DE3135586C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Tarnvorrichtung an Fahrzeugen gegen Erkennung bzw. Identifizierung durch Sensoren die im IR- und im Mikrowellenbereich arbeiten, bestehend aus einer Schicht aus einem diffus reflek­ tierenden Mikrowellen-Absorptionsmaterial und bei der der thermische Kontakt zwischen Fahrzeug und Schicht­ oberfläche klein gehalten wird.

Vorzugsweise Kampffahrzeuge werden bisher aufgrund vi­ sueller Ortung oder durch Sensorenortung bekämpft. Im Falle der visuellen Ortung werden Sichthilfsmittel wie beispielsweise Vergrößerungsoptiken, Lichtverstärker oder Wärmebildegeräte verwendet. Dementsprechend schützt sich das Fahrzeug durch natürliche Tarnung aus Umgebungsmaterial - wie Büschen, Bäumen etc. oder farb­ lich abgestimmte Tarnhilfen, wie Netze, Tücher etc. Da diese Tarnung aber generell unvollkommen ist, liegt der Fahrzeugschutz vorwiegend auf der Panzerung des Fahr­ zeug, die natürlich ganz erheblich auf das Gewicht schlägt.

Die moderne Panzerbekämpfung stattet ihre Geschosse bzw. Projektile mit Sensoren aus, die entweder selbst­ tätig das Ziel erfassen oder nach Voreinweisung ein zu­ gewiesenes Ziel im Sucher festhalten. Solche Sensoren arbeiten vorzugsweise im IR-Bereich, wo aufgrund der Wärmeemission zu jeder Tages- und Nachtzeit Bilder auf­ genommen werden können, oder in mm-Bändern des Mikro­ wellenbereiches, wo ebenfalls zu jeder Zeit und außer­ dem noch bei schlechter Witterung und Nebel ein Betrieb möglich ist.

Als Zielsignatur dient im IR die räumliche Verteilung der Wärmestrahlung, die sich aufgrund der in einem Fahrzeug umgesetzten Motorleistung und weiterer Wärme­ quellen ergibt und bekanntlich ein sogenanntes Wärme­ bild erzeugt, das, wenn auch in anderen Graustufen, ei­ ne ziemlich genaue Zieldarstellung ergibt. Typischer­ weise liegen die Wärmestrahlungwerte (Temperaturen) von Fahrzeugen einige K bis einige 10 K über den Umge­ bungswerten, können also von modernen Wärmebildgeräten ohne Schwierigkeiten in viele Graustufen aufgelöst werden.

Hierbei besitzen diese Geräte ein Auflösevermögen, das es gestattet, gute Bilder aus einigen Km Entfernung zu erhalten, die zur Ziel-Klassifizierung voll ausreichen und weiterverarbeitet werden.

Im mm-Wellenbereich dient der gegenüber dem Erdboden erhöhte Reflexionskoeffizient bzw. der entsprechend er­ niedrigte Emissionskoeffizient der im allgemeinen me­ tallischen Fahrzeugwerkstoffe als Hauptunterscheidungs­ merkmal. Ein aktives mm-Wellen-Radarsystem erhält also von einem Panzerfahrzeug ein erhöhtes Zielecho das ty­ pischwerweise um eine Größenordnung über dem Echo am Bo­ den liegt. In einem passiven mm-Wellen-Radiometer zeichnet sich das Ziel durch eine gegenüber dem Boden erniedrigte Strahlungstemperatur aus, die um einige 10 bis 100 K unter der Strahlungstemperatur der Umgebung liegt. Wegen der relativ geringen räumlichen Auflösung von mm-Wellen-Systemen erscheinen Fahrzeuge aus Entfer­ nungen im Km-Bereich typischerweise als heller (beim aktiven System) bzw. als dunkler (beim passiven System) Punkt.

Durch die DE-OS 29 29 537 ist eine Matte zur multispek­ tralen Tarnung von Objekten oder ortsfesten Anlagen ge­ mäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1 offenbart, die eine Wärmedämmung aufweist, die allerdings nur eine Verzögerung des Temperatur- bzw. Wärmeaustritts an die Oberfläche bewirkt. Da die wärmedämmende Schicht aus Gummi oder Schaumstoff bestehen soll, ist mit einer starken Erhitzung des zu tarnenden Objekts zu rechnen. Die ist jedoch unerwünscht.

Der vorliegenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Fahrzeuge eine breitbandige Tarnung zu schaffen, die eine Erkennung und Identifizierung durch Sensoren bzw. Geräte, die im IR-Bereich oder Mikrowellenbereich arbeiten aber auch im sichtbaren und nahinfraroten Be­ reich weitgehend verhindert, ohne daß eine unerwünschte Aufheizung erfolgt.

Diese Aufgabe wird in überraschend zuverlässiger Weise durch die in den Ansprüchen niedergelegten Maßnahmen erfüllt.

In der nachfolgenden Beschreibung sind Ausfüh­ rungsbeispiele abgehandelt und erläutert sowie schema­ tisch in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Teilquer­ schnittes einer beschichteten Fahrzeugober­ fläche,

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 variabler Flächenausdehnung bzw. -verteilung,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel in schemati­ scher Querschnittsdarstellung mit Kühlsystem,

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Block­ schaltbildes für die Flächenanpassung mittels Radiometer.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Ausschnitt eines gepanzer­ ten Kampffahrzeuges 10 gezeigt, dessen Oberfläche mit einer Panzerung 11 versehen ist. Um nun gemäß der gestell­ ten Aufgabe dieses Fahrzeug gegen Erkennung und Identi­ fizierung durch im IR- oder Mikrowellenbereich arbeitende Sensoren zu tarnen, ist es im einfachsten Falle mit einer Schicht 12 aus einem diffus reflektierenden Mikrowellen- Absorptionsmaterial versehen. Dies kann nun beispielswei­ se ein Kunstharz sein, das mit Geweben aus Glas- oder Kohlefasern oder aus beiden gemischt verstärkt ist. In dem gezeigten Beispiel ist die Schicht 12 direkt auf der Panzeroberfläche aufgebracht und weist eine rauhe, fast kurzstachelige Oberfläche auf, wodurch eine dif­ fuse Reflektivität erzielt wird und damit eine Anpas­ sung an die natürliche Umgebung. Diese Schicht kann beispielsweise aufgeklebt sein. Das Beschichtungsmate­ rial selbst ist diffus reflektierend und absorbierend und dessen Dicke beträgt 1 bis 2 Absorptionslängen und liegt hierbei typischerweise bei 1 bis 2 cm. Das Be­ schichtungsmaterial ist schlecht elektrisch leitend, so daß die eindringenden mm-Wellen absorbiert werden. Hierzu wird Kunstharz mit einer Beimischung von Kohlen­ stoff bzw. Kohlenstoff-Eisenverbindung - wie beispiels­ weise Karbonyl-Eisen vorgeschlagen. Auch der unter dem Namen Polyiron bekanntgewordene Stoff kann als Beimi­ schung verwandt werden. Zur Erhöhung der Festigkeit können den Kunstharzen Glas- oder Kohlefasern beige­ mischt werden.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Schicht 12 aus vorgefertigten, der Fahrzeugstruktur angepaßten Schalen 12 a hergestellt sein, wobei dies einmal eine komplette aufsetzbare, sich über die gesamte Fahrzeug­ oberfläche erstreckende Schale sein kann, die aufgesetzt und verschraubt oder auch verklebt wird. Zum andernmal kann sich diese Tarnvorrichtung bzw. Schale aus ange­ paßten Einzelelementen zusammensetzen, die zu einem Gan­ zen zusammengefügt werden, wobei die Einzelelemente ebenfalls untereinander und am Fahrzeug 10 verschraubt oder verklebt sind.

Diese vorstehend erläuterte Beschichtung gibt dem Fahr­ zeug ein Emissions- und Remissionsverhalten im mm-Wellen­ bereich, welches dem eines grasbewachsenen Bodens ent­ spricht.

Nun wird aber diese Tarnvorrichtung noch verbessert, in­ dem ein Teil der Beschichtung bzw. der Schale beweg­ lich ausgeführt bzw. angeordnet wird. Ein schematisch gezeichnetes Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 2. Ein­ zelne Schalenelemente 12 a werden über Scharniere 13 miteinander verbunden, so daß sie ein- und ausschwenk­ bar sind. Hierdurch wird eine Anpassung an Bodenarten erreicht, die höhere Remissions- und niedrige Emissions­ koeffizienten aufweisen, als sie ein grasbewachsener Boden hat. Hierzu zählen beispielsweise Asphalt- oder Betonstraßen. Die Schicht 12 bzw. Schalen 12 a aus ihr bilden ein Strahlenbild, das automatisch in der Flä­ chenausdehnung und der Temperatur den jeweiligen Um­ gebungswerten angepaßt wird. Diese Schicht kann nun durch Beimischung von Pigmenten in an sich bekannter Weise eingefärbt werden, so daß eine Unterscheidung des Objektes von der Umgebung im sichtbaren und infrarot­ nahen Spektralbereich erschwert ist.

In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, das Fahrzeug 10 mit einem mm-Wellen-Radiometer und/oder Reflektormeter auszurüsten, welches laufend den Boden vermißt und aufgrund dieser Meßergebnisse den Prozent­ satz der beschichteten Fläche automatisch dem Umgebungs­ wert anpaßt.

In einer weiteren Ausführung wird, um eine Tarnung auch im IR-Wärmebildbereich zu erhalten, die Beschichtung gleichzeitig als Strahlenschild ausgebildet, wobei der thermische Kontakt zwischen dem erwärmten Panzerfahr­ zeug und der Schichtoberfläche weitgehend klein gehalten und die Schicht durch einen Luftstrom gekühlt wird. Die Kühlleistung ist nun so bemessen, daß die durch lokale Wärmeleitung und Strahlung vom Fahrzeug in die Schicht eindringende Wärme auch lokal nahezu vollständig wegge­ kühlt wird. Hierzu sind verschiedene Ausführungsmöglich­ keiten gegeben.

In der Fig. 3 ist schematisch die Ausrüstung eines Aus­ führungsbeispiels mit einem Gebläse 15 und Kühlkanälen 14 gezeigt. Nun kann es vorteilhaft sein, wenn die Kühl­ kanäle mit Austrittsöffnungen 14 a an verschiedenen Stel­ len der Fahrzeug- bzw. Schichtoberfläche versehen sind. Diese Austrittsöffnungen können auch systematisch und mit nicht gezeichneten Klappen versehen sein, um auch in diesem Falle eine genaue Anpassung an die Umgebungs­ temperatur zu erhalten, wobei diese Klappen durch bei­ spielsweise Temperaturfühler etc. gesteuert werden. Es werden jedenfalls solche Maßnahmen getroffen, die ver­ hindern, daß Temperaturkontraste auftreten, so daß in einem Wärmebildgerät der Ortungseinrichtung das Fahr­ zeug nicht mehr in seinem typischen Wärmebild erscheint. Die erwärmte Kühlluft der Kanäle 14 wird durch das Ge­ bläse 15 mit hoher Austrittsgeschwindigkeit abgeblasen, so daß sie sich auf ein großes Volumen in weiterer Um­ gebung des Fahrzeugs verteilt. Da diese Luft in den ver­ wendeten IR-Bändern optisch dünn ist, kann sie nicht oder nur unvollkommen mit den üblichen IR-Verfahren de­ tektiert werden. Hierzu erscheint es weiterhin von Vor­ teil zu sein, wenn auch die Abgase des Fahrzeugmotors mit hoher Geschwindigkeit abgeblasen werden, so daß sich auch diese Abwärme in einem Luftvolumen verteilt, das mehrere Meter vom Fahrzeug entfernt und entsprechend ver­ dünnt ist. Dies kann beispielsweise durch Verzweigung der Auspuffleitung in verschiedene Richtungen und mit auf- bzw. angesetzten Verwirbelungsschrauben oder ähn­ lichem geschehen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel sieht vor, daß die Kühl­ kanäle 14 dadurch gebildet werden, daß die Tarnschale bzw. Schicht 12 am Fahrzeug so montiert ist, daß sie ei­ nen Spalt bildend mit Abstand von der Fahrzeugoberfläche montiert ist. Dies kann durch Abstandhalter etc. ge­ schehen. Dadurch müßten keine eigenen Kühlkanäle in der Schicht selbst gebildet werden. Eine weitere Mög­ lichkeit ist die Verwendung von offenporigem Schaum für die Schicht bzw. Schichtelemente, durch die die Kühlluft geblasen werden kann.

Analog zur mm-Wellen-Tarnung kann auch für die IR-Tar­ nung - wie bereits erwähnt - die Wärmeemission des um­ gebenden Bodens laufend gemessen werden und die Kühl­ leistung so gesteuert werden, daß die Beschichtung eben­ so stark emittiert wie die Umgebung. Zur Kontrolle der Temperatur der Schicht bei Sonnenbestrahlung kann auch eine entsprechende Farbgebung eingesetzt werden.

In Fig. 4 ist schematisch ein Ausführungsbeispiel für die Flächensteuerung der Tarnschicht 14 gezeigt. Ein mm-Wellen-Radiometer 16 und ein IR-Radiometer 17 geben ihre gemessenen Werte einem Mikroprozessor 18 ein, der beispielsweise die Scharniere 13 gemäß Fig. 2 in der Schicht 12 ansteuert und in einem dem Wert entsprechen­ den Öffnungswinkel bewegt. Außerdem wird bei Vorhanden­ sein eines Gebläses 15 auch dieses angesteuert um bei­ spielsweise dessen Drehzahl gemäß der ermittelten Werte für die Kühlluftzufuhr einzustellen, bzw. zu regulieren. Auch eine Ansteuerung an kleine hydr. oder pneumatische Zylinder, die die Tarnschicht tragen ist denkbar, so daß in diesem Falle die Luftkanalhöhe h größer oder kleiner einstellbar ist.

Außer den bereits aufgeführten Vorteilen gegenüber dem Stand der Technik hat diese Tarnvorrichtung noch den wesentlichen Vorteil eines geringen Gewichts, einer lichten Herstellung und problemlosen Montage.

Claims (3)

1. Tarnvorrichtung an Fahrzeugen gegen Erkennung bzw. Identifizie­ rung durch Sensoren die im IR- und im Mikrowellenbereich arbeiten, be­ stehend aus einer an die Umgebungswerte anpaßbaren Schicht aus einem diffus reflektierenden Mikrowellen-Absorptionsmaterial, wobei die Schicht in einem Abstand von der Oberfläche des Fahrzeugs (10) angeord­ net ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (12) als ganze oder aus Einzelelementen (12 a) zusammensetzbare Schale ausgebildet sowie mit Luftaustrittsöffnungen (14 a) versehen ist und Teile der Schale bzw. Ein­ zelelemente (12 a) mittels Scharniere (13) miteinander verbunden sind, die zur Flächensteuerung durch Ein- und Ausstellung der Teile bzw. Ein­ zelelemente (12 a) über einen von einem mm-Wellen-Radiometer (16) und einem IR-Radiometer (17) versorgten Mikroprozessor (18) automatisch gesteuert werden.

2. Tarnvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen Fahrzeug (10) und Schicht (12) gebildete Raum (14) über ein in die Schicht (12) eingebautes, von dem Mikroprozessor (18) regelbares Gebläse (15) für anzusaugende Umgebungsluft druchströmt wird.

3. Tarnvorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (12) aus einem bekannten elektrisch schlecht leitenden Werkstoff, wie Kunstharz, dem Kohlen­ stoff- oder Karbonyleisen beigemischt sind, mit einer Dichte (d) von typischerweise 1 bis 2 cm besteht und ein Emissions- und Remissionsverhalten im mm-Wellenbe­ reich entsprechend einem gewachsenen Boden aufweist.