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Die Erfindung betrifft Tarnmaterialien
mit einer dreidimensionalen Oberflächenstruktur, welche aus aneinander
anliegenden Auswölbungen
besteht, die mit Spitzen versehen sind.
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Dreidimensionale Oberflächenstrukturen
für Tarnungszwecke
sind bereits bekannt. Ein Beispiel stellt die US-A-3 069 796 dar,
welche Tarnungsschichten zeigt, die in spezieller Weise derart geschnitten
sind, dass sie beim Auseinanderziehen eine Blattwerk ähnliche
Struktur annehmen. Ein anderes Beispiel ist die US-A-3 863 967,
welche eine Radartarnung zeigt, die eine Vielzahl ähnlicher,
sich hohl verjüngender
pyramidförmiger
Vorsprünge zeigt,
die aneinander gepackt sind, um eine Art von Leiterschicht zu bilden.
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Ein spezielles Problem beim Tarnen
beleuchteter Objekte (einschließlich
Aufklärungsmitteln sowohl
im sichtbaren als auch im unsichtbaren Licht) besteht in der Schwierigkeit,
etwas zu erhalten, welches insgesamt der Natur ähnelt. Eine besondere Schwierigkeit
besteht darin, dass die Tarnungsoberflächen nach dem Stand der Technik
in verschiedenen Betrachtungswinkeln bzw. Beleuchtungen derartig
unterschiedlich erscheinen. So hat beispielsweise eine Grasfläche etwa
die gleiche Farbe und keine großen
Unterschiede in der Leuchtkraft bei Betrachtung gegen das Licht
im Vergleich mit einem Licht, welches bei 90° auftrifft oder bei der Betrachtung
in Richtung des Lichtes. Beispielsweise zeigt sich ein bemaltes
Weißblech
bei der Betrachtung gegen das Licht sehr hell und dies ist unabhängig davon,
wie gut und matt eine Tarnfarbe verwendet wurde, um das Weißblech zu
bedecken.
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Es hat sich beispielsweise in der
Praxis herausgestellt, dass eine Konstruktion, wie sie in der US-A-3
869 967 gezeigt ist, ziemlich ungeeignet für die Verkleidungs- oder Tarnzwecke nach
der vorliegenden Erfindung ist, da die dreidimensionale Struktur
aus ebenen Oberflächen
zusammengesetzt ist, welche eine sichtbare Reflexion ergeben, was
jedoch für
den dort beabsichtigten Verwendungszweck ohne Bedeutung ist, da
es der Radartarnung dient. In sichtbarem Licht und beispielsweise
nahe dem Infrarotbereich ist der Anblick von der Natur weit entfernt.
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Das der Erfindung zu Grunde liegende
Problem wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass eine dreidimensionale Oberfläche erhalten wird, welche in
jeder Richtung ein Minimum von ebenen spiegelaktiven Oberflächen aufweist.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein Tarnmaterial, welches eine dreidimensionale
Oberflächenstruktur
aufweist, die aus aneinander angrenzenden, mit Oberenden versehenen
Ausbauchungen besteht, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die
Ausbauchungen mit Spitzen versehen sind und gewölbte Oberflächen in im Wesentlichen Ansichtsrichtungen
aufweisen, und dass die Oberflächenstruktur
eine minimale Anzahl von spiegelaktiven Oberflächen aufweist.
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Die Ausbauchungen werden als mit
Spitzen versehen bezeichnet, was so verstanden werden soll, dass
einige Schnitte durch sie eine Schnittkurve formen, welche an der
Spitze im Wesentlichen winklig ist, jedoch etwas abgerundet sein
kann. Endungen mit mehr oder weniger ausgeprägten Spitzen oder Kanten werden
jedoch bevorzugt. Falls sie spitz ausgeführt sind, wird die Spitze selbst
in der Praxis etwas abgerundet sein, was ebenfalls für eine Kantenform
zutrifft.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind
die Ausbauchungen im Wesentlichen konische Ausbauchungen. Mit konisch
sollen nach der Erfindung solche Formen verstanden werden, die als
Spitze, geschlossene Leitlinie, welche zufällig oder ein Polygon aus geraden
oder gekrümmten
Linien sein kann, ein Kreis, eine Ellipse, usw. und einer Erzeugerkurve
beschrieben werden können.
In den meisten üblichen
Fällen
ist eine Erzeugerkurve eine gerade Linie, jedoch nach der hier beabsichtig ten
allgemeineren Definition ist es möglich, dass eine Erzeugerkurve
ebenfalls als gekrümmte
Linie verwendbar ist.
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Das Wesentliche ist, dass die Ausbauchungen
in praktisch allen Richtungen sich als gewölbte Oberflächen zeigen. Einfach gewölbte Oberflächen ergeben
dann einen Spiegelreflex längs
einer Linie. Doppelt gewölbte
Oberflächen
ergeben einen Spiegelreflex lediglich an einem Punkt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform
werden Ausbauchungen verwendet, welche eine Leitlinie aufweisen,
die kreisförmig
oder nahe kreisförmig
ist. Es ist ferner bevorzugt als Erzeugende im Wesentlichen gerade
Linien zu verwenden. Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden diese ferner
derartige Freiwinkel aufweisen, dass sie sich leicht aus einer Form
lösen,
wenn sie durch Gießen
hergestellt werden.
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Die Ausbauchungen können jedoch
auch andere Formen aufweisen. Falls die Leitlinien Polygone aus
geraden Linien sind, können
die Zwecke nach der Erfindung durch eine gekrümmte Erzeugende erreicht werden.
Falls die Leitlinien aus gekrümmten
Linienabschnitten bestehen, können
die Erzeugenden gerade oder gekrümmte
Linien sein. In diesen Fällen ist
es möglich,
nicht nur konvexe Oberflächen,
sondern auch teilweise oder vollständig konkave Oberflächen zu
erhalten. Beispielsweise können
die Ausbauchungen aus konkaven Oberflächen zusammengesetzt sein,
die längs
Linien aneinander angrenzen, welche dann als Kanten ausgebildet
sein können.
Offensichtlich existiert nahezu eine unendliche Anzahl möglicher
Variationen, die sämtliche
unter den Schutzumfang der Patentansprüche fallen sollen.
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Zusätzlich zu der sichtbaren Wirkung
ist es ferner möglich,
einen Tarneffekt gegen Radar zu erhalten, indem beispielsweise unter
der dreidimensionalen Struktur eine Schicht angeordnet wird, welche Radar
absorbierende Eigenschaften aufweist, was dadurch erreicht wird,
dass der Flächenwiderstand, wie
aus der US-A-3 733 606 bekannt, angeordnet wird. Ferner ist das
Einfärben
oder dergleichen mit unterschiedlichsten Arten von Tarnfarben nach
dem Stand der Technik möglich,
wie auch die Verwendung vorteilhafter Eigenschaften in anderen Wellenlängenabschnitten
von Strahlung.
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Im Folgenden soll nun die Erfindung
beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben
werden.
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1 zeigt
ein Beispiel eines Tarnmaterials nach der Erfindung;
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2 zeigt
einen Vergleich der Helligkeit für unterschiedliche
Betrachtungswinkel eines mit Tarnfarbe bemalten Weißbleches,
einer natürlichen
Grasfläche
und einem aus Konen aufgebauten Tarnmaterial;
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3A und 3B und 4A und 4B zeigen Farbaufzeichnungen
für ein
mit Tarnmaterial bemaltes Weißblech
bzw. eine Oberfläche
nach der vorliegenden Erfindung.
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In 1 ist
ein nicht einschränkendes
Beispiel eines Tarnmaterials nach der Erfindung gezeigt. Auf einer
Oberfläche
sind Kunststoffkonen mit einer Höhe
von 5 mm und etwa 60° Konuswinkel
geformt und in Reihen angeordnet, welche einen gegenseitigen Abstand
von 5 mm aufweisen. In diesem Falle ist die Symmetrie hexagonal,
indem sechs nächste Nachbarn
zu jedem Konus vorhanden sind. Alternativ können diese auch in einer Fünfecksform
angeordnet sein, das heißt
mit je vier nächsten
Nachbarn zu jedem Konus.
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Die konusförmigen Ausbauchungen können auch
in einer mehr als zufälligen
Unordnung angeordnet sein, obwohl eine geordnete Struktur bevorzugt
wird, nicht zuletzt aus Gründen
der Herstellung. Ferner kann die Größe der Konen innerhalb relativ großer Grenzen
variabel sein, wie beispielsweise von einer Höhe von 1 mm bis 50 mm. Die
Höhe von
5 mm ist ein zweckdienlicher Ausgleichswert im Hinblick auf die
Toleranz gegenüber
Schmutz, welche bei kleinen Konen verringert wird, und den Materialverbrauch
und Gewicht, welche bei größeren Konen
zunimmt.
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2 zeigt
ein Diagramm, in welchem die Lumineszenz als Funktion des Betrachtungswinkels gemessen
wurde und zwar gemessen zwischen einem streifenden Einfall und gegen
das Licht (–90°) und streifenden
Einfall und mit dem Licht (+ 90°)
und dies für
drei unterschiedliche Oberflächen:
die Kurve 1 zeigt eine Weißblechoberfläche, welche
mit einer matten Tarnfarbe gestrichen ist, die Kurve 2 eine natürliche Grasoberfläche und
die Kurve 3 eine Oberfläche,
wie sie in 1 gezeigt
ist. Die Lumineszenz wird in willkürlich, jedoch linearen Einheiten
angegeben. Die Messungen erfolgten in Sonnenlicht auf einem Rasen
mit für
die Kurve 1 eines bemalten Weißbleches,
das auf den Boden gelegt war, und für die Kurve 3 eine Platte mit
Konen nach der Erfindung, welche gleichermaßen auf den Boden gelegt war.
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Wie aus den Figuren ersichtlich,
ist das Weißblech
insbesondere im Gegenlicht nachteilig. Kaum irgendein Objekt in
der Natur, mit Ausnahme möglicherweise
Wasserflächen,
zeigen eine derartige-Helligkeit im Gegenlicht. Im Anbetracht der
Tatsache, dass gerade Weißblechoberflächen und
dergleichen bei dem meisten militärischen Material ausgesprochen üblich sind,
welches der Tarnung bedarf, ist klar, dass eine Verbesserung in
dieser Beziehung von großer
Bedeutung ist.
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Die Grasoberfläche, welche Kurve 2 entspricht,
muss als diejenige aufgefaßt
werden, welche wünschenswerterweise
erreicht werden soll. Diesbezüglich
ist die beispielsweise Konstruktion gemäß Kurve 3 eine zufriedenstellende
Imitation.
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Die beispielhafte Konstruktion wurde
aus einem opaken Material hergestellt. Die in der vorwärts gerichteten
Lichtrichtung beobachtete Vergrößerung der
Lumineszenz hängt
davon ab; eine Grasoberfläche
besteht aus Blättern,
welche eine bestimmte Transparenz aufweisen. Falls das Konusmaterial
etwas transparent gemacht wird, wird das Resultat noch natürlicher
sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
sind die Konen daher aus einem etwas transparenten Material hergestellt
und bevorzugt hohl.
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Die 3A, 3B zeigen Farbdiagramme betreffend
das bemalte Weißblech
und gemessen bei verschiedenen Sichtwinkeln. 3A zeigt somit ein Diagramm entsprechend
CIE 1931, wonach sich die mit Tarnfarbe bemalte Platte in der Farbe ändert, wenn
sich der Sichtwinkel zwischen streifendem Gegenlicht und streifendem
Vorwärtslicht ändert. 3B zeigt mit der gleichen
x-Achse, wie 3A, die
Leuchtkraft (Skala willkürlich,
jedoch linear), wenn der Winkel von streifendem Vorwärtslicht
(am meisten links) zu Gegenlicht (am meisten rechts im Diagramm)
geändert
wird. Als Vergleich zeigen 3A und 3B ähnliche Messungen für eine Oberfläche, welche
Konen nach der vorliegenden Erfindung aufweist. Die erfindungsgemäße Oberfläche hat
folglich erheblich bessere Eigenschaften hinsichtlich der Helligkeit
als auch der Farbe für
unterschiedliche Sichtwinkel. Sämtliche
Diagramme wurden mittels eines Minolta Chromameters Modell CS 100
aufgezeichnet.
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Aus diesen Diagrammen ergibt sich
somit, dass ziemlich größere Farbänderungen
auftreten, wenn der Sichtwinkel geändert wird. 3B und 4B bekräftigen das
in 2 gezeigte Resultat.
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Die beabsichtigte dreidimensionale
Struktur kann in unterschiedlicher Weise hergestellt werden, wie
dies dem Fachmann auf dem Gebiet von Kunststoffen bekannt ist. Eine
Möglichkeit
besteht im Gießen,
eine andere im Prägen
eines Bahnmaterials, bevorzugt, nachdem dieses auf einem Träger montiert ist,
welcher ein gewobener oder ein Kunststoffträger sein kann. Es ist außerdem möglich, diese
Struktur aus Metall herzustellen.
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Obwohl die Erfindung beispielhaft
durch eine Struktur bestimmter Dimensionen erläutert wurde, ist offensichtlich,
dass diese in unterschiedlichster Weise geändert werden kann, was von
dem Verwendungszweck abhängt.
Die erfindungsgemäße Wirkung
wird ebenfalls mit der gleichen Struktur im größeren oder kleineren Maßstab erreicht.
Ein großer Maßstab und
eine massive Ausführungsform
führt zu einem
großen
Materialverbrauch und einem Muster, welches aus näherer Entfernung sichtbar
ist. Bei einem kleinen Maßstab
können
Schwierigkeiten bei der Herstellung wie auch bei der Reinigung auftreten.
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In Abhängigkeit von den Umständen kann die
Oberfläche
mit unterschiedlichen Tarnfarben/Anstrichen eingefärbt sein,
wie beispielsweise Sommerfarben, Winterfarben oder Wüstenfarben.
Derartige Anstriche oder Färbemittel
sollten Tarneigenschaften innerhalb eines großen Wellenlängenbereichs aufweisen, von
UV bis zu und nahe dem Infrarotbereich. Das Material kann selbsttragend
hergestellt werden oder beispielsweise an Fahrzeugen oder Tanks
befestigt werden.
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Ferner kann dieses Material verwendet
werden, um Oberflächen
teilweise zu bedecken oder kann weniger regelmäßig hergestellt werden, als
dies beispielhaft erläutert
wurde.