EP1102027A2 - Infra-red camouflage system - Google Patents

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EP1102027A2
EP1102027A2 EP00118642A EP00118642A EP1102027A2 EP 1102027 A2 EP1102027 A2 EP 1102027A2 EP 00118642 A EP00118642 A EP 00118642A EP 00118642 A EP00118642 A EP 00118642A EP 1102027 A2 EP1102027 A2 EP 1102027A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
infrared
areas
camouflage device
camouflage
emissivity
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP00118642A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1102027A3 (en
Inventor
Andreas Leupolz
Werner Dr. Scherber
Walter Rothmund
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
OGUS Netze und Wirkwaren GmbH and Co KG
Original Assignee
Dornier GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dornier GmbH filed Critical Dornier GmbH
Publication of EP1102027A2 publication Critical patent/EP1102027A2/en
Publication of EP1102027A3 publication Critical patent/EP1102027A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41WEAPONS
    • F41HARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H3/00Camouflage, i.e. means or methods for concealment or disguise
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10S428/919Camouflaged article
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24942Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including components having same physical characteristic in differing degree

Definitions

  • the invention relates to a camouflage device for infrared (IR) camouflage for land targets.
  • IR infrared
  • she is particularly suitable for camouflaging military objects, especially land vehicles, against thermal imaging devices and infrared search heads.
  • thermal camouflage With thermal camouflage, the aim is to adapt the thermal radiation emitted by the object to be camouflaged to the level of the respective thermal background.
  • attempts are made to influence the temperature of the observable surfaces by means of constructive measures (thermal insulation, insulation, ventilation). This enables improvements in the area of the active signature, ie for internal heat sources (engine, transmission, energy units). These measures do not achieve a satisfactory solution with regard to solar heating (passive signature), since the heating behavior of military objects generally differs greatly from that of a natural background.
  • Proposed solutions to compensate for these deviations by active reheating or cooling, as described, for example, in DE 32 17 977 A1 are not very practical, particularly because of the high energy consumption.
  • EP 0 250 742 A1 describes a device with which the emissivity can be controlled. This allows the heat radiation of an object to be set within wide limits as desired by controlling the heat reflection and emission components with very little energy expenditure. This greatly reduces the contrast between the thermal radiation and the background.
  • these surface areas require different embodiments the camouflage.
  • the known low-emitting camouflage means with a fixed and if possible low emissivity can be used because it is independent of the observation point the floor temperatures in front of the object are reflected.
  • the radiation temperature of the soil is generally the same as the rest of the thermal Background identical. By transferring this temperature to that Camouflaging object can therefore have a high contrast reduction with the corresponding Camouflage gain can be achieved.
  • the known low-emitting camouflage means cannot be used easily for surfaces with a predominantly horizontal orientation.
  • the problem is that if these surfaces are observable, they mostly reflect sky temperatures close to Zenith. Since these sky temperatures are very low, but can vary greatly depending on the cloud state, the result is an extreme dependence of the reflected heat radiation on the cloud state.
  • horizontal surfaces that are provided with low-emitting camouflage agents will have "cold spots" if self-emission is more than compensated for by reflection from the cold sky.
  • Low-emitting behavior is only desired to the extent that a reduction in the thermal radiation is necessary as a result of increasing solar heating of the surface. Similar problems exist with surfaces that are oriented upwards (angle to the horizontal less than approx. 65 °). They can also reflect the sky radiation.
  • a camouflage device for substantially to create vertically aligned object surfaces with which without elaborate Measurement and control devices can be effectively camouflaged.
  • the basic idea of the invention is to disassemble the surface to be provided in areas inclined towards the ground and towards the sky, the largest possible proportion of the radiation reflected on the camouflage device comes from the ground and as little as possible from the sky radiation or only warmer areas of the sky near the horizon are reflected.
  • This can be done according to the invention can be achieved by a surface structure that consists exclusively of consists of two groups of partial areas, the partial areas following the first group are aligned below and with the vertical an angle a between 5 ° and 45 ° form and the partial areas of the second group are aligned upwards, and with of the vertical form an angle ⁇ between 50 ° and 85 °, where ⁇ + ⁇ ⁇ 90 °.
  • the partial areas within the same group can have different angles ⁇ or have ⁇ .
  • the total area of all upwardly oriented partial areas is advantageously smaller than the total area of all partial areas facing downwards.
  • the structure sizes of the surface structure are in particular between 12 ⁇ m and 1 cm, preferably between 100 ⁇ m and 1 mm.
  • the structure sizes are selected so that that they are larger than the wavelength of infrared radiation and smaller than that Wavelength of radar radiation.
  • a suitable size range for this is between 20 ⁇ m and 1mm. This ensures that the inventive Structure of the radar reflector cross-section is not negative due to multiple reflections being affected.
  • an IR-transparent cover layer for example a pigmented and matted polyethylene film
  • a contour outline is also introduced in the infrared. This can be produced very effectively by different thicknesses of the color-providing cover layer lying on top, so that a spot-like pattern is superimposed on the infrared signature in all temperature states of the system.
  • the downward-facing partial areas which are the floor portions, are advantageous reflect from a material with the lowest possible infrared emissivity, i.e. maximum infrared reflectivity. Typical values for this are ⁇ ⁇ 0.5.
  • the upward-facing areas that reflect the sky radiation can of a material with a high infrared emissivity (in particular ⁇ ⁇ 0.8, e.g. ⁇ ⁇ 0.9) are formed so that the reflection of sky radiation is suppressed can be.
  • a material with a high infrared emissivity in particular ⁇ ⁇ 0.8, e.g. ⁇ ⁇ 0.9
  • the camouflage device according to the invention does not require any additional control electronics such as. Sensors, actuators, control electronics and cabling. Also the exact, spatially resolved determination of the surface temperature, which at a camouflage device according to the prior art mentioned at the outset Setting the emissivity required for each actively controllable IR camouflage element is eliminated.
  • the larger, downward facing area is the Soil portions reflected, with a layer with the lowest possible emissivity, i.e. maximum IR reflectivity.
  • the upward-facing partial areas, that reflect the sky radiation can be made of a material with high infrared emissivity be formed so that any reflection from the sky is suppressed can be.
  • the production of the (micro) structuring according to the invention can vary Structure size through various common processes such as embossing, milling, engraving or photolithographic processes.
  • a correspondingly structured Tool can then e.g. to transfer the structure to a - preferably self-adhesive Plastic film, e.g. by hot stamping in a calender become.
  • a high IR reflection is achieved by metallization and a subsequent one IR-transparent colored top layer.
  • Another possibility consists of painting the structure with low-emitting camouflage paint.
  • Plastic films made of IR-transparent materials e.g. polyolefins such as PE, PP
  • Hot stamping to provide the structure and the IR reflector through the back To apply metallization.
  • the structuring also causes Matting necessary to reduce the visual gloss of the plastic film.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)

Abstract

The camouflage system has a structured surface facing the observer. This comprises two groups of discrete areas. Areas in the first group are directed downwards, forming an angle alpha of 5 degrees -45 degrees with the vertical. Those of the second group are directed upwardly, making an angle beta with the vertical of 50 degrees -85 degrees . The sum alpha + beta is less than 90 degrees An Independent claim is included for the corresponding method, in which downwardly-directed surfaces of the object to be camouflaged are coated with a material of low IR emissivity. Those directed upwardly, are coated with a material of high IR emissivity.

Description

Die Erfindung betrifft eine Tarnvorrichtung zur Infrarot(IR)-Tarnung für Landziele. Sie eignet sich insbesondere zur Tarnung militärischer Objekte, vor allem Landfahr-zeuge, gegen Wärmebildgeräte und Infrarotsuchköpfe.The invention relates to a camouflage device for infrared (IR) camouflage for land targets. she is particularly suitable for camouflaging military objects, especially land vehicles, against thermal imaging devices and infrared search heads.

Bei der thermischen Tarnung wird eine Anpassung der vom zu tarnenden Objekt emittierten Wärmestrahlung auf das Niveau des jeweiligen thermischen Hinter-grundes angestrebt. Dabei wird zum Beispiel versucht, die Temperatur der beobachtbaren Oberflächen durch konstruktive Maßnahmen (Wärmedämmung, Isolation, Hinterlüftung) zu beeinflussen. Verbesserungen sind hierdurch im Bereich der aktiven Signatur, d.h. für interne Wärmequellen (Motor, Getriebe, Energie-aggregate) möglich. Keine befriedigende Lösung wird durch diese Maßnahmen in bezug auf die solare Erwärmung (passive Signatur) erzielt, da das Erwärmungs-verhalten militärischer Objekte in der Regel stark von dem eines natürlichen Hinter-grundes abweicht. Lösungsvorschläge, diese Abweichungen durch aktive Nach-heizung bzw. Kühlung zu kompensieren, wie z.B. in DE 32 17 977 A1 beschrieben, sind vor allem wegen des hohen Energieverbrauchs wenig praktikabel.With thermal camouflage, the aim is to adapt the thermal radiation emitted by the object to be camouflaged to the level of the respective thermal background. Here, for example, attempts are made to influence the temperature of the observable surfaces by means of constructive measures (thermal insulation, insulation, ventilation). This enables improvements in the area of the active signature, ie for internal heat sources (engine, transmission, energy units). These measures do not achieve a satisfactory solution with regard to solar heating (passive signature), since the heating behavior of military objects generally differs greatly from that of a natural background. Proposed solutions to compensate for these deviations by active reheating or cooling, as described, for example, in DE 32 17 977 A1 , are not very practical, particularly because of the high energy consumption.

Andere bekannte Lösungsansätze verfolgen das Ziel, die Signaturminderung nicht durch die Beeinflussung der tatsächlichen Oberflächentemperatur zu erzielen, sondern durch die Veränderung des Emissionsverhaltens der Oberfläche. Es ist bekannt, daß die Wärmeabstrahlung eines Körpers nicht nur von seiner Temperatur, sondern auch vom Emissionsgrad ε seiner Oberfläche bestimmt wird. Der Einsatz niedrig emittierender Oberflächenschichten zur Infrarottarnung ist bekannt und z.B. in der DE 30 43 381 A1 und der EP 0 123 660 A1 beschrieben. Ein Problem bei dieser Art der Tarnung mit niedrig emittierenden Tarnmitteln besteht darin, daß der IR-Reflexionsgrad p bei Reduzierung des Wärmeemissionsgrads ε prinzipiell nach der Formel ρ = 1 - ε ansteigt, und somit eine erhöhte Reflexion von Umgebungsstrahlung auftritt. Diese überlagert die Eigenemission, so daß die Wärmeabstrahlung und somit die beobachtbare Strahlungstemperatur bei der Reduktion des Emissionsgrads zunehmend auch von den Temperaturen der eingespiegelten Umgebungsflächen (Bodentemperatur, Himmelstemperatur) abhängt. Als kritisch haben sich besonders Reflexionen aus zenithnahen Himmelsbereichen erwiesen, da sich deren Strahlungs-temperaturen je nach Bewölkungszustand extrem unterscheiden und die Signatur stark beeinflussen können. Ein bekannter Effekt bei niedrig emittierenden Tarnmitteln ist die Beobachtung von "Cold Spots", d.h. Flächenbereiche mit einer gegenüber dem Hintergrund zu niedrigen Strahlungstemperatur aufgrund der Reflexion kalter Himmelsanteile.Other known solutions pursue the goal of achieving the signature reduction not by influencing the actual surface temperature, but by changing the emission behavior of the surface. It is known that the heat radiation of a body is determined not only by its temperature, but also by the emissivity ε of its surface. The use of low-emitting surface layers for infrared camouflage is known and is described, for example, in DE 30 43 381 A1 and EP 0 123 660 A1 . A problem with this type of camouflage with low-emitting camouflage means is that the IR reflectance p increases in principle with the reduction in the heat emissivity ε according to the formula ρ = 1 - ε, and thus an increased reflection of ambient radiation occurs. This superimposes the self-emission, so that the heat radiation and thus the observable radiation temperature with the reduction of the emissivity increasingly depends on the temperatures of the reflected surrounding surfaces (ground temperature, sky temperature). In particular, reflections from areas close to the zenith have proven to be critical, since their radiation temperatures differ extremely depending on the state of cloudiness and can strongly influence the signature. A known effect with low-emitting camouflage agents is the observation of "cold spots", ie surface areas with a radiation temperature that is too low compared to the background due to the reflection of cold sky parts.

Um diesen Umstand zu berücksichtigen, wird in der EP 0 250 742 A1 eine Vorrichtung beschrieben, mit der das Emissionsvermögen gesteuert werden kann. Damit kann die Wärmeabstrahlung eines Objektes durch Steuerung der Wärmereflexions- und Emissionsanteile mit sehr geringem Energieaufwand in weiten Grenzen nach Wunsch eingestellt werden. Dadurch ist eine Kontrastminderung der thermischen Abstrahlung gegenüber dem Hintergrund in hohem Maße möglich.To take this into account, EP 0 250 742 A1 describes a device with which the emissivity can be controlled. This allows the heat radiation of an object to be set within wide limits as desired by controlling the heat reflection and emission components with very little energy expenditure. This greatly reduces the contrast between the thermal radiation and the background.

Nachteilig ist jedoch der hohe Aufwand zur Realisierung entsprechender Systeme und die Notwendigkeit für zusätzliche Meß- und Regeleinrichtungen.However, the high outlay for implementing corresponding systems is disadvantageous and the need for additional measuring and control devices.

Beim Einsatz von niedrig emittierenden Infrarot-Tarnmitteln müssen die geometrischen Besonderheiten des zu tarnenden Objekts berücksichtigt werden. Hierbei sind im wesentlichen zu unterscheiden:

  • zum Boden geneigte Flächenbereiche
  • horizontale oder zum Himmel geneigte Flächenbereiche
  • senkrechte bzw. gering (bis ca. 25° zur Vertikalen) zum Himmel geneigte Flächenbereiche.
When using low-emitting infrared camouflage means, the geometric peculiarities of the object to be camouflaged must be taken into account. There are two main differences:
  • Surface areas inclined to the floor
  • horizontal areas or areas inclined towards the sky
  • Surface areas that are vertical or slightly inclined (up to approx. 25 ° to the vertical) to the sky.

Grundsätzlich erfordern diese Flächenbereiche unterschiedliche Ausführungsformen der Tarnmittel. Für den Fall mit überwiegend zum Boden geneigten Flächen können die bekannten niedrig emittierenden Tarnmittel mit fest eingestelltem und möglichst geringem Emissionsgrad verwendet werden, da unabhängig vom Beobachtungs-standpunkt die vor dem Objekt befindlichen Bodentemperaturen reflektiert werden. Die Strahlungstemperatur des Bodens ist im Allgemeinen mit dem restlichen thermischen Hintergrund identisch. Durch Übertragung dieser Temperatur auf das zu tarnende Objekt kann deshalb eine hohe Kontrastminderung mit entsprechendem Tarngewinn erzielt werden. Eingesetzt werden können in diesem Fall die bekannten LE-(=Low Emission) Tarnmittel, wie zum Beispiel niedrig emittierende Lacke (LEP=Low Emission Paint) oder niedrig emittierende Kunststoffolien (LEF=Low Emission Foil).Basically, these surface areas require different embodiments the camouflage. For the case with mostly sloping surfaces the known low-emitting camouflage means with a fixed and if possible low emissivity can be used because it is independent of the observation point the floor temperatures in front of the object are reflected. The radiation temperature of the soil is generally the same as the rest of the thermal Background identical. By transferring this temperature to that Camouflaging object can therefore have a high contrast reduction with the corresponding Camouflage gain can be achieved. In this case, the known ones can be used LE - (= Low Emission) camouflage agents, such as low-emitting paints (LEP = Low Emission Paint) or low-emitting plastic films (LEF = Low Emission Foil).

Für Flächen mit überwiegend horizontaler Ausrichtung sind die bekannten niedrig emittierende Tarnmittel nicht ohne weiteres einsetzbar. Das Problem besteht darin, daß diese Flächen, wenn sie beobachtbar sind, immer überwiegend zenithnahe Himmelstemperaturen reflektieren. Da diese Himmelstemperaturen sehr niedrig sind, dabei jedoch je nach Bewölkungszustand stark variieren können, resultiert eine extreme Abhängigkeit der reflektierten Wärmeabstrahlung vom Bewölkungszustand. In vielen Fällen werden deshalb horizontale Flächen, die mit niedrig emittierenden Tarnmitteln versehen sind, "Cold Spots" aufweisen, wenn durch Reflexion des kalten Himmels die Eigenemission überkompensiert wird. Niedrig emittierendes Verhalten ist nur in dem Maße erwünscht, wie infolge einer zunehmenden solaren Erwärmung der Oberfläche eine Reduzierung der thermischen Abstrahlung notwendig wird.
Ähnliche Probleme bestehen bei Flächen, die nach oben ausgerichtet sind (Winkel zur Horizontalen kleiner ca. 65°). Auch sie können die Himmelsstrahlung reflektieren.
The known low-emitting camouflage means cannot be used easily for surfaces with a predominantly horizontal orientation. The problem is that if these surfaces are observable, they mostly reflect sky temperatures close to Zenith. Since these sky temperatures are very low, but can vary greatly depending on the cloud state, the result is an extreme dependence of the reflected heat radiation on the cloud state. In many cases, therefore, horizontal surfaces that are provided with low-emitting camouflage agents will have "cold spots" if self-emission is more than compensated for by reflection from the cold sky. Low-emitting behavior is only desired to the extent that a reduction in the thermal radiation is necessary as a result of increasing solar heating of the surface.
Similar problems exist with surfaces that are oriented upwards (angle to the horizontal less than approx. 65 °). They can also reflect the sky radiation.

Die Situation bei der Tarnung von im wesentlich senkrechten Flächen (dies schließt gering zum Himmel geneigte Flächen - bis ca. 25° zur Vertikalen - mit ein) ist eine Mischung der bereits beschriebenen Verhältnissen bei horizontalen bzw. nach oben ausgerichteten Flächen einerseits und bei zum Boden geneigten Flächen andererseits. Je nach Beobachtungswinkel stammt die am Tarnmittel reflektierte Wärmestrahlung überwiegend von bodennahen Bereichen oder aus der Himmels-strahlung. Problematisch ist dabei, dass bereits geringe Änderungen des Beobach-tungswinkels (oder äquivalent: geringe Änderung der Flächenneigung, z.B. bei bewegten getarnten Objekten) eine starke Änderung im Verhältnis dieser Anteile bewirken.The situation with the camouflage of essentially vertical surfaces (this closes Areas slightly inclined towards the sky - up to approx. 25 ° to the vertical - are one Mixing of the relationships already described with horizontal or upward aligned surfaces on the one hand and on surfaces inclined to the ground on the other. Depending on the observation angle, the one reflected on the camouflage means Heat radiation predominantly from areas near the ground or from the sky. The problem here is that even small changes in the observation angle (or equivalent: slight change in surface inclination, e.g. at moving camouflaged objects) a sharp change in the ratio of these proportions cause.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine Tarnvorrichtung für im wesentlichen senkrecht ausgerichtete Objektoberflächen zu schaffen, mit dem ohne aufwendige Mess- und Regeleinrichtungen eine effektive Tarnung erreicht werden kann. Dabei sollten die auf die Himmelsstrahlung bzw. auf die Bodenstrahlung entfallenden Anteile der reflektierten Strahlung über einen möglichst großen Neigungswinkelbereich konstant bleiben.It is therefore an object of the invention to provide a camouflage device for substantially to create vertically aligned object surfaces with which without elaborate Measurement and control devices can be effectively camouflaged. there should those that are attributed to the sky radiation or to the ground radiation Portions of the reflected radiation over the largest possible inclination angle range remain constant.

Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sowie ein Tarnverfahren unter Einsatz des erfindungsgemäßen Tarnmittels sind Gegenstand weiterer Ansprüche.This object is achieved with the subject matter of patent claim 1. Beneficial Designs and a camouflage process using the invention Camouflage agents are the subject of further claims.

Der grundlegende Gedanke der Erfindung besteht darin, eine Zerlegung der Oberfläche in zum Boden geneigte und zum Himmel geneigte Teilflächen vorzusehen, wobei ein möglichst großer Anteil der an der Tarnvorrichtung reflektierten Strahlung vom Boden und ein möglichst geringer Anteil von der Himmelsstrahlung stammt oder nur wärmere horizontnahe Himmelsbereiche reflektiert werden. Dies kann erfin-dungsgemäß durch eine Oberflächenstruktur erreicht werden, die ausschließlich aus zwei Gruppen von Teilflächen besteht, wobei die Teilflächen der ersten Gruppe nach unten ausgerichtet sind und mit der Vertikalen einen Winkel a zwischen 5° und 45° bilden und die Teilflächen der zweiten Gruppe nach oben ausgerichtet sind, und mit der Vertikalen einen Winkel β zwischen 50° und 85° bilden, wobei α+β < 90° ist. Dabei können die Teilflächen innerhalb derselben Gruppe unterschiedliche Winkel α bzw. β aufweisen. The basic idea of the invention is to disassemble the surface to be provided in areas inclined towards the ground and towards the sky, the largest possible proportion of the radiation reflected on the camouflage device comes from the ground and as little as possible from the sky radiation or only warmer areas of the sky near the horizon are reflected. This can be done according to the invention can be achieved by a surface structure that consists exclusively of consists of two groups of partial areas, the partial areas following the first group are aligned below and with the vertical an angle a between 5 ° and 45 ° form and the partial areas of the second group are aligned upwards, and with of the vertical form an angle β between 50 ° and 85 °, where α + β <90 °. The partial areas within the same group can have different angles α or have β.

Die Gesamtfläche aller nach oben ausgerichteten Teilflächen ist vorteilhaft geringer als die Gesamtfläche aller nach unten ausgerichteter Teilflächen.The total area of all upwardly oriented partial areas is advantageously smaller than the total area of all partial areas facing downwards.

Die Strukturgrößen der Oberflächenstruktur liegen insbesondere zwischen 12 µm und 1 cm, bevorzugt zwischen 100 µm und 1 mm.The structure sizes of the surface structure are in particular between 12 μm and 1 cm, preferably between 100 µm and 1 mm.

Die Strukturgrößen werden in einer besonders vorteilhaften Ausführung so gewählt, dass sie größer sind als die Wellenlänge von Infrarot-Strahlung und kleiner als die Wellenlänge von Radarstrahlung. Ein hierfür geeigneter Größenbereich ist der zwischen 20µm und 1mm. Dadurch ist sichergestellt, dass durch die erfindungs-gemäße Struktur der Radarrückstrahlquerschnitt durch Mehrfachreflexe nicht negativ beeinflusst wird.In a particularly advantageous embodiment, the structure sizes are selected so that that they are larger than the wavelength of infrared radiation and smaller than that Wavelength of radar radiation. A suitable size range for this is between 20µm and 1mm. This ensures that the inventive Structure of the radar reflector cross-section is not negative due to multiple reflections being affected.

Zur Erhaltung der visuellen Tarnwirkung kann als äußerer Abschluss der Tarnvorrichtung in Richtung des Beobachters eine IR-transparente Deckschicht (z.B. eine pigmentierte und mattierte Polyethylenfolie) vorgesehen werden.
Darüber hinaus lassen sich zusätzliche Tarneffekte nach dem Prinzip des Flecken-tarnanstrichs erreichen, in dem auch im Infraroten eine Konturzerreißung eingeführt wird. Dies kann sehr effektiv durch unterschiedliche Dicken der obenliegenden farbgebenden Deckschicht erzeugt werden, so dass bei allen Temperaturzuständen des Systems der Infrarotsignatur eine fleckenartige Musterung überlagert wird.
To maintain the visual camouflage effect, an IR-transparent cover layer (for example a pigmented and matted polyethylene film) can be provided as the outer end of the camouflage device towards the observer.
In addition, additional camouflage effects can be achieved according to the principle of spot camouflage, in which a contour outline is also introduced in the infrared. This can be produced very effectively by different thicknesses of the color-providing cover layer lying on top, so that a spot-like pattern is superimposed on the infrared signature in all temperature states of the system.

Vorteilhaft werden die nach unten ausgerichteten Teilflächen, die die Bodenanteile reflektieren, von einem Material mit möglichst geringem Infrarot-Emissionsgrad, d.h. maximaler Infrarot-Reflektivität gebildet. Typische Werte hierfür sind ε ≤ 0,5.The downward-facing partial areas, which are the floor portions, are advantageous reflect from a material with the lowest possible infrared emissivity, i.e. maximum infrared reflectivity. Typical values for this are ε ≤ 0.5.

Die nach oben ausgerichteten Teilflächen, die die Himmelsstrahlung reflektieren, können von einem Material mit hohem Infrarot-Emissionsgrad (insbesondere ε ≥ 0,8, z.B. ε ≈ 0,9) gebildet werden, so dass die Reflexion von Himmelsstrahlung unterdrückt werden kann. The upward-facing areas that reflect the sky radiation, can of a material with a high infrared emissivity (in particular ε ≥ 0.8, e.g. ε ≈ 0.9) are formed so that the reflection of sky radiation is suppressed can be.

Die erfindungsgemäße Tarnvorrichtung benötigt keinerlei zusätzliche Steuerungselektronik wie z.B. Sensoren, Aktoren, Ansteuerungselektronik und Verkabelung. Auch die genaue, ortsaufgelöste Bestimmung der Oberflächentemperatur, die bei einer eingangs erwähnten Tarnvorrichtung gemäß dem Stand der Technik zur Einstellung des Emissionsgrades für jedes aktiv steuerbare IR-Tarnelement erforderlich ist, entfällt.The camouflage device according to the invention does not require any additional control electronics such as. Sensors, actuators, control electronics and cabling. Also the exact, spatially resolved determination of the surface temperature, which at a camouflage device according to the prior art mentioned at the outset Setting the emissivity required for each actively controllable IR camouflage element is eliminated.

Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind:

  • Es wird eine hohe IR-Tarnwirksamkeit für unterschiedlichste Objekte erreicht;
  • Die erfindungsgemäße Tarnvorrichtung ist in Form kostengünstiger, robuster Elemente realisierbar;
  • Eine zusätzliche visuelle Tarnung in beliebiger Farbgebung ist möglich.
Further advantages of the device according to the invention are:
  • A high IR camouflage effectiveness is achieved for different objects;
  • The camouflage device according to the invention can be implemented in the form of inexpensive, robust elements;
  • Additional visual camouflage in any color is possible.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1
eine konkrete Ausführung der erfindungsgemäßen Tarnvorrichtung;
Fig. 2
die auf die Himmelsstrahlung bzw. auf die Bodenstrahlung entfallenden Anteile der an der Tarnvorrichtung nach Fig. 1 reflektierten Strahlung in Abhängigkeit von der Beobachtungsrichtung;
Fig. 3
die scheinbare Objekttemperatur in Abhängigkeit von der Beobachtungsrichtung bei Einsatz einer erfindungsgemäßen Tarnvorrichtung (Kurve b) im Vergleich zu einer bekannten Tarnvorrichtung (Kurve a).
The invention is explained in more detail with reference to drawings. Show it:
Fig. 1
a concrete embodiment of the camouflage device according to the invention;
Fig. 2
the proportions of the radiation reflected on the sky radiation or on the ground radiation reflected on the camouflage device according to FIG. 1 as a function of the direction of observation;
Fig. 3
the apparent object temperature as a function of the direction of observation when using a camouflage device according to the invention (curve b) compared to a known camouflage device (curve a).

Fig. 1 zeigt eine Ausführung der erfindungsgemäßen Oberflächenstruktur. Sie besteht aus einer regelmäßigen Folge von Erhebungen mit dreieckigem Querschnitt, deren Hypothenusen (Länge L) im wesentlichen vertikal ausgerichtet ist. Es handelt sich um eine Rillenstruktur mit horizontal ausgerichteten asymmetrischen Rillen. Die Geometrie der Struktur ist durch die Winkel a und β und durch die Strukturgröße L eindeutig festgelegt. Der Winkel ϕ ist der Blickwinkel eines Beobachters zur Horizontalen. Geeignete Wertebereiche für die Winkel α,β sind:

  • α: [5, 45]; bevorzugt [15,25]
  • β: [50,85]; bevorzugt [55,70].
  • 1 shows an embodiment of the surface structure according to the invention. It consists of a regular series of surveys with a triangular cross section, the hypotenuses (length L) of which are oriented essentially vertically. It is a groove structure with horizontally aligned asymmetrical grooves. The geometry of the structure is clearly defined by the angles a and β and by the structure size L. The angle ϕ is the point of view of an observer to the horizontal. Suitable value ranges for the angles α, β are:
  • α: [5, 45]; preferred [15.25]
  • β: [50.85]; preferred [55.70].
  • Unter Berücksichtigung der Reflexionsverhältnisse der beiden beobachtbaren Teilflächen bei verschiedenen Winkeln ϕ können die Anteile ermittelt werden, die sich bei unterschiedlichen Winkeln α und β der Struktur ergeben. Fig. 2 zeigt die prozentualen Anteile der vom Boden bzw. Himmel bei verschiedenen Beobachtungswinkeln ϕ reflektierten Strahlung dieser Struktur für eine besonders günstige Geometrie mit α=15° und β=65°. Wie man sieht, sind über einen großen Winkelbereich die reflektierten Anteile, die vom Himmel bzw. vom Boden stammen, annähernd konstant, wobei der Bodenanteil wunschgemäß sehr hoch ist.Taking into account the reflection ratios of the two observable Partial areas at different angles ϕ can be determined the proportions that at different angles α and β of the structure. Fig. 2 shows the percentages Proportion of the from the ground or sky at different observation angles ϕ reflected radiation of this structure for a particularly favorable geometry α = 15 ° and β = 65 °. As you can see, over a large angular range are the reflected ones Parts coming from the sky or from the ground are almost constant, the proportion of soil as desired is very high.

    Für maximale Wirksamkeit ist die größere, nach unten gerichtete Teilfläche, die die Bodenanteile reflektiert, mit einer Schicht mit möglichst geringem Emissionsgrad, d.h. maximaler IR-Reflektivität, auszustatten. Die nach oben ausgerichteten Teilflächen, die die Himmelsstrahlung reflektieren, können von einem Material mit hohem Infrarot-Emissionsgrad gebildet werden, so dass jegliche Reflexion aus dem Himmel unterdrückt werden kann.For maximum effectiveness, the larger, downward facing area is the Soil portions reflected, with a layer with the lowest possible emissivity, i.e. maximum IR reflectivity. The upward-facing partial areas, that reflect the sky radiation can be made of a material with high infrared emissivity be formed so that any reflection from the sky is suppressed can be.

    Fig. 3 zeigt die Strahlungstemperaturen von zwei Flächen mit gleichem Emissionsgrad, die bei verschiedenen Beobachtungswinkeln ϕ gemessen wurden, wobei die mit a gekennzeichnete Kurve die Messwerte einer unstrukturierten Fläche und die mit b gekennzeichnete Kurve die Messwerte einer erfindungsgemäßen Struktur wiedergibt. Man erkennt, daß die Strahlungstemperaturen der unstrukturierten Probe ab einem bestimmten Winkel durch Reflexion einer kalten Himmelsfläche stark absinkt, während die strukturierte Probe in der gleichen Strahlungsumgebung wunschgemäß praktisch keine derartige Winkelabhängigkeit zeigt.3 shows the radiation temperatures of two surfaces with the same emissivity, which were measured at different observation angles ϕ, the curve marked with a the measured values of an unstructured surface and the with b marked curve shows the measured values of a structure according to the invention. It can be seen that the radiation temperatures of the unstructured sample decrease at a certain angle due to the reflection of a cold sky surface, while the structured sample is in the same radiation environment as desired shows practically no such angle dependency.

    Die Herstellung der erfindungsgemäßen (Mikro-)Strukturierung kann je nach Strukturgröße durch verschiedene gängige Verfahren wie Prägen, Fräsen, Gravieren oder photolithographische Verfahren erfolgen. Ein entsprechend strukturiertes Werkzeug kann dann z.B. zur Übertragung der Struktur auf eine - bevorzugt selbstklebende -Kunststoffolie, z.B. durch Heißprägen in einem Kalander, verwendet werden. Eine hohe IR-Reflexion wird durch Metallisieren und einer anschließenden IR-transparenten farbgebenden Deckschicht erzeugt. Eine andere Möglichkeit besteht in einer Lackierung der Struktur mit niedrig emittierendem Tarnlack. The production of the (micro) structuring according to the invention can vary Structure size through various common processes such as embossing, milling, engraving or photolithographic processes. A correspondingly structured Tool can then e.g. to transfer the structure to a - preferably self-adhesive Plastic film, e.g. by hot stamping in a calender become. A high IR reflection is achieved by metallization and a subsequent one IR-transparent colored top layer. Another possibility consists of painting the structure with low-emitting camouflage paint.

    Bei sehr kleinen Strukturgrößen (L ca. 100 µm) ist es auch möglich, eingefärbte Kunststoffolien aus IR-transparenten Materialien (z.B. Polyolefine wie PE,PP) durch Heißprägen mit der Struktur zu versehen und den IR-Reflektor durch rückseitige Metallisierung aufzubringen. Die Strukturierung bewirkt in diesem Fall zusätzlich die notwendige Mattierung zur Reduzierung des visuellen Glanzes der Kunststoffolie.With very small structure sizes (L approx. 100 µm) it is also possible to use colored ones Plastic films made of IR-transparent materials (e.g. polyolefins such as PE, PP) Hot stamping to provide the structure and the IR reflector through the back To apply metallization. In this case, the structuring also causes Matting necessary to reduce the visual gloss of the plastic film.

    Ein Gesamtsystem zur Tarnung eines Objekts unter Einsatz der erfindungsgemäßen Tarnvorrichtung weist somit folgenden Aufbau auf:

    • Die nach unten gerichteten Flächenbereiche des zu tarnenden Objekts werden mit einem Material versehen, das einen niedrigen Infrarot-Emissionsgrad aufweist. Typische Werte hierfür sind ε ≤ 0,5.
    • Die nach oben ausgerichteten Flächenbereiche des zu tarnenden Objekts werden mit einem Material versehen, das einen hohen Infrarot-Emissionsgrad aufweist (insbesondere ε ≥ 0,8).
    • Auf senkrechten Flächenbereichen des zu tarnenden Objekts bewirkt eine (Mikro-)Strukturierung die Aufteilung der Fläche in nach oben gerichtete Teilflächen und in nach unten gerichtete Teilflächen.
    An overall system for camouflaging an object using the camouflage device according to the invention thus has the following structure:
    • The downward-facing surface areas of the object to be camouflaged are provided with a material that has a low infrared emissivity. Typical values for this are ε ≤ 0.5.
    • The upward-facing surface areas of the object to be camouflaged are provided with a material that has a high infrared emissivity (in particular ε ≥ 0.8).
    • On vertical surface areas of the object to be camouflaged, a (micro) structuring effects the division of the surface into upwardly directed partial surfaces and into downwardly directed partial surfaces.

    Claims (10)

    Infrarot-Tarnvorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass sie eine dem Beobachter zugewandte Oberflächenstruktur aufweist, die ausschließlich aus zwei Gruppen von Teilflächen besteht, wobei die Teilflächen der ersten Gruppe nach unten ausgerichtet sind und mit der Vertikalen einen Winkel α zwischen 5° und 45° bilden und die Teilflächen der zweiten Gruppe nach oben ausgerichtet sind, und mit der Vertikalen einen Winkel β zwischen 50° und 85° bilden, wobei α+β < 90° ist.Infrared camouflage device characterized in that it has a surface structure facing the observer, which consists exclusively of two groups of sub-areas, the sub-areas of the first group are oriented downwards and form an angle α between 5 ° and 45 ° with the vertical and the Partial surfaces of the second group are aligned upwards and form an angle β between 50 ° and 85 ° with the vertical, α + β <90 °. Infrarot-Tarnvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturgrößen der Oberflächenstruktur zwischen 12 µm und 1cm, bevorzugt zwischen 100 µm und 1mm liegen.Infrared camouflage device according to claim 1, characterized in that the structure sizes of the surface structure are between 12 µm and 1cm, preferably between 100 µm and 1mm. Infrarot-Tarnvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtfläche der nach oben ausgerichteten Teilflächen geringer ist als die Gesamtfläche der nach unten ausgerichteten Teilflächen.Infrared camouflage device according to claim 1 or 2, characterized in that the total area of the upwardly oriented partial areas is less than the total area of the downwardly oriented partial areas. Infrarot-Tarnvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur eine Rillenstruktur mit horizontal ausgerichteten, asymmetrischen Rillen aufweist.Infrared camouflage device according to one of the preceding claims, characterized in that the surface structure has a groove structure with horizontally oriented, asymmetrical grooves. Infrarot-Tarnvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nach oben ausgerichteten Teilflächen von einem Material mit hohem Infrarot-Emissionsgrad gebildet werden.Infrared camouflage device according to one of the preceding claims, characterized in that the upwardly oriented partial surfaces are formed by a material with a high infrared emissivity. Infrarot-Tarnvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nach unten ausgerichteten Teilflächen von einem Material mit niedrigem Infrarot-Emissionsgrad gebildet werden. Infrared camouflage device according to one of the preceding claims, characterized in that the downwardly oriented partial areas are formed by a material with a low infrared emissivity. Infrarot-Tarnvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als äußerer Abschluss der Infrarot-Tarnvorrichtung eine Infrarot-transparente, pigmentierte und mattierte Deckschicht aus Kunststoff, z.B. Polyethylen aufgebracht ist.Infrared camouflage device according to one of the preceding claims, characterized in that an infrared-transparent, pigmented and matted cover layer made of plastic, for example polyethylene, is applied as the outer end of the infrared camouflage device. Infrarot-Tarnvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht fleckenartige Bereiche unterschiedlicher Dicken aufweist.Infrared camouflage device according to claim 7, characterized in that the cover layer has patch-like areas of different thicknesses. Verfahren zur Infrarot-Tarnung eines Objekts, dadurch gekennzeichnet, dass die im wesentlichen senkrecht ausgerichteten Flächen des zu tarnenden Objekts mittels der Tarnvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche versehen werden.Method for infrared camouflage of an object, characterized in that the essentially vertically oriented surfaces of the object to be camouflaged are provided by means of the camouflage device according to one of the preceding claims. Verfahren zur Infrarot-Tarnung eines Objekts nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die nach unten ausgerichteten Flächen des zu tarnenden Objekts mit einer Beschichtung aus einem Material mit niedrigem Infrarot-Emissionsgrad versehen werden; die nach oben ausgerichteten Flächen des zu tarnenden Objekts mit einer Tarnvorrichtung aus einem Material mit hohem Infrarot-Emissionsgrad versehen sind. Method for infrared camouflage of an object according to claim 9, characterized in that the downward-facing surfaces of the object to be camouflaged are provided with a coating of a material with low infrared emissivity; the upward-facing surfaces of the object to be camouflaged are provided with a camouflage device made of a material with a high infrared emissivity.
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