CN110686544B - 一种防红外探测系统及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防红外探测系统及其制备方法，防红外探测系统包括内嵌于目标蒙皮中的隔热层以及铺设在目标蒙皮外侧的换热器，换热器由并排设置的多个换热模块构成，换热模块由并排设置的多个换热单元构成，每个换热单元均包括一种相变材料，且使换热模块中多个换热单元的相变材料互不相同，其具有结构简单、安全可靠、适应性强、伪装效果好的优点，可有效降低目标被红外侦察探测和打击的概率；制备方法具有工艺简单、实现容易、操作便捷的优点。

Description

一种防红外探测系统及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种伪装隐身技术，具体涉及一种用于目标物的防红外探测系统，以及该防红外探测系统的制备方法。

背景技术

对发射车等军事目标进行红外伪装隐身，能够削除或减弱其与所处环境在红外波段上的特征差异，降低被红外侦察探测和打击的概率，提高战场生存能力。目前本领域采用的目标红外伪装隐身技术主要有伪装遮障、隔热材料、热红外涂层等，这些技术手段可在一定程度上降低目标与环境的红外特征差异，但其在实际作战应用中还存在着以下不足：(1)目标的强红外辐射部位(如机组舱、空调舱、发动机、排烟管等)在经过长时间机动行驶后会成为高温辐射热源，现有红外伪装隐身技术的效果会急剧下降，无法有效遮蔽高温特征，很容易成为敌方侦察探测和识别打击的重要判据。(2)因目标各部位的热惯量差异较为悬殊，导致各部位表面温度的变化速率极不一致；且目标与环境的热惯性也不相同，使目标很难在不同时段均与环境的红外特征相融合。(3)现有红外伪装隐身技术均是针对特定环境设计的，若目标所处的环境发生改变，其无法根据环境的变化表现出相适应的特征变换能力。

发明内容

本发明的目的是提供一种防红外探测系统及其制备方法，防红外探测系统具有结构简单、安全可靠、适应性强、伪装效果好的优点，可有效降低目标被红外侦察探测和打击的概率；制备方法具有工艺简单、实现容易、操作便捷的优点。

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供的一种防红外探测系统，包括内嵌于目标蒙皮中的隔热层以及铺设在目标蒙皮外侧的换热器，所述换热器由并排设置的多个换热模块构成，所述换热模块由并排设置的多个换热单元构成，每个换热单元均包括一种相变材料，且使换热模块中多个换热单元的相变材料互不相同。

可选的，本发明一种防红外探测系统，其中，所述相变材料为固—固相变材料，所述换热单元由固—固相变材料直接制成。

可选的，本发明一种防红外探测系统，其中，所述相变材料为固—液相变材料，所述换热单元设有壳体，相变材料设置在换热单元的壳体中。

进一步的，本发明一种防红外探测系统，其中，所述换热模块的换热单元设有四个。

进一步的，本发明一种防红外探测系统，其中，所述换热模块中四个换热单元对应的相变材料以A、B、C、D表示，相变材料A的相变区间为t1～t2，相变材料B的相变区间为t3～t4，相变材料C的相变区间为t5～t6，相变材料D的相变区间为t7～t8，其中，t1＜t2，t3≤t2＜t4，t5≤t4＜t6，t7≤t6＜t8。

进一步的，本发明一种防红外探测系统，其中，所述相变材料A的相变区间为-20℃～5℃，相变材料B的相变区间为-5℃～10℃，相变材料C的相变区间为10℃～25℃，相变材料D的相变区间为25℃～40℃。

进一步的，本发明一种防红外探测系统，其中，所述隔热层采用聚氨酯泡沫制作；所述换热单元的壳体采用金属材料制作。

进一步的，本发明一种防红外探测系统，其中，所述换热单元的壳体采用铝或铜制作。

本发明一种上述防红外探测系统的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、在目标的蒙皮中嵌设隔热层；

步骤二、根据目标所处的环境，选取相变区间不同的四种相变材料，并将四种相变材料分别制成多个换热单元；

步骤三、依照每四个不同相变材料的换热单元按固定顺序排列构成一个换热模块的规则，将四种相变材料的换热单元组合成多个换热模块；

步骤四、将多个换热模块按顺序排列构成换热器并固定在目标的蒙皮外侧。

进一步的，本发明一种防红外探测系统的制备方法，其中，在上述步骤一中，所述隔热层采用聚氨酯泡沫制作；在上述步骤二中，所述四种相变材料的相变区间对应为t1～t2、t3～t4、t5～t6和t7～t8，其中，t1＜t2，t3≤t2＜t4，t5≤t4＜t6，t7≤t6＜t8。

本发明一种防红外探测系统及其制备方法与现有技术相比，具有以下优点：本发明通过设置内嵌于目标蒙皮中的隔热层以及铺设在目标蒙皮外侧的换热器，让换热器由并排设置的多个换热模块构成，让换热模块由并排设置的多个换热单元构成，使每个换热单元均包括一种相变材料，且使换热模块中多个换热单元的相变材料互不相同。由此就构成了一种结构简单、安全可靠、适应性强、伪装效果好的防红外探测系统。本发明通过在目标蒙皮中设置隔热层，降低了目标内部与外部的热交换，可有效避免因目标内部产生的热量与环境在红外波段上产生较大差异。通过让换热器由多个换热模块构成，让换热模块由多个换热单元构成，并使换热模块中多个换热单元的相变材料互不相同，就形成了一种由多种相变材料按周期性排布的换热器，在实际应用中，使多种相变材料的相变区间相互配合并与目标所处环境的温度范围匹配设置，通过相变材料在相变过程中从环境中吸收能量，可有效减缓目标表面的温度变化，使其与环境温度接近，减小了两者的温差，降低了目标被红外侦察探测和打击的概率；同时，这一结构的换热器通过多种相变材料分别在不同的温度区间起作用并相互配合，提高了对环境的适应能力。本发明提供的上述防红外探测系统的制备方法具有工艺简单、实现容易、操作便捷的优点。

下面结合附图所示具体实施方式对本发明一种防红外探测系统及其制备方法作进一步详细说明。

附图说明

图1为本发明一种防红外探测系统的局部结构示意图；

图2为图1中S位置的局部放大图；

图3为本发明一种防红外探测系统中换热模块的相变材料排布示意图；

图4为在我国合肥地区春季，目标采用本发明前后适应环境温度变化的对比图；

图5为在我国若羌地区夏季，目标采用本发明前后适应环境温度变化的对比图；

图6为在我国长治地区秋季，目标采用本发明前后适应环境温度变化的对比图；

图7为在我国朝阳地区冬季，目标采用本发明前后适应环境温度变化的对比图。

具体实施方式

首先需要说明的，本发明中所述的上、下、左、右、前、后等方位词只是根据附图进行的描述，以便于理解，并非对本发明的技术方案以及请求保护范围进行的限制。

如图1至图3所示本发明一种防红外探测系统的具体实施方式，包括内嵌于目标4蒙皮中的隔热层(图中未示出)，以及铺设在目标4蒙皮外侧的换热器1，让换热器1采用由并排设置的多个换热模块2构成的结构，让换热模块2采用由并排设置的多个换热单元3构成的结构，使每个换热单元3均采用一种相变材料(PCM)，且使换热模块2中多个换热单元3的相变材料互不相同。通过以上结构设置就构成了一种结构简单、安全可靠、适应性强、伪装效果好的防红外探测系统。本发明通过在目标4蒙皮中设置隔热层，降低了目标4内部与外部的热交换，可有效避免因目标4内部产生的热量与环境在红外波段上产生较大差异。通过让换热器1由多个换热模块2构成，让换热模块2由多个换热单元3构成，并使换热模块2中多个换热单元3的相变材料互不相同，就形成了一种由多种相变材料按周期性排布的换热器1，在实际应用中，使多种相变材料的相变区间相互配合并与目标4所处环境的温度范围匹配设置，通过相变材料在相变过程中从环境中吸收能量，可有效减缓目标4表面的温度变化，使其与环境温度接近，减小了两者的温差，降低了目标4被红外侦察探测和打击的概率；同时，这一结构的换热器通过多种相变材料分别在不同的温度区间起作用并相互配合，提高了对环境的适应能力。需要说明的是，相变材料的相变过程为等温过程或近似等温过程，即发生相变时相变材料的温度基本不变或变化很小，本发明正是利用相变材料的这一特性，通过换热器不断从环境中吸热，当相变材料发生相变时会继续吸热但其温度基本不变，从而减缓了目标的温度升高，使其与环境温保持相对一致。上述温度范围是指目标所处环境年最低温度和年最高温度之间的范围。

作为具体实施方式，本发明中的相变材料既可采用固—固相变材料，也可采用固—液相变材料，采用固—固相变材料时，可使换热单元3直接由相变材料制成；采用固—液相变材料，应使换热单元3设置壳体并将相变材料设置在壳体中，以免相变材料流失影响使用并造成污染。在实际应用中，相变材料应尽量选用相变潜热大、密度高的材料，以减少换热器1的体积和占用空间。

作为优化方案，本发明使换热模块2的换热单元3设置了四个，以简化结构和制备工艺。并使换热模块2中四个换热单元3对应相变材料的相变区间相互配合，且与目标4所处环境的温度范围相匹配，以保证系统的防红外控测性能和环境适应能力。本发明在研究中发现，对于我国大部分地区，采用四上相变材料即可满足覆盖其温度范围的使用要求。若换热模块2中四个换热单元3对应的相变材料以A、B、C、D表示，相变材料A的相变区间以t1～t2表示，相变材料B的相变区间以t3～t4表示，相变材料C的相变区间以t5～t6表示，相变材料D的相变区间以t7～t8表示，应使t1低于环境的最低温度，使t8高于环境的最高温度，并使t1＜t2，t3≤t2＜t4，t5≤t4＜t6，t7≤t6＜t8。例如，若目标处在河北石家庄地区，当地的温度范围为-20℃～38℃，所选用四种相变材料的相变区间可以为，相变材料A：-25℃～5℃，相变材料B：-5℃～10℃，相变材料C：10℃～25℃，相变材料D：25℃～40℃。需要说明的是，换热模块2中的换热单元3及对应的相变材料不限于四种，还可以根据需要设置三种或四种以上，只要使其按固定的顺序依次排布即可实现本发明的技术目的。

作为具体实施方式，本发明让隔热层采用聚氨酯泡沫制作，在保证隔热性能的基础上以减轻重量；并使换热单元3的壳体采用传热系数大的金属材料制作，如铝、铜等，以使其快速将热量传递给相变材料。

经实际应用表示，本发明一种防红外探测系统可产生以下有益效果：(1)通过隔热层可降低目标内部热源与外部环境的热交换；(2)通过换热器的相变材料可有效降低目标表面的升温速度，使之与环境温度变化一致；(3)可根据使用环境的不同选用不同组合的相变材料，提高了对环境的适应性和使用范围；(4)系统工作过程中不额外消耗能量，结构简单，无需单独装车，占用空间小，可靠性高。从图4至图7可以明显看出，目标采用本发明后其表面温度能很好地贴合环境温度，使两者的变化保持一致，有效降低了被红外侦察探测的概率。

基于同一构思，本发明还提供了一种上述防红外探测系统的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、在目标4的蒙皮中嵌设隔热层。

步骤二、根据目标4所处的地区和环境，选取相变区间不同的四种相变材料，并将四种相变材料分别制成多个换热单元3。

步骤三、依照每四个不同相变材料的换热单元3按固定顺序排列构成一个换热模块2的规则，将四种相变材料的换热单元3组合成多个换热模块2。

步骤四、将多个换热模块2按顺序排列构成换热器1并固定在目标4的蒙皮外侧。

在上述步骤一中，所述隔热层采用聚氨酯泡沫制作；在上述步骤二中，所述四种相变材料的相变区间对应为t1～t2、t3～t4、t5～t6和t7～t8，其中，t1＜t2，t3≤t2＜t4，t5≤t4＜t6，t7≤t6＜t8。

本发明提供的防红外探测系统的制备方法具有工艺简单、实现容易、操作便捷的优点。

以上实施例仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明请求保护范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域技术人员依据本发明的技术方案做出的各种变形，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种防红外探测系统，其特征在于，包括内嵌于目标蒙皮中的隔热层以及铺设在目标蒙皮外侧的换热器(1)，所述换热器(1)由并排设置的多个换热模块(2)构成，所述换热模块(2)由并排设置的多个换热单元(3)构成，每个换热单元(3)均包括一种相变材料，且使换热模块(2)中多个换热单元(3)的相变材料互不相同。

2.根据权利要求1所述的一种防红外探测系统，其特征在于，所述相变材料为固—固相变材料，所述换热单元(3)由固—固相变材料直接制成。

3.根据权利要求1所述的一种防红外探测系统，其特征在于，所述相变材料为固—液相变材料，所述换热单元(3)设有壳体，相变材料设置在换热单元(3)的壳体中。

4.根据权利要求2或3所述的一种防红外探测系统，其特征在于，所述换热模块(2)的换热单元(3)设有四个。

5.根据权利要求4所述的一种防红外探测系统，其特征在于，所述换热模块(2)中四个换热单元(3)对应的相变材料以A、B、C、D表示，相变材料A的相变区间为t1～t2，相变材料B的相变区间为t3～t4，相变材料C的相变区间为t5～t6，相变材料D的相变区间为t7～t8，其中，t1＜t2，t3≤t2＜t4，t5≤t4＜t6，t7≤t6＜t8。

6.根据权利要求5所述的一种防红外探测系统，其特征在于，所述相变材料A的相变区间为-20℃～5℃，相变材料B的相变区间为-5℃～10℃，相变材料C的相变区间为10℃～25℃，相变材料D的相变区间为25℃～40℃。

7.根据权利要求3所述的一种防红外探测系统，其特征在于，所述隔热层采用聚氨酯泡沫制作；所述换热单元(3)的壳体采用金属材料制作。

8.根据权利要求7所述的一种防红外探测系统，其特征在于，所述换热单元(3)的壳体采用铝或铜制作。

9.一种权利要求4所述防红外探测系统的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、在目标的蒙皮中嵌设隔热层；

步骤二、根据目标所处的环境，选取相变区间不同的四种相变材料，并将四种相变材料分别制成多个换热单元(3)；

步骤三、依照每四个不同相变材料的换热单元(3)按固定顺序排列构成一个换热模块(2)的规则，将四种相变材料的换热单元(3)组合成多个换热模块(2)；

步骤四、将多个换热模块(2)按顺序排列构成换热器(1)并固定在目标的蒙皮外侧。

10.根据权利要求9所述的一种防红外探测系统的制备方法，其特征在于，在上述步骤一中，所述隔热层采用聚氨酯泡沫制作；在上述步骤二中，所述四种相变材料的相变区间对应为t1～t2、t3～t4、t5～t6和t7～t8，其中，t1＜t2，t3≤t2＜t4，t5≤t4＜t6，t7≤t6＜t8。

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