WO2011000679A1 - Adaptive tarnung - Google Patents

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WO2011000679A1 PCT/EP2010/058169 EP2010058169W WO2011000679A1 WO 2011000679 A1 WO2011000679 A1 WO 2011000679A1 EP 2010058169 W EP2010058169 W EP 2010058169W WO 2011000679 A1 WO2011000679 A1 WO 2011000679A1
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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
    • F41H3/00—Camouflage, i.e. means or methods for concealment or disguise
    • F41H3/02—Flexible, e.g. fabric covers, e.g. screens, nets characterised by their material or structure

Definitions

  • the present invention relates to an arrangement for the adaptive camouflage of objects such as in particular of mobile vehicle-mounted objects according to the preamble of claim 1 and a method for adaptive camouflage.
  • thermal infrared which allow an enlightenment even during the night.
  • camouflage kits which are precisely tailored to the vehicle surface, are developed and commercially offered. These camouflage kits made of different textile materials show effect in the visual Camouflage by an appropriate color scheme, as well as in the
  • RADAR through scattering or absorbing materials.
  • an effect is achieved by the fact that the textile upper receives a leaf cut, which assumes the air temperature in the airstream.
  • the upper material is sewn onto an insulating layer or other textile material, which the
  • the textile upper material can also have the property of reduced thermal emissivity, which ensures that parts of the cold sky are reflected.
  • the object of the present invention is in
  • At least one panel-like layer be used in the arrangement, which is proposed that at least one panel-like layer be used in the arrangement, which is proposed that at least one panel-like layer be used in the arrangement, which is proposed that at least one panel-like layer be used in the arrangement, which is proposed that at least one panel-like layer be used in the arrangement, which is proposed that at least one panel-like layer be used in the arrangement, which is proposed that at least one panel-like layer be used in the arrangement, which
  • the solution developed in the present invention relies on adaptive, thermal camouflage for mobile
  • the core is to continuously measure by means of infrared sensors, for example, the entire environment (360 °) of the object to be camouflaged or of the vehicle / platform and to segment the information obtained in real time and as a transmitter signal
  • various panels are used, such as in particular the above-mentioned air-permeable panel-like layer which
  • Each panel can be connected to a Radarabsorber and tailored to fit the object shape as the vehicle shape.
  • the generated infrared signature is independent of the object surface temperature and the ambient air temperature and dynamically follows the
  • the background is measured by means of a radiometrically calibrated IR Karaera and the image is segmented or mean values from individual image sections are continuously calculated. These temperatures serve as sensors for active camouflage.
  • the physical realization is based on
  • air-filled upholstery such as the above-mentioned air-permeable, panel-like layer.
  • cold air is sucked in and electrically heated in the feed to the respective air cushions in the flow.
  • Each air cushion is regulated individually.
  • a thermometer in the air cushions measures the respective temperature, which is then compared with the sensor for this cushion and serves as feedback for the control of the heater.
  • the supply air can be done in a cooled state, either by using its own air conditioning for the air cushion or in the case of camouflage one
  • the structure of the camouflage arrangement was realized as follows: On the vehicle side, first, for example, a 2 cm thick insulating mat is covered with tarpaulin material. This serves to foreclose the active side of the
  • This insulating mat is followed by the layer in which the air is blown. This is left through a thin textile material, which is permeable to air, upwards
  • the air cushion will receive a third layer: separated from the air-permeable material by an air gap of approx
  • thin polyethylene film attached which is designed so thin that it is transparent in the IR and thus does not show its own signature. A warm-up by the sun or the influence of the wind should not
  • the inflowing air must be distributed homogeneously as quickly as possible. This is achieved by flexible air distributors
  • Plastic hoses which have lateral openings to distribute the air quickly throughout the panel.
  • FIG. 1 schematically in section the structure of a
  • Fig. 2 schematically in plan view the
  • Fig. 1 shows schematically a section through a
  • Adaptive camouflage arrangement which is arranged on an object 1 for camouflaging it.
  • the object 1 is, for example, a mobile object such as a vehicle.
  • an insulating mat 3 is arranged directly on the object and coated, for example, with a sheet material such as a PVC
  • Polyester fabric is sheathed. Typically, the weight is 500 to 700 grams per m 2. On the example 2cm thick insulating mat is the air-permeable
  • panel-like layer 5 is arranged, which has spacers 7 for generating the air cushion, which
  • Spacer example may consist of 3D knitted fabric. Laterally, an air supply 11 is provided. The sucked from the outside and by means of a Schuagregat (not shown) heated air is in the air cushion
  • air-permeable fabric preferably has a high
  • aromatic polyamide fiber such as an aramid.
  • aramid fibers are, for example, Nomex and Kevlar from DuPont.
  • the arrangement contains a third layer. Separated from the air-permeable material via an air gap 8 of approximately 2 cm, a thin infrared-transient-separated film 9 is arranged, which may be, for example, a thin polyethylene film. This is therefore designed thin so that it is transparent in the infrared and thus does not show its own signature.
  • it is UV stabilized and has a thickness of the order of 50 to 100 microns.
  • the air from the assembly can escape laterally through slots 13 from the infrared-transferred film.
  • FIG. 2 it is shown how the blown from outside via the air supply 11 temperature-controlled air is distributed in the layer 5. This is done for example by means of flexible tubes 21, which have lateral openings 23. This can be achieved that the air from the flexible plastic hoses is quickly distributed throughout the panel. Also visible in FIG. 2 are the spacers 7.
  • FIGS. 1 and 2 The arrangement shown in FIGS. 1 and 2 is, of course, only one example for a better explanation of the present invention.
  • the cool air at the entrance of the panel can be heated by an electric heating coil / coil.
  • the air temperature in the panel is controlled by controlling the electrical power of the reversible ice analogous to a hair dryer.
  • the supply air can also be cooled
  • Air conditioning in the arrangement for the air cushion or in the event that a vehicle is to be camouflaged by using the cold air duct of a vehicle air conditioning system can be designed differently and in the case of a Radarabsorbers a foam can be used, filled or impregnated with graphite particles.

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  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
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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 ermittelten Temperatur regelbar.

Description

Adaptive Tarnung
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.
Die multispektrale Tarnung für moderne Kriegsführung muss mit der technischen Entwicklung der Sensoren Schritt halten und gleichzeitig der Anforderung an hohe Mobilität gerecht werden.
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.
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 grossere Abweichungen der Bodentemperatur von der Lufttemperatur und zwar in beide Richtungen.
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.
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.
Erfindungsgemäss wird eine Tarnanordnung gemäss dem
Wortlaut nach Anspruch 1 vorgeschlagen.
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.
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.
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 . - A -
Zur Erzielung einer optimalen Tarnwirkung wird dabei der Hintergrund mittels einer radiometrisch kalibrierten IR- Karaera gemessen und das Bild segmentiert bzw. Mittelwerte aus einzelnen Bildausschnitten kontinuierlich berechnet. Diese Temperaturen dienen als Messwertgeber für die aktive Tarnung.
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.
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.
Der Aufbau der Tarnanordnung wurde dabei folgendermassen realisiert: Auf der Fahrzeugseite wird zunächst eine bspw. 2cm dicke Isoliermatte mit Blachenmaterial ummantelt. Dies dient der Abschottung der aktiven Seite von der
Oberflächentemperatur des Fahrzeugs (zB. 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. 2cm 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.
Um neben der IR-Tarnung noch eine Radartarnung zu erzielen, kann die Isoliermatte durch einen Radarabsorber
ausgetauscht oder ergänzt werden.
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 flexiblen
KunststoffSchläuchen, welche seitliche Öffnungen aufweisen um so die Luft schnell im ganzen Paneel zu verteilen.
Wie oben dargelegt unterscheidet sich die hier beschriebene Lösung von heute kommerziell erhältlichen mobilen Tarnkits dadurch, dass sie sich aktiv der Umgebung anpasst.
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.
Die Erfindung wird nun beispielsweise und unter Bezug auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
Dabei zeigen:
Fig. 1 schematisch im Schnitt den Aufbau einer
erfindungsgemässen adaptiven Tarnanordnung und
Fig. 2 schematisch in Draufsicht die
luftdurchflutbare paneelenartige Schicht der Anordnung aus Figur 1.
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 2cm 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 einem Heizagregat (nicht dargestellt) erwärmte Luft wird in die Luftpolster
eingeblasen. Anhand von Figur 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 .
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. 2cm 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.
Die Luft aus der Anordnung kann durch Schlitze 13 seitlich aus der infrarottranspartenten Folie entweichen.
Spezielles Augenmerk wird der optimalen Luftführung
innerhalb der luftdurchflutbaren paneelenartigen Schicht 5 geschenkt . In Fig. 2 ist dargestellt, wie die von aussen über die Luftzufuhr 11 eingeblasene 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 den flexiblen Kunststoffschlauchen schnell im ganzen Paneel verteilt wird. Ebenfalls in Figur 2 erkennbar sind die Abstandhalter 7.
Bei der in den Figuren 1 und 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 Figuren 1 und 2 auszugestalten, 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 Wendeis analog einem Haarföhn gesteuert .
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. 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

Patentansprüche
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.
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