EP0037515A2 - Kombinationsnebel - Google Patents
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- EP0037515A2 EP0037515A2 EP81102212A EP81102212A EP0037515A2 EP 0037515 A2 EP0037515 A2 EP 0037515A2 EP 81102212 A EP81102212 A EP 81102212A EP 81102212 A EP81102212 A EP 81102212A EP 0037515 A2 EP0037515 A2 EP 0037515A2
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06D—MEANS FOR GENERATING SMOKE OR MIST; GAS-ATTACK COMPOSITIONS; GENERATION OF GAS FOR BLASTING OR PROPULSION (CHEMICAL PART)
- C06D3/00—Generation of smoke or mist (chemical part)
Definitions
- the present invention relates to optronically opaque nebulas, namely those which absorb and reflect in the radar beam region and in the IR region.
- absorption in the range from 3 to 14 ⁇ m is desirable.
- the present invention solves this problem by using a known primary mist based on halogen donors, metal powders and oxides or based on red phosphorus, in which a secondary mist of organic or inorganic acids or their ammonium, alkali or alkaline earth metal salts or microballoons disperses becomes.
- a second aerosol is generated in such a primary mist.
- the particles of both systems come together and bodies with a size of ⁇ 8 ⁇ are formed, which have a significantly increased absorption effect in the wavelength range in question.
- Absorption is to be understood here as the sum of scatter, reflection and absorption.
- known fog mixtures can be used to modify them if necessary, i.e. to produce desired particle diameters by using secondary particles by means of agglomeration.
- This aggregation occurs when substances are used as a secondary charge which either tend to electrical polarization and electrostatic charging in the opposite sense of charge in the state of charge of the metal halide mist or are reactive towards strong acids, such as hydrochloric acid (anhydrolyzed metal halides).
- halogen donors metal powders and oxides or based on red phosphorus can advantageously be used as the primary mist.
- Mist mixtures of liquid, slowly hydrolyzing metal halides are particularly advantageous.
- the following composition can serve as a guide:
- Suitable metals are silicon, tin, zinc, iron, titanium, copper, zircon, which can also be used as alloys or as oxides.
- Halogen donors mainly come into question: hexachloroethane, chloroparaffins, difluorotetrachloroethane, decabromodiphenyl polyvinyl chloride.
- Suitable combustion moderators are substances that catalyze the decomposition of the halogen donor, such as copper, iron, chromium and vanadium oxides.
- esters which may be mentioned are aromatic phosphoric acid esters, aliphatic silicic acid esters, aromatic sulfuric acid esters.
- the organic or inorganic dusts which can likewise be used in principle can also be blown with a low density and the same average diameter and good effectiveness, but they have the disadvantage of increased sinking speeds. This disadvantage can be eliminated by using the above-mentioned micro hollow bodies.
- These microballoons which have an ideal spherical shape and specific surfaces of about 0.3 to 0.4 m 2 / g and a particle density of 0.1 to 0.3 g cm -3 , have a significantly lower sinking rate than the dusts mentioned on.
- the secondary mist can be produced by sublimation, the Reaction heat of the primary mist can be exploited, and by blowing with pyrotechnic cold gas generators, the secondary mist either being part of the gas generator mass or being blown out in a known manner.
- a thermal imaging device with optics and a detector for the 8 - 14 ⁇ m range and a temperature resolution of 0.2 ° C was equipped with measurement technology so that both a screen display and comparative measurements with a reference were possible radiator target and ambient temperature had to be determined and evaluated digitally.
- the calculated fog concentration before the target was 0.8 to 1.2 g / m 3 .
- Fig. 1 shows the transmission time curve of two targets for a pyrotechnic primary fog system with the following composition:
- the transmission y / yo does not reach usable values, i.e. those from 0 to 0.1.
- the average transmission is shown in the following table.
- Fig. 3 shows the curve of a combination mist according to the invention from the pyrotechnic mist of Example 1 and an ammonium borate in a mass ratio of 2: 1.
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Abstract
Die vorliegende Erfindung verbessert Nebel, die Strahlen im Wellenlängenbereich von 3 bis 14µm, insbesondere in den Bereichen 3 bis 5 µm und 8 bis 14 µm (optronisch) absorbieren, d.h. Objekte vor IR- oder Radardetektoren verbergen.
Diese Verbesserung gelingt durch das Suspendieren eines Sekundärnebels in einem ersten Nebel, welcher mit Hilfe von Halogendonatoren, Metallpulvern und/oder Oxiden oder auf Basis von rotem Phosphor erzeugt wird. Der Sekundärnebel besteht aus organischen oder anorganischen Säuren oder deren bestimmten Salzen, oder auch aus organischen Estern anorganischer Säuren, sowie Mikroballons oder Kunststoffteilchen. Letztere bewirken mit dem Primärnebel einen synergistischen Effekt, neben der Deckungswirkung werden auch andere physikalische Eigenschaften wie Schwebe-und Haftfähigkeit verbessert. Außerdem werden Sätze zum Ausbringen dieser Nebel beschrieben.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft optronisch deckende Nebel, nämlich solche,die im Radarstrahlenbereich und im IR-Bereich absorbieren und reflektieren.
- Nebel des Standes der Technik weisen insgesamt den Nachteil auf, daß sie zu schützende Objekte nicht zuverlässig vor Infrarotsichtgeräten oder Radaranlagen zu verbergen imstande sind.
- Wünschenswert ist insbesondere eine Absorption im Bereich von 3 bis 14 µm.
- Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch die Verwendung eines an sich bekannten Primärnebels auf Basis von Halogendonatoren, Metallpulvern und Oxiden oder auf Basis von rotem Phosphor, in dem ein Sekundärnebel aus organischen oder anorganischen Säuren oder deren Ammonium-, Alkali- oder Erdalkalisalzen oder Mikroballons dispergiert wird.
- Primärnebel sind bekannt, z.B. sind in der DE-PS 24 51 701 und in der US-PS 3 471 345 Mischungen aus Halogendonatoren und Metallpulvern und Oxiden beschrieben, aus der DE-PS 2 048 583 und aus der US-PS 3 607 472 sind Nebel bekannt, die roten Phosphor verwenden.
- In einem solchen Primärnebel wird ein zweites Aerosol erzeugt. Dabei treten die Teilchen beider Systeme zusammen und es bilden sich Körper einer Größe ≥ 8 µ, die eine erheblich gesteigerte Absorptionswirkung im fraglichen Wellenlängenbereich entfalten. Unter Absorption soll hier die Summe aus Streuung, Reflexion und Absorption verstanden sein.
- Von besonderem Vorteil ist, daß man von bekannten Nebelmischungen ausgehen kann, um diese bedarfsweise zu modifizieren, d.h. durch Verwendung von Sekundärteilchen mittels Agglomeration gewünschte Teilchendurchmesser herzustellen.
- Diese Zusammenlagerung geschieht dann, wenn als Sekundärsatz Stoffe verwendet werden, die entweder zu elektrischer Polarisation und elektrostatischer Aufladung in dem Ladungszustand der Metallhalogenidnebel entgegengesetzten Sinne neigen oder aber reaktiv sind gegenüber starken Säuren, wie Chlorwasserstoffsäure (anhydrolysierte'Metallhalogenide).
- Beide Effekte können vorteilhafterweise auch zusammen vorliegen.
- überraschenderweise ist es sogar möglich, Feststoffteilchen im Primär- oder Trägernebel zu suspendieren. Das Verhältnis von Trägergasvolumen zu Feststoffgewicht bestimmt dabei Ausdehnung und Beständigkeit der Nebel. Diese Nebel sind überraschend stabil und erreichen einen erheblich längeren Schwebezustand, als theoretisch angenommen werden kann. Vermutlich spielen hier elektrostatische Aufladungen eine entscheidende Rolle.
- Als Primärnebel können vorteilhafterweise solche aus Halogendonatoren, Metallpulvern und Oxiden oder auf Basis von rotem Phosphor verwendet werden. Nebelmischungen aus flüssigen, langsam hydrolysierenden Metallhalogeniden sind besonders vorteilhaft. Als Anhalt kann dabei folgende Zusammensetzung dienen:
- Als Heizreaktion wird hierbei die Umsetzung zwischen Aluminium und Halogendonator benutzt. Geeignete Metalle sind Silicium, Zinn, Zink, Eisen, Titan, Kupfer, Zirkon, die auch als Legierungen oder als Oxide einsetzbar sind.
- Als Halogendonatoren kommen hauptsächlich in Frage Hexachloräthan Chlorparaffine Difluortetrachloräthan Decabromdiphenyl Polyvinylchlorid.
- Geeignete Abbrandmoderatoren sind Stoffe, die den Zerfall des Halogendonators katalysieren, wie Kupfer-, Eisen-, Chrom- und Vanadiumoxide.
- Als Sekundärnebel haben sich folgende Stoffe als besonders wirksam erwiesen:
- organische oder anorganische Säuren oder deren Ammonium-, Alkali- oder Erdalkalisalze, organische Ester anorganischer Säuren, Mikroballons oder Kunststoffteilchen.
- Zu bevorzugen sind bei den anorganischen Substanzen Salze, deren Anion und Kation aus mehreren Atomarten besteht, wie z.B.
- 1. Ammoniumsalze der Schwefel-, Phosphor-, Vanadin- und Wolframsäuren,
- 2. Ammoniumsalze der Silicofluor- und Borfluorwasserstoffsäure.
- Als Ester sind beispielsweise zu nennen aromatische Phosphorsäureester,-aliphatische Kieselsäureester, aromatische Schwefelsäureester.
- Als Kunststoffe bieten sich wegen guter Verfügbarkeit und ausgeprägter Absorptionswirkung an:
- fluorierte hochmolekulare Kohlenwasserstoffe, Phenolharze, Polycarbonate, Polysiloxane
- die gut in gewünschter Korngröße und -verteilung herzustellen sind. Weiterhin kommen Mikroballons aus Glas, Keramik, Phenolharzen und Polycarbonaten in Frage.
- Die im Prinzip ebenfalls verwendbaren organischen oder anorganischen Stäube können zwar ebenfalls mit geringer Dichte und gleichem mittleren Durchmesser und guter Wirksamkeit verblasen werden, sie haben jedoch den Nachteil erhöhter Sinkgeschwindigkeiten. Dieser Nachteil läßt sich aufheben durch Verwendung der oben genannten Mikrohohlkörper. Diese Mikroballons, die eine ideale kugelige Form und spezifische Oberflächen von etwa 0,3 bis 0,4 m2/g und eine Partikeldichte von 0,1 bis 0,3 g cm-3 besitzen, weisen eine deutlich niedrigere Sinkgeschwindigkeit als die erwähnten Stäube auf.
- Während die Ausbringung des Primärnebels auf die bekannte Art, d.h. durch Abbrennen der verdichteten Masse vor sich geht, kann der Sekundärnebel durch Sublimation, wobei die Reaktionswärme des Primärnebels ausgenutzt werden kann, und durch Verblasen mit pyrotechnischen Kaltgasgeneratoren, wobei der Sekundärnebel entweder Bestandteil der Gasgeneratormasse sein kann oder aber in einer der bekannten Art und Weise ausgeblasen wird, hergestellt werden.
- Die Mischung der beiden Nebelwolken erfolgt durch die Turbulenz, die beim Abbrennen des Primärnebels und der Ausbringung des Sekundärnebels entsteht. Es ist daher auch naheliegend, daß beide Nebelquellen dicht beieinander abgebrannt werden.
- Ein weiterer erwünschter, jedoch zur Infrarotdeckung nicht unbedingt erforderlicher Effekt,tritt bei der Reaktion der beschriebenen, erfindungsgemäßen Salze mit der aus der Hydrolyse der Metallhalogenide entstehenden Halogenwasserstoffsäure auf. Hierbei tritt eine Umschichtung unter Bildung von relativ schwach dissoziierten Säuren geringer Giftigkeit und neutralen Salzen auf. Da diese Reaktionen vielfach leicht exotherm sind, tritt zu der ausgeprägten Absorption eine leichte Emission der Wolke. Hierdurch entstehen Wolken von besonders vorteilhafter Tonwirkung gegenüber Wärmebildgeräten, da vielfach eine Abgrenzung der Nebelwolke gegenüber der Umgebung nicht mehr möglich ist, d.h. kein Kontrast mehr vorhanden ist.
- Diese Kontrastbildung ist ein besonderer Nachteil bei verblasenen Wolken nach dem Stand der Technik.
- 1. Ein Wärmebildgerät (WBG) mit einer Optik und einem Detektor für den 8 - 14 µm-Bereich und einer Temperaturauflösung von 0,2°C wurde meßtechnisch so ausgerüstet, daß sowohl eine Bildschirmdarstellung möglich als auch über Vergleichsmessungen mit einem Referenzstrahler Ziel- und Umgebungstemperatur zu ermitteln und digital auszuwerten waren.
- Bei einer Zielentfernung von 150 m und einer Zieltemperatur von 35°C wurden zwischen Ziel und WBG verschiedene Nebelwolken erzeugt, deren Absorptionswirkungen meßtechnisch ausgewertet wurden.
- Bei einer durchgestrahlten Schichtdicke von 5 bis 10 m, einer Windgeschwindigkeit von 3 bis 6 m/sec betrug die berechnete Nebelkonzentration vor dem Ziel 0,8 bis 1,2 g/m3.
- Abb. 1 zeigt die Transmissionszeit-Kurve von zwei Zielen für ein pyrotechnisches Primärnebel-System mit folgender Zusammensetzung:
- Die Transmission J/Jo erreicht keine brauchbaren Werte, d.h. solche von 0 bis 0,1.
- 2. Mit derselben Meßanordnung und unter denselben Bedingungen wurden verschiedene Sekundärnebel auf eine der bekannten Arten verschwelt, verdampft oder verblasen.
- Die mittlere Transmission ist in folgender Tabelle aufgetragen.
- Die Transmission erreichte in keinem Fall Werte, die eine völlige Absorption der Zielstrahlung bedeutete. Eine typische Transmissionskurve für Na-Cyclohexylsulfamat ist in Abb. 2 aufgetragen.
- 3. Abb. 3 zeigt die Kurve eines erfindungsgemäßen Kombinationsnebels aus dem pyrotechnischen Nebel des Beispiels 1 und eines Ammoniumborats im Massenverhältnis 2:1.
- Die Transmission erreichte Werte von < 0,1, wodurch der synergistische Effekt bewiesen wird. Ähnliche Ergebnisse wurden auch mit den anderen Sekundärnebeln erhalten.
Claims (13)
1. Verfahren zur Erzeugung von optronisch deckenden Nebeln,
dadurch gekennzeichnet,
daß man einen an sich bekannten Primärnebel aus Halogendonatoren, Metallpulvern und/oder Oxiden oder auf der Basis von rotem Phosphor erzeugt und in diesen Primärnebel einen Sekundärnebel aus organischen oder anorganischen Säuren oder deren Ammonium-, Alkali-oder Erdalkalisalzen oder organischen Estern anorganischer Säuren oder Mikroballons oder Kunststoffteilchen dispergiert.
dadurch gekennzeichnet,
daß man einen an sich bekannten Primärnebel aus Halogendonatoren, Metallpulvern und/oder Oxiden oder auf der Basis von rotem Phosphor erzeugt und in diesen Primärnebel einen Sekundärnebel aus organischen oder anorganischen Säuren oder deren Ammonium-, Alkali-oder Erdalkalisalzen oder organischen Estern anorganischer Säuren oder Mikroballons oder Kunststoffteilchen dispergiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Primärnebel Nebelmischungen aus flüssigen, langsam hydrolysierenden Metallhalogeniden eingesetzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Reaktionsprodukt aus Halogendonatoren und Silicium und/oder Silicium enthaltenden Verbindungen und/oder Zinn und/oder Zinn enthaltenden Verbindungen eingesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des Sekundärnebels Aminoessigsäure, Borsäure, Borfluorwasserstoffsäure, Sulfaminsäure, Cyclohexylsulfaminsäure, Zimtsäure, Citronensäure, Weinsäure oder deren Salze, insbesondere Ammoniumsalze der Phosphorsäuren allein oder in Mischungen miteinander eingesetzt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den Primärnebel durch Abbrennen der verdichteten Massen erzeugt und in diesem den Sekundärnebel unter Ausnutzung der Reaktionswärme des Primärnebels sublimiert.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß den Mischungen Abbrandmoderatoren, wie Cu, Fe, Cr, V oder deren Oxide, zugesetzt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Mikroballons aus Kunststoff oder Glas oder Keramik verwendet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Kunststoffteilchen aus fluorierten hochmolekularen Kohlenwasserstoffen Phenolharzen, Polycarbonaten oder Polysiloxanen verwendet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärnebel durch Verblasen mit pyrotechnischen Kaltgasgeneratoren, wobei die Nebelmasse Bestandteil der Generatormasse sein kann, erzeugt wird.
10. Nebelsatz zur Erzeugung von im IR- und/oder Radarbereich absorbierenden Nebeln, gekennzeichnet durch einen Primärnebelsatz aus Halogendonatoren, Metallpulvern und Oxiden, vorzugsweise unter Verwendung von Silicium oder Silicium enthaltenden Verbindungen, oder Zinn und/oder Zinn enthaltenden Verbindungen, oder auf Basis von rotem Phosphor und einem Sekundärnebelsatz auf Basis von anorganischen oder organischen Säuren oder deren Ammonium-, Alkali- oder Erdalkalisalze, oder Mikroballons aus Kunststoff oder Glas oder Keramik oder Kunststoffteilchen aus fluorierten hochmolekularen Kohlenwasserstoffen Phenolharzen, Polycarbonaten oder Polysiloxanen.
11. Nebelsatz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärnebelsatz Aminoessigsäure, Borsäure, Borfluorwasserstoffsäure, Sulfaminsäure, Cyclohexylsulfaminsäure, Zimtsäure, Citronensäure, Weinsäure, Phosphorsäure oder deren Salze oder Mikroballons oder Kunststoffteilchen enthält.
12. Nebelsatz zur gemeinsamen Verwendung mit Nebelsätzen aus Halogendonatoren Metallpulvern und Oxiden oder auf Basis von rotem Phosphor, gekennzeichnet durch einen pyrotechnischen Kaltgasgenarator, der zusätzlich organische oder anorganische Säuren oder deren Ammonium-, Alkali- oder Erdalkalisalze oder Mikroballons oder Kunststoffteilchen enthält.
13. Nebelsatz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß er Borsäure, Borfluorwasserstoffsäure, Sulfaminsäure, Cyclohexylsulfaminsäure, Zimtsäure, Citronensäure, Weinsäure, Phosphorsäure oder deren Salze, insbesondere Ammoniumsalze der Phosphorsäuren enthält.
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