CN112484573B - 快速组装式自动伪装薄膜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速组装式自动伪装薄膜，所述伪装薄膜包括可注入流体的透明弹性薄膜和磁扣，其中：所述磁扣固定在透明弹性薄膜边框的内部；所述透明弹性薄膜的内部由有色液体容腔和无色气体容腔构成，有色液体容腔设置有排液孔和进液孔，无色气体容腔设置有通气孔，有色液体容腔位于透明弹性薄膜的一侧，无色气体容腔位于透明弹性薄膜的另一侧，有色液体容腔和无色气体容腔之间由弹性薄膜相连。本发明应用伪装物体在热红外和可见光两波段的隐身或示假，可以解决在作战环境复杂多变的情况下，难以快速变换物体的伪装造型的问题。

Description

快速组装式自动伪装薄膜

技术领域

本发明属于伪装技术领域，涉及一种快速组装式自动伪装薄膜。

背景技术

伪装技术是通过材料、传感、控制等技术手段来减少伪装目标和周围环境之间的特征差异，从而降低被侦察设备或观测者发现的概率。热红外和可见光两波段光谱的目标隐身和示假是伪装的基本要求。由于作战环境复杂多变，发展一种可快速变换物体的伪装造型，且与背景特征实时相适应的新型自动伪装技术是必要的。

红外热成像系统在陆军武器中的广泛应用，对动态目标造成的威胁不可忽视。热红外伪装技术主要是通过改变物体的红外辐射强度来达到热红外伪装的目的。根据斯特藩-玻尔兹曼定律，物体发射出的红外辐射强度与物体发射率和物体绝对温度的四次幂成正比。因此，控制物体表面发射率和温度是实现热红外伪装的两种手段。目前，常用于控制物体表面发射率的方法所降低的发射率值多为固定的。相比之下，控制物体表面温度的方法能够根据环境温度的变换而进行调整。为了控制表面温度，科研人员在物体表面覆盖相变材料、保温材料，或运用传热学等方法。然而动态目标多为自身发热体，尚需发展一种能够帮助散热并维持动态目标的表面温度恒定的伪装技术。

发明内容

为了解决物体在隐身或示假时，可快速变换伪装造型，实现热红外和可见光波段下的伪装，本发明提供了一种快速组装式自动伪装薄膜。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种快速组装式自动伪装薄膜，包括可注入流体的透明弹性薄膜和磁扣，其中：

所述磁扣固定在透明弹性薄膜边框的内部；

所述透明弹性薄膜的内部由有色液体容腔和无色气体容腔构成，有色液体容腔设置有排液孔和进液孔，无色气体容腔设置有通气孔，有色液体容腔位于透明弹性薄膜的一侧，无色气体容腔位于透明弹性薄膜的另一侧，有色液体容腔和无色气体容腔之间由弹性薄膜相连。

一种热红外伪装系统，包括快速组装式自动伪装薄膜、温度控制系统和流体驱动系统，其中：

所述快速组装式自动伪装薄膜包括多片可注入流体的透明弹性薄膜和磁扣，磁扣固定在透明弹性薄膜边框的内部，透明弹性薄膜之间通过磁扣吸合实现多片伪装薄膜的快速组装，透明弹性薄膜的内部由有色液体容腔和无色气体容腔构成，有色液体容腔设置有排液孔和进液孔，无色气体容腔设置有通气孔，有色液体容腔位于透明弹性薄膜的一侧，无色气体容腔位于透明弹性薄膜的另一侧，有色液体容腔和无色气体容腔之间由弹性薄膜相连；

所述自动伪装薄膜连接温度控制系统和流体驱动系统；

所述温度控制系统用于实时采集背景环境的热红外影像，分析处理热像图的信息并转换成控制信号，控制流体驱动系统输送到透明弹性薄膜内的液体温度，使伪装物体实现热红外隐身或示假的伪装效果。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

本发明应用伪装物体在热红外和可见光两波段的隐身或示假，可以解决在作战环境复杂多变的情况下，难以快速变换物体的伪装造型的问题。

附图说明

图1为伪装薄膜结构示意图。

图2为热红外伪装系统结构示意图。

图3为实施例1的示意图。

图4为伪装效果评价的像素-温度分布图。

图5为伪装薄膜示假效果图；

图中：1、有色液体容腔，2、无色气体容腔(1和2是同一伪装薄膜的镜面对称)，3、温度控制系统，4、流体驱动系统，5、背景环境，6、红外热像仪，7、红外热像图，8、计算机，9、温度控制器，10、加热装置，11、制冷装置，12、13、14、温度传感器，15、数据采集卡，16、继电器组，17、储液盒，18、废液池，19、液泵，20、三位两通阀，21、第一气泵，22、第一两位两通阀，23、第二气泵，24、第二两位两通阀，25、储液室，26、导管，27-排液孔，28-进液孔，29-磁扣，30-容腔，31-流道，32-通气孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

具体实施方式一：本实施方式提供了一种快速组装式自动伪装薄膜，其内部结构和外形如图1所示。该伪装薄膜包括可注入流体的透明弹性薄膜和磁扣29，在制备薄膜的过程中，将磁扣29放置在未固化的硅胶中。待硅胶固化后，磁扣29固定在薄膜边框中。通过薄膜侧边的磁扣29相吸合，多片伪装薄膜进行快速组装，可附着在伪装物体表面。

本实施方式中，单片透明弹性薄膜的内部由有色液体容腔1、两容腔之间的弹性薄膜和无色气体容腔2构成，有色液体容腔1设置有排液孔27和进液孔28，无色气体容腔2设置有通气孔32，有色液体容腔1位于透明弹性薄膜的一侧，无色气体容腔2位于透明弹性薄膜的另一侧，有色液体容腔1和无色气体容腔2之间由弹性薄膜相连。有色液体容腔1和无色气体容腔2均为多容腔结构或流道式结构，其中：多容腔结构中，各个容腔之间是连通或封闭的，流道式结构中，流道之间是封闭的，都是单向流道。薄膜内部的有色液体容腔1和无色气体容腔2的高度尺寸可达到微米级。薄膜的形状是多样可变的，截面不限于菱形，可以是直线或曲线构造的可拼接图形。根据伪装物体的外形特点和伪装要求对薄膜内部结构和外形加以设计。

具体实施方式二：本实施方式提供了一种热红外伪装系统，如图2所示，所述系统包括快速组装式自动伪装薄膜、温度控制系统3和流体驱动系统4，其中：

所述快速组装式自动伪装薄膜包括多片可注入流体的透明弹性薄膜和磁扣29，磁扣29固定在透明弹性薄膜边框的内部，透明弹性薄膜之间通过磁扣吸合实现多片伪装薄膜的快速组装，透明弹性薄膜的内部由有色液体容腔1、两容腔之间的弹性薄膜和无色气体容腔2构成，有色液体容腔1设置有排液孔27和进液孔28，无色气体容腔2设置有通气孔32，有色液体容腔1位于透明弹性薄膜的一侧，无色气体容腔2位于透明弹性薄膜的另一侧，有色液体容腔1和无色气体容腔2之间由弹性薄膜相连；

所述自动伪装薄膜连接温度控制系统3和流体驱动系统4。

本实施方式中，所述温度控制系统3包括红外热像仪6、计算机8、温度控制器9、加热装置10、制冷装置11、温度传感器、数据采集卡15和继电器组16，红外热像仪6连接计算机8，计算机8连接温度控制器9，温度控制器9连接温度传感器和数据采集卡15，并控制加热装置10和制冷装置11。数据采集卡15输出信号控制继电器组16，作为温度控制系统3和流体驱动系统4的信息传递桥梁。

本实施方式中，所述流体驱动系统4由第一气泵21、第二气泵23、液泵19、三位两通阀20、第一两位两通阀22、第二两位两通阀24、多个储液盒17、废液池18组成，每个储液盒17中分为若干个储液室25，继电器组16连接第一气泵21、第二气泵23、液泵19、三位两通阀20、第一两位两通阀22、第二两位两通阀24，液泵19与三位两通阀20串联，三位两通阀20接通有色液体容腔1的进液孔28，有色液体容腔1的排液孔27与废液池18相连接，三位两通阀20的另一接口与废液池18相连，第一气泵21的充气口与第一两位两通阀22串联为充气回路，第二气泵23的抽气口与第二两位两通阀24串联为抽气回路，充气回路和抽气回路并联，通过Y型三通接头连接薄膜的通气口32。

伪装薄膜工作原理：

伪装薄膜通过侧边的磁扣相吸合，实现多片伪装薄膜的快速组装。伪装薄膜外部通过温度控制系统3实时采集背景环境的热红外影像，分析处理热像图的信息并转换成控制信号，控制流体驱动系统4输送到薄膜内各容腔的液体温度，使薄膜覆盖的伪装物体实现热红外隐身或示假的伪装效果。

在设计薄膜外形之初，根据周围环境和伪装要求，对薄膜的液体流动区域进行划分，设计多种迷彩图案和配色。多片伪装薄膜通过侧边的磁扣吸合进行快速拼接，覆盖在伪装物体表面。每种图案和配色对应一组程序，程序可控制进入薄膜各容腔中液体的颜色，程序中的变量为各色液体的温度。多种图案和配色可人为切换，来应对周围环境的变换。

多容腔结构的薄膜是通过向有色液体容腔1中注入有色液体，使薄膜发生变色。向无色气体容腔2内间歇的充气和抽气，两容腔之间的弹性薄膜在压强的作用下产生变形推力，使有色液体容腔1排净液体，薄膜恢复透明。流道式的薄膜是通过向流道中注入有色液体，使薄膜发生变色，再注入水或通入气体时，薄膜恢复透明。

温度控制系统工作原理如下：

将红外热像仪6扫描到的伪装物体所处背景环境的红外热像图7传输到计算机8，由计算机程序提取红外热像图7中的温度信息，确定附着在伪装物体表面的薄膜内各容腔区域对应的综合温度值。计算机8通信传输，将各区域的液体温度值输送到温度控制器9中。温度控制器9连接多个储液盒17，每个储液盒17配备一套加热装置10和制冷装置11。每个储液盒17中分为若干个储液室25，储液室25中盛有不同颜色的液体，从而每种颜色的液体对应多种温度。温度控制器9通过多组继电器操控各储液盒17中的加热装置10或制冷装置11工作，储液盒17中的温度传感器连接温度控制器9。当温度传感器测得储液盒17中的液体温度达到设定温度时，传温度感器发出信号到温度控制器9，温度控制器9断开继电器。计算机8从图库中调出适合周围环境的迷彩图案，将薄膜各容腔区域对应的综合温度值输入到迷彩图案对应的程序变量中。计算机程序输出指令到数据采集卡15，控制流体驱动系统4工作。

流体驱动系统的工作原理如下：

各储液室25通过导管26与泵和阀相连接，数据采集卡15输出信号控制继电器组16，继电器组16连接泵和阀，控制流体驱动系统4开始进液、保持颜色和排液的工作。与薄膜的有色液体容腔1相连接的液压回路，液泵19与三位两通阀20串联，接通有色液体容腔1的进液孔28，有色液体容腔1的排液孔27与废液池18相连接，三位两通阀20另一接口也与废液池18相连。薄膜进液时，液泵19开始工作，三位两通阀20开启。薄膜充满有色液体时，关闭三位两通阀20和液泵19，有色液体容腔1中多余液体从排液孔27流出，液泵19排出的多余液体通过三位两通阀20流向废液池18。与薄膜的无色气体容腔2相连接的气压回路，第一气泵21的充气口与第一两位两通阀22串联为充气回路，第二气泵23的抽气口与第二两位两通阀24串联为抽气回路，充气回路和抽气回路并联，通过Y型三通接头连接薄膜的通气口32。薄膜排液时，充气回路开始工作，薄膜的无色气体容腔2充入一定量的气体，两容腔中间的弹性薄膜向液腔一侧产生变形，有色液体容腔1体积减小，压力升高，使有色液体容腔1内的液体通过排液孔27排出液体到废液池18，充气回路关闭。一段时间后抽气回路开始工作，从薄膜的无色气体容腔2中吸出一定量的气体，两容腔中间的弹性薄膜向气腔一侧产生变形。两组回路由继电器组16控制交替工作，使两容腔中间的弹性薄膜产生变形推力，排净有色液体容腔1中的液体。薄膜通过进液和排液的往复循环，可以使发热物体的表面温度恒定。附着着薄膜的伪装物体所呈现的表面温度和颜色始终与周围环境相融合，实现热红外和可见光波段下的伪装。

实施例1：

如图1和图2所示，根据背景环境5设计了伪装薄膜的外形和配色，对薄膜的液体流动区域进行划分，制备了多片伪装薄膜。伪装薄膜之间通过侧边的磁扣吸合进行快速组装，覆盖在坦克表面。伪装薄膜组成的每种图案和配色均对应一组程序，程序可控制进入伪装薄膜各容腔中液体的颜色，程序中的变量为各色液体的温度。覆盖在坦克表面的伪装薄膜可进行快速变换组装，人为切换配色，来应对周围环境的变换。

如图2和图3所示，将红外热像仪6扫描到的伪装物体所处背景环境5的红外热像图7传输到计算机8，由计算机程序提取红外热像图7中的温度信息，确定附着在伪装物体表面的薄膜内三个容腔区域对应的综合温度值分别为20℃、24℃、28℃。计算机8通信传输，温度控制器9设定三个区域的液体温度值分别为20℃、24℃、28℃。温度控制器9连接三个储液盒17，每个储液盒17配备一套加热装置10和制冷装置11。每个储液盒17中分为三个储液室25，室中盛有三种颜色的液体，每种颜色的液体对应三组温度值。温度控制器9通过多组继电器操控各储液盒17中的加热装置10或制冷装置11工作，储液盒17中的温度传感器12、13、14连接温度控制器9。当温度传感器14测得储液盒17中的液体温度达到设定温度时，温度传感器14发出信号到温度控制器9，温度控制器9断开继电器。计算机8从图库中调出适合周围环境的迷彩图案，将薄膜的三个容腔区域分别对应的综合温度值输入到迷彩图案对应的程序变量中。计算机程序输出指令到数据采集卡15，控制流体驱动系统4工作。数据采集卡15输出信号控制继电器组16，继电器组16连接着每个导管26上的液泵19和三位两通阀20，控制流体驱动系统4开始进液、保持颜色和排液的工作。与伪装薄膜的液体容腔1相连接的液压回路，液泵19与三位两通阀20串联，接通液体容腔1的进液孔28，液体容腔1的排液孔27与废液池18相连接，三位两通阀20的另一通口也与废液池18相连。薄膜进液时，液泵19开始工作，三位两通阀20开启。薄膜充满有色液体时，关闭三位两通阀20和液泵19，容腔中多余液体从排液孔27流出，液泵19排出的多余液体通过三位两通阀20流向废液池18。与伪装薄膜的气体容腔2相连接的气压回路，第一气泵21的充气口与第一两位两通阀22串联为充气回路，第二气泵23的抽气口与第二两位两通阀24串联为抽气回路。薄膜排液时，充气回路开始工作，薄膜的无色气体容腔充入一定量的气体，两容腔中间的弹性薄膜向液腔一侧产生变形，液体容腔体积减小，压力升高，使有色液体容腔内的液体通过排液孔27排出液体到废液池18，充气回路关闭。一段时间后抽气回路开始工作，从薄膜的无色气体容腔中吸出一定量的气体，两容腔中间的弹性薄膜向无色气体容腔一侧产生变形。两组回路由继电器组16控制交替工作，使两容腔中间的弹性薄膜产生变形推力，排净有色液体容腔中的液体。薄膜通过进液和排液的往复循环，可以使发热物体的表面温度恒定。附着着薄膜的伪装物体所呈现的表面温度和颜色始终与周围环境相融合，实现热红外和可见光波段下的伪装。

实施例2：

将坦克模型放置室内，在坦克模型内部放入电热片，模拟坦克的炮塔和发动机两处位置的发热情况。根据坦克外形和伪装要求，制备了多片伪装薄膜。伪装薄膜之间通过侧边的磁扣吸合进行快速组装，覆盖在坦克表面。启动热红外伪装系统，将红外热像仪6拍摄到的伪装物体所处单一背景环境的热像图传输到计算机8，由计算机程序提取热像图中的温度信息，确定附着在坦克模型表面的薄膜内的有色液体容腔1区域对应的综合温度值为20.8℃。计算机8通信传输，温度控制器9设定有色液体容腔区域的液体温度值为20.8℃。温度控制器9通过继电器控制储液盒内的制冷装置11工作。当温度传感器14测得储液盒17中的液体温度达到20.8℃时，传感器14发出信号到温度控制器9，温度控制器9断开继电器。计算机程序传输指令到数据采集卡15，数据采集卡15输出信号控制继电器组16，控制流体驱动系统4开始进液、保持颜色和排液的工作。薄膜有色液体容腔内的液体不断更换，伪装物体表面持续换热，实现隐身。隐身前后的坦克的红外热像图和像素-温度分布图，如图4所示。

实施例3：

根据坦克外形和伪装要求，将薄膜的液体流动区域简要划分为炮塔和车轮、裙板、车身轮廓三个区域。实验人员制备了多片伪装薄膜，伪装薄膜之间通过侧边的磁扣吸合进行快速组装。启动热红外伪装系统，向薄膜的三个容腔区域分别充入40℃、32℃、28℃三种温度的液体，将红外热像仪拍摄温度范围调到25～40.0℃，在这个范围内拍摄出坦克的热红外示假图像，如图5所示。在实际应用中，坦克的炮塔温度可达到55～60℃，炮管和发动机排烟口温度高达90℃，薄膜的热稳定性在-40℃～230℃范围内，所以可长时间在薄膜内充入高温或低温液体。在装甲车薄膜的各部位的充入实际对应温度的液体，实现以假乱真的效果。

Claims (10)

1.一种快速组装式自动伪装薄膜，其特征在于所述伪装薄膜包括可注入流体的透明弹性薄膜和磁扣，其中：

所述磁扣固定在透明弹性薄膜边框的内部；

所述透明弹性薄膜的内部由有色液体容腔和无色气体容腔构成，有色液体容腔设置有排液孔和进液孔，无色气体容腔设置有通气孔，有色液体容腔位于透明弹性薄膜的一侧，无色气体容腔位于透明弹性薄膜的另一侧，有色液体容腔和无色气体容腔之间由弹性薄膜相连。

2.根据权利要求1所述的快速组装式自动伪装薄膜，其特征在于所述有色液体容腔和无色气体容腔均为多容腔结构或流道式结构。

3.根据权利要求2所述的快速组装式自动伪装薄膜，其特征在于所述多容腔结构中，各个容腔之间是连通或封闭的。

4.根据权利要求2所述的快速组装式自动伪装薄膜，其特征在于所述流道式结构中，流道之间是封闭的，都是单向流道。

5.根据权利要求1所述的快速组装式自动伪装薄膜，其特征在于所述有色液体容腔和无色气体容腔的高度尺寸为微米级。

6.一种热红外伪装系统，其特征在于所述系统包括快速组装式自动伪装薄膜、温度控制系统和流体驱动系统，其中：

所述快速组装式自动伪装薄膜包括多片可注入流体的透明弹性薄膜和磁扣，磁扣固定在透明弹性薄膜边框的内部，透明弹性薄膜之间通过磁扣吸合实现多片伪装薄膜的快速组装，透明弹性薄膜的内部由有色液体容腔和无色气体容腔构成，有色液体容腔设置有排液孔和进液孔，无色气体容腔设置有通气孔，有色液体容腔位于透明弹性薄膜的一侧，无色气体容腔位于透明弹性薄膜的另一侧，有色液体容腔和无色气体容腔之间由弹性薄膜相连；

所述自动伪装薄膜连接温度控制系统和流体驱动系统。

7.根据权利要求6所述的热红外伪装系统，其特征在于所述有色液体容腔和无色气体容腔均为多容腔结构或流道式结构。

8.根据权利要求7所述的热红外伪装系统，其特征在于所述多容腔结构中，各个容腔之间是连通或封闭的；流道式结构中，流道之间是封闭的，都是单向流道。

9.根据权利要求6所述的热红外伪装系统，其特征在于所述有色液体容腔和无色气体容腔的高度尺寸为微米级。

10.根据权利要求6所述的热红外伪装系统，其特征在于所述温度控制系统包括红外热像仪、计算机、温度控制器、加热装置、制冷装置、温度传感器、数据采集卡和继电器组，红外热像仪连接计算机，计算机连接温度控制器，温度控制器连接温度传感器和数据采集卡，控制加热装置和制冷装置，数据采集卡输出信号控制继电器组；所述流体驱动系统由第一气泵、第二气泵、液泵、三位两通阀、第一两位两通阀、第二两位两通阀、多个储液盒、废液池组成，每个储液盒中分为若干个储液室，继电器组连接第一气泵、第二气泵、液泵、三位两通阀、第一两位两通阀、第二两位两通阀，液泵与三位两通阀串联，三位两通阀接通有色液体容腔的进液孔，有色液体容腔的排液孔与废液池相连接，三位两通阀的另一接口与废液池相连，第一气泵的充气口与第一两位两通阀串联为充气回路，第二气泵的抽气口与第二两位两通阀串联为抽气回路，充气回路和抽气回路并联，通过Y型三通接头连接薄膜的通气口。

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