WO2010149291A1 - Anzünd- bzw. aktivierungseinheit zum anzünden von rot-phosphor-flares mittels laser - Google Patents

Anzünd- bzw. aktivierungseinheit zum anzünden von rot-phosphor-flares mittels laser Download PDF

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WO2010149291A1
WO2010149291A1 PCT/EP2010/003568 EP2010003568W WO2010149291A1 WO 2010149291 A1 WO2010149291 A1 WO 2010149291A1 EP 2010003568 W EP2010003568 W EP 2010003568W WO 2010149291 A1 WO2010149291 A1 WO 2010149291A1
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flares
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Michael Gowin
Jürgen Hofmann
Markus Jung
Nenad Prelic
Eric Ten Have
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Rheinmetall Waffe Munition Gmbh
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    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B12/00—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material
    • F42B12/02—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect
    • F42B12/36—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect for dispensing materials; for producing chemical or physical reaction; for signalling ; for transmitting information
    • F42B12/44—Projectiles, missiles or mines characterised by the warhead, the intended effect, or the material characterised by the warhead or the intended effect for dispensing materials; for producing chemical or physical reaction; for signalling ; for transmitting information of incendiary type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F42B—EXPLOSIVE CHARGES, e.g. FOR BLASTING, FIREWORKS, AMMUNITION
    • F42B3/00—Blasting cartridges, i.e. case and explosive
    • F42B3/10—Initiators therefor
    • F42B3/113—Initiators therefor activated by optical means, e.g. laser, flashlight
    • 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 is concerned with the ignition of red-phosphorus flares (RP-flares), in particular ammunition-free active materials or Wirkkörpem example, for forming IR-deco-targets, by means of laser.
  • RP-flares red-phosphorus flares
  • Wirkkörpem example for forming IR-deco-targets, by means of laser.
  • Red phosphorus has been used for military purposes for a long time, e.g. As in fog grenades, flares, etc.
  • the purpose of ejecting flares is the diversion of approaching missiles.
  • the ignition of the RP units usually takes place via an ignition or disassembly charge, which ensures that the RP units are optimally distributed and ignited for the respective purpose.
  • This new ignition concept is described in detail in DE 10 2006 004 912 A1. It is a system known to protect, in particular, large-scale flying platforms, such as aircraft, IR or radar-directed threats.
  • the activation or ignition of the active body preferably takes place without contact.
  • the ejection of the active body is then carried out pneumatically or mechanically.
  • the active bodies themselves are ammunition-free packages which are ignited by means of hot air or a laser.
  • the invention has the object to show an ignition device or activation unit for ammunition-free active body / active masses.
  • the object is achieved by the features of claim 1.
  • Advantageous embodiments are shown in the subclaims.
  • the invention is based on the idea of a Laseranzündung or activation by means of laser.
  • a big advantage of a laser ignition is that a time-defined amount of energy can be dosed accurately in a simple manner. This allows a temporal resolution of the ignition process in the range ⁇ 1 microseconds and thus ensures optimum efficiency of the ignition device.
  • the RP flares are thus exposed by means of laser radiation with a sufficiently high power density on its surface.
  • the temperature of the RP flares increases, which causes ignition with self-sustaining combustion.
  • the laser energy is directed to the largest possible portion of the surface.
  • the laser radiation is shaped by appropriate optics so that an optimal distribution on the surface is achieved.
  • this solution enables an extremely flexible ignition configuration.
  • 1 is a side view of an activation unit
  • FIG. 1 is a plan view of the unit of FIG. 1,
  • Fig. 3 is a sectional view showing the combustion chamber of Fig.1.
  • an ignition or activation unit is marked with 100, consisting of a combustion chamber 1 and adapter (six) 3 for receiving various (six) laser optics 2 and a distributor plate 4 for preferably a compressed air distributor 5. Both can be attached via cylinder screws .
  • the combustion chamber 1 is provided with a number of ventilation channels 9, but at least one, which are acted upon by means of angle (six) 8 with compressed air from the manifold 5. Unused openings can be closed with blanking plugs or countersunk screws.
  • Denoted by 10 is a housing of the unit 100, which can be mounted on a plate 11 on an object, vehicle, etc.
  • a Flare Pact consists in a first variant of about 150, for example, stacked Einzelflares (RP Flareblättchen), which are tied together with a fishing line in the center (hole about 5 mm).
  • RP Flareblättchen stacked Einzelflares
  • the diameter of the flare package is approx. 30 mm.
  • the leaflets are held together by, for example, three bows of fishing line.
  • the fishing line is preferably twisted on the ignition surface relative to the longitudinal axis. This can be achieved, for example, by twisting the flare package so that the fishing line is not parallel to the longitudinal axis of the flare package.
  • the lacing should only be performed on the surface of the flare package. An internal lacing should be avoided.
  • the flare (s) are pushed through the central channel (1) of the ignition unit 100 (housing 10) and are irradiated laterally with up to six laser beams through the optics 2. These laser beams ignite the individual flare leaflets and separate the fishing line.
  • the planar energy input of the laser radiation accelerates the ignition process of the flare package and thus ensures a sufficiently fast rising edge of the beam line of the IR decoy target.
  • the gas purging on the one hand supports the ignition process and on the other hand prevents the contamination of the laser optics 2 by burned products.
  • the laser source (s) and Control are spatially separated from the combustion chamber 1, the laser radiation is preferably transported via fiber optic cables or the like to the combustion chamber 1 and provided with a beam guide, which are connected by means of the adapter 3 with the combustion chamber 1.
  • the beam paths have a lateral offset from the center of the central channel of the combustion chamber 1.
  • the flare package may be encapsulated by a fully combustible envelope (not shown).
  • the ignition of the combustible shell or the flare package takes place from the outside over the upper side surface of the shell.
  • the case may also contain an ignition aid to assist the flare ignition.

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Abstract

Ausgehend von dem Gedanken, dass bei einer Anzündung mittels Heißluft bekanntlich eine weitere Wärmequelle geschaffen wird, auf die ein die Hitze suchender Lenkflugkörper ansprechen könnte, konzentriert sich der eigene Weg auf eine Anzündung mittels Laser. Vorgeschlagen wird, die RP-Flares mittels Laserstrahlung mit einer ausreichend hohen Leistungsdichte auf ihrer Oberfläche zu beaufschlagen, wobei Laseroptiken (2) eingebunden sind, um eine großflächige Verteilung zu ermöglichen. Eine zu einer solchen Laser-Zündung der Flares geeignete Anzünd- bzw. Aktivierungseinheit (100) weist eine Brennkammer (1) mit mehreren Adaptern (3) zur Aufnahme diverser Laser Optiken (2) auf.

Description

B E S C H R E I B U N G
Anzünd- bzw. Aktivierungseinheit zum Anzünden von Rot-Phosphor-Flares mittels Laser
Die Erfindung beschäftigt sich mit der Anzündung von Rot-Phosphor-Flares (RP-Flares), insbesondere munitionsfreier Wirkmassen bzw. Wirkkörpem beispielsweise zum Bilden von IR-Scheinzielen, mittels Laser.
Seit langer Zeit wird Roter Phosphor (RP) für militärische Zwecke verwendet, z. B. in Nebelhandgranaten, Flares etc. Der Zweck des Ausstoßens von Flares dient der Ablenkung von anfliegenden Lenkflugkörpern. Die Anzündung der RP-Einheiten erfolgt dabei in der Regel über eine Anzünd- bzw. Zerlegeladung, die dafür sorgt, dass die RP-Einheiten für den jeweiligen Zweck optimal verteilt und angezündet werden.
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 Zündkonzept entwickelt, das ohne explosive und / oder pyrophore Stoffe zur Zündung von RP-/NC-Flares auskommt.
Dieses neue Zündkonzept wird in der DE 10 2006 004 912 A1 näher beschrieben. Aus ihr ist ein System zum Schutz insbesondere großer fliegender Plattformen, wie Flugzeugen, vor IR bzw. Radar gelenkter Bedrohungen 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.
Diesen Gedanken weiter verfolgend stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Anzündvorrichtung bzw. Aktivierungseinheit für munitionsfreie Wirkkörper / Wirkmassen aufzuzeigen. Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgezeigt.
Ausgehend von dem Gedanken, dass bei einer Anzündung mittels Heißluft bekanntlich eine weitere Wärmequelle geschaffen wird, auf die die Hitze suchenden Lenkflugkörper ansprechen können, konzentriert sich der eigene Weg auf eine Anzündung mittels Laser, obwohl eine thermische Anzündquelle Wärme isoliert ausgeführt werden könnte und es Maßnahmen gibt, die es ermöglichen, die notwendige Aufwärmzeit der thermischen Quelle zu beschleunigen. Jedoch vermeidet die Anzündung der Flares mittels Laser prinzipiell die Schaffung einer weiteren Wärmequelle an der Außenseite eines Flugzeugs, Fahrzeugs etc.
Daher liegt der Erfindung die Idee einer Laseranzündung bzw. Aktivierung mittels Laser zugrunde. Ein großer Vorteil bei einer Laseranzündung liegt darin, dass sich in einfacher Art und Weise eine zeitlich definierte Energiemenge exakt dosieren lässt. Dies ermöglicht eine zeitliche Auflösung des Zündvorganges im bereich <1 μs und gewährleistet so einen optimalen Wirkungsgrad der Zündvorrichtung.
Die RP-Flares werden also mittels Laserstrahlung mit einer ausreichend hohen Leistungsdichte auf ihrer Oberfläche beaufschlagt. Durch eine Absorption der Laserstrahlung erhöht sich die Temperatur der RP-Flares, was eine Entzündung mit selbst erhaltender Verbrennung mit sich bringt. Für eine ideale Zündung (Aktivierung) der Flares wird die Laser-Energie auf einen größtmöglichen Anteil der Oberfläche gerichtet. Dazu wird die Laserstrahlung durch entsprechende Optiken so geformt, dass eine optimale Verteilung auf der Oberfläche erreicht wird.
Diese Lösung ermöglicht neben den bereits genannten Vorteilen, wie eine schnelle Reaktionszeit ohne notwendige Vorlaufzeiten oder einen genau definierten Energieeintrag eine extrem flexible Anzündkonfiguration.
Anhand eines Ausführungsbeispiels mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt:
Fig. 1 eine Seitendarstellung einer Aktivierungseinheit,
Fig. 2 eine Draufsichtdarstellung auf die Einheit aus Fig. 1 ,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung zur Darstellung der Brennkammer aus Fig.1. In den Figuren ist eine Anzünd- bzw. Aktivierungseinheit mit 100 gekennzeichnet, bestehend aus einer Brennkammer 1 und Adapter (sechs) 3 zur Aufnahme für diverse (sechs) Laseroptiken 2 sowie einer Verteilerplatte 4 für vorzugsweise einen Druckluftverteiler 5. Beide können über Zylinderschrauben befestigt werden. Für die Belüftung ist die Brennkammer 1 mit einer Anzahl von Belüftungskanälen 9, zumindest jedoch einen, versehen, welche über Winkel (sechs) 8 mit Druckluft aus dem Verteiler 5 beaufschlagt werden. Nicht verwendete Öffnungen können mit Blindstopfen oder Senkschrauben verschlossen werden. Mit 10 ist ein Gehäuse der Einheit 100 bezeichnet, dass über eine Platte 11 an einem Objekt, Fahrzeug etc. angebaut werden kann.
Die Funktion des Anzündens bzw. Aktivierens ist wie folgt:
Ein Flare-Pakt besteht in einer ersten Variante aus ca. 150, beispielsweise gestapelten Einzelflares (RP-Flareblättchen), die mit einer Angelschnur im Zentrum (Loch ca. 5 mm) zusammengebunden sind.
Der Durchmesser des Flare-Pakets beträgt ca. 30 mm. Die Blättchen werden durch beispielsweise drei Bögen Angelschnur zusammengehalten. Damit die Angelschnur bei der Bewegung an der Laser-Quelle vorbei auf jeden Fall aufgetrennt wird, wird die Angelschnur auf der Anzündfläche zur Längsachse vorzugsweise verdreht. Das kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Flare-Paket so verdreht wird, dass die Angelschnur nicht parallel zur Längsachse des Flare-Pakets verläuft. Um nach erfolgter Trennung ein optimales Zerfallen zu gewährleisten, sollte die Schnürung ausschließlich auf der Oberfläche des Flare- Pakets geführt werden. Eine innen liegende Schnürung ist zu vermeiden.
Das/die Flare-Paket(e) werden durch den Mittelkanal (1) der Anzündeinheit 100 (Gehäuse 10) geschoben und werden seitlich mit bis zu sechs Laserstrahlungen durch die Optiken 2 bestrahlt. Diese Laserstrahlung zünden die einzelnen Flare-Blättchen an und trennen die Angelschnur auf. Der flächige Energieeintrag der Laserstrahlung beschleunigt den Zündvorgang des Flare-Pakets und gewährleistet so eine hinreichend schnelle Anstiegsflanke der Strahlleitung des IR-Scheinzieles.
Die Gasspülung unterstützt zum einen den Anzündvorgang und verhindert zum anderen die Verschmutzung der Laseroptiken 2 durch Abbrandprodukte. Die Laserquelle(n) und -Steuerung sind räumlich von der Brennkammer 1 getrennt, die Laserstrahlung wird vorzugsweise über Lichtleitkabel oder dergleichen zur Brennkammer 1 transportiert und mit einer Strahlführung versehen, die mit Hilfe der Adapter 3 mit der Brennkammer 1 verbunden werden. Um zu vermeiden, dass eine gegenseitige Beeinflussung der Laserstrahlung den Anzündvorgang verschlechtert, weisen die Strahlengänge einen seitlichen Versatz aus dem Zentrum des Mittelkanals der Brennkammer 1 auf.
Alternativ kann das Flare-Paket durch eine vollständig verbrennbare Hülle (nicht näher dargestellt) gekapselt sein. In diesem Fall erfolgt die Anzündung der verbrennbaren Hülle bzw. des Flare-Paket von außen über die Ober-Seitenfläche der Hülle. In der Hülle kann sich zudem zusätzlich eine Anzündhilfe zur Unterstützung der Flareanzündung befinden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Anzünd- bzw. Aktivierungseinheit (100) von Rot-Phosphor-Flares bzw. Wirkkörpern mittels Laserstrahlung, gekennzeichnet durch
• eine Brennkammer (1) sowie mehreren Adaptern (3) zur Aufnahme diverser Laseroptiken (2), sodass
• ein Anzünden der Flares oder Wirkkörper mittels Laserstrahlung berührungslos im Durchflug durch die Brennkammer (1) erfolgt.
2. Anzündeinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Verteilerplatte (4) für wenigstens einen Druckluftverteiler (5) zur Gasspülung eingebunden ist.
3. Anzündeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Belüftung die Brennkammer (1) mit wenigstens einem Belüftungskanal versehen ist, welche über Winkel (8) mit Druckluft aus dem Verteiler (5) versehen werden.
4. Anzündeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlengänge einen seitlichen Versatz aus dem Zentrum des Mittelkanals der Brennkammer (1) aufweisen.
5. Anzündeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Laseroptiken (2) umfänglich gleichmäßig am Gehäuse (10) und zueinander beabstandet derart angebracht sind, dass ein gleichmäßiges Anzünden der Flare bzw. Wirkkörper realisiert wird.
6. Anzündeinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sechs Laseroptiken (2) eingebunden sind.
PCT/EP2010/003568 2009-06-26 2010-06-15 Anzünd- bzw. aktivierungseinheit zum anzünden von rot-phosphor-flares mittels laser WO2010149291A1 (de)

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