DE3147850A1

DE3147850A1 - Breitband-tarnnebel

Info

Publication number: DE3147850A1
Application number: DE19813147850
Authority: DE
Inventors: Gunthard Dipl.-Phys. Dr.-Ing. 8000 München Born
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1981-12-03
Filing date: 1981-12-03
Publication date: 1983-06-09
Also published as: DE3147850C2

Description

Breitband-Tarnnebel
Die Erfindung betrifft einen Breitband-Tarnnebel für den sichtbaren, infraroten und Mikrowellen-Spektralbereich.
Tarnnebel bzw. -rauch für den sichtbaren und nahen infraroten Spektralbereich sind beispielsweise aus der DE-OS 25 56 256 oder DE-AS 27 29 055 bekannt. Mit zunehmender Verfügbarkeit von Sensoren, die im mittleren (3-5 µm) und fernen (8-14 µm) IR-Bereich sowie im Mikrowellenbereich, insbesondere im mm-Wellenbereich arbeiten, besteht ein Bedarf an Tarnnebeln bzw. -rauchen, die den gesamten derart genutzten Spektralbereich abdecken. Zwar sind gegen Radar-Ortungsverfahren ebenfalls Tarnmittel in Form von Düppeln bekannt, jedoch unterscheiden sich diese gegenüber den oben erwähnten Tarnnebeln hinsichtlich ihrer Wirksamkeit und Lebensdauer Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Breitbandtarnnebel zu schaffen, der gleichermaßen für den sichtbaren, infraroten und Mikrowellen-Spektralbereich wirksam ist.
Diese Aufgabe wird durch einen nach den Patentansprüchen ausgebildeten Tarnnebel gelöst.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Dimensionierung der Fasern sowie des Mischungsverhältnisses zwischen den Fasern und dem Nebelstoff wird bewirkt, daß der Tarnnebel über einen langen Zeitraum gleichermaßen in allen Spektralbereichen wirksam ist.
Der Erfindungsgegenstand soll anhand eines Dimensionierungsbeispiels näher erläutert werden: Für Tarnnebel, die im sichtbaren Spektralbereich wirksam sein sollen, ist zur effektiven Streuung des Lichtes erforderlich, daß die Teilchengröße 2r größer als die größte Wellenlänge 7-des sichtbaren Spektralbereichs. Bei einer Teilchendichte N ( m ) ergibt sich ein Gesamtstreuquerschnitt F pro m3 zu F = r2. N. Bei Betrachtung eines Gesamtstreuquerschnittes F = 1 m2 und einer Teilchengröße 2r = 1 um ergibt sich daraus eine Teilchendichte N = 1,3 . 1012 m-3. Das benötigte Voluemn V an Nebel-4 stoff beträgt dann pro m3: V = 3 r3 t. N = 6,8 . 10 @ # 0,7 cm3. Für IR-Nebel, deren Teilchengröße 2r # 14/um sein muß, ergibt sich bei einem betrachteten Gesamtstreuquerschnitt F = 1 m2 eine Teilchendichte N = 6,4 . 109 m-3 und ein erforderliches Volumen an Nebelstoff von V#9 cm³.
Für Düppelwolken, die in einem Mikrowellen-Spektralbereich bis zu einer Wellenlänge)~ # 8 mm wirksam sind, ist eine Düppellänge 1#8 # mm erforderlich, wobei der Streuquerschnitt # pro Düppel, gemittelt über eine statistisch verteilte Orientierung + =~ 0,15 # beträgt (siehe z.B.
"Radar Cross Section Handbook", G.T. Ruck, Ed., Plenum Press, New York - London (1970), S. 300).
Um für Düppel, die im oben genannten Spektralbereich wirksam sind, eine annähernd gleiche Sinkrate wie für den vorher erwähnten Nebelstoff zu erreichen, sollte der Radius der Düppelstreifen vorzugsweise r N 2-5 µm betragen, was in Verbindung mit dem höheren spezifischen Gewicht der metallischen bzw. metallisierten Düppelfasern im Vergleich z den nicht metallischen Nebelstoffteilchen annähernd gleiche Sinkraten ergibt, da die Sinkgeschwindigkeit annähernd proportional zu dem Verhältnis aus Dichte und Radius (#/r) ist. Im allgemeinen wird der Durchmesser der Fasern zwischen ca. 1 µm und 100 µm liegen. Die maximale Faserlänge richtet sich nach dem abzudeckenden Wellenlängenbereich und kann dementsprechend auch mehr als 8 mm betragen.
Für die bevorzugten Teilchenradien unterhalb von 10 0 µm errechnen sich die Sinkgeschwindigkeit relativ zur Luft in der Größenordnung von einigen µm/s, was weit unter den turbulenzbedingten Variationen der Windgeschwindigkeit liegt Zur- Erreichung vergleichbarer Dämpfungen im sichtbaren und infraroten Spektralbereich sowie im Mikrowellen-Spektralbereich errechnen sich für die Düppelfasern bei gleichem Gesamtstreuquerschnitt F = 1 m2 und gleichem Nebelvolumen von 1 m3 bei einer Wellenlänge #= 3 mm ( - 95 GHz) eine Teilchendichte N = 7 . 105 m -3, woraus sich ein erforderliches Materialvolumen V von V = N . r² # . 1 = (7 . 105 m-3) . 3 µm)² . # . (8 mm) = 1,6 . 10 -7 m-3#0,2 cm³ ergibt.
Ein Breitbandtarnnebel mit annähernd gleichen Eigenschaften im gesamten Spektralbereich enthält folglich eine Zusammensetzung von ca. 90 Volumen-% Nebelstoff für den sichtbaren und infraroten Spektralbereich und ca. 10 Volumen-t Fasermaterial für den Mikrowellen-Spektralbereich Als Düppelfasern eignen sich beispielsweise metallbeschichtete Kunststoff- oder Glasfasern, Fasern aus Kohlenstoff sowie Metallfasern aus Aluminium oder Kupfer.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Breitband-Tarnnebel für den sichtbaren, infraroten und Mikrowellen-Spektralbereich g e k e n n z e i c kn e t durch eine Mischung aus einem an sich bekannten, im sichtbaren und infraroten Spektralbereich absorbierenden, pulver- oder tröpfchenförmigen Nebelstoff und elektrisch leitenden Fasern, wobei die Fasergröße derart bemessen ist, daß die Fasern die gleiche Sinkgeschwindigkeit aufweisen, wie der Nebelstoff.
2. Tarnnebel nach Anspruch 1 dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß die Mischung im dispergierten Zustand gleiche Dämpfung in den einzelnen Spektralbereich aufweist
3. Tarnnebel nach Anspruch 1 oder 2 dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß die Faserlänge so groß ist wie die größte Wellenlänge der zu dämpfenden Mikrowellen und der Faserdurchmesser 1-100 µm beträgt.
4. Tarnnebel nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Volumenanteil der Fasern 5-50 % beträgt.
5. Tarnnebel nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Fasern aus Metall und/oder Kohlenstoff aus metallbeschichtetem Glas oder Kunststoff bestehen.