DE102004047231B4

DE102004047231B4 - Wirkkörper

Info

Publication number: DE102004047231B4
Application number: DE102004047231A
Authority: DE
Inventors: Rainer Gaisbauer; Heinz Bannach; Vikorn Kadavanich; Martin Fegg; Christian Dr. Wagner
Original assignee: Rheinmetall Waffe Munition GmbH; Nitrochemie Aschau GmbH
Current assignee: Rheinmetall Waffe Munition GmbH; Nitrochemie Aschau GmbH
Priority date: 2004-09-28
Filing date: 2004-09-28
Publication date: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2024-09-29
Also published as: EP1794537B1; WO2006034746A1; US8783183B2; DE102004047231A1; US20070266882A1; EP1794537A1

Abstract

Pyrotechnischer Wirkkörper zur Scheinzielerzeugung, bestehend aus wenigstens einem pyrotechnischen Wirkmassenblock (1) mit spezifischen Strukturen an der Oberfläche (2) und im Inneren (3), wobei
– die Strukturen an der Oberfläche (2) Rillen und/oder Aufrauungen sind,
– die Strukturen (3) im Inneren durch Kanäle (3) und/oder Hohlräume (3) gebildet werden,
– der Wirkmassenblock (1) im Inneren Gas-/Temperaturbrücken zwischen den Kanälen (3) und/oder Hohlräumen (3) besitzt, die durch Schlitze, Perforationen und/oder Bohrungen gebildet werden und
– in die Strukturen (3) im Inneren fein strukturierte Materialien aus Wirkmassensubstanzen eingebracht sind, die gegenüber dem Wirkmassenblock (1) ein deutlich erhöhtes Oberflächen-/Masseverhältnis aufweisen,

Description

Die Erfindung betrifft einen Wirkkörper nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Wirkkörper zum Schutz von militärischen Objekten, beispielsweise Flugzeugen vor Infrarot gelenkten Flugkörpern, sind ausreichend bekannt. Im einfachsten Fall handelt es sich hierbei um pyrotechnisch erzeugte Wärmequellen, die heiße Strahlung aussenden.
Ein Infrarot-Scheinziel wird in der DE 40 07 811 C2 offenbart. Dieses weist eine spektrale Verteilung der IR-Abstrahlung von nur sehr mäßig warmen Zielen auf. Für das Scheinziel wird Zeolithpulver verwendet, das zur Aufnahme von Luftfeuchtigkeit geeignet ist. Es kann als Beschichtung eines Körpers oder als fein verteilte Wolke aus Pulverteilchen, die in der Luft schweben, verwendet werden. Grundsätzlich sind dabei alle Zeolithtypen oder Pulver mit zeolithähnlichen Kristallstrukturen geeignet.
Ein weiteres Infrarot-Scheinziel ist auch aus der JP 2001174196 A bekannt.
Einen Infrarotstrahler aus Brandsätzen beschreibt die DE 26 14 196 A1 . Dieser befindet sich in direktem Kontakt mit einer Metallfolie. Der Brandsatz besteht in einem Ausführungsbeispiel aus einem innigen Gemisch aus Kaliumnitrat und metallischem Bor. Der Brandsatz ist mit Hilfe eines Nitrocellulose-Bindemittels auf einer Metallfolie aufgebracht.
Mit der DE 42 44 682 A1 wird eine hochintensive pyrotechnische Infrarot-Täuschungsfackel offenbart. Diese dient zum Ablenken eines auf ein Flugzeug zufliegendes Geschoss. Die Täuschungsfackel besitzt einen Bereich kompakt blasenfrei gepreßter separater Stücke einer Gas freisetzenden hochintensiven Infrarot emittierender pyrotechnischer Zusammensetzungen, die in einem zerreißbaren luftdichten Behälter enthalten sind.
Ein Infrarot-Scheinziel für einen Helikopter beschreibt auch die GB 2 327 116 A . Aus der US 5,343,794 A ist ein weiteres Infrarot-Scheinziel bekannt. Mögliche Werkstoffzusammensetzungen derartiger Scheinziele können der US 6,675,716 B1 sowie der US 5,435,224 A als auch der US 5,343,794 A entnommen werden. Pyrotechnische Nebelsätze sind in der WO 00/58237 A1 und der WO 00/58238 beschrieben.
In der DE 196 05 337 C2 wird ein Verfahren zur Veränderung der räumlichen und zeitlichen Infrarot-Struktur eines Flugzeuges aufgrund der neuen Generation von Infrarot geführten Lenkflugkörpern mit eingebauten Flare-Schutzschaltungen beschrieben. Vorgeschlagen wird, die räumliche Infrarot-Signatur eines Flugzeugs nicht nur in einem engen räumlichen Bereich am Rumpf, sondern über typische Flugdimensionen künstlich zu verändern.
Ein weiteres Verfahren zum Bereitstellen eines Scheinzielkörpers ist der DE 42 38 038 C1 entnehmbar. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass die den Scheinzielkörper simulierenden Wirkmassen derart in die Position des zu erzeugenden Scheinzielkörpers gebracht und dort zerlegt werden, dass eine spektral-räumliche Zielsignatur des Objektes für einen Zielsuchkopf erzeugt wird.
Die DE 42 44 681 A1 offenbart eine angetriebene pyrotechnische Lockfackel, die ein Pellet aufweist, das mit einem Hohlraum geformt ist, der sich entlang der Längsachse des Pellets erstreckt und einen Gasabzug an seinem rückwärtigen Ende hat. Ein Teil der äußeren Oberfläche des Pellets wird von einer Umkleidung abgedeckt, um ein Abbrennen dieses Teils der Oberfläche zu verhindern. Wenn die Fackel gezündet wird, brennt die Oberfläche des Hohlraums an und erzeugt heiße gasförmige Verbrennungsprodukte, die aus dem Hohlraum durch den Gasabzug hindurch austritt und so die Fackel in Vorwärtsrichtung antreibt.
Die DE 43 27 976 C1 betrifft eine Flaremasse zur Scheinzielerzeugung, die dem Umlenken eines strahlungsempfindlichen Zielsuchflugkörpers von einem Ziel dient. Das Gewichtsverhältnis von Brandmassenkomponente und Inertkomponente ist dabei so eingestellt, dass das Maximum der spektralen Strahldichte der Flaremasse in Anpassung an die spektrale Strahldichteverteilung der zu simulierenden Zielsignatur im Vergleich zur spektralen Strahldichteverteilung der Brandmassenkomponente allein zu längeren Wellenlängen verschoben ist.
Ein pyrotechnischer Satz zur Erzeugung von Lichtblitzen ist aus der DE 34 02 546 A1 bekannt. Dieser besitzt eine brennbare Trägersubstanz, in der Partikel einer blitzartigen abbrennenden Effektmischung verteilt sind. Die Trägersubstanz besteht vorzugsweise aus einem rauchlos und nach Möglichkeit farblos brennenden Stoff. Bei Erreichen der Zündtemperatur reagieren die freigelegten Effektpartikel miteinander, so dass an der brennenden Oberfläche ein intensiver Lichtblitz entsteht.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Wirkkörper zu schaffen, der gegen moderne Flugkörper als wirksames IR-Scheinziel, beispielsweise für Luftfahrzeuge, eine objektähnliche spektrale Strahlungssignatur mit hohem Strahlungsanteil im Bereich der Plumestrahlung mit Beginn der Zündung über die gesamten Wirkdauer besitzt, ein spezifisches Aufblühverfahren mit steilen Anstiegsflanken aufweist sowie eine hinreichende lange Wirkzeit erfüllt. Des Weiteren sollte die Wirksamkeit auch in hohen Höhen bei geringem Sauerstoff gegeben sein und keine Leistungseinbußen bei hohen Ausstoßgeschwindigkeiten (durch Strömungseffekte) auftreten.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, einen Wirkkörper mit wenigstens einem Wirkmassenblock aus ein- bzw. mehrbasigen hochenergetischen Materialien an der Oberfläche mit Strukturen zu versehen. Dies bedingt je nach Muster (Struktur) und Tiefe eine Vergrößerung der Oberfläche, wodurch sich die Abbrandgeschwindigkeit des Wirkmassenblocks und somit die Wirkdauer des Wirkkörpers steuern lassen. Des Weiteren weist der Wirkmassenblock im Inneren einen oder mehrere Kanäle/Hohlräume auf, wodurch eine anströmgeschützte Initiierung des Wirkmassenblocks im Inneren ermöglicht wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
In Kombination mit beispielsweise metallischen Abdeckplatten und Schutzfolien ist somit gewährleistet, dass Einbußen der IR-Strahlung bei hohen Anströmgeschwindigkeiten, wie sie bei Ausstoß des Wirkkörpers (Wirkmassenblocks) vom Flugzeug entstehen, vermieden werden. Durch die beim Wirkmassenabbrand produzierten Gase in den Kanälen entsteht ferner ein Düseneffekt, der gleichzeitig für den Antrieb und somit die Kinematik des Wirkkörpers (Flares) genutzt werden kann.
Für eine Optimierung der Wirkdauer ist die Schaffung von Gas- und Temperaturbrücken von weiterem Vorteil. Diese können durch Schlitze, Perforation und/oder Bohrungen zwischen den inneren Kanälen geschaffen werden. Durch eine wählbare Anzahl, Größe und Anordnung dieser Brücken sowie der verbleibenden Wandungsstärke ist eine definierte zeitliche Steuerung der Überzündung auf die Außenflächen möglich.
Das spezifische Aufblühverhalten wird vorzugsweise durch Auffüllen der Kanäle mit beispielsweise fein strukturiertem Material gleicher Substanz aber gegenüber dem Wirkmassenblock deutlich erhöhtem Oberflächen-/Masseverhältnis eingestellt. Die Steilheit der Anstiegsflanke kann hierbei mit zunehmendem Oberflächen-/Masseverhältnis erhöht werden.
Das Anzünden der Wirkmassen erfolgt in einer bevorzugten Ausführung innerhalb der Kanäle im Wirkmassenblock durch vorzugsweise pyrotechnische Anzündsätze. Hierdurch wird einerseits eine spontane, strömungsabhängige Anzündung gewährleistet und andererseits eine vom Anzündsatz herrührende Störstrahlung unterbunden.
Durch den vorgenannten Aufbau wird ein (bispektraler) Wirkkörper geschaffen, der auf die neuen Sensoren hinreichend gut reagiert.
Anhand eines Ausführungsbeispiels mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. In der einzigen Figur mit 1 dargestellt ist ein Wirkmassenblock, der an seiner Oberfläche 2 Strukturen beispielsweise in Form von Rillen aufweist. Der Wirkmassenblock 1 besitzt im Innern einen oder mehrere Kanäle/Hohlräume 3 sowie darin aufgefüllte Wirkmassensubstanzen 4. Diese Substanz kann ein feinstrukturiertes Material gleicher Substanz aber gegenüber dem Wirkmassenblock 1 deutlich erhöhtem Oberflächen/Masseverhältnis sein. Als feinstrukturiertes Material bieten sich Materialien mit einem hohen Strahlungsanteil im Wellenlängenbereich vorzugsweise zwischen 4,1 bis 4,6 μm an, beispielsweise ein Nitrocellulosengemenge mit ca. 60% Nitroglyzerin und 40% Diethylenglykoldinitrat. Diese Wirkmassensubstanzen 4 können in Form von Stangen (ca. 0,2 bis 3 mm Durchmesser), Flocken, Plättchen oder Granulat vorliegen und so verwendet werden.
Der Wirkmassenblock 1 weist des Weiteren einen Anströmschutz 5 auf, welcher hier aus einer Abdeck- bzw. Schutzkappe 5a und einer Schutzfolie 5b gebildet wird. Mit 6 sind Gas- und Temperaturbrücken gekennzeichnet, welche durch Schlitze, Perforationen oder Bohrungen gebildet werden.
Als Anzündung ist ein pyrotechnischer Anzündsatz 7 vorgesehen, der vorzugsweise durch pulverförmiges Bor/Kaliumnitrat (Anteile ca. 50% Bor/50% Kaliumnitrat) gebildet wird. Dieser Anzündsatz 7 kann dabei in einer Korngröße von ca. 0,2 bis 3 mm verwendet werden.
Es versteht sich, dass die Angaben der Mengen und Maße im hier beschriebenen Anwendungsfall (Kaliber 2'' × 1'' × 8'') vorteilhafte Angaben sind, die nicht als Einschränkung zu sehen sind. Insbesondere bei anderen Kalibern ist eine Anpassung vorzunehmen, um die Kriterien ausreichend erfüllen zu können.
Die Praxis hat gezeigt, dass die Einbindung nur eines Wirkmassenblocks 1 in den Wirkkörper die gestellte Aufgabe erfüllt. Es ist aber auch möglich, mehrere Wirkmassenblöcke 1 zu einem Wirkkörper zu vereinen.

Claims

Pyrotechnischer Wirkkörper zur Scheinzielerzeugung, bestehend aus wenigstens einem pyrotechnischen Wirkmassenblock (1) mit spezifischen Strukturen an der Oberfläche (2) und im Inneren (3), wobei – die Strukturen an der Oberfläche (2) Rillen und/oder Aufrauungen sind, – die Strukturen (3) im Inneren durch Kanäle (3) und/oder Hohlräume (3) gebildet werden, – der Wirkmassenblock (1) im Inneren Gas-/Temperaturbrücken zwischen den Kanälen (3) und/oder Hohlräumen (3) besitzt, die durch Schlitze, Perforationen und/oder Bohrungen gebildet werden und – in die Strukturen (3) im Inneren fein strukturierte Materialien aus Wirkmassensubstanzen eingebracht sind, die gegenüber dem Wirkmassenblock (1) ein deutlich erhöhtes Oberflächen-/Masseverhältnis aufweisen,
Wirkkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkmassenblock (1) und die Wirkmassensubstanzen (4) einen hohen Strahlungsanteil im Wellenlängenbereich zwischen 4,1 bis 4,6 μm aufweisen.
Wirkkörper nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkmassenblock (1) und die Wirkmassensubstanzen (4) aus ein- oder mehrbasigen, hochenergetischen Materialien bestehen.
Wirkkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nitrocellulosengemenge verwendet wird.
Wirkkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Nitrocellulosengemenge aus 60% Nitroglyzerin und 40% Diethylenglykoldinitrat besteht.
Wirkkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkmassenblock (1) einen Anströmschutz (5) aufweist.
Wirkkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anströmschutz (5) aus einer Schutzkappe (5a) und einer Schutzfolie (5b) gebildet wird.
Wirkkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die eingebrachten Wirkmassensubstanzen (4) als Stangen, Flocken, Plättchen oder Granulat ausgebildet sind.
Wirkkörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stangen ca. 0,2 bis 1,5 mm im Durchmesser aufweisen.
Wirkkörper nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzündung der Wirkmassensubstanzen (4) durch die pyrotechnische Anzündsätze (7) innerhalb der Innenstruktur (3) erfolgt.
Wirkkörper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die pyrotechnischen Anzündsätze (7) bestehen aus pulverförmigem Bor/Kaliumnitrat mit einem Mischverhältnis von je 50% sowie einer Korngröße von 0,2 bis 3 mm.