EP1794537B1 - Wirkkörper - Google Patents

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EP1794537B1
EP1794537B1 EP05768690A EP05768690A EP1794537B1 EP 1794537 B1 EP1794537 B1 EP 1794537B1 EP 05768690 A EP05768690 A EP 05768690A EP 05768690 A EP05768690 A EP 05768690A EP 1794537 B1 EP1794537 B1 EP 1794537B1
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EP
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pyrotechnic
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EP05768690A
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Rainer Gaisbauer
Heinz Bannach
Vikron Kadavanich
Martin Fegg
Christian Wagner
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Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Nitrochemie Aschau GmbH
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Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Nitrochemie Aschau GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B5/00—Cartridge ammunition, e.g. separately-loaded propellant charges
    • F42B5/02—Cartridges, i.e. cases with charge and missile
    • F42B5/16—Cartridges, i.e. cases with charge and missile characterised by composition or physical dimensions or form of propellant charge, with or without projectile, or powder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B45/00—Compositions or products which are defined by structure or arrangement of component of product
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06C—DETONATING OR PRIMING DEVICES; FUSES; CHEMICAL LIGHTERS; PYROPHORIC COMPOSITIONS
    • C06C15/00—Pyrophoric compositions; Flints
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B4/00—Fireworks, i.e. pyrotechnic devices for amusement, display, illumination or signal purposes
    • F42B4/26—Flares; Torches

Definitions

  • the invention relates to an active body according to the preamble of patent claim 1.
  • Active bodies for the protection of military objects, such as aircraft from infrared guided missiles, are well known. In the simplest case, these are pyrotechnically generated heat sources that emit hot radiation.
  • An infrared decoy is in the DE 40 07 811 C2 disclosed. This has a spectral distribution of the IR radiation of only very moderately warm targets.
  • the fake target zeolite powder is used, which is suitable for absorbing humidity. It can be used as a coating of a body or as a finely divided cloud of powder particles floating in the air. In principle, all zeolite types or powders with zeolite-like crystal structures are suitable.
  • Another infrared decoy is also from the JP-A - 20011741 96 known.
  • An infrared emitter from incendiary sets describes the DE 26 14 196 A1 , This is in direct contact with a metal foil.
  • the fire charge consists in one embodiment of an intimate mixture of potassium nitrate and metallic boron. The fire rate is applied with the aid of a nitrocellulose binder on a metal foil.
  • the DE 42 44 682 A1 is a high - intensity infrared pyrotechnic deception torch disclosed. This serves to deflect a projectile which is approaching an aircraft.
  • the deceptor flare has a range of compact bubble-free pressed separate pieces of gas-releasing high-intensity infrared-emitting pyrotechnic compositions contained in a rupturable airtight container.
  • An infrared decoy for a helicopter also describes the GB 2 327 116 A , From the US 5,343,794 is another infrared decoy known. Possible material compositions Such rogue targets can the US 6,675,719 as well as the US 5,435,224 as well as the US 5,343,794 be removed. Pyrotechnic fog sets are in the WO 00158237 A1 and the WO 00/58238 described.
  • Another method for providing a dummy target body is the DE 42 38 038 C1 removable. This is distinguished by the fact that the active masses simulating the dummy target body are brought into the position of the dummy target body to be generated in such a way and decomposed there that a spectral-spatial target signature of the object is generated for a homing head.
  • the EP 0 665 415 A (Starting point for claim 1) relates to an igniter, but in particular a method for producing the same. Compared to the prior art, the method is characterized in that the integrated grooves are not milled but are already created when solidifying the compact. To meet the fire requirements, the ten grooves in total have the same surface area as the eight prior art grooves. The position, shape and depth of the groove allows the optimization of the erosion surface shape and thus the optimization of the energy application of the torch compact. The flare pellets are themselves coated with a primer mixture.
  • the GB 2 266 944 A describes a torch assembly with pyrotechnic feedstock.
  • the housing has a chamber with a trigger, which can be electrical or mechanical. Adjoining this is another chamber with an initiator in the form of a detonator and black powder. However, the larger part takes the pyrotechnic device or feedstock.
  • the pyrotechnic feed comprises, in one embodiment, a solid block of lithium metal having a number of cylindrical openings such that the longitudinal axis is aligned parallel to the length of the housing. Each opening is filled with a rod of PTFE.
  • the feedstock is a tortuous aperture containing lithium in granular form, the housing being made of aluminum.
  • the object of the invention is to provide an active body which has a specific blooming method against modern missiles as an effective IR decoy target, for example for aircraft, an object-like spectral radiation signature with high radiation fraction in the area of plum radiation with the onset of ignition over the entire duration of action with steep Anstlegsflanken and a sufficiently long Wirkzelt fulfilled. Furthermore, the efficacy should also be given at high altitudes with low oxygen and no performance degradation at high ejection speeds (due to flow effects).
  • the invention is based on the idea to provide an active body with at least one effective mass block of mono- or polybasic high-energy materials on the surface as well as in the interior with structures. Depending on the pattern (structure) and depth, this requires an enlargement of the surface, as a result of which the burning rate of the active mass block and thus the duration of action of the active body can be controlled.
  • the active mass block preferably has one or more channels / cavities in the interior, which allows an inflow-protected initiation of the active mass block in the interior.
  • the active mass block In combination with, for example, metallic cover plates and protective foils, it is thus ensured that losses of the IR radiation at high flow velocities, such as occur when the active body (effective mass block) is ejected from the aircraft, are avoided.
  • the specific blooming behavior is preferably set by filling the channels with, for example, finely structured material of the same substance but with respect to the active mass block significantly increased surface / mass ratio.
  • the steepness of the rising edge can be increased with increasing surface / mass ratio.
  • the igniting of the active compositions is carried out in a preferred embodiment within the channels in the active mass block by preferably pyrotechnic ignition charges.
  • a spontaneous, flow-dependent ignition is ensured and on the other hand, a radiation originating from the ignition charge is suppressed.
  • a active mass block having on its surface 2 structures, for example in the form of grooves.
  • the active mass block 1 has inside one or more channels / cavities 3 and filled therein effective mass substances 4.
  • This Substance can be a finely structured material of the same substance but compared to the active mass block 1 significantly increased surface / mass ratio.
  • a finely structured material are materials with a high radiation content in the wavelength range preferably between 4.1 to 4, 6 microns, for example, a Nitrocellulosengemenge with about 60% nitroglycerin and 40% diethylene glycol dinitrate.
  • the active mass block 1 further comprises a flow protection 5, which is formed here from a cover or protective cap 5a and a protective film 5b. With 6 gas and temperature bridges are characterized, which are formed by slots, perforations or holes.
  • a pyrotechnic ignition charge 7 is provided, which is preferably formed by powdered boron / potassium nitrate (proportions about 50% boron / 50% potassium nitrate). This primer 7 can be used in a particle size of about 0.2 to 3 mm.

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Abstract

Vorgeschlagen wird, einen Wirkkörper mit wenigstens einem Wirkmassenblock (1) aus ein- bzw. mehrbasigen hochenergetischen Materialien, wie beispielsweise Nitrocellulosengemenge mit ca. 60 % Nitroglyzerin und 40 % Diethylenglykoldinitrat , an der Oberfläche (2) als auch im Inneren (3) mit Strukturen zu versehen. Die Innenstrukturen (3) werden des Weiteren vorzugsweise mit einer Wirkmassensubstanz (4) aufgefüllt. Die Zündung erfolgt mittels pyrotechnischem Anzündsatz (7), welcher den Wirkkörper bevorzugt aus dem Innern initiert.

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 Fallhandelt 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 -A - 20011741 96 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 ist ein weiteres Infrarot-Scheinziel bekannt. Mögliche Werkstoffzusammensetzungen derartiger Schelnziele können der US 6,675,719 sowie der US 5,435,224 als auch der US 5,343,794 entnommen werden. Pyrotechnische Nebelsätze sind in der WO 00158237 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 EP 0 665 415 A (Ausgangspunkt für den Anspruch 1) betrifft einen Anzündkörper, insbesondere jedoch ein Verfahren zur Herstellung des selbigen. Gegenüber dem Stand der Technik zeichnet sich das Verfahren dadurch aus, dass die eingebundenen Nute nicht mehr gefräst sondern bereits beim Verfestigen des Presslings geschaffen werden. Zur Erfüllung der Brandanforderungen weisen die zehn Nuten in Summe dieselbe Oberfläche wie die acht Nute nach dem Stand der Technik auf. Die Position, Form und Tiefe der Nute erlaubt dabei die Optimierung der Abbrand- Oberflächenform und damit die Optimierung der Energleausbringung des Fackel- Presslings. Die Flare- Pellets sind ihrerseits mit einer Anzündmischung beschichtet.
  • Die GB 2 266 944 A beschreibt eine Fackelanordnung mit pyrotechnischem Einsatzstoff. Das Gehäuse besitzt eine Kammer mit einem Trigger, der elektrisch oder mechanisch sein kann. An diese grenzt eine weitere Kammer mit einem Initiator in Form eines Detonators und Schwarzpulvers an. Den größeren Teil nimmt jedoch die pyrotechnische Einrichtung bzw. Einsatzstoff ein. Der pyrotechnische Einsatzstoff umfasst in einem Ausführungsbeispiel einen massiven Block aus Lithiummetall mit einer Anzahl von zylindrischen Öffnungen derart, dass die Längsachse parallel zur Länge des Gehäuses ausgerichtet ist. Jede Öffnung ist mit einer Stange aus PTFE gefüllt, In einem weiteren Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Einsatzstoff um eine gewundene Apertur welches Lithium in Granulatform enthält, wobei das Gehäuse aus Aluminium besteht.
  • Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Wirkkörpers 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 Anstlegsflanken aufweist sowie eine hinreichende lange Wirkzelt 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 wie auch im Inneren 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.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
  • So weist der Wirkmassenblock vorzugsweise im Inneren einen oder mehrere Kanäle / Hohlräume auf, wodurch eine anströmgeschützte Initiierung des Wirkmassenblocks im Inneren ermöglicht wird. 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.
  • Zur Optimierung der Wirkdauerdient die Schaffung von Gas- und Temperaturbrücken . Diese werden durch Schlitze, Perforation und / oder Bohrungen zwischen den inneren Kanälen geschaffen. 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 feinstrukturiertem 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 3mm 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" x 1" x 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 (12)

  1. Pyrotechnischer Wirkkörper zur Scheinzielerzeugung, bestehend aus wenigstens einem pyrotechnischen Wirkmassenblock (1) mit spezifischen Strukturen an / auf der Oberfläche (2) und im Inneren mit feinstrukturierten Materialien (4) aus Wirkmassensubstanzen im Wirkmasseblock (1), welche durch Anzündsätze (7) initiiert werden, wobei
    - die Strukturen an der Oberfläche (2) Rillen und/oder Aufrauungen sind, die die je nach Muster und Tiefe eine. Vergrößerung der Oberfläche (2) bewirken und
    - die Strukturen 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.
  2. Wirkkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Strukturen im Inneren fein strukturierte Materialien aus Wirkmassensubstanzen eingebracht sind, die gegenüber dem Wirkmassenblock (1) ein deutlich erhöhtes Oberflächen-/ Masseverhältnis aufweisen.
  3. Wirkkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkmassenblock (1) und die Wirkmassensubstanzen (4) einen hohen Strahlungsanteil im Wellenlängenbereich zwischen 4,1 bis 4,6 µm aufweisen.
  4. 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.
  5. Wirkkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nitrocellulosengemenge verwendet wird.
  6. Wirkkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Nitrocellulosengemenge aus 60% Nitroglyzerin und 40% Diethylenglykoldinitrat besteht.
  7. Wirkkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirkmassenblock (1) einen Anströmschutz (5) aufweist.
  8. Wirkkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anströmschutz (5) aus einer Schutzkappe (5a) und einer Schutzfolie (5b) gebildet wird.
  9. Wirkkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die eingebrachten Wirkmassensubstanzen (4) als Stangen, Flocken, Plättchen oder Granulat ausgebildet sind.
  10. Wirkkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stangen ca. 0,2 bis 1,5 mm im Durchmesser aufweisen.
  11. Wirkkörper nach einem der vorgenannten Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzündung der Wirkmassensubstanzen (4) durch die pyrotechnische Anzündsätze (7) innerhalb der Innenstruktur erfolgt.
  12. Wirkkörper nach Anspruch 11, 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.
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