Hochleistungswirkmasse für ein beim Abbrand spektral strahlendes Infrarotscheinziel

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Hochleistungswirkmasse für ein beim Abbrand spektral strahlendes pyrotechnisches Infrarotscheinziel. Ein beim Abbrand spektral strahlendes pyrotechnisches Infrarotscheinziel emittiert beim Abbrand überwiegend Strahlung einer Wellenlänge von 3,5 bis 4,6 µm, d. h. eine Strahlung im sogenannten B-Band, und nur zu einem geringeren Teil Strahlung im Bereich einer Wellenlänge von 1,8 bis 2,6 µm, dem sogenannten A-Band. Das A-Band und das B-Band sind die Wellenlängen, die von herkömmlichen Suchköpfen erfasst werden. Bekannte spektral strahlende Wirkmassen für Schwarzkörperstrahler enthalten Nitrozellulose oder Ammoniumperchlorat oder Kaliumperchlorat und ein Bindemittel, wie Hydroxyl-terminiertes Polybutadien.

[0002] Wirkmassen mit Ammoniumperchlorat sind mechanisch und thermisch sehr empfindlich und erfüllen damit nicht die Kriterien einer insensitiven Munition. Splitterschlag, Brand und langsames Erhitzen können bei diesen Wirkmassen eine heftige Explosion auslösen. Die praktisch erreichbare Dichte dieser Wirkmassen beträgt maximal ca. 1500 kg/m³, so dass verhältnismäßig wenig davon in einem Scheinziel eines gegebenen Kalibers untergebracht werden kann. Ein weiterer Nachteil derartiger Wirkmassen besteht darin, dass Ammoniumperchlorat nur sehr eingeschränkt mit anderen Chemikalien und/oder Materialien verträglich ist. Dies führt einerseits zu Sicherheitsproblemen und andererseits dazu, dass eine Vielzahl wirksamer Anfeuerungssätze, z. B. auf Basis von Schwarzpulver, Magnesium oder Zirkonium, nicht verwendet werden können, weil diese in Kombination mit Ammoniumperchlorat, zu empfindlich wären. Ein weiterer Nachteil Ammoniumperchlorat enthaltender Wirkmassen besteht darin, dass deren Strahlungsleistung beim Abbrand verhältnismäßig gering ist und darüber hinaus sehr viel Strahlungsleistung als Funktion der Luftgeschwindigkeit verloren geht. Dadurch muss für die Simulation eines mit mehr als 150 m/s fliegenden Flugzeugs eine große Menge der Wirkmasse eingesetzt werden, um eine ausreichende Strahlungsleistung zu erzeugen. In der Praxis bedeutet dies, dass derartige Scheinziele ein verhältnismäßig großes Kaliber haben müssen und dadurch die in einem gegebenen Munitionsraum transportierbare Menge auf Grund des Platzbedarfs der Munition gering ist.

[0003] Nitrozellulose enthaltende Wirkmassen sind ebenfalls nicht insensitiv und können leicht explodieren. Weiterhin ist es nachteilig, dass solche Wirkmassen an sich nur bei geringer Windgeschwindigkeit brennen und deren Strahlungsleistung beim Abbrand nicht hoch ist. Zur Sicherstellung des Abbrands im Wind sind aufwändige Vorrichtungen erforderlich, die auf Grund ihres Platzbedarfs die effektiv in einem Scheinziel zu transportierende Wirkmasse verringern. Die Dichte einer Nitrozellulose enthaltenden Wirkmasse beträgt ebenfalls maximal etwa 1500 kg/m³. Ein wesentlicher Nachteil einer derartigen Wirkmasse besteht darin, dass deren Zündung einen starken Zündimpuls erfordert, der einen starken, oft nicht spektralen Blitz verursacht. Dieser Blitz kann einem Suchkopf verraten, dass es sich bei der abbrennenden Wirkmasse nur um ein Scheinziel handelt.

[0004] Die DE 26 14 196 A1 betrifft einen Infrarotstrahler aus Brandsätzen, die sich in direktem Kontakt mit einer Metallfolie befinden, wobei der Brandsatz aus einem innigen Gemisch aus Kaliumnitrat und metallischem Bor besteht. Gemäß Beispiel 1 wird ein Gemisch aus Kaliumnitrat und Bor mit einem Nitrocelluloselack vermischt und die so erhaltene Dispersion auf eine Aluminiumfolie aufgezogen. Der Nitrocelluloselack wird hergestellt durch vermischen von Butanon mit einem Gemisch aus Nitrocellulose und Glycerinnitrat. Gemäß Beispiel 3 wird ein Schwarzpulvergemisch in dem Nitrocelluloselack dispergiert und die resultierende Dispersion wird auf eine Aluminiumfolie aufgetragen.

[0005] Aus der EP 0 455 980 A2 ist ein Seemarkierer für Notanflugverfahren von Bordflugzeugen von Schiffen bekannt. Dieser umfasst ein Rohr mit darin angeordnetem pyrotechnischem Satz, wobei das Rohr einen Leuchtsatz aufweist der von einem Zwischensatz überlagert sein kann. Der Zwischensatz kann Bariumnitrat, Schwefel, Holzkohle, Mehlschwarzpulver, Methylcellulose, Kieselsäure und ein Bindemittel umfassen. Auf dem Zwischensatz kann eine Anfeuerung aus Bariumnitrat, Kaliumperchlorat und Zirkon/Nickel angeordnet sein.

[0006] US 5 834 680 A offenbart eine Scheinzielwirkmasse umfassend 20-60 Gew.-% Magnesium, 5-50 Gew.-% Ammoniumperchlorat, 8-30 Gew.-% eines polymeren Bindemittels und 5-30 Gew.-% Anthracen oder Decacylen.

[0007] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Wirkmasse bereitzustellen, die beim Abbrand mit hoher Strahlungsleistung spektral strahlt, d. h. Strahlung im B-Band emittiert, die weit intensiver ist, als die beim Abbrand im A-Band emittierte Strahlung. Weiterhin soll die Wirkmasse verhältnismäßig insensitiv sein, sich aber dennoch schnell und leicht zünden lassen und beim Abbrand mit zunehmender Geschwindigkeit der umgebenden Luft einen verhältnismäßig geringen Verlust an Strahlungsleistung aufweisen.

[0008] Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 8.

[0009] Erfindungsgemäß ist eine Hochleistungswirkmasse für ein beim Abbrand spektral strahlendes pyrotechnisches Infrarotscheinziel vorgesehen. Die Hochleistungswirkmasse umfasst einen Brennstoff, ein Oxidationsmittel, ein Bindemittel und einen Kohlenstoff enthaltenden Stoff. Dabei sind der Brennstoff und das Oxidationsmittel so gewählt, dass das Oxidationsmittel den Brennstoff nach dessen Zündung in einer exothermen Primärreaktion unter Entstehung einer Temperatur von mindestens 1000 K oxidieren kann. Für eine große Zahl bekannter Kombinationen aus einem Brennstoff und einem Oxidationsmittel sind Verbrennungstemperaturen bekannt. Soweit die entstehende Temperatur nicht bekannt ist, kann sie aus bekannten Verbrennungstemperaturen abgeschätzt und/oder ohne großen Aufwand durch Messung bei der Verbrennung ermittelt werden. Weiterhin ist der Stoff so gewählt, dass der Stoff durch die bei der Primärreaktion freiwerdende Wärme endotherm pyrolysiert wird und dabei an Luft, insbesondere mit nicht rußender Flamme, brennbares Gas freisetzt. Infrage kommende Stoffe sind dem Fachmann in großer Zahl bekannt. Insbesondere Naturstoffe, wie Holz oder Braunkohle, kommen dafür in Betracht. Für die Auswahl eines derartigen Stoffs ist das Fachwissen des Fachmanns ausreichend. Besteht bei einem mit hoher Wahrscheinlichkeit infrage kommenden Stoff Zweifel, ist die Durchführung eines einzigen Experiments ausreichend, um festzustellen, ob der Stoff bei der freiwerdenden Wärme unter Freisetzung eines an Luft brennbaren Gases pyrolysiert wird. Der Brennstoff ist nicht so stark reduzierend, dass entstehendes CO₂ zu Kohlenstoff reduziert werden kann. Der Stoff und dessen Mengenanteil an der Hochleistungswirkmasse sind so gewählt, dass die Temperatur der Hochleistungswirkmasse nach deren Zündung wegen des Wärmeentzugs durch die endotherm erfolgende Pyrolyse 2000 K nicht übersteigt. Die Auswahl eines Stoffs aus den gemäß der obigen Bedingungen infrage kommenden Stoffe und dessen Mengenanteil an der Wirkmasse erfordert lediglich die Durchführung einer sehr begrenzten Zahl von Routineexperimenten. Die Ergebnisse der Routineexperimente, wie bspw. der gemessenen Temperatur der Hochleistungswirkmasse nach deren Zündung, können vor Durchführung der Experimente anhand bekannter Größen des Stoffs, wie etwa des spezifischen Wärmebedarfs für dessen Pyrolyse, abgeschätzt werden. Eine präzisere Angabe der erfindungsgemäßen Merkmale ist ohne unbillige Einschränkung der Erfindung nicht möglich. Für den Durchschnittsfachmann stellt die durch die Merkmale spezifizierte Auswahl jedoch kein Problem dar.

[0010] Der Kohlenstoff kann in dem Stoff elementar oder in Form mindestens eines Kohlenstoffatoms in einem vom Stoff umfassten Molekül enthalten sein. Das Redoxpotential des Brennstoffs ist mindestens so hoch wie das Redoxpotential von Kohlenstoff, d. h. der Brennstoff ist höchstens so stark reduzierend wie Kohlenstoff. Das Redoxpotential darf jedoch auch etwas niedriger sein, so dass CO₂ zu CO reduziert wird, da CO in der Luft sofort zu CO₂ verbrennt, wobei eine große Flamme entsteht, die die Leistung und den Raumeffekt erhöht. Das bedeutet, dass die freie Enthalpie einer Reaktion des Brennstoffs mit CO bei der entstehenden Temperatur größer oder gleich 0 ist, eine Reaktion des Brennstoffs mit CO bei den gegebenen Bedingungen also nicht freiwillig abläuft. Entstehendes CO₂, welches eine starke Strahlung im gewünschten B-Band erzeugt, kann nicht zu Kohlenstoff reduziert werden.

[0011] Durch das Vermeiden der Entstehung elementaren Kohlenstoffs entsteht kein Ruß und dadurch auch wenig Schwarzkörperstrahlung, d. h. Strahlung mit einem hohen Anteil an Strahlung im A-Band und einem niedrigen Anteil an Strahlung im B-Band. Dadurch resultiert aus dem Kohlenstoff enthaltenden Stoff eine starke Emission von Strahlung im B-Band.

[0012] Die Strahlungsleistung der abbrennenden erfindungsgemäßen Hochleistungswirkmasse übersteigt die Strahlungsleistung herkömmlicher Ammoniumperchlorat enthaltender Wirkmassen teilweise um mehr als das Dreifache und kann unter Einsatzbedingungen, d. h. bei hoher Geschwindigkeit der umgebenden Luft, sogar die Strahlungsleistung des Schwarzkörperstrahlers MTV im B-Band übersteigen.

[0013] Der Brennstoff kann ebenfalls Kohlenstoff enthalten. Zumindest die stoffliche Beschaffenheit des Stoffs und des Brennstoffs können identisch sein. Bei identischer stofflicher Beschaffenheit kann der Stoff jedoch in einer anderen Form, beispielsweise als Komprimat in einer losen Schüttung des Brennstoffs, vorliegen. Selbst wenn der Brennstoff und der Stoff eine identische Beschaffenheit aufweisen, kann ein Teil davon als Brennstoff und der Rest als Stoff dienen, wenn die Menge des Oxidationsmittels nur für die Oxidation des als Brennstoff dienenden Teils ausreicht. Der Rest wird als Stoff pyrolysiert. Der Stoff und der Brennstoff können auch eine unterschiedliche stoffliche Beschaffenheit aufweisen.

[0014] Die Sauerstoffbilanz einer erfindungsgemäßen Hochleistungswirkmasse ist im Allgemeinen negativ und dennoch wird durch die Vermeidung der Entstehung von Ruß eine intensive Strahlung im A-Band vermieden, die ansonsten bei sauerstoffunterbilanzierten Wirkmassen üblich ist. Ein Merkmal der erfindungsgemäßen Hochleistungswirkmasse besteht darin, dass die Primärreaktion eine Temperatur erzeugt, die durch die endotherme Pyrolyse reduziert wird. Es findet eine räumliche Trennung der Primärreaktion und der Reaktion des Gases mit dem Luftsauerstoff statt.

[0015] Das bei der Pyrolyse entstehende Gas vergrößert eine entstehende Flamme, die aus einer von der Primärreaktion gebildeten Primärflamme und einer von der Reaktion des Gases mit Luftsauerstoff gebildeten Sekundärflamme bestehen kann. Unter Primärflamme wird eine Flamme verstanden, in der keine Reaktion mit dem Luftsauerstoff erfolgt, d. h. eine anaerobe Flamme. Unter Sekundärflamme wird eine Flamme verstanden, in der eine Reaktion mit Sauerstoff erfolgt, d. h. eine aerobe Flamme. Das freigesetzte brennbare Gas entzündet sich sofort, wenn es mit der Luft in Kontakt kommt, da es durch die Primärreaktion auf eine Temperatur oberhalb der Anzündtemperatur erhitzt wird. Dabei entsteht eine Sekundärflamme mit ähnlichen Eigenschaften wie eine Flamme aus einem Düsentriebwerk, die ebenfalls von brennbaren Gasen gebildet wird, die in der Luft brennen. Das Spektrum der Sekundärflamme ist ähnlich dem Spektrum einer Kerosinflamme. Durch die räumliche Trennung der Sekundärflamme von der Oberfläche der Hochleistungswirkmasse wird diese Oberfläche nicht oder zumindest nicht wesentlich von der Sekundärflamme erwärmt und dadurch eine Verschiebung der Wellenlänge der von der Hochleistungswirkmasse emittierten Strahlung vom B-Band hin zum A-Band vermieden.

[0016] Beim Verbrennen des entstehenden Gases an der Luft dient der Luftsauerstoff als weiteres Oxidationsmittel. Dadurch wird weniger Oxidationsmittel benötigt und die Leistung der erfindungsgemäßen Hochleistungswirkmasse und das daraus erzeugbare Gasvolumen sind im Verhältnis zu ihrer Masse erheblich gegenüber den bisher bekannten, beim Abbrand spektral strahlenden pyrotechnischen Wirkmassen gesteigert. Bisherige Versuche zur Steigerung der Strahlungsleistung derartiger Wirkmassen beruhten stets auf Änderung des darin enthaltenen Brennstoffs und des darin enthaltenen Oxidationsmittels bzw. auf einer Änderung des Mengenverhältnisses von Brennstoff zu Oxidationsmittel. Die Versuche resultierten immer in der Erzeugung einer höheren Temperatur und damit in einer Verschiebung der Wellenlänge der emittierten Strahlung hin zum A-Band.

[0017] Dadurch, dass die erfindungsgemäße Hochleistungswirkmasse kein Ammoniumperchlorat enthalten muss, kann die Hochleistungswirkmasse so unempfindlich gestaltet werden, dass diese als insensitive Munition klassifiziert werden kann. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Hochleistungswirkmasse besteht darin, dass diese aus sehr kostengünstigen Bestandteilen zusammengesetzt werden kann. Die Hochleistungswirkmasse kann mit nahezu jedem Bindemittel gebunden werden. Beim Pressen der Hochleistungswirkmasse müssen weder härtende Harze, wie HTPB (Hydroxyl-terminiertes Polybutadien) noch Lösemittel, beispielsweise zum Lösen von Nitrozellulose, verwendet werden. Die Herstellung und Verarbeitung der Hochleistungswirkmasse ist dadurch deutlich vereinfacht und trägt dazu bei, deren Kosten gering zu halten.

[0018] Pro Masseeinheit kann mit der erfindungsgemäßen Hochleistungswirkmasse ein größeres Gasvolumen erzeugt werden, als mit bekannten spektral strahlenden Wirkmassen, weil die erfindungsgemäße Hochleistungswirkmasse weniger Oxidationsmittel enthält und den Luftsauerstoff zur Oxidation mitverwendet. Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Hochleistungswirkmasse besteht darin, dass das Strahlungsspektrum der abbrennenden und sich bewegenden Hochleistungswirkmasse sehr genau das Spektrum eines sich bewegenden Düsentriebwerks nachbildet.

[0019] Der Brennstoff enthält entweder elementaren Kohlenstoff, z. B. in Form von Grafit, oder umfasst Bor, Silizium, Antimon, Eisen, Mangan, Kobalt oder Nickel oder eine Mischung, z. B. aus Pulvern dieser Stoffe, oder eine Legierungen dieser Stoffe. Die Reaktionsprodukte des Brennstoffs mit dem Oxidationsmittel sollten nicht flüchtig sein, da flüchtige Reaktionsprodukte eine sehr heiße Flamme und damit die Emission von Schwarzkörperstrahlung bewirken.

[0020] Vorzugsweise ist der Brennstoff so gewählt, dass er nach der Primärreaktion ein festes, also weder flüchtiges noch flüssiges, Reaktionsprodukt hinterlässt. Dabei kann es sich beispielsweise um Asche handeln. Durch das Freisetzen dieses Reaktionsprodukts beim Abbrand der Hochleistungswirkmasse entsteht ein spektraler Raumeffekt. Nach der Primärreaktion einen festen Rückstand, d. h. ein festes Reaktionsprodukt hinterlassende Brennstoffe sind dem Fachmann in großer Anzahl bekannt. Das Oxidationsmittel umfasst ein Perchlorat, Chlorat, Oxid, Sulfat, Nitrat, Dinitramin, Nitrit, Peroxid, Dinitromethanat, insbesondere Natrium-, Kalium- oder Ammoniumdinitromethanat, eine Nitroverbindung, einen Nitratester, Hexogen, Oktogen, Nitrozellulose oder Nitropenta.

[0021] Der durch die bei der Primärreaktion freiwerdende Wärme pyrolysierte Stoff umfasst Zucker, Holz, insbesondere in Form von Holzmehl oder Sägespänen, Getreidemehl, insbesondere Weizenmehl, Braunkohle, Torf, Cellulose, Stärke, Tabak, ein Oxalat, insbesondere Calciumoxalat, ein Formiat, insbesondere Magnesiumformiat, ein Acetat, insbesondere Calciumacetat, ein Propionat, insbesondere Calciumpropionat, Polyethylenglycol, Polyoxymethylen, Polyamid, insbesondere Nylon®, Harnstoff, Hexamethylentetramin, Trioxan oder Paraformaldehyd. Der Brennstoff, das Oxidationsmittel und der Stoff können, je nachdem, wie die jeweils anderen Bestandteile der Hochleistungswirkmasse gewählt sind, aus Gruppen ausgewählt sein, die identische organische Verbindungen umfassen. So kann z. B. Hexogen in Kombination mit einem Perchlorat ein Brennstoff sein, dagegen ist es ein Oxidationsmittel, wenn ein Metall als Brennstoff dient.

[0022] Bei dem Brennstoff handelt es sich nicht um Schwefel, wobei jedoch Schwefel in der Hochleistungswirkmasse enthalten ist. Der Schwefel kann verhindern, dass eine bei der Primärreaktion entstehende Primärflamme bei hoher Windgeschwindigkeit ausgeblasen wird.

[0023] Vorzugsweise sind der Brennstoff, das Oxidationsmittel und der Stoff und die Menge des Brennstoffs, des Oxidationsmittels und des Stoffs so gewählt, dass bei einem Abbrand der Hochleistungswirkmasse an der Luft das Verhältnis zwischen der spezifischen Leistung der emittierten Strahlung im Wellenlängenbereich von 1,8 bis 2,6 µm zur spezifischen Leistung der emittierten Strahlung im Wellenlängenbereich von 3,5 bis 4,6 µm höchstens 1:3, insbesondere höchstens 1:5, insbesondere höchstens 1:10, beträgt. Dabei ist das genannte Verhältnis umso kleiner, je geringer die Temperatur ist, die die Hochleistungswirkmasse nach deren Zündung erreicht. Die Auswahl und die Mengenermittlung erfordert hier lediglich die Durchführung von Routineexperimenten. Da hier nur zwei Parameter gemessen werden müssen, nämlich die Leistung der Strahlung in den beiden Wellenlängenbereichen, kann der Fachmann schnell ermitteln, in welche Richtung er ein Mengenverhältnis ändern muss, um in den richtigen Bereich des Verhältnisses zwischen den beiden hier spezifizierten Leistungen zu gelangen. Vorzugsweise sind der Brennstoff, das Oxidationsmittel und der Stoff und die Mengen des Brennstoffs, des Oxidationsmittels und des Stoffs so gewählt, dass die Temperatur der Hochleistungswirkmasse nach deren Zündung 1770 K, insbesondere 1270 K, insbesondere 970 K, nicht übersteigt. Wenn die Temperatur 970 K nicht übersteigt, liegt die Wellenlänge der emittierten Strahlung fast ausschließlich im B-Band und nur zu einem ganz geringen Anteil im A-Band. Für eine intensive Strahlung im B-Band und wenig Strahlung im A-Band ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der Stoff so gewählt ist, dass das daraus durch Pyrolyse freisetzbare Gas ein Gas ist, welches an der Luft mit einer maximalen Flammentemperatur unterhalb von 2000 K verbrennt. Abgesehen davon, dass die Flammentemperaturen für eine große Zahl von durch Pyrolyse freisetzbaren Gasen aus der Literatur bekannt sind, lässt sich die Temperatur auch ohne Weiteres durch Messung bestimmen. Die Auswahl solcher Stoffe, deren durch Pyrolyse freigesetzte Gase eine maximale Flammentemperatur unterhalb von 2000 K aufweisen, übersteigt nicht den in diesem Fachgebiet üblichen zumutbaren Aufwand von Routineexperimenten.

[0024] Vorzugsweise ist das Bindemittel so gewählt, dass es beim Abbrand der Hochleistungswirkmasse keine Rußbildung bewirkt. Derartige Bindemittel sind dem Fachmann bekannt. Soweit es für ein infrage kommendes Bindemittel nicht bekannt ist, ob es beim Abbrand Ruß erzeugt, genügt ein einfaches Experiment zur Klärung dieser Frage. Rußbildung würde zu einer hier nicht gewünschten stärkeren Strahlung im Bereich des A-Bands führen. Bei dem Bindemittel kann es sich z. B. um Polychloropren handeln.

[0025] Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

[0026] Aus sämtlichen der im Folgenden angegebenen Zusammensetzungen wurden jeweils 5 Tabletten mit ca. 21 mm Durchmesser und einem Gewicht von 10 g bei einem Pressdruck von 1500 bar gepresst. Die Tabletten wurden abgebrannt und deren Leistung in Form von Strahlungsleistung mit einem Radiometer gemessen und für atmosphärische Dämpfung korrigiert. Die spezifische Leistung wurde im Verhältnis zur Leistung von Tabletten aus MTV (Magnesium-Teflon-Viton) als Standard bestimmt. Die Energie wurde jeweils in Joule/(g/sr) im B-Band im Standversuch, d. h. ohne Wind, gemessen. Zusätzlich wurden die Leistungen der als Scheinziele mit einem Kaliber von 36 mm ausgebildeten abbrennenden Wirkmassen auf einem Schlitten mit einer Geschwindigkeit von 75 m/s und 150 m/s dynamisch gemessen. Dabei wurden jeweils zwischen 120 und 170 g Wirkmasse eingesetzt.

[0027] Alle Daten sind, soweit nicht anders angegeben, in fünf parallelen Messreihen jeweils im Vergleich zu MTV mit dem Radiometer in einem Abstand von 1 m gemessen worden.

MTV-Standard:

[0028] 

Stoff	Typ	Gewichtsprozent	Sonstiges
Magnesiumpulver	LNR 61	60,0	TMD=1893
Teflonpulver	Hoechst TF 9202	23,0
Viton	3M Fluorel FC-2175	12,0
Grafit (als Gleitmittel)	Merck	5,0

Referenzbeispiel 1

[0029] Wirkmasse nach dem Stand der Technik auf Basis von Ammoniumperchlorat:

Stoff	Typ	Gewichtsprozent	Sonstiges
Ammoniumperchlorat	Körnung < 200 µm	86,98	TMD=1702
HTPB	Sartomer R45HT-M M=2800	12,10
IPDI	Hüls	0,91
Eisenacetonylacetat		0,02

"IPDI" steht für Isophorondiisocyanat

Referenzbeispiel 2

[0030] Weitere Wirkmasse nach dem Stand der Technik auf Basis von Ammoniumperchlorat:

Stoff	Typ	Gewichtsprozent	Sonstiges
Ammoniumperchlorat	Körnung < 50 µm	85,50	TMD=1678
HTPB	Sartomer R45HT-M M=2800	13,47
IPDI	Hüls	1,01
Eisenacetonylacetat		0,02

Beispiel 1

[0031] Erfindungsgemäße Hochleistungswirkmasse mit Bor als Brennstoff, Kaliumnitrat als Oxidationsmittel und Braunkohle als zu pyrolysierenden Stoff:
Der Schwefel unterstützt die Primärreaktion bei hoher Windgeschwindigkeit, indem er dabei verhindert, dass die Primärflamme ausgeblasen wird. Die Hochleistungswirkmasse erzeugt beim Abbrand bei Geschwindigkeiten von 75 m/s und 150 m/s einen ca. 30 m langen spektralen Raumeffekt.

Stoff	Typ	Gewichtsprozent	Sonstiges
Braunkohle	Heizprofi, fein gemahlen,	32,0	TMD=1712
	Körnung < 100 µm
Kaliumnitrat	fein gemahlen,	53,0
	Körnung < 10 µm
Bor	Körnung < 1 µm	4,0
Schwefel	fein gepulvert	8,0
Chloropren	Macroplast	3,0

Beispiel 2

[0032] Weitere erfindungsgemäße Hochleistungswirkmasse mit Silizium als Brennstoff und ansonsten denselben Komponenten wie die Hochleistungswirkmasse gemäß Beispiel 3:
Die Hochleistungswirkmasse erzeugt beim Abbrand bei Geschwindigkeiten von 75 m/s und 150 m/s jeweils einen ca. 30 m langen Raumeffekt.

Stoff	Typ	Gewichtsprozent	Sonstiges
Braunkohle	Heizprofi, fein gemahlen,	30,0	TMD=1735
	Körnung < 100 µm
Kaliumnitrat	fein gemahlen,	51,0
	Körnung < 10 µm
Silizium	fein, Körnung < 30 µm	8,0
Schwefel	fein gepulvert	8,0
Chloropren	Macroplast	3,0

Beispiel 3

[0033] Weitere erfindungsgemäße Hochleistungswirkmasse:
Die Primärreaktion erfolgt zwischen Natriumnitrat als Oxidationsmittel und Braunkohle als Brennstoff. Dabei nicht umgesetzte Braunkohle dient als zu pyrolysierender Stoff.

Stoff	Typ	Gewichtsprozent	Sonstiges
Braunkohle	Heizprofi, fein gemahlen,	33,0	TMD=1750
	Körnung <100 µm
Natriumnitrat	fein gemahlen,	56,0
	Körnung < 10 µm
Schwefel	fein gepulvert	8,0
Chloropren	Macroplast	3,0

Beispiel 4

[0034] Weitere erfindungsgemäße Wirkmasse:
Diese Wirkmasse erreicht bei 0 m/s Wind 86 % der MTV-Leistung im B-Kanal und weist ein höheres Spektralverhältnis als die Braunkohlewirkmassen auf.

Stoff	Typ	Gewichtsprozent	Sonstiges
Holzmehl	Eichenstaub aus Dielenfußboden-Feinschliff mit Walzenschleifer, Körnung 100	30,0	TMD=1406
Kaliumnitrat	fein gemahlen,	51,0
	Körnung (d50) < 10 µm
Silizium	fein, Körnung < 30 µm	8,0
Schwefel	fein gepulvert	8,0
Polychloropren	Macroplast	3,0

"TMD" steht jeweils für die theoretische mittlere Dichte der gesamten Wirkmasse in kg/m3.

[0035] Im Folgenden sind die mit den obigen Wirkmassen beim Abbrand erzielten relativen Leistungsdaten angegeben. "% MTV" gibt dabei die gemessene Leistung als Prozent der für den MTV-Standard gemessenen Leistung an.
1. Strahlungsmessungen im Labor ohne Wind:

Satz	% MTV (B-Kanal)
Standard MTV	100
Referenzbeispiel 1	19
Referenzbeispiel 2	29
Beispiel 1	84
Beispiel 2	82
Beispiel 3	87

2. Strahlungsmessung unter dynamischen Bedingungen bei 75 m/s Luftgeschwindigkeit:

Satz	% MTV (B-Kanal)
Standard MTV	100
Referenzbeispiel 1	49
Referenzbeispiel 2	75
Beispiel 1	137
Beispiel 2	166

3. Strahlungsmessungen unter dynamischen Bedingungen bei 150 m/s Luftgeschwindigkeit:

Satz	% MTV (B-Kanal)
Standard MTV	100
Referenzbeispiel 1	17
Referenzbeispiel 2	57
Beispiel 1	149
Beispiel 2	131

[0036] Alle Ergebnisse der Messung unter dynamischen Bedingungen sind jeweils ein Durchschnitt von 3 Parallelversuchen, welche mit Scheinzielen aus den jeweils angegebenen Wirkmassen mit einem Kaliber von 36 mm durchgeführt wurden.

Ansprüche

1. Hochleistungswirkmasse für ein beim Abbrand spektral strahlendes pyrotechnisches Infrarotscheinziel, umfassend einen Brennstoff, ein Oxidationsmittel, ein Bindemittel und einen Kohlenstoff enthaltenden Stoff, wobei der Brennstoff und das Oxidationsmittel so gewählt sind, dass das Oxidationsmittel den Brennstoff nach dessen Zündung in einer exothermen Primärreaktion unter Entstehung einer Temperatur von mindestens 1000 K oxidieren kann, wobei der Stoff so gewählt ist, dass der Stoff durch die bei der Primärreaktion freiwerdende Wärme endotherm pyrolysiert wird und dabei an Luft brennbares Gas freisetzt, wobei der Brennstoff nicht so stark reduzierend ist, dass entstehendes CO₂ zu Kohlenstoff reduziert werden kann, wobei der Stoff und dessen Mengenanteil an der Hochleistungswirkmasse so gewählt sind, dass die Temperatur der Hochleistungswirkmasse nach deren Zündung wegen des Wärmeentzugs durch die endotherm erfolgende Pyrolyse 2000 K nicht übersteigt, wobei der Brennstoff Kohlenstoff enthält oder Bor, Silizium, Antimon, Eisen, Mangan, Kobalt oder Nickel oder eine Mischung oder Legierung dieser Stoffe umfasst, wobei das Oxidationsmittel ein Perchlorat, Chlorat, Oxid, Sulfat, Nitrat, Dinitramin, Nitrit, Peroxid, Dinitromethanat, eine Nitroverbindung, einen Nitratester, Hexogen, Oktogen, Nitrocellulose oder Nitropenta umfasst, wobei der Stoff Zucker, Holz, Getreidemehl, Braunkohle, Torf, Cellulose, Stärke, Tabak, ein Oxalat, ein Formiat, ein Acetat, ein Propionat, Polyethylenglycol, Polyoxymethylen, Polyamid, Harnstoff, Hexamethylentetramin, Trioxan oder Paraformaldehyd umfasst, wobei der Brennstoff nicht Schwefel ist, jedoch Schwefel in der Hochleistungswirkmasse enthalten ist.

2. Hochleistungswirkmasse nach Anspruch 1,
wobei der Brennstoff elementaren Kohlenstoff umfasst.

3. Hochleistungswirkmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Brennstoff so gewählt ist, dass er nach der Primärreaktion ein festes Reaktionsprodukt hinterlässt.

4. Hochleistungswirkmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Oxidationsmittel Dinitromethanat Natrium-, Kalium- oder Ammoniumdinitromethanat ist.

5. Hochleistungswirkmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Stoff Holz in Form von Holzmehl oder Sägespänen vorliegt, der Stoff Getreidemehl Weizenmehl ist, der Stoff Oxalt Calciumoxalat ist, der Stoff Formiat Magnesiumformiat ist, der Stoff Acetat Calciumacetat ist, der Stoff Propionat Calciumpropionat ist und der Stoff Dinitromethanat Natrium-, Kalium- oder Ammoniumdinitromethanat ist.

6. Hochleistungswirkmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Brennstoff, das Oxidationsmittel und der Stoff und die Mengen des Brennstoffs, des Oxidationsmittels und des Stoffs so gewählt sind, dass die Temperatur der Hochleistungswirkmasse nach deren Zündung 1770 K, insbesondere 1270 K, insbesondere 970 K, nicht übersteigt.

7. Hochleistungswirkmasse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Bindemittel so gewählt ist, dass es beim Abbrand der Hochleistungswirkmasse keine Rußbildung bewirkt.

8. Hochleistungswirkmasse nach Anspruch 7,
wobei das Bindemittel Polychloropren ist.

Claims

1. High-intensity active composition for a pyrotechnic infra-red decoy which irradiates spectrally on burning, comprising a fuel, an oxidizer, a binder and a carbon-containing substance, the fuel and the oxidizer being selected such that the oxidizer is able to oxidize the fuel after ignition thereof in an exothermic primary reaction, with development of a temperature of at least 1000 K, the substance being selected such that the substance is endothermically pyrolysed by the heat given off in the primary reaction, and in this procedure releases gas which is combustible in air, the fuel not being so strongly reducing that resultant CO₂ can be reduced to carbon, and the substance and its proportion in the high-intensity active composition being selected such that the temperature of the high-intensity active composition after ignition thereof does not exceed 2000 K owing to the removal of heat by the endothermic pyrolysis, where the fuel comprises carbon or comprises boron, silicon, antimony, iron, manganese, cobalt or nickel or a mixture or alloy of these substances, where the oxidizer comprises a perchlorate, chlorate, oxide, sulphate, nitrate, dinitramine, nitrite, peroxide, dinitromethanate, a nitro compound, a nitrate ester, hexogen, octogen, nitrocellulose or nitropenta, where the substance comprises sugar, wood, cereal flour, lignite coal, peat, cellulose, starch, tobacco, an oxalate, a formate, an acetate, a propionate, polyethylene glycol, polyoxymethylene, polyamide, urea, hexamethylenetetramine, trioxane or paraformaldehyde, where the fuel is not sulphur, but sulphur is present in the high-intensity active composition.

2. High-intensity active composition according to Claim 1,
where the fuel comprises elemental carbon.

3. High-intensity active composition according to either of the preceding claims,
where the fuel is selected such that after the primary reaction it leaves behind a solid reaction product.

4. High-intensity active composition according to any of the preceding claims,
where the oxidizer dinitromethanate is sodium, potassium or ammonium dinitromethanate.

5. High-intensity active composition according to any of the preceding claims,
where the substance comprises wood in the form of sawdust or wood shavings, the substance cereal flour is wheat flour, the substance oxalate is calcium oxalate, the substance formate is magnesium formate, the substance acetate is calcium acetate, the substance propionate is calcium propionate and the substance dinitromethanate is sodium, potassium or ammonium dinitromethanate.

6. High-intensity active composition according to any of the preceding claims,
where the fuel, the oxidizer and the substance, and the amounts of the fuel, the oxidizer and the substance, are selected such that the temperature of the high-intensity active composition after ignition thereof does not exceed 1770 K, more particularly 1270 K, more particularly 970 K.

7. High-intensity active composition according to any of the preceding claims,
where the binder is selected such that burning of the high-intensity active composition does not cause any soot formation.

8. High-intensity active composition according to Claim 7,
where the binder is polychloroprene.

Revendications

1. Masse active hautes performances pour un leurre infrarouge pyrotechnique présentant une émission spectrale lors de sa combustion, comprenant un combustible, un oxydant, un liant et une substance contenant du carbone, dans laquelle le combustible et l'oxydant sont choisis de telle sorte que l'oxydant puisse oxyder le combustible après son allumage dans le cadre d'une réaction primaire exothermique avec création d'une température d'au moins 1000 K, la substance étant choisie de telle sorte que la substance subisse une pyrolyse endothermique sous l'effet de la chaleur qui se dégage lors de la réaction primaire, en libérant ainsi un gaz pouvant brûler à l'air, le combustible n'ayant pas un effet réducteur important au point que le CO₂ formé puisse être réduit en carbone, la substance et sa proportion pondérale par rapport à la masse active hautes performances étant choisies de telle sorte que la température de la masse active hautes performances ne dépasse pas 2000 K après son allumage, du fait de la chaleur prélevée sous l'effet de la pyrolyse ayant lieu d'une manière endothermique, le combustible contenant du carbone ou comprenant du bore, du silicium, de l'antimoine, du fer, du manganèse, du cobalt ou du nickel ou un mélange ou un alliage de ces substances, l'oxydant comprenant un perchlorate, un chlorate, un oxyde, un sulfate, un nitrate, de la dinitramine, un nitrite, un peroxyde, un dinitrométhanate, un composé nitré, un ester nitrate, de l'hexogène, de l'octogène, de la nitrocellulose ou de la nitropenta, la substance comprenant du sucre, du bois, de la farine de céréale, du lignite, de la tourbe, de la cellulose, de l'amidon, du tabac, un oxalate, un formiate, un acétate, un propionate, du polyéthylèneglycol, du polyoxyméthylène, un polyamide, de l'urée, de l'hexaméthylènetétramine, du trioxane ou du paraformaldéhyde, le combustible n'étant pas le soufre, mais du soufre étant contenu dans la masse active hautes performances.

2. Masse active hautes performances selon la revendication 1, dans laquelle le combustible comprend du carbone élémentaire.

3. Masse active hautes performances selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le combustible est choisi de façon à laisser après la réaction primaire un produit de réaction solide.

4. Masse active hautes performances selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle l'oxydant dinitrométhanate est le dinitrométhanate de sodium, de potassium ou d'ammonium.

5. Masse active hautes performances selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la substance bois se présente sous forme de farine de bois ou de sciures, la substance farine de céréale est la farine de blé, la substance oxalate est l'oxalate de calcium, la substance formiate est le formiate de magnésium, la substance acétate est l'acétate de calcium, la substance propionate est le propionate de calcium et la substance dinitrométhanate est le dinitrométhanate de sodium, de potassium ou d'ammonium.

6. Masse active hautes performances selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le combustible, l'oxydant et la substance, et les quantités du combustible, de l'oxydant et de la substance sont choisis de telle sorte que la température de la masse active hautes performances ne dépasse pas, après l'allumage, 1770 K, en particulier 1270 K, en particulier 970 K.

7. Masse active hautes performances selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le liant est choisi de façon qu'il n'y ait aucune formation de suie lors de la combustion de la masse active hautes performances.

8. Masse active hautes performances selon la revendication 7, dans laquelle le liant est le polychloroprène.