DE102004012563A1

DE102004012563A1 - Multispektrales Tarnmittel

Info

Publication number: DE102004012563A1
Application number: DE102004012563A
Authority: DE
Inventors: Michael Ernst; Dieter Dr. Girlich; Dieter Dr. Clement; Alexander Hoffmann
Original assignee: Rheinmetall Landsysteme GmbH
Current assignee: Rheinmetall Landsysteme GmbH
Priority date: 2004-03-12
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2005-11-10
Also published as: EP1574809A1; DE502005010734D1; ATE493625T1; PL1574809T3; EP1574809B1; ES2357840T3

Abstract

Es wird ein multispektrales Tarnmittel auf der Basis eines in seiner Temperatur gesteuerten Wärmetauschers vorgeschlagen, bei welchem der Wärmeträger gasförmig ist (z. B. Luft) und der Wärmetauscher gleichzeitig Signaturträger in den Spektralbereichen sichtbares Licht (VIS), nahes Infrarot (NIR) und thermisches Infrarot (TIR) ist. Weiterhin wird durch das gleiche Element zusätzlich die Reflexion von hochfrequenter Radarstrahlung breitbandig reduziert.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Tarnung eines gepanzerten Fahrzeugs, das sich aus den üblichen Teilen wie Antriebsmotor, Getrieben, Radsätzen oder Kettenlaufwerk, einem Besatzungsraum und einem Gehäuse, das alle Ein- und Anbauten aufnimmt, zusammensetzt.
Tarnung besitzt insbesondere bei militärischen Fahrzeugen einen hohen Stellenwert. Diese Tarnung kann die Sichtbarkeit oder Erkennbarkeit des Fahrzeugs in mehreren Strahlungsspektren, bei Geräusch und weitere Aspekte betreffen.
Bekannte Ausführungen sehen zum Beispiel vor, ein Fahrzeug möglichst klein zu machen, um unter anderem eine hohe Tarnungsfähigkeit zu erreichen. Diese Bemühung hat eine Grenze, wenn das Fahrzeug bemannt sein soll, da ein Bediener einen gewissen Platzbedarf in einem Fahrzeug benötigt entsprechend seiner Körpergröße und seiner vorgesehenen Aktivität im Fahrzeug und ein unbemanntes Fahrzeug keine generell einsetzbare Ausweglösung darstellt. Deshalb hat ein bemanntes Fahrzeug immer ein Mindestvolumen und geometrische Größe. Außerdem ist auch ein kleineres Objekt in gewissen Spektren heute gut zu orten, so dass Kleinheit allein nicht mehr generell schützt.
Bezüglich der Tarnung der Sichtbarkeit in optischen und verwandten anderen Spektren sind ebenfalls Grenzen gesetzt. Hierzu gibt es die Beispiele des Tarnkappenbombers und der Tarnkappenfregatte, welche eine spezielle geometrische Formgebung der Außenhülle einhalten, mit der ein sehr geringes Radarecho erzeugt wird.
Eine Infrarottarnung als weiteres Beispiel muss so angelegt sein, dass ein Fahrzeug als Wärmekörper keinen oder nur einen geringen Unterschied zur umgebenden Wärmestrahlung zeigt. Dies versucht man durch konstruktive Maßnahmen zu erreichen oder durch ein gezieltes Aufheizen/Abkühlen von interessierenden Oberflächen mittels zum Beispiel Heiz- und Kühlelementen an dieser Oberfläche. Diese Maßnahme mittels Heizen/Kühlen erfordert dabei Energie, speziell oder vorteilhaft elektrischer Energie für das Aufheizen oder Abkühlen gewisser Flächen am Fahrzeug.
Auch eine günstige Anordnung der Komponenten eines Fahrzeugs im Fahrzeug kann eine effektvolle Wirkung bezüglich Tarnung haben, wenn zum Beispiel bei Infrarottarnung wärmebelastete Abgase, welche als Auspuffgase eines Verbrennungsmotors oder als Kühlabluft eines zu kühlenden Prozesses anfallen, vor Abgabe an die Umgebungsluft mit Frischluft vermischt und diese Abgase dann unten und hinten am Fahrzeug an die Umgebung entlassen werden und auch generell Hotspots außen am Fahrzeug mit einem hohen Temperaturgradienten zur Umgebung ganz vermieden werden.

Nach dem Stand der Technik sind verschiedene Vorschläge zur Tarnung von militärischen Fahrzeugen und Flächen an diesen Fahrzeugen gemacht worden.

In der DE 3123754C1 wird ein Tarnwerkstoff zur Tarnung gegen IR-Strahlung und gegen sichtbares Licht beschrieben, welcher aus Schichten besteht und eine erste reflektierende Schicht und eine zweite Schicht aus Kohlenstoff besitzt, welche direkt auf die erste Schicht aufgebracht ist.

In der DE 20212487U1 wird eine Wärmetarnplane beschrieben, die aus verschiedenen Schichten besteht und zur Abdeckung und Tarnung von Wärmequellen dient.

In der EP 1112469B1 wird ein Tarnmaterial beschrieben, welches eine optische Tarnwirkung besitzt und diese Wirkung durch eine spezifische Oberflächenausbildung und – struktur mit minimaler spiegelaktiver Oberfläche erzielt wird.

In der EP 1375855A1 wird eine Tarnung für einen Auspuffauslass angegeben, welcher einen Kasten vor dem Auslass in die Umgebung besitzt, in welchem das Auspuffgas mit weiterem Gas vermischt und verdünnt wird.

Als Nachteil tritt bei den meisten bekannten Lösungen ein Widerspruch auf zwischen optimaler Anpassung in dem thermischen Infrarotbereich und dem Radarbereich.

Der sichtbare Spektralbereich sowie der nahe Infrarotbereich sind dagegen gut verträglich mit den anderen Spektralbereichen bezüglich einer optimalen Tarnung abdeckbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, für militärische Zwecke ein Tarnelement zu gestalten und zu verwenden, das in einem sehr weiten Bereich des elektromagnetischen Spektrums eine Anpassung an die Umgebung darstellt, also im Rahmen der natürlichen Variation keine Auffälligkeitsmerkmale enthält.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das Tarnmittel ist für alle militärischen Plattformen und Anlagen gedacht, deren Signatur im thermischen Infrarotbereich (2 bis 15 μm Wellenlänge) durch aktive Maßnahmen gesteuert wird. Die weiteren Spektralbereiche werden passiv in ihrer Signatur gemindert.

Die Lösung besteht aus einem Tarnmittel, welches als Grundbasis einen durchspülten Kernbereich mit thermisch angekoppelter Außenhaut besitzt, deren thermodynamische Temperatur durch Heizen und/oder Kühlen zwangsweise angepasst wird. Die Anpassung erfolgt durch eine geeignete automatische Steuerung.

Die Vorteile der Erfindung liegen darin, dass kein Widerspruch zwischen optimaler Anpassung in dem thermischen Infrarotbereich und dem Radarbereich auftritt. Der sichtbare Spektralbereich sowie der nahe Infrarotbereich werden ebenfalls gut verträglich mit den anderen Spektralbereichen bezüglich einer optimalen Tarnung abgedeckt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1: Tarnmittel nach Anspruch 3
2: Tarnmittel nach Anspruch 7 und 8
3: Tarnmittel nach Anspruch 4
4: Draufsicht und Wirkprinzip des Tarnelements
1 zeigt das Tarnmittel mit dem offenporigen Metallschaum 1. Der Metallschaum 1 ist eingeschlossen zwischen zwei Trägerschichten 2,3, wobei der fahrzeugseitige Träger 2 und der außenliegende Träger 3 aus Metall bestehen.
2 zeigt ein Tarnmittel, welches wie 1 aufgebaut ist, wobei jedoch der außenliegende Träger 4 aus einem Dielektrikum (z.B. Keramik) besteht, der radartransparent ist und einfallende hochfrequente Radarstrahlung durch den offenporigen Metallschaum 1 absorbiert wird.
3 zeigt das Tarnmittel nach Anspruch 4 mit einem offenporigen Metallschaum 1 und mit einem außenliegenden Träger 3. Der fahrzeugseitige Träger 5 ist hierbei identisch mit der eigentlichen Fahrzeugpanzerung.
4 zeigt ein Tarnelement in Draufsicht, wobei der obere, außenliegende Träger nicht dargestellt ist. Der gasförmige Wärmeträger wird durch einen Einlass 6 in das Tarnelement geleitet. Er durchströmt den offenporigen Metallschaum 1 als Wärmetauscher und wird durch einen Auslass 7 wieder abgeführt. Damit der Wärmetauscher möglichst homogen durchspült wird, ist im Bereich des Einlasses 6a und des Auslasses 7a der Schichtaufbau ohne den offenporigen Metallschaum ausgeführt, um als Kanal für den gasförmigen Wärmeträger zu wirken.
Das erfindungsgemäße multispektrales Tarnmittel auf der Basis eines in seiner Temperatur gesteuerten Wärmetauschers ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeträger gasförmig ist (z.B. Luft) und dass der Wärmetauscher gleichzeitig Signaturträger in den Spektralbereichen sichtbares Licht (VIS), nahes Infrarot (NIR) und thermisches Infrarot (TIR) ist. Weiterhin wird durch das gleiche Element zusätzlich die Reflexion von hochfrequenter Radarstrahlung breitbandig reduziert.
Dabei wird es aus einem Schichtaufbau gebildet, der innen mit einem festen Trägermaterial beginnt (typische, aber nicht ausschließliche Stärke 2...3 mm), dem dann mindestens eine Schicht eines offenporigen Metallschaums (typische, aber nicht ausschließliche Blasengröße 6...10 bpi) mit typischer, aber nicht ausschließlicher Stärke von 15...25 mm folgt und darauf wieder ein fester Träger aufgebracht wird. Dabei wird das feste Trägermaterial vorzugsweise die ursprüngliche Fahrzeugaußenwand sein und die funktionalen Schichten/Lagen werden durch geeignete Verfahren (z. B. Kleben) thermisch leitend miteinander verbunden.
Sofern ein erhöhter ballistischer Schutz für das Fahrzeug erforderlich ist, wird der Schichtaufbau wie beschrieben gemacht, jedoch wird die oberste (sichtbare) Schicht aus hochhartem PzStahl hergestellt, um eine erhöhte ballistische Schutzwirkung zu erzielen.
Wenn der Schichtaufbau wie oben beschrieben gemacht wird, jedoch die oberste (sichtbare) Schicht nicht aus Metall, sondern aus einem nichtleitenden Werkstoff (Dielektrikum) gebildet wird, wird durch den offenporigen Metallschaum eine breitbandige Absorption von hochfrequenter Radarstrahlung erzielt. Diese radartransparente Schicht (das Dielektrikum) kann auch aus Keramik bestehen und damit zusätzlich einen ballistischen Schutz darstellen.
Weiterhin kann die thermische Abkopplung der Schicht zum Fahrzeug/Träger hin durch Verwendung eines Wärmeisolators unter dem Wärmetauscher verstärkt werden. Der Wärmeisolator kann dabei auch als ausreichend dimensionierte Luftschicht ausgeformt sein.

Claims

Multispektrales Tarnmittel, auf der Basis eines in seiner Temperatur gesteuerten Wärmetauschers, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeträger gasförmig ist, zum Beispiel Luft, und dass der Wärmetauscher gleichzeitig Signaturträger in den Spektralbereichen sichtbares Licht (VIS), nahes Infrarot (NIR) und thermisches Infrarot (TIR) ist.
Multispektrales Tarnmittel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das gleiche Element zusätzlich die Reflexion von hochfrequenter Radarstrahlung breitbandig reduziert.
Multispektrales Tarnelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass es aus einem Schichtaufbau gebildet wird, der innen mit einem festen Trägermaterial geringer Dicke beginnt, dem dann mindestens eine Schicht eines offenporigen Metallschaums (typische, aber nicht ausschließliche Blasengröße 6...10 bpi) mit typischer, aber nicht ausschließlicher Stärke von 15...25 mm folgt und darauf wieder ein fester Träger.
Multispektrales Tarnelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet dass das Trägermaterial die ursprüngliche Fahrzeugaußenwand ist.
Multispektrales Tarnelement nach einem der oben genannten Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die funktionalen Lagen durch geeignete Verfahren (z. B. Kleben) thermisch leitend miteinander verbunden werden.
Multispektrales Tarnelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet dass der Schichtaufbau wie unter Anspruch 3 gemacht wird, jedoch die oberste (sichtbare) Schicht aus hochhartem PzStahl besteht, um eine erhöhte ballistische Schutzwirkung zu erzielen.
Multispektrales Tarnelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass der Schichtaufbau wie unter Anspruch 3 gemacht wird, jedoch die oberste (sichtbare) Schicht nicht aus Metall, sondern aus einem nichtleitenden Werkstoff (Dielektrikum) gebildet wird.
Multispektrales Tarnmaterial nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet dass die radartransparente Schicht (das Dielektrikum) aus Keramik besteht und damit zusätzlich einen ballistischen Schutz darstellt.
Multispektrales Tarnmaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet dass die thermische Abkopplung zum Fahrzeug/Träger hin durch Verwendung eines Wär meisolators unter dem Wärmetauscher verstärkt wird, wobei der Wärmeisolator auch als ausreichend dimensionierte Luftschicht ausgeformt sein kann.