DE4244682B4 - Hochintensive pyrotechnische Infrarot-Leuchtdrohne - Google Patents
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Abstract
Von einem Flugzeug aus abzuschießende pyrotechnische Leuchtdrohne (1; 60) zum Ablenken von auf das Flugzeug zufliegenden Geschossen von seinem Gasausstoß, die mindestens einen Preßkörper (2) aufweist, der in einem gasdichten, zerreißbaren Behälter (4, 6; 66, 68) enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß
(A) der Preßkörper (2) eine kompakte, im wesentlichen hohlraumfreie Anhäufung von einzelnen Teilen darstellt, die aus einer Gas freisetzenden und Infrarotlicht emittierenden pyrotechnischen Zusammensetzung (62) bestehen,
(B) die pyrotechnische Zusammensetzung (62) ein oxidierendes halogenhaltiges Polymer und ein oxidierbares metallisches Material, die nach Zündung exotherm miteinander reagieren können und Infrarotstrahlung emittieren, und mit einem Metallsalz imprägnierte aktivierte Kohlenstoffasern aufweist und
(C) der Behälter (4, 6; 66, 68) so ausgebildet ist, daß er unter dem durch die Verbrennung der pyrotechnischen Zusammensetzung resultierenden, vorgegebenen Innendruck aufreißt und die einzelnen Teile freigibt, kurz nachdem im wesentlichen alle Teile gezündet wurden.
(A) der Preßkörper (2) eine kompakte, im wesentlichen hohlraumfreie Anhäufung von einzelnen Teilen darstellt, die aus einer Gas freisetzenden und Infrarotlicht emittierenden pyrotechnischen Zusammensetzung (62) bestehen,
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine hochintensive pyrotechnische Infrarot-Leuchtdrohne und insbesondere eine Leuchtdrohne, die von einem Flugzeug abgeworfen werden kann, um auf das Flugzeug zufliegende Geschosse mit Infrarotdetektorsystemen vom Flugzeugdüsenaustritt abzulenken, der selbst eine Infrarotquelle darstellt.
- Bekannte Leuchtdrohnen weisen üblicherweise eine Mischung aus zerkleinerten oxidierbaren und oxidierenden Materialien auf, die nach ihrer Zündung pyrotechnische Reaktionen ein gehen und miteinander mit einem organischen Bindemittel verbunden und in Tablettenform gepreßt sind. Beispiele für oxidierbare Materialien sind oxidierbare Metalle, insbesondere Magnesium und seine Legierungen, und Beispiele für oxidierende Materialien sind oxidierende halogenierte Polymere, insbesondere Polytetrafluorethylen (im folgenden PTFE genannt). Wenn ein auf das Flugzeug zukommendes Geschoß vom Flugzeug erfaßt wird, wird ein Preßkörper vom Flugzeug aus abgeworfen und in dem Moment gezündet. Der Preßkörper brennt über seine Oberfläche und bildet eine Infrarotquelle, deren Intensität größer ist als die des Düsenaustritts des Flugzeugs. Wenn das auf das Flugzeug zufliegende Geschoß ein Infrarotsuchsystem hat, kann das Geschoß dadurch vom Düsenaustritt des Flugzeugs auf den stärker brennenden Preßkörper abgelenkt werden, der schnell vom Flugzeug abfällt.
- Leuchtdrohnen können ein Suchsystem nur vom Düsenaustritt eines Flugzeugs weglocken, wenn deren Infrarotintensität größer ist als die des Düsenaustritts des Flugzeugs. Die Flugzeuggeschwindigkeit ist begrenzt, wenn die Leuchtdrohne wirken soll, da mit steigender Flugzeuggeschwindigkeit der Hitzeausstoß aus den Flugzeugdüsen und damit die Infrarotintensität der Abgase ansteigt. Übliche Leuchtdrohnen sind nicht in der Lage, ein Flugzeug in der Nähe des maximalen Hitzeausstoßwertes seiner Triebwerke zu schützen. Diese Begrenzung der Flugzeuggeschwindigkeit ist ein Nachteil, da damit die Zeit, die das Flugzeug braucht, um ein feindliches Gebiet zu verlassen, verlängert und die Geschwindigkeit begrenzt wird, mit der das Flugzeug sich von einem heranfliegenden Geschoß wegmanövrieren kann.
- Ein bekanntes Verfahren, um den Täuschungseffekt konventioneller Leuchtdrohnen zu verstärken, besteht darin, zwei oder mehrere Preßkörper in rascher Folge abzuwerfen, um das Suchersystem des Geschosses mit weiteren Infrarotquellen irrezuführen.
- Solche Täuschungsvorrichtungen sind jedoch noch nicht in der Lage, ein Flugzeug in der Nähe der maximalen Hitzeentwicklung seiner Triebwerke zu schützen.
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DE 28 19 863 A1 offenbart einen ballistischen Körper aus verpreßten Pellets zur Erzeugung einer Nebelwolke über einem zu schützenden Objekt. Die hierfür verwendete Zusammensetzung ist ein Gemisch mit rotem. Phosphor als Hauptbestandteil, das unter Bildung eines dichten Nebels verbrennt. Sie befindet sich in einem Behälter, der beim Verschließen des Körpers durch eine Zündzerlegereinheit geöffnet wird. Die einzelnen Pellets können in einer Matrixphase eingelagert sein, wobei die Integrität der einzelnen Pellets beim Verpressen erhalten bleiben soll. -
DE 35 15 166 A1 betrifft einen ballistischen Körper als Leuchtdrohne, mit dem das Auftreten eines "Strahlungslochs" vermieden werden soll, das durch einen zeitlichen Versatz zwischen dem Zünden einer Zerlegerladung und dem Abbrand von Brennplättchen verursacht wird. Zur Vermeidung dieses Problems ist eine schnell abbrennende Masse als Anzündhilfe vorgesehen. Die Brenndauer wird durch Auswahl von Brennplättchen mit unterschiedlicher Abbrandgeschwindigkeit eingestellt. Der Behälter der Leuchtdrohne wird nicht durch Gasinnendruck, sondern durch die Zerlegerladung aufgerissen. - Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, wenigstens einen Teil der oben aufgeführten Nachteile zu überwinden, indem eine Infrarot-Leuchtdrohne angegeben wird, die mit erhöhter Infrarotintensität gegenüber bekannten Leuchtdrohnen brennt und somit in der Lage ist, Suchsysteme vom Flugzeug wegzulocken, das mit einer höheren Fluggeschwindigkeit fliegen kann, als dies zuvor der Fall war.
- Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung.
- Die erfindungsgemäße von einem Flugzeug aus abzuschießende pyrotechnische Leuchtdrohne zum Ablenken von auf das Flugzeug zufliegenden Geschossen von seinem Gasausstoß weist mindestens einen Preßkörper auf, der in einem gasdichten, zerreißbaren Behälter enthalten ist; sie ist dadurch gekennzeichnet, daß
-
- (A) der Preßkörper eine kompakte, im wesentlichen hohlraumfreie Anhäufung von einzelnen Teilen darstellt, die aus einer Gas freisetzenden und Infrarotlicht emittierenden pyrotechnischen Zusammensetzung bestehen,
- (B) die pyrotechnische Zusammensetzung ein oxidierendes halogenhaltiges Polymer und ein oxidierbares metallisches Material, die nach Zündung exotherm miteinander reagieren können und Infrarotstrahlung emittieren, und mit einem Metallsalz imprägnierte aktivierte Kohlenstoffasern aufweist und
- (C) der Behälter so ausgebildet ist, daß er unter dem durch die Verbrennung der pyrotechnischen Zusammensetzung resultierenden, vorgegebenen Innendruck aufreißt und die einzelnen Teile freigibt, kurz nachdem im wesentlichen alle Teile gezündet wurden.
- Die pyrotechnische Zusammensetzung kann ein organisches Bindemitttel als Matrixmaterial enhalten.
- Bei Verwendung einer Leuchtdrohne nach der Erfindung wird eine höhere Infrarotintensität durch die Verbrennung des Presskörpers erzielt als bei herkömmlichen Leuchtdrohnen, die homogene Preßkörper gleicher Größe und gleicher pyrotechnischer Zusammensetzung aufweisen.
- Wenn die erfindungsgemäße Leuchtdrohne von einem Flugzeug abgeworfen und gezündet ist und keine Bindemittelmatrix vorhanden ist, breitet sich die Verbrennung schnell über die Oberfläche des Presskörpers aus und dringt ebenso schnell in die Zwischenräume zwischen den getrennten Teilen ein. Die gasförmigen Produkte der Verbrennung der Teile läßt den Druck im Behälter steigen, was wiederum die Abbrandgeschwindigkeit der Teile steigert, so daß im wesentlichen alle Teile im Bruchteil einer Sekunde gezündet sind. Wenn der Druck innerhalb des Behälters aufgrund der Erzeugung gasförmiger Produkte den vorgegebenen Innendruck erreicht, bricht der Behälter. Wenn der Behälter bricht, zerbirst der Preßkörper aufgrund der Erzeugung gasförmiger Produkte an den Grenzflächen der Teile in seine Bestandteile.
- Wenn eine Bindemittelmatrix vorhanden ist, breitet sich die Verbrennung nach der Zündung schnell durch die Matrix aus und zündet dabei die getrennten Teile. Auch hier erhöht sich der Druck im Behälter aufgrund der Erzeugung gasförmiger Produkte beim Verbrennen der Matrix und gegebenenfalls auch durch die Verbrennung der Teile, wodurch die Abbrandgeschwindigkeit der Matrix erhöht wird. Hier sind wiederum alle Teile im Bruchteil einer Sekunde gezündet, und wenn der Druck innerhalb des Behälters aufgrund der Erzeugung gasförmiger Produkte den vorgegebenen Innendruck erreicht, bricht der Behälter. Wenn der Behälter bricht, zerplatzt der Preßkörper in seine Bestandteile aufgrund der Bildung gasförmiger Produkte zwischen den Teilen. Die Verwendung einer Bindemittelmatrix ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die getrennten Teile aus einer pyrotechnischen Zusammensetzung bestehen, die schwierig zu zünden ist.
- Die Vielzahl der Teile hat insgesamt eine viel größere Oberfläche als die Oberfläche des Presskörpers, und somit wird die pyrotechnische Zusammensetzung (die an ihrer Oberfläche verbrennt), aus welcher der erste Preßkörper besteht, schneller verbrannt als dies der Fall ist, wenn die pyrotechnische Zusammensetzung als homogene Masse den Preßkörper bildet. Auch aufgrund des Anwachsens der Oberfläche der Teile werden diese schneller durch den Luftwiderstand abgebremst. Dies reduziert schnell die Geschwindigkeit der Luftströmung über den Teilen und verringert schnell den Abkühleffekt des Luftstroms, was dazu führt, daß die Teile schneller brennen. Daher brennt ein Preßkörper nach der vorliegenden Erfindung mit höherer Intensität für eine kürzere Zeit, als dies bei einzelnen homogenen Preßkörpern aus dergleichen pyrotechnischen Zusammensetzung der Fall wäre.
- Vorzugsweise hat die gaserzeugende pyrotechnische Infrarot-Zusammensetzung eine Abbrandgeschwindigkeit zwischen 5 cm·s–1 und 15 cm·s–1 in Luft bei Atmosphärendruck. Eine pyrotechnische Zusammensetzung mit einer solch hohen Abbrandgeschwindigkeit ist vorzuziehen, da eine solche es erlaubt, im wesentlichen alle voneinander getrennten Teile innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde zu zünden. Wenn alle voneinander getrennten Teile gezündet sind, können diese versprengt werden, und wenn diese Teile schnell gezündet sind, können diese ebenso schnell versprengt werden und können somit länger brennen, wodurch sie für einen längeren Zeitraum eine Infrarotquelle darstellen.
- Der Preßkörper ist bevorzugt in dem luftdichten Behälter dicht gepackt, so daß die gasförmigen Verbrennungsprodukte, die erzeugt werden, wenn die gaserzeugende pyrotechnische Zusammensetzung verbrennt, den Druck im Behälter schneller ansteigen läßt, als wenn Luftspalten zwischen dem Presskörper und dem Behälter vorliegen würden. Ein solcher Druckanstieg kann die Abbrandgeschwindigkeit der bevorzugten gaserzeugenden pyrotechnischen Zusammensetzung auf mehrere Meter pro Sekunde steigern, wodurch die voneinander getrennten Teile schneller gezündet werden.
- Der vorgegebene Innendruck, bei dem der Behälter bricht, wird so eingestellt, daß er dem Druck entspricht, der bei der Verbrennung der gaserzeugenden pyrotechnischen Zusammensetzung entsteht, wenn im wesentlichen alle ge trennten Teile gezündet wurden. Es ist vorteilhaft, daß im wesentlichen alle diskreten Teile gezündet sind, bevor der Behälter bricht, da nicht gezündete Teile nicht mehr zündbar sind, wenn der Preßkörper auseinanderbricht und die somit verschwendet wären. Ferner ist es vorteilhaft, daß der Behälter bricht, kurz nachdem im wesentlichen alle Teile gezündet worden sind, so daß dann, wenn der Preßkörper zerbricht, die gezündeten Teile so lange wie möglich brennen.
- Vorzugsweise haben die getrennten Teile, aus denen der Preßkörper gebildet ist, ein Volumen von wenigstens 5 mm3. Wenn die getrennten Teile kleiner sind, ist es möglich, daß die Zeit, welche die Wolke aus brennenden Teilen braucht, um zu verbrennen, nicht lang genug ist, daß die Wolke vom Suchsystem erfaßt werden kann und das Suchsystem auf die Fackel umgelenkt wird.
- Die Gesamtoberfläche der voneinander getrennten Teile, aus denen der Preßkörper besteht, ist vorzugsweise 5- bis 75-mal so groß wie die Oberfläche des Presskörpers. In diesem Bereich ist die Verzögerung der Wolke aus Teilen wesentlich größer als die Verzögerung des Preßkörpers, wodurch somit der abkühlende Luftstrom über den brennenden Teilen signifikant reduziert wird.
- Der luftdichte Behälter weist bevorzugt zwei Behälterkammern auf, die durch eine zerreißbare Verbindung miteinander verbunden sind, so daß der Innendruck, unter dem die Verbindung reißt, genau vorgegeben werden kann. Nach einer noch bevorzugteren Ausführungsform weist ein erster Behälterteil einen Metallzylinder auf, der an einem Ende verschlossen ist, und ein anderer Behälterteil weist eine Metallscheibe auf, die einen Durchmesser hat, der etwas kleiner ist als der Durchmesser des Behälters, und die zerreißbare Verbindung wird gebildet durch ein Bördeln des offenen Endes des Zylinders über den Rand der Scheibe. Vorzugsweise wird der Behälter aus Aluminium, Titan oder aus einer ihrer Legierungen hergestellt, da diese Metalle leicht sind, hohe Festigkeit besitzen und für die oben beschriebenen zerreißbaren Verbindungen gut geeignet sind.
- Vorzugsweise bestehen die getrennten Teile aus einer gaserzeugenden pyrotechnischen Zusammensetzung mit einer klebrigen Konsistenz, so daß die Teile aneinanderkleben und unter Druck den Preßkörper bilden. Pyrotechnische Zusammensetzungen mit einer solchen Konsistenz sind wohl bekannt.
- Die getrennten Teile sind aus einem Gemisch aus aktivierten Kohlenstoffasern, die mit einem Metallsalz imprägniert sind und einer gaserzeugenden pyrotechnischen Zusammensetzung, die Infrarotlicht abstrahlt, hergestellt, die ein Gemisch aus einem oxidierenden halogenierten Polymer und einem oxidierbaren Metallmaterial darstellt, die geeignet sind, exotherm miteinander auf eine Zündung hin zu reagieren und Infrarotlicht abzustrahlen; sie enthält ferner gegebenenfalls ein organisches Bindemittel.
- Der Zusatz von imprägnierten Kohlenstoffasern zu der pyrotechnischen Verbindung kann die Infrarotintensität der Zusammensetzung steigern, wenn diese verbrennt. Dies liegt daran, daß die Anwesenheit der imprägnierten Kohlenstoffasern die Abbrandgeschwindigkeit der Zusammen setzung durch einen noch nicht bekannten Mechanismus beschleunigt. Bei der Verwendung von der pyrotechnischen Zusammensetzung mit imprägnierten Kohlenstoffasern als diskrete Teile gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Infrarotabstrahlung erzielt, die bis zu 3-Mal größer ist als die, welche mit herkömmlichen Leuchtdrohnen erzielt wird; somit kann die Leuchtdrohne nach der vorliegenden Erfindung ein Flugzeug bis zum maximalen Wärmeausstoß der Triebwerke des Flugzeugs schützen. Ferner macht das Einbringen von imprägnierten Kohlenstoffasern die Leuchtdrohne sicherer in der Anwendung, bei der Lagerung und der Handhabung, da Kohlenstoff inert ist.
- Die Wirksamkeit der Kohlenstoffasern, gemessen durch ihre spezifische Wärme beim Benetzen mit Silicon, liegt vorzugsweise zwischen 20 J·g–1 (geringe Wirksamkeit) und 120 J·g–1 (hohe Wirksamkeit). Kohlenstoffasern mit einer Benetzungswärme von mehr als 120 J·g–1 weisen eine geringe Faserfestigkeit auf und können auf die Zündung hin auseinanderfallen. Wenn andererseits aktivierte Kohlenstoffasern mit einer niedrigen Aktivität und mit einer Benetzungswärme von weniger als 20 J·g–1 verwendet werden, kann es schwer sein, den Kohlenstoff mit einer hinreichenden Menge Metallsalz zu imprägnieren.
- Vorzugsweise ist die Konzentration an dem Metallsalz in den imprägnierten aktivierten Kohlenstoffasern so, daß sie 1 bis 20 Gew.-% Metall enthalten. Das Vorliegen eines Metalls in diesem Mengenbereich erleichtert die Zündung und unterhält die Verbrennung des Kohlenstoffs in der pyrotechnischen Zusammensetzung. Vorzugsweise ist das Metallsalz ein Kupfersalz, z.B. Kupfersulfat, Kupfernit rat, Kupferacetat und Kupferchlorid, da solche Salze leicht auf Kohlenstoffasern abgelagert werden können und relativ hohe Abbrandgeschwindigkeiten in einer sauerstoffärmeren Atmosphäre ergeben. Andere Metallsalze können ebenfalls verwendet werden, wie z.B. Aluminium- und Zinksalze.
- Die aktivierten Kohlenstoffasern werden bevorzugt in Form von aktiviertem Kohlenstoffgewebe verwendet. Das Gewebe ist vorzuziehen, da es mit der pyrotechnischen Verbindung beschichtet werden kann und eine gleichmäßige Grenzschicht zwischen den imprägnierten aktivierten Kohlenstoffasern und der Zusammensetzung bildet. Lose Fasern können weniger gleichmäßig beabstandet sein, und somit würden Bereiche, in denen ein Mangel an Kohlenstoff besteht, so verbrennen, daß sie eine relativ niedrige Infrarotintensität ergeben. Alternativ zu dem aktivierten Kohlenstoffgewebe kann ein aktivierter Kohlenstoff-Filz mit der pyrotechnischen Zusammensetzung beschichtet werden, der ähnliche Ergebnisse wie das Gewebe liefert.
- Die getrennten Teile enthalten vorzugsweise 15 bis 45 Gew.-% imprägnierte Kohlenstoffasern. Innerhalb dieses Bereichs wird ein wesentlicher Teil der pyrotechnischen Zusammensetzung durch den unmittelbaren Kontakt mit den imprägnierten aktivierten Kohlenstoffasern während der Verbrennung günstig beeinflußt, und die imprägnierten aktivierten Kohlenstoffasern können vollständig mit dieser Zusammensetzung beschichtet sein.
- Vorzugsweise besteht das Matrixmaterial aus der gaserzeugenden, Infrarotstrahlung aussendenden pyrotechnischen Zusammensetzung, da eine solche pyrotechnische Zusammen setzung eine hohe Abbrandgeschwindigkeit hat, die unter Druck bis auf einige Meter pro Sekunde ansteigen kann.
- Geeignete oxidierende halogenierte Polymere sind in der Pyrotechnik gut bekannt; Beispiele sind Polytrifluorchlorethylen und Copolymere von Trifluorchlorethylen mit beispielsweise Vinylidenfluorid. Ähnlich geeignete organische Bindemittel sind gut bekannt; Beispiele sind geradkettige chlorierte Paraffine, z.B. Alloprene® und Cereclor®. Ebenso kann Polyvinylchlorid verwendet werden. Geeignete oxidierbare Metallmaterialien sind ebenfalls in der Pyrotechnik gut bekannt; dazu gehören Magnesium, Magnesium- Aluminium-Legierungen, Aluminium, Titan, Bor und Zirkonium.
- Das oxidierende halogenierte Polymer, das in der pyrotechnischen Zusammensetzung verwendet wird, ist bevorzugt ein fluoriertes Polymer; Beispiele hierfür sind Copolymere von Tetrafluorethylen mit Perfluorpropylen, Homopolymere von Perfluorpropylen und Copolymere von Perfluorpropylen mit Vinylidenfluorid, Polyhexafluorpropylen und Copolymere von Hexafluorpropylen mit Vinylidenfluorid. Noch bevorzugter ist das oxidierende fluorierte Polymer Polytetrafluorethylen (PTFE). PTFE ist eine in der Pyrotechnik bekannte Zusammensetzung und hat einen hohen Gehalt an Fluor und ist dafür bekannt, daß es mit den oxidierbaren Metallmaterialien aus der oben aufgeführten Liste stark reagiert.
- Vorzugsweise enthält die pyrotechnische Zusammensetzung 15 bis 50 Gew.-% PTFE und 35 bis 70 Gew.-% Magnesium. Das Verhältnis von oxidierendem halogenierten Polymer zu oxidierbarem Metallmaterial in der Zusammensetzung ist im allgemeinen nicht stöchiometrisch. Bevorzugterweise liegt ein Überschuß an Metall vor, da in niedriger Höhe der in der Luft vorhandene Sauerstoff mit dem Metall reagieren kann. Wenn das organische Bindemittel fluoriert ist, wird dieses ebenfalls mit dem Metallmaterial reagieren.
- Das organische Bindemittel ist bevorzugt ein fluoriertes organisches Bindemittel, z.B. das Terpolymer von Vinylidenfluorid, Hexafluorpropylen und Tetrafluorethylen; noch bevorzugter besteht das fluorierte organische Bindemittel aus einem Copolymer von Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen, z.B. aus VITON® A. VITON® A bedeckt und verbindet das oxidierende halogenierte Polymer und das oxidierbare Metallmaterial sehr gut und gibt der pyrotechnischen Zusammensetzung eine geeignete klebrige Konsistenz, so daß die Teile der pyrotechnischen Zusammensetzung zusammenkleben und unter Druck einen Preßkörper bilden.
- Bevorzugterweise enthält die pyrotechnische Zusammensetzung zwischen 1 bis 20 Gew.-% an organischem Bindemittel. Generell kann man sagen, daß, je mehr organisches Bindemittel verwendet wird, die Handhabung der Zusammensetzung unso sicherer ist. Generell kann man ferner sagen, dass, je mehr Bindemittel verwendet wird, die Zusammensetzung umso einfacher zu zünden ist, wobei die Abbrandgeschwindigkeit jedoch abnimmt. Die verwendete Bindemittelmenge kann variiert werden, um die Klebrigkeit der Zusammensetzung zu variieren.
- Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Leuchtdrohne mindestens zwei Preßkörper aus einer pyrotechnischen Zusammensetzung und Zeitverzögerungsmittel zum sequentiellen Zünden der Preßkörper mit einem vorgegebenen Zeitintervall zwischen den aufeinanderfolgenden Zündungen der Preßkörper auf, wobei zumindest der zuerst gezündete Preßkörper ein Preßkörper gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
- Die Leuchtdrohne nach dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verstärkt den Täuschungseffekt, weil, da zwei oder mehr Preßkörper in rascher Folge abgeworfen werden, das Suchsystem durch weitere Infrarotquellen irritiert wird. Die Zeitverzögerungsmittel sind so ausgebildet, daß jeder Preßkörper gezündet wird, bevor der vorhergehende Preßkörper ausgebrannt ist, so daß das Suchsystem zwischen dem Abbrand zwischen dem Abbrand aufeinanderfolgender Preßkörper nicht auf den Gasaustritt des Flugzeugs abgelenkt wird.
- Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die Zeichnungen im folgenden näher erläutert; es zeigen:
-
1 einen Längsschnitt durch eine pyrotechnische Leuchtdrohne gemäß der vorliegenden Erfindung, -
2 einen Längsschnitt durch eine doppelte Leuchtdrohne gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, -
3 ein Diagramm der Strahlungsintensität über der Zeit, wenn die in1 gezeigte pyrotechnische Leuchtdrohne in einer Höhe von 300 m und bei einer Geschwindigkeit von 200 m/s gezündet wird, -
4 ein Diagramm der Strahlungsintensität über der Zeit, wenn die in2 gezeigte pyrotechnische Leuchtdrohne in einer Höhe von 300 m und bei einer Geschwindigkeit von 200 m/s gezündet wird, -
5 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungsform der pyrotechnischen Leuchtdrohne gemäß der vorliegenden Erfindung, -
6 einen Schnitt entlang der Linie AA in5 , -
7 ein Diagramm der Strahlungsintensität über der Zeit für den Fall, daß die in5 und6 gezeigte pyrotechnische Leuchtdrohne in einer Höhe von 300 m und bei einer Geschwindigkeit von 200 m/s gezündet wird, -
8 ein Diagramm, welches das Gewicht an Metallsalz pro 50 ml Wasser und pro 5 g Kohlenstoffgewebe in Abhängigkeit vom prozentualen Anteil an Metall im behandelten Kohlenstoffgewebe zeigt, das bei einer bevorzugten Zusammensetzung für getrennte Teile in der Leuchtdrohne nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird. - Ein Preßkörper nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann auf folgende Weise hergestellt werden. 20 g VITON® A wird in 200 ml Aceton gelöst. Zu der sich ergebenden Lösung werden 179 g granuliertes Magnesium, 16 g VITON® A, 104 g granuliertes, nach Größe sortiertes PTFE und 26 g preßerleichterndes, nach Größe sortiertes PTFE hinzugegeben. Das sich ergebende Gemenge wird vermischt, und ergibt eine Suspension mit streichbarer Konsistenz. Diese Suspension wird dann gleichmäßig auf 150 g kommerziell erhältliches kupferbehandeltes C-Tex®-Kohlenstoffgewebe verteilt, das beispielsweise von der Firma Siebe Gorman & Co. Ltd. erhalten werden kann. Dies wird ausgeführt, indem die Suspension mit einem Spatel auf dem Gewebe verteilt wird.
- Das kupferbehandelte C-Tex®-Gewebe war mit etwa 11 Gew.-% Kupfer imprägniert worden. Das beschichtete Gewebe wird dann anschließend einige Stunden trocknen gelassen, bis das Aceton aus dem Gewebe verdunstet ist und eine gummiartige Beschichtung auf dem Gewebe hinterläßt. Das beschichtete Gewebe wird in kleine Quadrate mit einer Seitenlänge von 0,5 cm geschnitten, und 140 g dieser kleinen Gewebequadrate werden mit einem Druck von 64·106 Pa in eine zylindrische Preßkörperform gepreßt.
- Alternativ kann das imprägnierte Kohlenstoffgewebe durch Imprägnieren eines Kohlenstoffgewebes, z.B. eines unbehandelten C-Tex®-Kohlenstoffgewebes, ebenfalls erhältlich von der Firma Siebe Gorman & Co. Ltd., mit wasserlöslichen Metallsalzen auf folgende Weise hergestellt werden. Ungefähr 5 g (25 × 15 cm) des Gewebes, getrocknet bei 105°C, werden 2 min bei 90° C in 50 ml einer wäßrigen Lösung des Metallsalzes eingetaucht. Das Gewebe wird dann entnommen, entwässert und getrocknet. Die ungefähren Mengen von Kupfersalzen pro 50 ml Wasser pro 5 g trockenes Gewebe, die notwendig sind, um den erforderlichen Prozentsatz an Metall in der Faser bei 60 relativer Feuchtigkeit zu ergeben, sind in
8 ge zeigt. Dieses Verfahren kann entsprechend der benötigten Menge Kohlenstoffgewebe ausgelegt werden. - Betrachtet man nun
1 , so sieht man, daß die mit 1 bezeichnete pyrotechnische Leuchtdrohne einen zylinderförmigen Preßkörper2 aufweist, der wie oben beschrieben hergestellt wurde und der innerhalb eines zylinderförmigen Gehäuses4 angeordnet ist, das an seiner Rückseite offen ist. Das Gehäuse4 ist aus einer niedrig schmelzenden Aluminiumlegierung hergestellt und hat eine Dicke von 0,5 mm. Ein Metallstopfen6 , vorzugsweise aus Aluminium, ist in das hintere Ende des Gehäuses4 eingepaßt, so daß der Stopfen6 den Preßkörper2 berührt. Das offene Ende des Gehäuses4 ist um den Rand des hinteren Stopfens6 gebördelt, um eine aufbrechbare Verbindung herzustellen. Löcher sind in den hinteren Stopfen6 für die Anordnung einer Treibladung8 für Übernahmeladungen10 ,12 ,16 ,18 und eines Federverschlusses14 gebohrt. Die Treibladung8 ist eine Ladung, die auf ihre Zündung hin ein großes Gasvolumen erzeugt, beispielsweise eine Vortriebsladung. In dieser Ausführungsform ist die Treibladung8 eine Schießpulverladung. Die Übernahmeladung ist aus einer ersten Zündladung10 , einer ersten Verzögerungsleitung12 , einer zweiten Verzögerungsleitung16 , die von der ersten Verzögerungsleitung12 durch einen Metallfederverschluß (vorzugsweise einen Aluminiumfederverschluß)14 getrennt ist, und eine zweite Zündladung18 gebildet. Die erste und die zweite Zündladung10 und18 und die erste und die zweite Verzögerungsleitung12 und16 sind jeweils aus gasfreiem Verzögerungszündermaterial hergestellt, z.B. einer Mischung aus Bor und Wismutoxid. Die Leuchtdrohne1 ist in einem zylinderförmigen Abschußrohr20 angeordnet, das am Flug zeug angebracht ist. Das Abschußrohr20 ist mit einer dünnen Aluminiumkappe22 versehen, die auf seinem Vorderende aufgesteckt ist, um die Leuchtdrohne 1 im Abschußrohr20 zurückzuhalten, bis diese abgeschossen wird. - Während des Fluges werden auf das Flugzeug zufliegende Geschosse erfaßt, und ein Signal vom Flugzeugcomputer zündet die Treibladung
8 und die erste Spreng-Zündladung10 . Die Treibladung8 verbrennt und erzeugt heiße Gase am hinteren Ende der Leuchtdrohne1 . Wenn die heißen Gase einen vorbestimmten Druck erreichen, bricht die dünne Aluminiumkappe22 , und die Leuchtdrohne1 wird entlang des Abschußrohrs20 beschleunigt. In der Zwischenzeit zündet die Zündladung10 die Zündleitung12 . Wenn die Leuchtdrohne1 außerhalb des Abschußrohrs20 angelangt ist, wird der Federverschluß14 nicht länger durch die Innenwand des Abschußrohres20 in den hinteren Stopfen6 gepreßt, so daß der Federverschluß14 aus dem hinteren Stopfen6 herausgedrückt wird. Der Verzögerungszünder12 zündet dann den Verzögerungszünder16 , und dieser zündet die zweite Zündladung18 , die wiederum den zylinderförmigen Preßkörper2 zündet. Die Verbrennung des Preßkörpers2 breitet sich auf den Oberflächen der zusammengepreßten Stücke des beschichteten Gewebes (d.h. über der Oberfläche des Preßkörpers2 und den Grenzflächen zwischen den Teilen beschichteten Tuchs) aus. Die gasförmigen Produkte, die während der Verbrennung der Gewebeteile erzeugt werden, bewirken, daß die Verbindung zwischen dem Gehäuse4 und dem Stopfen6 bricht. Die Verbrennung an den Grenzflächen zwischen den Gewebestücken erzeugt heiße Gase und bewirkt, daß der Preßkörper2 in seine Bestandteile, d.h. brennende Gewebe, zerfällt, wenn dieser das Gehäuse4 verläßt. Eine Wolke brennender beschichteter Gewebestückchen wird gebildet, die schnell abgebremst wird und für kurze Zeit mit einer hohen Infrarotintensität brennt. -
3 zeigt die Strahlungsintensität im Wellenlängenbereich zwischen 3 und 5 μm, die sich mit der Zeit ändert, wenn die Leuchtdrohne nach1 von einem Flugzeug mit einer Geschwindigkeit von 200 m/s und in einer Höhe von 300 m abgeschossen und gezündet wird. Man erkennt, daß die Wolke aus beschichteten Kohlenstoffgewebe mit einer Intensität bis zu 11 kW·s–1 für einen Zeitraum von etwa 0,2 Sekunden brennt. -
2 zeigt eine erste Leuchtdrohne42 und eine zweite Leuchtdrohne44 , die jeweils ähnlich der Leuchtdrohne1 gemäß1 sind, mit dem Unterschied, daß der zylinderförmige Preßkörper46 aus einer homogenen gepreßten MTV-Zusammensetzung ähnlich der Zusammensetzung, die auf dem Kohlenstoffgewebe aufgebracht ist, besteht. Ein Zeitverzögerungszünder48 bestehend aus einer bestimmten Länge einer Zündschnur braucht 0,2 Sekunden, um die Zündschnur abzubrennen, und verbindet die Treibladung50 der Leuchtdrohne42 mit der Treibladung52 der Leuchtdrohne44 . - Während des Fluges erfaßt das Flugzeug ein auf es zufliegendes Geschoß, und ein Signal vom Flugzeugcomputer zündet die Treibladung
50 und die Treibladung54 . Die Treibladung50 zündet den Verzögerungszünder48 . Die erste Leuchtdrohne42 wird abgeschossen und gezündet, wie für die Leuchtdrohne1 oben beschrieben. Der Verzögerungszünder48 brennt in seiner Länge ab und zündet die Treibladung52 und die Treibladung56 0,2 Sekunden, nachdem die Treibladung50 und die Treibladung54 gezündet wurden. Die zweite Leuchtdrohne44 wird dann abgeschossen, wie für die Leuchtdrohne1 beschrieben. -
4 zeigt, wie die Strahlungsintensität im Wellenlängenbereich von 3 bis 5 μm mit der Zeit variiert, wenn die in2 gezeigte Leuchtdrohne von einem Flugzeug bei einer Geschwindigkeit von 200 m/s in einer Höhe von 300 m abgeschossen wird. Der erste Peak entspricht dem Peak in3 und wird durch die erste Leuchtdrohne42 erzeugt. Während der erste Preßkörper brennt, kann das Flugzeug so manövriert werden, daß die Infrarotintensität der Flugzeugabgase aus der Richtung des Suchsystems gesehen reduziert ist. Die Zeitverzögerung zwischen der Zündung der Leuchtdrohnen42 und44 ist so gewählt, daß, wenn die erste Leuchtdrohne42 ausbrennt, die zweite Leuchtdrohne44 brennt und als Infrarotquelle dient. Dies entspricht dem zweiten Anstieg der Infrarotintensität, der in4 gezeigt ist und 0,5 Sekunden dauert. Wenn das Flugzeug erfolgreich manövriert worden ist, ist die Leuchtdrohne44 die intensivste Infrarotquelle, die das Suchsystem sieht, und das Suchsystem wird auf diese Preßkörper46 anstatt auf das Flugzeug gelenkt. - Die
5 und6 zeigen weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die mit 60 bezeichnete Leuchtdrohne besteht aus 91 Teilen62 (ungefähr 345 g), bestehend aus einer gaserzeugenden pyrotechnischen Zusammensetzung (im folgenden Zusammensetzung A genannt), die in einem Matrixmaterial64 eingebettet ist. Die Teile62 sind zylinderförmig mit einem Durchmesser von 14 mm und einer Länge von 11 mm. - Die gaserzeugende pyrotechnische Zusammensetzung A wird auf folgende Weise hergestellt. 25 g VITON® A werden in 250 ml Aceton gelöst; die Lösung wird kräftig gerührt. Es kann mehr Aceton zugegeben werden, um der Mischung eine leicht rührbare Konsistenz zu verleihen, und um verdampftes Aceton zu ersetzen. 275 g granuliertes Magnesium und 120 g nach Größe sortiertes granuliertes PTFE und 80 g nach Größe sortiertes granuliertes preßerleichterndes PTFE werden der Lösung hinzugefügt, während die Mischung weiter kräftig gerührt wird. Dann werden 1200 ml Hexan zugegeben, und die Zusammensetzung aus Magnesium, PTFE und VITON® A (Zusammensetzung A) schlägt sich aus der Mischung nieder. Die Zusammensetzung A wird aus der Hexan/Aceton-Lösung durch Filtration unter Vakuum abgetrennt. Die pyrotechnische Zusammensetzung A wird 3 Mal mit 1200 ml Hexan gewaschen, was jedesmal durch Vakuumfiltration abgetrennt wird. Anschließend wird die Zusammensetzung A trocknen gelassen.
- Wenn sie trocken ist, wird sie mit einem Druck von etwa 64·106 Pa gepreßt, um einzelne Teile
62 zu bilden. Die Teile62 werden in die Matrix64 eingebracht, die aus dergleichen Zusammensetzung besteht, die auf die imprägnierten aktivierten Kohlenstoffgewebe aufgetragen wurde, wie oben beschrieben. Die Teile62 werden in der Matrix, wie in den5 und6 gezeigt, angeordnet, wobei jeder Zylinder aus 13 Teilen62 besteht, die aufeinandergestapelt sind. - Die Teile
62 und die Matrix64 sind in einem Aluminiumbehälter66 mit einem Durchmesser von 50 mm und einer Länge von 160 mm angeordnet, wobei der Behälter eine Dicke von 0,5 mm hat. Ein rückwärtiger Stopfen68 , der identisch mit dem rückwärtigen Stopfen6 ist, der in1 gezeigt ist, ist in das hintere offene Ende des Gehäuses66 eingepaßt. - Im Betriebsfall wird die Leuchtdrohne
60 abgeschossen und gezündet, wie oben für die Leuchtdrohne1 beschrieben. Die zweite Zündladung70 zündet die Matrix64 . Die Verbrennung der Matrix64 breitet sich schnell aus und zündet die Teile62 , die über ihrer Oberfläche verbrennen. Die Verbrennung der Matrix64 und der Teile62 erzeugt heiße gasförmige Produkte, die dazu führen, daß der rückwärtige Stopfen68 und der Preßkörper60 aus dem offenen Ende des Gehäuses66 herausfliegen und dazu führen, daß der Preßkörper60 seine ihre Bestandteile62 aus der brennenden pyrotechnischen Zusammensetzung A zerplatzt. Es bildet sich eine Wolke von Teilen62 aus der brennenden pyrotechnischen Zusammensetzung A, die schnell abgebremst wird und für eine kurze Zeit mit einer hohen Infrarotintensität brennt. -
7 zeigt, wie sich die Strahlungsintensität im Wellenlängenbereich von 3 bis 5 μm mit der Zeit ändert, wenn die in den5 und6 gezeigte Leuchtdrohne60 von einem Flugzeug mit einer Geschwindigkeit von 200 m/s und in einer Höhe von 300 m abgeschossen und gezündet wird. Der anfängliche Peak entspricht der Verbrennung des Matrixmaterials64 . Wie man sieht, brennt die Wolke aus den Teilen62 mit einer Intensität bis zu 7,5 kW·s–1 für eine Zeitdauer von etwa 2 Sekunden.
Claims (21)
- Von einem Flugzeug aus abzuschießende pyrotechnische Leuchtdrohne (
1 ;60 ) zum Ablenken von auf das Flugzeug zufliegenden Geschossen von seinem Gasausstoß, die mindestens einen Preßkörper (2 ) aufweist, der in einem gasdichten, zerreißbaren Behälter (4 ,6 ;66 ,68 ) enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß (A) der Preßkörper (2 ) eine kompakte, im wesentlichen hohlraumfreie Anhäufung von einzelnen Teilen darstellt, die aus einer Gas freisetzenden und Infrarotlicht emittierenden pyrotechnischen Zusammensetzung (62 ) bestehen, (B) die pyrotechnische Zusammensetzung (62 ) ein oxidierendes halogenhaltiges Polymer und ein oxidierbares metallisches Material, die nach Zündung exotherm miteinander reagieren können und Infrarotstrahlung emittieren, und mit einem Metallsalz imprägnierte aktivierte Kohlenstoffasern aufweist und (C) der Behälter (4 ,6 ;66 ,68 ) so ausgebildet ist, daß er unter dem durch die Verbrennung der pyrotechnischen Zusammensetzung resultierenden, vorgegebenen Innendruck aufreißt und die einzelnen Teile freigibt, kurz nachdem im wesentlichen alle Teile gezündet wurden. - Pyrotechnische Leuchtdrohne (
1 ;60 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pyrotechnische Zusammensetzung (62 ) ferner ein organisches Bindemittel als Matrixmaterial enthält. - Pyrotechnische Leuchtdrohne (
1 ;60 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gas freisetzende, Infrarotlicht emittierende pyrotechnische Zusammensetzung, eine Abbrandgeschwindigkeit von 5 bis 15 cm/s in Luft bei Atmosphärendruck aufweist. - Pyrotechnische Leuchtdrohne (
1 ;60 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßkörper (2 ) im Behälter (4 ,6 ;66 ,68 ) dicht gepackt ist. - Pyrotechnische Leuchtdrohne (
1 ;60 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Teile jeweils ein Volumen von wenigstens 5 mm3 besitzen. - Pyrotechnische Leuchtdrohne (
1 ;60 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtoberfläche der einzelnen Teile 5- bis 75-mal größer ist als die Oberfläche des Preßkörpers (2 ). - Pyrotechnische Leuchtdrohne (
1 ;60 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (4 ,6 ;66 ,68 ) zwei Behälterteile (4 und6 ;66 und68 ) aufweist, die durch eine zerreißbare Verbindung miteinander verbunden sind. - Pyrotechnische Leuchtdrohne (
1 ;60 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Behälterteil ein Metallzylinder (4 ;66 ) ist, der an einem Ende verschlossen ist, und ein zweiter Behälterteil eine Metallscheibe (6 ;68 ) mit einem Durchmesser ist, der etwas kleiner ist als der Durchmesser des Metallzylinders (4 ), und die zerreißbare Verbindung durch Bördeln des offenen Endes des Metallzylinders (4 ) über den Rand der Metallscheibe (6 ) hergestellt ist. - Pyrotechnische Leuchtdrohne (
1 ;60 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (4 ,6 ;66 ,68 ) aus Aluminium oder Titan oder aus Legierungen von Aluminium oder Titan besteht. - Pyrotechnische Leuchtdrohne (
1 ;60 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Teile aus einer pyrotechnischen Zusammensetzung mit klebriger Konsistenz bestehen und unter Druck einen Preßkörper (2 ) bilden. - Pyrotechnische Leuchtdrohne (
1 ;60 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des Metallsalzes in den imprägnierten aktivierten Kohlenstofffasern so gewählt ist, daß die imprägnierten Kohlenstofffasern 1 bis 20 Gew.-% Metall enthalten. - Pyrotechnische Leuchtdrohne (
1 ;60 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallsalz ein Kupfersalz ist. - Pyrotechnische Leuchtdrohne (
1 ;60 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die aktivierten Kohlenstofffasern ein aktiviertes Kohlenstoffgewebe sind. - Pyrotechnische Leuchtdrohne (
1 ;60 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die pyrotechnische Zusammensetzung 15 bis 45 Gew.-% imprägnierte aktivierte Kohlenstofffasern enthält. - Pyrotechnische Leuchtdrohne (
1 ;60 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das halogenhaltige Polymer Polytetrafluorethylen (PTFE) ist. - Pyrotechnische Leuchtdrohne (
1 ;60 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das oxidierbare metallische Material Magnesium ist. - Pyrotechnische Leuchtdrohne (
1 ;60 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die pyrotechnische Zusammensetzung 15 bis 50 Gew.-% PTFE und 38 bis 70 Gew.-% Magnesium enthält. - Pyrotechnische Leuchtdrohne (
1 ;60 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Bindemittel ein Copolymer aus Vinylidenfluorid und Hexafluorpropylen ist. - Pyrotechnische Leuchtdrohne (
1 ;60 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die pyrotechnische Zusammensetzung 1 bis 20 Gew.-% organisches Bindemittel enthält. - Pyrotechnische Leuchtdrohne (
1 ;60 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel als Matrixmaterial eine Gas freisetzende und Infrarotlicht emittierende pyrotechnische Zusammensetzung nach der Erfindung ist. - Pyrotechnische Leuchtdrohne (
42 ,44 ), die mindestens zwei Preßkörper (45 ,46 ) aus einer pyrotechnischen Zusammensetzung sowie Zeitverzögerungsmittel (48 ) zur sequentiellen Zündung der Preßkörper mit einem vorgegebenen Zeitintervall zwischen den aufeinanderfolgenden Zündungen der Preßkörper aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der zuerst gezündete Preßkörper (45 ) ein Preßkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 20 ist.
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