares is intended for single use only.
  • the extremely high CrNi content realizes high corrosion resistance, high temperature resistance and higher wear resistance.
  • the special sheathing and guidance of the elements ensures the watertightness of the heating elements.
  • the sheathing is potential-free, so classic short-circuit bridges are excluded.
  • a slight power adjustment by length change or simple circuit change of the heating elements is also possible.
  • By a preferably multi-circuit current flow through the n-heating elements the reliability can be increased.
  • the non-contact and flexible suspension / integration of the heating elements makes it possible that only small losses occur and that a better contact can be created.
  • the active body tolerances can be better compensated by clean management of the active body package.
  • Fig. 5 shows a to be transported from the ejection tube active body.
  • the high-temperature activation unit 1 consists essentially of an ejection tube 2, from which an active body 3 (FIG. 5), not shown here, is ejected in the direction of arrow P.
  • the ejection tube 2 is comprised on its inner side / surface of high-temperature heating elements 4, wherein each individual element 4 is formed from a heating wire 6, which protected against external influences enclosed in a jacket 7 and preferably in a heat loss minimizing material, preferably in a ceramic - Inlay 8, is embedded.
  • the outer jacket 7 of the heating element 4 is in the preferred embodiment of a high temperature resistant steel with high CrNi-Aneil.
  • the ceramics 8 are enclosed for mechanical relief in the metal structure of the ejection tube 2, wherein the metal structure corresponds to the outer shape of the active body 3, here a cylindrical shape. Alternative forms are also possible.
  • the heating wires 6 are supplied by an appropriate control technology (not shown in detail) with the corresponding electrical energy and thereby heated to> 600 ° C.
  • the ceramic inlays 8 in turn improve the energy balance of the respective heating element 4 and thereby ensures a more efficient energy input from the active body 3.
  • Fig. 2 shows a variant of the arrangement and the structure in the ceramic inlay 8 embedded heating element 4 again.
  • Fig. 3 shows a further variant of the activation unit V with ejection tube 2 'again.
  • the heating wire surface is increased by at least one example soldered contact plate 13, whereby the contact surface of the heating wire 14 is increased to the active body 3.
  • the ejection tube 2 ' has a heat insulation 15, for example, formed by one / more ceramic liners (s).
  • Fig. 4 shows another embodiment of the activation unit 1 "with ejection tube 2".
  • short heating elements 10 are used similar to the previous one.
  • Fig. 5 the structure of the active body 3 is shown. This is characterized by several Einzelflares 9.
  • the active body 3 is pushed through the activation unit 1 (1 ', 1 "), for example, with a plunger (ejection unit - not shown in more detail.) As the active body 3 passes through the activation unit 1, the active body 3 makes contact with the individual elements 4 on its lateral surface The thermal energy is transferred (directly or indirectly) to the active body 3 by the heating wires 6 (14), which ignites at the contact or contact points After emerging from the activation unit, the active body 3 can be fully ignited and deploy its radiation (IR radiation).
  • IR radiation radiation
  • non-contact activation is also possible, as already mentioned, whereby it must be ensured that the individual flares 9 of the active body 3 ignite.

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Abstract

Vorgeschlagen wird eine Aktivierungseinheit (1) für Wirkmassen bzw. Wirkkörper (3), gekennzeichnet durch ein Ausstoßrohr (2), sowie um das Ausstoßrohr (2) angebrachte Hochleistungs- Heizelemente (4), bestehend zumindest jeweils aus einem Heizdraht (6), der seinerseits durch eine Regelungseinheit mit elektrischem Strom versorgt wird. Jeder Heizdraht (6) ist in einem Mantel (7) eingefasst und zumindest in einem Wärmeverlust minimierenden Material eingebettet. Beim Durchtreten des Wirkkörpers (3) durch die Aktivierungseinheit (1) kontaktiert der Wirkkörper (3) direkt oder berührungslos an seiner Mantelfläche mit den Einzelelementen (4) der Aktivierungseinheit (1). Durch die Heizdrähte (6) wird die thermische Energie auf den Wirkkörper (3) übertragen, der sich an den Berührungs- bzw. Kontaktpunkten entzündet. Eine weitere Aktivierungseinheit (1 ', 1 ") umfasst im Ausstoßrohr (2', 2") zumindest teilweise durch das Ausstoßrohr (2', 2") längsgeführte Heizelemente (10, 10'), die aus mit CrNi- Stahl ummanteltem (11) Heizdraht (14) bestehen und darauf aufgelötete Kontaktbleche (13) besitzen.

Description

BESCHREIBUNG
Aktivierungseinheit für Wirkmassen bzw. Wirkkörper
Die Erfindung beschäftigt sich mit einer Aktivierungseinheit für insbesondere munitionsfreie Wirkmassen bzw. Wirkkörpern beispielsweise zum Bilden von Scheinzielen.
Scheinziele und / oder Nebelgranaten auf Basis von beispielsweise Rot- Phosphor (RP) oder Nitrocellulose (NC) finde Anwendung bei militärischen Applikationen, wie beispielsweise Nebelgranaten, Infrarot (IR) wirkenden Luftfahrzeugscheinzielen etc. Die Nebel- bzw. IR- Wirkung entfaltet der RP / NC nach entsprechender Zündung durch Abbrennen. Die Anzündung von RP- Einheiten (Wirkkörpern) erfolgt über eine Anzünd- oder Zerlegeladung, die dafür sorgt, dass die Körper für den jeweiligen Zweck optimal zünden und so abbrennen können.
Die DE 10 2007 032 112 A1 beschreibt einen so genannten Jamming, die aus einer Abschussvorrichtung mit mehreren Abschussrohren verschossen werden. Der Abschuss erfolgt elektrisch oder mechanisch initiiert. Die Subtaktung zur Auslösung der einzelnen Lichtblitzt wird durch eine in der Vorrichtung eingebundene Elektronik gesteuert. Zur Auslösung der Licht- bzw. Zerlegerblitze werden mehrere Subkörper zeitlich getaktet gezündet. Dazu weisen diese pyrotechnische Zünd- bzw. Zerlegersätze auf.
Eine Abschussvorrichtung für das Verschießen einer Mehrzahl von Wirkkörpern zeichnet die DE 199 10 074 B4 aus. Die hierbei verschießbaren Wirkkörper weisen jeweils eine Treibladung mit einem Anzünder, beispielsweise eine Zündpille auf, die in Verbindung mit einer Steuereinheit des Adapters im zusammengebauten Zustand von Wirkkörperpaket und Adapter stehen.
Der Einsatz von derartigen Scheinzielen im zivilen Luftverkehr ist aufgrund des Munitionsanteils nicht möglich, da Explosivstoffe in diesem Zusammenhang nicht akzeptiert werden und internationale Sicherheitsabkommen etc. einzuhalten sind.
Aufgrund dessen wurde ein neues Anzündkonzept entwickelt, dass ohne explosive und / oder pyrophore Stoffe zur Zündung von RP-/ NC- Flares auskommt. Dieses neue Anzündkonzept wird in der DE 10 2006 004 912 A1 näher beschrieben. Aus ihr ist ein System zum Schutz insbesondere großer fliegende Plattformen, wie Flugzeuge, vor IR bzw. Radar gelenkter Bedrohung bekannt. Dabei erfolgt die Aktivierung bzw. Anzündung der Wirkkörper bevorzugt berührungslos. Das Ausstoßen der Wirkkörper wird dann pneumatisch oder mechanisch durchgeführt. Die Wirkkörper selbst sind munitionsfreie Pakete, die mittels Heißluft oder einem Laser angezündet werden.
Aufbauend auf diese Aktivierung stellt sich der Erfindung die Aufgabe, eine Aktivierungseinheit aufzuzeigen, die derartige Wirkkörper zur Schaffung von Scheinzielen aktiviert.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 sowie 7. Vorteilhafte Ausführungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Grundsätzlich liegt der Erfindung die o. g. Idee zugrunde, die Wirkmassen / Flarematerial durch Zufuhr von thermischer Energie zu aktivieren (zu zünden). Dadurch wird der Einsatz von Explosivstoffen vermieden.
Zur Aktivierung des Wirkkörpers wird dieser also in einer geeigneten Form mit thermischer Energie beaufschlagt. Dies kann dadurch gelöst werden, dass der Wirkkörper, bestehend in der Regel aus Einzelflares, zur Aktivierung durch ein Anzündrohr gestoßen wird. Das „Ausstoßen" kann pneumatisch oder mechanisch erfolgen.
Dazu besitzt ein Anzündrohr, aus dem die Wirkmassen ausgestoßen werden, ein Hochtemperatur- Aktivierungselement, welches im Wesentlichen aus n- Heizelementen besteht, die geometrische voneinander getrennt radial um den Umfang eines Anzündrohres angeordnet sind. Die Geometrie der Aktivierungseinheit ist nicht zwingend ein Kreiszylinder. Die Heizelemente können auch anderen Geometrien angepasst werden, beispielsweise an einen Rechteckzylinder.
Die Materialauswahl der einzelnen Heizelemente ermöglicht Temperaturen > 6000C, wobei die Heizelemente so ausgelegt sind, dass sie aufgrund geringer Massen eine äußerst dynamische Aufheizung erlauben. Der Außenmantel des Heizdrahtes der Heizelemente besteht bevorzugt aus einem hoch temperaturfesten Stahl mit hohem CrNi- Anteil. Des Weiteren sorgen z. B. Keramik - Inlays durch die Minimierung von Wärmeverlusten für eine weitere thermische Optimierung. Die Heizelemente werden so ausgelegt, dass sie für die Anwendung einen idealen Energieeintrag in den Wirkkörper gewährleisten. Das Heizelement kann zudem z. B. mit Kontaktblechen o. ä. zur besseren Energieübertragung versehen werden. Durch diese thermische Opti- mierung und einer entsprechenden Regelungstechnik wird eine äußerst kurze Reaktionszeit der Heizelemente erreicht, d.h., die Aufheizzeit vom Einschaltpunkt bis zum Erreichen der Nenntemperatur ist äußerst kurz (klein bzw. gering).
Die Anzahl der verwendeten Heizelemente ist beliebig und damit wahlweise und kann grundsätzlich in jeder Form konfektioniert werden. So kann für jede Applikation der Energieeintrag zum einen durch die Wahl der Anzahl n der Heizelemente und / oder zum anderen durch eine ange- passte Regelungstechnik ideal eingestellt werden.
Je nach Anwendung kann die Anzündung des Wirkkörpers durch Kontakt mit den Heizelementen aber auch berührungslos erfolgen. Dazu ist es möglich, den Wirkkörper im „Vorbeiflug" zu aktivieren.
Diese Form der Aktivierung ermöglicht die Nutzung von Scheinzielen ohne Explosivstoffe im zivilen Umfeld, nicht nur im zivilen Luftverkehr, sondern auch bei zivilen Seezielen und Landfahrzeugen. Die konstruktiven und sicherheitstechnischen Anforderungen an Scheinzielen und Dispenser ohne Explosivstoffe sind einfacher, d.h., wesentlich niedriger. Die Anzündeinheit bzw. -Vorrichtung erlaubt eine Vielzahl von Anzündungen, während die bei klassischen Flares nur für den einmaligen Gebrauch bestimmt ist.
Der extrem hohe CrNi- Anteil realisiert eine hohe Korrosionsfähigkeit, die hohe Temperaturfestigkeit und eine höhere Verschleißfestigkeit. Die besondere Ummantelung und Führung der Elemente gewährleistet die Wasserdichtigkeit der Heizelemente. Die Ummantelung ist potentialfrei, somit sind klassische Kurzschlussbrücken ausgeschlossen. Eine leichte Leistungsanpassung durch Längenänderung oder einfache Schaltungsänderung der Heizelemente ist gleichfalls möglich. Durch eine vorzugsweise mehrkreisige Stromführung durch die n- Heizelemente kann die Funktionssicherheit erhöht werden. Die kontaktfreie sowie flexible Aufhängung / Einbindung der Heizelemente ermöglicht, dass nur geringe Verluste auftreten und dass eine bessere Kontaktie- rung geschaffen werden kann. Die Wirkkörpertoleranzen könne durch saubere Führung des Wirkkörperpaketes besser ausgeglichen werden.
Die Praxis hat gezeigt, dass eine großflächige Anzündung (ca. 80% Fläche) bei geringer Masse (und somit bei minimaler thermischer Trägheit zur Gewährleistung dynamischer Heizregelung) erreicht wird.
Anhand eines Ausführungsbeispiels mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt: Fig. 1 eine Aktivierungseinheit mit Ausstoßrohr für einen Wirkkörper,
Fig. 2 Heizelemente der Aktivierungseinheit aus Fig. 1 ,
Fig. 3 eine Variante des Aufbaus des Ausstoßrohre,
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform des Ausstoßrohres,
Fig. 5 einen aus dem Ausstoßrohr zu befördernden Wirkkörper.
In Fig. 1 ist mit 1 eine Aktivierungseinheit in einer Schnittdarstellung bezeichnet. Die Hochtemperatur - Aktivierungseinheit 1 besteht im Wesentlichen aus einem Ausstoßrohr 2, aus dem ein hier nicht näher dargestellter Wirkkörper 3 (Fig. 5) in Pfeilrichtung P ausgestoßen wird. Das Ausstoßrohr 2 wird an seiner Innenseite /-fläche von Hochtemperatur- Heizelementen 4 umfasst, wobei jedes Einzelelement 4 aus einem Heizdraht 6 gebildet wird, dass gegen äußere Einflüsse geschützt in einem Mantel 7 eingefasst und vorzugsweise in einem Wärmeverlust minimierenden Material, bevorzugt in einem Keramik- Inlay 8, eingebettet ist. Der Außenmantel 7 des Heizelementes 4 besteht in der bevorzugten Ausführung aus einem hoch temperaturfesten Stahl mit hohem CrNi-Aneil. Die Keramiken 8 sind zur mechanischen Entlastung in der Metallstruktur des Ausstoßrohres 2 eingefasst, wobei die Metallstruktur der Außenform des Wirkkörpers 3 entspricht, hier einer Zylinderform. Alternative Formen sind ebenfalls möglich.
Die Heizdrähte 6 werden durch eine entsprechende Regelungstechnik (nicht näher dargestellt) mit der entsprechenden elektrischen Energie versorgt und dadurch auf >600°C erhitzt. Die Keramik- Inlays 8 ihrerseits verbessern den Energiehaushalt des jeweiligen Heizelementes 4 und sorgt dabei für einen effizienteren Energieeintrag aus den Wirkkörper 3.
Fig. 2 gibt eine Variante der Anordnung und des Aufbaus im Keramik- Inlay 8 eingebetteten Heizelementes 4 wieder.
Fig. 3 gibt eine weitere Variante der Aktivierungseinheit V mit Ausstoßrohres 2' wieder. Mit 10 sind hier längs durch das Rohr 2' geführte Heizelemente mit CrNi- Stahl- Ummantelung 11 bezeichnet, dessen Heizdrahtfläche durch wenigstens ein beispielsweise aufgelötetes Kontaktblech 13 vergrößert wird, wodurch auch die Kontaktfläche des Heizdrahtes 14 zum Wirkkörper 3 vergrößert wird. Das Ausstoßrohr 2' besitzt eine Wärmeisolierung 15, beispielsweise gebildet durch ein / mehrere Keramik -lnlay(s). Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform des Aktivierungseinheit 1" mit Ausstoßrohr 2". Hierbei werden kurze Heizelemente 10" ähnlich der vorherigen eingesetzt.
In Fig. 5 ist der Aufbau des Wirkkörpers 3 aufgezeigt. Dieser zeichnet sich durch mehrere Einzelflares 9 aus.
Die Funktion ist wie folgt:
Der Wirkkörper 3 wird beispielsweise mit einem Stößel (Eject - Unit - nicht näher dargestellt) durch die Aktivierungseinheit 1 (1', 1") gestoßen. Beim Durchtreten des Wirkkörpers 3 durch die Aktivierungseinheit 1 kontaktiert der Wirkkörper 3 an seiner Mantelfläche mit den Einzelelementen 4 der Aktivierungseinheit 1. Durch die Heizdrähte 6 (14) wird die thermische Energie (direkt oder indirekt) auf den Wirkkörper 3 übertragen, der sich an den Berührungs- bzw. Kontaktpunkten entzündet. Nach dem Austreten aus der Aktivierungseinheit kann sich der Wirkkörper 3 voll durchzünden und seine Strahlung (IR- Strahlung) entfalten.
Alternativ zur direkten Kontaktierung ist auch, wie bereits erwähnt, eine berührungslose Aktivierung möglich, wobei sichergestellt werden muss, dass sich die Einzelflare 9 des Wirkkörpers 3 entzünden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Aktivierungseinheit (1) für munitionsfreie Wirkmassen bzw. Wirkkörper (3), gekennzeichnet durch ein Ausstoßrohr (2), sowie im Ausstoßrohr (2) angebrachte Hochleis- tungs- Heizelemente (4), bestehend zumindest jeweils aus einem Heizdraht (6), der seinerseits durch eine Regelungseinheit mit elektrischem Strom versorgt wird.
2. Aktivierungseinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jeder Heizdraht (6) in einem Mantel (7) eingefasst ist.
3. Aktivierungseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mantel (7) ein hoch temperaturfester Stahl mit hohem CrNi- Anteil ist.
4. Aktivierungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Heizdraht (6) zumindest in einem Wärmeverlust minimierenden Material eingebettet ist.
5. Aktivierungseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Material ein Keramik -Inlay (8) ist.
6. Aktivierungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente (4) in den Keramiken (8) zur mechanischen Entlastung in einer Metallstruktur des Ausstoßrohres (2) eingefasst sind, wobei die Metallstruktur der jeweiligen Außenform des Wirkkörpers (3) entspricht.
7. Aktivierungseinheit (T, 1") für munitionsfreie Wirkmassen bzw. Wirkkörper (3), gekennzeichnet durch ein Ausstoßrohr (2', 2"), sowie im Ausstoßrohr (2', 2") zumindest teilweise durch das Ausstoßrohr (21, 2") längsgeführte Heizelemente (10, 10') mit CrNi- Stahl ummanteltem (11) Heizdraht (14) und darauf aufgelöteten Kontaktblechen (13).
8. Aktivierungseinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente (10) längs durch die gesamte Länge des Ausstoßrohres (2') geführt sind.
9. Aktivierungseinheit nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausstoßrohr (2', 2") eine Wärmeisolierung (15), beispielsweise gebildet durch ein / mehrere Keramik -lnlay(s) aufweist.
10. Aktivierungseinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeisolierung (15) an der Innenfläche des Ausstoßrohres (2\ 2") zwischen den ummantelten Heizdrähten (14) und dem Ausstoßrohr (2', 2") eingebunden ist.
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