CH701372A2 - Adaptive Tarnung. - Google Patents

Abstract

In einer Anordnung zum adaptiven Tarnen von Objekten wie insbesondere von Fahrzeugen ist mindestens eine paneelenartige Schicht (5) vorgesehen, welche mindestens teilweise luftdurchflutbar ist. Die von der Umgebung angesogene Luft ist vor oder beim Zuführen in die Schicht auf eine wenigstens nahezu vom Hintergrund zum Objekt ermittelte Temperatur regelbar.

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum adaptiven Tarnen von Objekten wie insbesondere von mobilen fahrzeuggebundenen Objekten gemäss dem Oberbegriff nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur adaptiven Tarnung.

[0002] Die multispektrale Tarnung für moderne Kriegsführung muss mit der technischen Entwicklung der Sensoren Schritt halten und gleichzeitig der Anforderung an hohe Mobilität gerecht werden.

[0003] Auf der einen Seite stellen die heutigen Armeen hohe Anforderungen bezüglich Mobilität. Auf der anderen Seite haben sich die technischen Möglichkeiten der multispektralen Aufklärung und Zielzuweisung mit der Miniaturisierung von Sensoren und dem Aufkommen neuer Plattformen wie der kostengünstigen Minidrohnen, stark erweitert. Damit die Tarnung auch in Zukunft noch ein ernst genommenes Mittel ist und ihre Aufgabe erfüllen kann, muss auch diese Technologie mit den modernen Mitteln Schritt halten und modernste Technologien einsetzen. Von besonderem Interesse ist dabei heute die Tarnung gegen allwettertaugliche Radarsensoren bzw. Sensoren im thermischen Infrarot, die eine Aufklärung auch während der Nacht ermöglichen.

[0004] Fertig entwickelt und kommerziell angeboten werden heute mobile Tarnkits, die passgenau auf die Fahrzeugoberfläche hergestellt werden. Diese Tarnkits aus verschiedenen textilen Materialien zeigen Wirkung in der visuellen Tarnung durch eine entsprechende Farbgebung, sowie im RADAR, durch streuende bzw. absorbierende Materialien. Im thermischen Infrarot wird auch eine Wirkung erzielt, dadurch, dass das textile Obermaterial einen Blattschnitt erhält, welche im Fahrtwind die Lufttemperatur annimmt. Das Obermaterial wird auf eine Isolationsschicht oder sonstiges textiles Material aufgenäht, welches die Oberflächentemperatur des Fahrzeugs vom Obermaterial isoliert. Neben dem konvektiven Effekt zur Anpassung der Signatur an die Umgebung, kann das textile Obermaterial zusätzlich noch über die Eigenschaft der reduzierten thermischen Emissivität verfügen, welche dafür sorgt, dass Anteile des kalten Himmels reflektiert werden. Das so beschriebene System, zeigt bereits eine vernünftige Wirkung, vor allem verglichen mit einem ungetarnten Fahrzeug. Im Hinblick auf die technologische Entwicklung auf der Sensorseite ist es aber wünschbar, dass die Signatur des Fahrzeugs möglichst exakt dem Hintergrund folgt. Diese muss dabei nicht immer zwangsläufig der Lufttemperatur folgen. Insbesondere in Wüsten oder anderen Umgebungen mit wenig Vegetation beobachtet man grössere Abweichungen der Bodentemperatur von der Lufttemperatur und zwar in beide Richtungen.

[0005] Eine weitere Lösung wird in der EP 1 574 809 skizziert, indem hier ein Metallschaum als Wärmetauscher verwendet wird und wobei als Wärmeträger Luft dient.

[0006] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht im Bereitstellen einer multispektralen Tarnung, welche einerseits der verbesserten Sensorik Rechnung trägt und andererseits den Anforderungen an hohe Mobilität gerecht wird.

[0007] Erfindungsgemäss wird eine Tarnanordnung gemäss dem Wortlaut nach Anspruch 1 vorgeschlagen.

[0008] Vorgeschlagen wird, dass in der Anordnung mindestens eine paneelenartige Schicht verwendet wird, welche luftdurchflutbar ist, wobei die von der Umgebung angesogene Luft, vor oder beim Zuführen in die Schicht, auf eine wenigstens nahezu vom Hintergrund zum Objekt ermittelten Temperatur regelbar ist.

[0009] Die in der vorliegenden Erfindung entwickelte Lösung setzt auf adaptive, thermische Tarnung für mobile, fahrzeuggebundene Plattformen gegebenenfalls in Kombination mit flexiblen Radarabsorbern. Der Kern besteht darin, durch Infrarotsensoren beispielsweise die gesamte Umgebung (360°) des zu tarnenden Objektes bzw. des Fahrzeuges/Plattform kontinuierlich zu messen und in Echtzeit die gewonnene Information zu segmentieren und als Gebersignal zu verwenden. Als adaptives Tarnmaterial werden verschiedene Paneele verwendet, wie insbesondere die oben erwähnte luftdurchflutbare paneelenartige Schicht, welche individuell entsprechend dem Hintergrundsignal dynamisch auf die entsprechende Temperatur gebracht werden.

[0010] Jedes Paneel kann dabei mit einem Radarabsorber verbunden sein und passgenau auf die Objektform wie die Fahrzeugform konfektioniert werden. Die erzeugte Infrarotsignatur ist dabei unabhängig von der Objektoberflächentemperatur und der Umgebungslufttemperatur und folgt dynamisch der Hintergrundtemperatur.

[0011] Zur Erzielung einer optimalen Tarnwirkung wird dabei der Hintergrund mittels einer radiometrisch kalibrierten IR-Kamera gemessen und das Bild segmentiert bzw. Mittelwerte aus einzelnen Bildausschnitten kontinuierlich berechnet. Diese Temperaturen dienen als Messwertgeber für die aktive Tarnung.

[0012] Die physikalische Realisierung basiert auf luftdurchfluteten Polstern, wie der eingangs erwähnten luftdurchflutbaren, paneelenartigen Schicht. Dabei wird kalte Luft angesogen und in der Zuführung zu den jeweiligen Luftpolstern im Durchfluss elektrisch aufgeheizt. Jedes Luftpolster wird einzeln geregelt. Ein Thermometer in den Luftpolstern misst die jeweilige Temperatur, welche dann mit dem Messwertgeber für dieses Polster verglichen wird und als Rückkopplung für die Steuerung der Heizung dient.

[0013] Selbstverständlich kann die Zuluft in gekühltem Zustand erfolgen, entweder durch Einsatz einer eigenen Klimaanlage für die Luftpolster oder im Falle der Tarnung eines Fahrzeuges, durch Benutzung eines Kaltluftkanals der Fahrzeugklimaanlage.

[0014] Der Aufbau der Tarnanordnung wurde dabei folgendermassen realisiert: Auf der Fahrzeugseite wird zunächst eine bspw. 2 cm dicke Isoliermatte mit Blachenmaterial ummantelt. Dies dient der Abschottung der aktiven Seite von der Oberflächentemperatur des Fahrzeugs (z.B. Motorraum etc.). Auf diese Isoliermatte folgt die Schicht, in der die Luft eingeblasen wird. Diese lässt man durch ein dünnes textiles Material, welches luftdurchlässig ist, nach oben entweichen. Dieses luftdurchlässige Material zeigt dann nach aussen im Wärmebild die neue Signatur. Damit der Fahrtwind keinen Einfluss auf die Oberflächentemperatur dieses Materials nehmen kann, erhält das Luftpolster eine dritte Schicht: Über einen Luftspalt von ca. 2 cm vom luftdurchlässigen Material getrennt, wird eine beispielsweise dünne Polyethylenfolie angebracht, welche so dünn ausgestaltet wird, dass sie im IR transparent ist und damit keine eigene Signatur zeigt. Ein Aufwärmen durch die Sonne oder das Einwirken des Fahrtwindes soll keinen Einfluss auf die Signatur des Polsters haben. Die Luft entweicht dem Paneel durch Luftschlitze in der Folie.

[0015] Um neben der IR-Tarnung noch eine Radartarnung zu erzielen, kann die Isoliermatte durch einen Radarabsorber ausgetauscht oder ergänzt werden.

[0016] Spezielles Augenmerk muss der optimalen Luftführung innerhalb des Paneels geschenkt werden: die einströmende Luft muss sich möglichst schnell homogen verteilen. Dies wird erreicht durch Luftverteiler aus flexiblem Kunststoffschlauchen, welche seitliche Öffnungen aufweisen um so die Luft schnell im ganzen Paneel zu verteilen.

[0017] Wie oben dargelegt unterscheidet sich die hier beschriebene Lösung von heute kommerziell erhältlichen mobilen Tarnkits dadurch, dass sie sich aktiv der Umgebung anpasst.

[0018] Die vorgeschlagene Lösung zeichnet sich gegenüber der in der EP 1 574 809 beschriebenen Lösung dadurch aus, dass der homogenen und schnellen Luftverteilung Augenmerk geschenkt wurde. Sodann sind in der vorgeschlagenen erfindungsgemässen Lösung die verschiedenen Tarnbereiche (Infrarot und Radar) materiell entkoppelt. Ein wichtiger Punkt ist, dass durch die Verwendung einer IR-transparenten Folie der Einfluss des Fahrtwindes bzw. der Temperatur des Fahrtwindes unterbunden wird und so effektiv erreicht werden kann, dass die scheinbare Temperatur bzw. Signatur der Paneele an die gemessene scheinbare Umgebungstemperatur angepasst werden kann.

[0019] Die Erfindung wird nun beispielsweise und unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.

[0020] Dabei zeigen: <tb>Fig. 1<sep>schematisch im Schnitt den Aufbau einer erfindungsgemässen adaptiven Tarnanordnung und <tb>Fig. 2<sep>schematisch in Draufsicht die luftdurchflutbare paneelenartige Schicht der Anordnung aus Fig. 1.

[0021] Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine erfindungsgemässe adaptive Tarnanordung, welche auf einem Objekt 1 zu deren Tarnung angeordnet ist. Beim Objekt 1 handelt es sich beispielsweise um ein mobiles Objekt wie ein Fahrzeug. Zunächst auf dem Objekt direkt aufliegend ist eine Isoliermatte 3 angeordnet, welche beispielsweise mit einem Blachenmaterial wie einem PVC beschichteten Polyestergewebe ummantelt ist. Typischerweise beträgt das Gewicht 500 bis 700 Gramm pro m2. Auf der beispielsweise 2 cm dicken Isoliermatte ist die luftdurchflutbare paneelenartige Schicht 5 angeordnet, welche Abstandhalter 7 aufweist zur Erzeugung der Luftpolster, welche Abstandhalter beispielsweise aus 3D-Wirkware bestehen können. Seitlich ist eine Luftzufuhr 11 vorgesehen. Die von aussen angesogene und mittels eines Heizaggregats (nicht dargestellt) erwärmte Luft wird in die Luftpolster eingeblasen. Anhand von Fig. 2 wird nachfolgend detailliert auf die luftdurchflutbare Schicht 5 eingegangen. Damit die Luft aus dieser Schicht entweichen kann, ist sie mit einem dünnen textilen Material 6 überdeckt, welches luftdurchlässig ist. Dieses luftdurchlässige Gewebe weist vorzugsweise eine hohe Festigkeit auf und kann beispielsweise aus einer aromatischen Polyamidfaser, wie einem Aramid, hergestellt sein. Bekannte Aramidfasern sind beispielsweise Nomex und Kevlar von DuPont.

[0022] Dieses luftdurchlässige Material zeigt dann nach aussen hin im Wärmebild die neue Signatur. Damit beispielsweise der Fahrtwind keinen Einfluss auf die Oberflächentemperatur dieses Materials nehmen kann, enthält die Anordnung eine dritte Schicht. Über einen Luftspalt 8 von ca. 2 cm vom luftdurchlässigen Material getrennt, wird eine dünne infrarottranspartente Folie 9 angeordnet, wobei es sich beispielsweise um eine dünne Polyethylenfolie handeln kann. Diese ist deshalb dünn ausgestaltet, damit sie im Infrarot transparent ist-und damit keine eigene Signatur zeigt. Vorzugsweise ist sie UV-stabilisiert und weist eine Dicke’ in der Grössenordnung von 50 bis 100 Mikron auf.

[0023] Die Luft aus der Anordnung kann durch Schlitze 13 seitlich aus der infrarottranspartenten Folie entweichen.

[0024] Spezielles Augenmerk wird der optimalen Luftführung innerhalb der luftdurchflutbaren paneelenartigen Schicht 5 geschenkt.

[0025] In Fig. 2 ist dargestellt, wie die von aussen über die Luftzufuhr 11 eingeblasener temperaturgeregelte Luft in der Schicht 5 verteilt wird. Dies geschieht beispielsweise mittels flexibler Rohre 21, welche seitliche Öffnungen 23 aufweisen. Dadurch kann erreicht werden, dass die Luft aus dem flexiblen Kunststoffschlauchen schnell im ganzen Paneel verteilt wird. Ebenfalls in Fig. 2 erkennbar sind die Abstandhalter 7.

[0026] Bei der in den Fig. 1und 2 dargestellten Anordnung handelt es sich selbstverständlich nur um ein Beispiel zur besseren Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Selbstverständlich ist es möglich, die Tarnanordnung abweichend von derjenigen dargestellt in den Fig. 1und 2auszugestalten, zu modifizieren oder durch weitere Schichten zu ergänzen. So ist es beispielsweise möglich, die Isoliermatte durch einen Radarabsorber auszutauschen oder durch einen solchen zu ergänzen. Auch bezüglich der Erwärmung der Luft sind verschiedenste Lösungen möglich. Beispielsweise kann die kühle Luft am Eingang des Paneels durch eine elektrische Heizspirale/Wendel erwärmt werden. Die Lufttemperatur im Paneel wird durch die Steuerung der elektrischen Leistung des Wendels analog einem Haarföhn gesteuert.

[0027] Die Zuluft kann selbstverständlich auch in gekühltem Zustand erfolgen, entweder durch Einsatz einer eigenen Klimaanlage in der Anordnung für die Luftpolster oder im Falle dass ein Fahrzeug zu tarnen ist, durch Benutzung des Kaltluftkanals einer Fahrzeugklimaanlage.

[0028] Auch der Aufbau der Isoliermatte kann unterschiedlich gestaltet werden und im Falle eines Radarabsorbers kann ein Schaumstoff verwendet werden, gefüllt bzw. imprägniert mit Graphitpartikeln.

Claims (12)

1. Anordnung zum adaptiven Tarnen von Objekten, gekennzeichnet durch mindestens eine paneelenartige Schicht (5), welche mindestens teilweise luftdurchflutbar ist, wobei die von der Umgebung angesogene Luft vor oder beim Zuführen in die Schicht auf eine wenigstens nahezu vom Hintergrund zum Objekt ermittelten Temperatur regelbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensorik vorgesehen ist, wie insbesondere mindestens ein Infrarotsensor zum Messen der Temperatur des Hintergrundes zum Objekt.

3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schicht luftdurchflutbare Polster vorgesehen sind, wobei gegebenenfalls jedes Polster bezüglich Temperatur einzeln regelbar ist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung mehrschichtig ist, wobei die luftpolsterenthaltende paneelenartige Schicht auf einer Isoliermatte (3) angeordnet ist, um die paneelenartige Schicht gegenüber dem Objekt (1) von deren Oberflächentemperatur abzuschotten.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die luftdurchflutbare paneelenartige Schicht nach Aussen durch eine luftdurchlässige Schicht (6) überdeckt ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die luftdurchflutbare Schicht durch eine weitere Schicht (9) überdeckt ist, welche IR-transparent ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schicht eine dünne Polyethylenfolie ist, welche vorzugsweise UV-stabilisiert ist und eine Dicke von ca. 50 bis 100 Mikron aufweist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an Stelle der Isoliermatte eine radarabsorbierende Schicht vorgesehen ist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Isoliermatte mit Blachenmaterial ummantelt ist, wie beispielsweise einem PVC beschichteten Polyestergewebe.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft elektrisch aufheizbar ist und in der luftdurchflutbaren Schicht mittels Öffnungen aufweisenden, flexiblen Schläuchen (21) in der Schicht möglichst homogen verteilbar ist.

11. Verfahren zur adaptiven Tarnung von Objekten wie insbesondere von Fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt mittels einer mehrschichtigen Anordnung überdeckt wird, wobei mindestens eine paneelenartige Schicht luftdurchflutet wird, wobei die von der Umgebung angesogene Luft vor oder beim Einblasen in die paneelenartige Schicht auf eine wenigstens nahezu vom Hintergrund zum Objekt ermittelten Temperatur geregelt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die temperaturgeregelte Luft mittels Öffnungen aufweisenden flexiblen Schläuchen möglichst homogen in der luftdurchflutbaren Schicht eingeblasen wird, welche Luft die luftdurchflutbare Schicht über eine nach Aussen die Schicht überdeckende luftdurchlässige Schicht verlässt um in eine die Schicht überdeckende weitere IR-transparente Schicht zu gelangen, welche an ihrem Rand Luftauslassöffnungen aufweist.