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Dokumentenidentifikation DE69903885T2 11.09.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 0971200
Titel Akustische Munition
Anmelder TDA Armements SAS, La Ferté-Saint-Aubin, FR
Erfinder Tarayre, Pascal, 94117 Arcueil Cedex, FR;
Broussoux, Dominique, 94117 Arcueil Cedex, FR
Vertreter Spott & Weinmiller, 82340 Feldafing
DE-Aktenzeichen 69903885
Vertragsstaaten DE, GB, IT, SE
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 02.07.1999
EP-Aktenzeichen 994016582
EP-Offenlegungsdatum 12.01.2000
EP date of grant 13.11.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.09.2003
IPC-Hauptklasse F42B 12/36

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine akustische Munition, die in Zonenverteidigungssystemen oder als Drohwaffe verwendbar ist, wobei nicht-tötende Waffen mit einem Schallfeld einer sehr niedrigen Schallfrequenz, aber sehr starker Leistung eingesetzt werden, um Massen oder Einzelpersonen angriffsunfähig zu machen, indem bei ihnen reversible physische Störungen hervorgerufen werden.

Die Erfindung erlaubt es insbesondere Protestaufmärsche ohne Blutvergießen zurückzudrängen oder eine Menschenmenge in sicherem Abstand zu halten.

Die Generatoren akustischer Wellen niedriger Frequenz, aber großer Intensität gehören zu den derzeit aktuellen Forschungsthemen hinsichtlich nicht-tötender Waffen. Ihr Einsatz nutzt den Umstand, daß die Ausbreitungsstrecke der Welle einen Schlag jenseits der Reichweite der erzeugten Stoßwelle ermöglicht, was ihre Diskretion insbesondere dann erhöht, wenn es sich um für das menschliche Gehör nicht erfaßbare Wellen im Infraschallbereich handelt.

Die bekannten Generatoren für akustische Infraschallwellen oder Wellen niedriger Schallfrequenz, die sich in Luft oder Wasser ausbreiten, haben Merkmale, die von ihrer Arbeitsfrequenz, von der Art der verwendeten Energiequelle und vom Milieu abhängen, in dem sich die akustischen Wellen ausbreiten. Unter den Energiequellen sind pneumatisch-akustische, thermo-akustische und äolischakustische Quellen bekannt.

Die pneumatischen Infraschallquellen haben den Nachteil, sehr viel Platz zu beanspruchen, da sie im allgemeinen eine Vorrichtung zur Modulation des Luftstroms in Verbindung mit einem Anpassungstrichter mehrerer Meter Länge verwenden.

Die thermo-akustischen Quellen erlauben es, eine Welle großer Intensität zu erzeugen, aber ihre Abmessung ist auch erheblich, da sie die Verwendung eines thermischen Motors erfordern, der die Energie zwischen zwei Wärmequellen, einer kalten und einer warmen Quelle, austauscht, indem eine mechanische Arbeit ausschließlich in Form einer akustischen Welle geleistet wird.

In viel geringeren Größenordnungen ist es bekannt, äolischakustische Quellen zu verwenden, die in der Luft durch die Bewegung eines ihnen zugeordneten Resonanzhohlraums angetrieben werden. Ihre Betriebsdauer ist jedoch durch die Flugdauer begrenzt sowie durch den Nachteil, daß der Emissionspunkt sich entlang der Ausbreitungsstrecke verändert.

Ziel der Erfindung ist es, die obigen Nachteile zu beseitigen.

Hierzu ist Gegenstand der Erfindung eine akustische Munition, dadurch gekennzeichnet, daß sie aufweist:

- ein Metallrohr, das an einem Ende durch einen Boden und am anderen Ende durch einen entfernbaren Deckel verschlossen ist,

- Heizdüsen, die am Boden befestigt sind,

- eine wabenförmige Batterie innerhalb des Rohrs über den Heizdüsen,

- eine Energiequelle zur Speisung der Heizdüsen mit einem Sauerstoffträger und mit Brennstoff innerhalb einer aerodynamisch geformten Haube, die an der Aßenseite des Rohrs an dessen Boden befestigt ist,

- ein Leitwerk mit ausfahrbaren Flügeln und eine Treibladung, die beide außerhalb des Rohrs auf dem entfernbaren Deckel befestigt sind,

- einen pyrotechnischen Ablöser zwischen dem Deckel und dem Rohr, um den Deckel beim Aufprall der Munition nach dem Flug auf dem Boden abzusprengen,

- und eine piezoelektrische Sonde, die mit mindestens einem Zünder für die Heizdüsen, mit der Energiequelle und mit dem pyrotechnischen Ablöser gekoppelt ist, um das Absprengen des Deckels und die Zufuhr des Sauerstoffträgers und des Brennstoffs zu den Heizdüsen zu steuern und einen Lärm bei der Resonanzfrequenz des Rohrs aufgrund des Energieaustauschs zwischen dem Boden des Rohrs und seinem in Kontakt mit der Atmosphäre stehenden Ende zu erzeugen, wenn der Deckel abgesprengt ist.

Die Munition kann vorzugsweise von einem Geschütz mittlerer Größe abgefeuert werden, die die Munition durch Mörsereffekt über eine Strecke von 100 bis 200 m befördert. Wenn sie auf dem Boden auftrifft, ergibt sich ein sehr lautes Geräusch in der Größenordnung von 120 dB bis 130 dB (bezogen auf 20 uPa) und mit niedrigen Frequenzen unterhalb von 200 Hz während einer Dauer von mehreren Minuten. Der erhaltene Schallpegel ist sehr beeindruckend. Andrerseits bietet die Munition die Möglichkeit, über größere Entfernungen geschossen zu werden, zum Beispiel über die zu schützende Zone hinaus, was in diesem Fall die Wirkungen auf die eigenen Truppen aufgrund der Abstrahlung der akustischen Welle in alle Richtungen begrenzt. Im Vergleich dazu müßte ein fester Generator nach dem Stand der Technik, wie er oben beschrieben wurde, der die gleiche Aufgabe, aber mit einer geringeren Manövrierkapazität erfüllen müßte, eine Schallintensität über 175 dB in einem Meter Entfernung liefern, um 130 dB in 150 m Entfernung zu erzeugen, wobei ein zusätzlicher Nachteil in der großen Abmessungen liegt.

Weitere Merkmale und Vorzüge der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt im Schnitt eine erfindungsgemäße Ausführungsform der Munition.

Die Fig. 2 und 3 zeigen vereinfacht die Munition in den Phasen des Abfeuerns und des Auftreffens am Boden.

Die erfindungsgemäße Munition, die in Fig. 1 im Schnitt zu sehen ist, enthält ein Rohr 1 eines Außendurchmessers, der mit dem eines Geschützes von z. B. 70 bis 80 mm kompatibel ist, und mit einer Länge von etwa 40 cm, das im Viertelwellenlängen-Resonatormodus arbeitet.

Ein Ende 1a des Rohrs 1 ist mit einem Boden 2 verschlossen, der außerhalb des Rohrs mit einer Profilhaube 3 bedeckt ist, die der Munition im Flug einen niedrigen Luftwiderstand verleiht. Die Haube 3 erhöht die Reichweite, ohne dagegen eine erhebliche Pulvermasse zu verbrauchen. Sie erlaubt es, die Beschleunigung beim Abfeuern und die Kräfte zu verringern, die in die Struktur der Munition induziert werden.

Das andere Ende 1b des Rohrs 1 ist mit einem Deckel 4 verschlossen, der ein ausfahrbares Leitwerk 5 für die aerodynamische Stabilität der Munition während des Flugs trägt. Dieses Leitwerk kann in Form von vier am Deckel montierten Flügeln realisiert werden, die beispielsweise in der ausgefahrenen Stellung durch nicht dargestellte Federn im Anschlag gehalten werden. Dies ermöglicht ein Ausfahren der Flügel um einen geeigneten Winkel von beispielsweise 45º in die entfaltete Stellung, wie Fig. 2 zeigt.

Ein pyrotechnischer Ablöser 6, der von einer piezoelektrischen Sonde 7 in der Haube 3 gesteuert wird, bewirkt das Wegsprengen des Deckels 4 und des Leitwerks 5 vom Rohr 1, wenn die Munition am Ende ihrer Flugbahn auf dem Boden aufschlägt.

Eine Batterie 8 mit Wabenstruktur befindet sich in einem bestimmten Abstand in der Nähe des Bodens 2 des Rohrs 1 gegenüber von mehreren Düsen 9 vom Brennertyp, die am Boden 2 befestigt sind und optimal angeordnet sind, um einen homogenen Wärmefluß in dem Raum zwischen dem Boden 2 des Rohrs 1 und der Batterie 8 zu ergeben. Die Batterie 8 erzeugt durch thermo-akustischen Effekt ein Geräusch, dessen Frequenz umgekehrt proportional zur Länge L des Rohrs 1 ist. Um einen Wärmeverlust zu vermeiden, ist der Boden 2 des Rohrs gegen die Umgebungsluft durch eine isolierende Schicht 10 isoliert. Die Düsen werden durch eine Energiequelle mit einem Treibstoff und einem Sauerstoff träger gespeist, die beispielsweise aus Acetylen beziehungsweise Sauerstoff bestehen und in Kapseln 11 und 12 gespeichert werden, welche sich innerhalb der Haube 3 befinden und durch nicht dargestellte Elektroventile gesteuert werden. Ein Zünder 13 vom Lichtbogentyp, der durch Entladung eines Kondensators oder einer beliebigen gleichwirkenen Vorrichtung erhalten wird, liegt in Höhe des Ausgangsrands der Düsen 9.

Ein Vorrat an Schwarzpulver 14 ist außen am Rohr 1 auf dem Deckel 4 befestigt. Dieser Vorrat an Schwarzpulver soll beispielsweise das Abfeuern der Munition durch einen Mörser 15 ermöglichen, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, beispielsweise über Flugstrecken zwischen 100 und 200 m.

Wenn die piezoelektrische Sonde 7 auf dem Boden aufschlägt, sendet sie ein Signal an den pyrotechnischen Auslöser, um, wie Fig. 3 zeigt, die Haube 4 und die Flügel von der Munition zu trennen. Die Düsen 9 werden dann durch den Zünder 13 und nicht dargestellte Elektroventile gezündet, die den Sauerstoff träger und den Treibstoff freigeben, welche in den Kapseln 11 und 12 gespeichert sind. Der Wärmeaustausch zwischen den Düsen 9 am Boden des Rohrs 1 und dem kalten Ende 1b des Rohrs 1 in Kontakt mit der Atmosphäre über die Batterie 8 erzeugt eine mechanische Arbeit in Form einer akustischen Welle. Das Rohr stellt dann einen Viertelwellenlängen-Resonator dar, dessen

Bezugswellenlänge durch die Beziehung λ = 4L definiert ist. Die von dem Rohr ausgehende akustische Leistung ist durch folgende Beziehung definiert:

Betrachtet man beispielsweise eine Druckamplitude, im Generator von PA = 0,2 bar, einen Radius R = 38 mm, eine Normimpedanz der Luft z = ρc = 408 kg·m&supmin;²·s&supmin;¹, eine Wellenzahl k = 3,7 m&supmin;¹ und eine Frequenz von 200 Hz, dann beträgt die mittlere akustische Leistung Pm, die erhalten werden kann, etwa 12 W. Diese Leistung entspricht einer akustischen Intensität von 0,1 mW/cm² und einem Geräuschpegel von etwa 120 dB in 1 m Abstand von der Quelle. Mit einem Wirkungsgrad von 10% erzeugt die Verbrennung von Acetylen mit Sauerstoff eine Wärmeleistung von weniger als 44 kJ/gr. Dies entspricht einem Durchsatz von 0,16 gr/min. Eine Autonomie von etwa 30 Minuten verbraucht unter diesen Bedingungen 5 Gramm Acetylen.

Natürlich können auch Wellen einer Frequenz unterhalb oder oberhalb von 200 Hz erzeugt werden. Man braucht hierzu nur die Länge des Rohrs 1 zu vergrößern oder zu verringern.


Anspruch[de]

1. Akustische Munition, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf weist:

- ein Metallrohr (1), das an einem Ende durch einen Boden (2) und am anderen Ende durch einen entfernbaren Deckel (4) verschlossen ist,

- Heizdüsen, die innerhalb des Rohrs an dessen Boden (2) befestigt sind,

- eine wabenförmige Batterie (8) innerhalb des Rohrs (1) über den Heizdüsen (9),

- eine Energiequelle zur Speisung der Heizdüsen (9) mit einem Sauerstoffträger und mit Brennstoff innerhalb einer aerodynamisch geformten Haube (3), die an der Außenseite des Rohrs an dessen Boden (2) außerhalb des Rohrs befestigt ist,

- ein Leitwerk mit ausfahrbaren Flügeln (5) und eine Treibladung, die beide außerhalb des Rohrs auf dem entfernbaren Deckel (4) befestigt sind,

- einen pyrotechnischen Ablöser (6) zwischen dem Deckel (4) und dem Rohr (1), um den Deckel (4) beim Aufprall der Munition nach dem Flug auf dem Boden abzusprengen,

- und eine piezoelektrische Sonde (7), die mit mindestens einem Zünder für die Heizdüsen (9), mit der Energiequelle und mit dem pyrotechnischen Ablöser gekoppelt ist, um das Absprengen des Deckels (4) und die Zufuhr des Sauerstoffträgers und des Brennstoffs zu den Heizdüsen (9) zu steuern und einen Lärm bei der Resonanzfrequenz des Rohrs (1) aufgrund des Energieaustauschs zwischen dem Boden (2) des Rohrs und seinem in Kontakt mit der Atmosphäre stehenden Ende 1b zu erzeugen, wenn der Deckel abgesprengt ist.

2. Munition nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle als Brennstoff Acetylen und als Sauer- Stoff träger Sauerstoff enthält.

3. Munition nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Treibladung Schwarzpulver enthält.

4. Munition nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der heiße Bereich des Rohrs (1) in der Nähe der Heizdüsen von außen durch eine Wärmeisolierungsschicht (10) isoliert ist.

5. Munition nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Leitwerk (5) in Form von ausfahrbaren Flügeln enthält, das außerhalb des Rohrs (1) auf dem entfernbaren Deckel (4) befestigt ist.

6. Verwendung der Munition nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 5 in einem Mörser.







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