NO179139B - Anvendelse av et pulverformig materiale for å danne en kamuflerende sky som er effektiv i det infraröde område - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår anvendelse av et pulverformig materiale innbefattende minst ett pulver hvis korn er forsynt med et overtrekk som er kjemisk inert overfor kornene, for å danne en kamuflerende sky som er effektiv i det infrarøde område.

Røkdannende blandinger som har en effektiv virkning i det synlige område av spekteret (fra 0,4 um til 0,8 um) har vært kjent i lang tid. I de fleste tilfeller innbefatter disse blandinger av oksideringsmiddel sammen med et reduksjonsmiddel og en sublimerbar forbindelse. Som et eksempel kan det vises til US patentskrift nr. 2.939.779, hvor det beskrives en blanding på basis av heksakloretan og sinkoksid.

Reaksjonen mellom disse to forbindelser frembringer en grå røkskjerm som imidlertid ikke er i stand til å av-skjerme transmisjon av infrarød stråling (bølgelengde på fra 0,8 um til 14 um). Dessuten er den dannede forbindelse sterkt korrosiv og toksisk.

I publikasjonen Statutory Invention Registration USH769 foreslås det å foreta avskjerming i det optiske område ved hjelp av titandioksidpartikler med en partikkelstørrelse av størrelsesordenen 0,3 um. Disse partikler er belagt med siloksan med tanke på å forhindre detonasjon av skyen som dan-nes. Avskjermningsvirkningen som derved oppnås, hindrer ikke transmittering av infrarød stråling.

Det er også kjent å danne tåker av små dråper ved å fordampe oljer ved hjelp av gasskompressorer, men også disse tåker er gjennomsiktige i det infrarøde område.

I fransk patentskrift nr. 2.396.265 foreslås det å spre de faste partikler av et mineralsk pulver ved hjelp av en drivgass. Når pulverets midlere partikkelstørrelse er ensartet og ligger nær opp til bølgelengden for den stråling som skal skjermes, kan det faktisk oppnås skjerming i det infrarøde område, men det har vist seg at når partiklene beskrevet i dette franske patentskrift ble spredd i kald tilstand, fant det sted agglomerering av partiklene, hvilket hadde en uheldig innvirkning på den ønskede opasitet.

Det har også vært forsøkt å oppnå skjerming både i det synlige område og i det infrarøde område ved fordampning av en olje fylt med et mineralsk pulver.

Eksempelvis beskrives i US patentskrift nr. 4.484.195 en røkdannende innretning i hvilken det benyttes en turbin for å spre aluminiumpartikler som er blandet med gassolje.

En innretning av denne type gir meget skuffende re-sultater, fordi aluminiumpartiklene undergår en betydelig forringelse under spredningen.

I publikasjonen Statutory Invention Registration USH360 beskrives en røkutviklende granat som er effektiv i det infrarøde område, og som innebærer bruk av fine partikler av messing eller aluminium anbragt i en flyktig væske. Dette arrangement gjør det mulig å redusere energien som kreves for spredningen og hindrer agglomerering av partiklene.

Imidlertid forhindres ikke agglomerering av partiklene tilstrekkelig effektivt, og den skjermningsydelse som oppnås i det infrarøde område er utilfredsstillende. Dessuten er en granat av denne type bare i stand til å skjerme små om-råder i en begrenset tid.

Som allerede nevnt er det kjent praksis å gjøre bruk av metallpulvere eller mineralpulvere for det formål å danne en røkskjerm som er ugjennomtrengelig for infrarød stråling. Metallpulvere er særlig fordelaktige, fordi de effektivt reflekterer den infrarøde stråling som mottas fra det mål som det ønskes å skjerme.

Pulveret, som er anbragt i en beholder, spres ved hjelp av en drivgass (som f.eks. nitrogen, karbondioksid eller komprimert luft), idet gassen føres inn i beholderen via en rørledning og beholderen er utstyrt med en annen åpning i form av en uttaksdyse for å frembringe en findelt spredning av pulveret. En innretning av denne type er beskrevet i fransk patentskrift nr. 2.396.265.

Det er også kjent å blande pulveret med en bærervæske (i de fleste tilfeller en mineralolje) som fordampes med varm luft gjennom en uttaksdyse. Dette gjør det mulig å oppnå en mer holdbar sky som også har den virkning at den maskerer det synlige område (dråper mindre enn 1 um). I patentskriftet WO8808954 beskrives en innretning av denne type.

Bruk av varmluft for å oppnå fullstendig fordampning av mineralolje (ved en temperatur av størrelsesordenen 400°C) medfører at det må velges partikler som oppviser god tempera-

turstabilitet, som f.eks. messing- eller kobberpulvere.

Det har imidlertid i alle tilfeller vist seg at mas-keringsydelsen i det infrarøde område er utilfredsstillende. Således har det vist seg at messingpulver som har en midlere partikkelstørrelse i området fra 1 um til 15 um, og som spres med gassolje ved hjelp av varmluft, gjør det mulig å oppnå en kamufleringskoeffisient på bare 30% i det tilfellet hvor man har å gjøre med et mål ved 250°C sett gjennom et 8 um - 12 um varmekamera på 1000 meters avstand.

I et forsøk på å oppnå skjerming i det infrarøde område fant oppfinnerne bak den foreliggende oppfinnelse på å benytte overtrukkede pulverformige materialer som var å få i handelen som farvestoffadditiver for malinger eller for plast-materialer. I US patentskrifter nr. 3.849.152 og 2.913.419 beskrives fremgangsmåter for fremstilling av overtrukkede far-vede pigmenter av denne type.

I det første av disse patentskrifter beskrives metalliske pigmenter overtrukket med silisiumdioksid eller med polysiloksan, mens det i det annet patentskrift beskrives metalliske partikler overtrukket med et metallsilikat.

De foretrukne metalliske pigmenter er messingkorn overtrukket med et beskyttende glasslag som føres i handelen av Eckart Company under handelsnavnet "Resist Rotoflex".

Skjønt man skulle kunne frykte at et overtrekk av denne type ville resultere i dårlig skjerming på grunn av modifiseringen av den uovertrukkede messings reflekterings-evne, viste det seg overraskende at god skjerming ble oppnådd i området fra 0,8 um til 15 pm for kamuflering av alle kjente termiske mål innenfor den moderne kampteknikk.

Eksempelvis er skjerming av en varmekilde av temperatur i nærheten av 200°C ved hjelp av et "Eckhard Resist" messingpulver blitt sammenlignet med den avskjermningsvirkning som oppnås med et uovertrukket messingpulver.

I begge tilfeller ble pulveret blandet med gassolje og spredt ved en temperatur av størrelsesordenen 400°C ved hjelp av en turbin av den nedenfor beskrevne type.

Resultatet ble iakttatt med et 8-12 um varmekamera. Det viste seg at det overtrukkede messingpulver ga en total og kontinuerlig avskjerming av den infrarøde stråling (en kamufleringskoeffisient på 100%), mens den uovertrukkede messing maskerte varmekilden med en kamufleringskoeffisient på bare 30% under driftsbetingelser som ellers var identiske.

Dette skyldes at overtrekking hindrer forringelse av messingkornene både under lagring (i fri luft eller i mineralolje) og under spredningen av kornene med varmluft.

Da overflateoksidasjon av metallpulverkornene hind-res, forblir den midlere partikkelstørrelse uendret selv ved spredning ved høy temperatur (av størrelsesordenen 400°C).

Videre hindrer overtrekkets elektriske isolasjonsevne enhver agglomerering av messingkornene, når disse spres, og enhver resulterende endring i den midlere partikkelstørrelse etter spredningen.

På grunnlag av disse iakttagelser er det mulig å angi andre pulvermaterialer som vil være egnede for å maskere in-frarød stråling gjennom røkutvikling.

Siktemålet med den foreliggende oppfinnelse er således å utvikle en røk som gir en bedre skjerming i det infrarø-de område enn den man har kunnet oppnå med de materialer som tidligere er blitt benyttet i faget. Oppfinnelsen består i en anvendelse av et pulverformig materiale innbefattende minst ett pulver hvis korn er forsynt med et overtrekk som er kjemisk inert overfor kornene, for å danne en kamuflerende sky som er effektiv i det infrarøde område, ved spredning av materialet fra en dispersjon av dette i en bærevæske, idet kornenes overtrekk er motstandsdyktig overfor temperaturer lavere enn eller lik spredningstemperaturen og ikke oksideres i fri luft eller i kontakt med i den dispergerende bærevæske.

Det aktuelle overtrekk på de nevnte korn kan utgjøres av en forbindelse av silisiumdioksid og aluminiumoksid, og den midlere partikkelstørrelse som velges for det overtrukkede pulver, vil være i området fra 1 um til 15 um.

Pulveret kan inneholde minst én av de følgende be-standdeler: jern, aluminium, sink, bor, kobber, krom, legeringer eller oksider av disse metaller, karbon, polytetrafluoretylen.

Fortrinnsvis utgjøres pulveret av et messingpulver med en midlere partikkelstørrelse i området fra 1 pm til 15 pm etter overtrekkingen.

Bærervæsken kan velges blant gassolje og lawiskøse oljer.

Fortrinnsvis anvendes fra 50 g til 250 g pulverformig materiale pr. liter gassolje.

Innretningen som benyttes for spredning av materialet, vil omfatte minst én varmgassutviklende turbin utstyrt med en uttaksdyse, og en lagringstank som er utstyrt med en blander og som mottar det pulverformige materiale oppslemmet i bærervæsken, idet lagringstanken er forbundet med uttaksdysen via en elektrisk pumpe.

Det vil være fordelaktig at betjening av turbinen bare vil kunne foretas når blanderen er i drift.

De karakteristiske egenskaper av det overtrekk som er egnet for anvendelse i henhold til oppfinnelsen, er som føl-ger: Overtrekket må være kjemisk inert overfor metallkornene for derved å hindre dannelse av noe produkt som ville

kunne endre kornenes form eller størrelse.

Overtrekket må være motstandsdyktig overfor temperaturer lavere enn eller lik spredningstemperaturen. I de fleste tilfeller er denne begrensende temperatur 500°C (temperaturen av varmluften som benyttes for spredningen). Overtrekket må ikke oksideres under lengre tids lagring,

spesielt i fri luft.

Overtrekket må ikke oksideres i kontakt med den benyttede bærervæske (f.eks. en mineralolje) ved temperaturer lavere enn eller lik spredningstemperaturen.

De fleste tungtsmeltelige materialer eller keramiske materialer er velegnede for den angjeldende anvendelse, som f.eks. materialer på silisiumdioksidbasis (minst 91% silisiumdioksid Si02), silisiumholdige materialer (85-93% silisiumdioksid og mer enn 5% aluminiumoksid), forbindelser på basis av aluminiumoksid eller organiske silisiumforbindelser (som f.eks. polysiloksanene).

De glass- eller glassprodukter som inneholder en blanding av silisiumdioksid og aluminiumoksid, er også velegnede .

Metoder for overtrekking av metalliske korn er kjent f.eks. på det tekniske område pigmenter for malinger. Det kan vises til britisk patentskrift nr. 1.555.883 (Eckart Company), hvor det beskrives en fremgangsmåte for fremstilling av et glassaktig sjikt på metalliske pigmenter, og dessuten til de ovennevnte US patentskrifter nr. 3.849.152 og 2.913.419.

Også andre overtrekningsmetoder er kjent, f.eks. spredning av smeltet aluminiumoksid i en gasstrøm (sveitsisk patentskrift nr. 1.502.535), plasmadampavsetning av silisiumdioksid (japanske patentskrifter nr. 62 153 337 og 61 266 456, overtrekking av partikler med silikonolje med påfølgende re-duksjon av oljen ved høy temperatur (>350°C) (japanske patentskrifter nr. 77 036 861 og 58 077 505).

En ytterligere fordel som oppnås ved at man i henhold til oppfinnelsen anvender et overtrukket pulver for fremstilling av røkutviklende maskeringsmaterialer som er effektive i de infrarøde område, består deri at det blir mulig å anvende metallpulvere med lavere temperaturmotstandsdyktighet enn kobber eller messing (f.eks. aluminium).

Overtrekket vil sikre stabilitet av den midlere par-tikkelstørrelse av aluminium selv etter spredning med mineralolje fordampet ved 400°C.

En annen fordel består deri at de kjente belegnings-metoder kan tilpasses til pulvere av ikke-metalliske materialer som f.eks. plaster eller karbon.

For å avstedkomme maskering i det infraføde område er det således mulig å benytte materialer som er lettere enn metallpulvere, med det resultat at det oppnås en lengre varighet av skyggen. Således kan det f.eks. foretas overtrekking av grafitt eller av polytetrafluoretylen (bedre kjent under vare-merket "Teflon").

Den vedføyede tegning viser en innretning konstruert for å spre det pulverformige materiale for å danne en røk-skjerm.

Innretningen omfatter en tank 1 som er lukket med et deksel 4, i hvilken tank det pulverformige materiale er anbragt, blandet med en bærervæske 2.

Bærervæsken velges som i og for seg kjent blant forbindelser som f.eks. gassolje eller lawiskøse oljer (vis-kositet lavere enn 13 cSt ved 37,8°C). Disse væsker utmerker seg ved at de kan fordampes til fine dråper (av størrelsesor-denen 1 pm) ved hjelp av en varmluftstrøm (av temperatur av størrelsesordenen 400 ° C).

Det foretrekkes å benytte en gassolje som inneholder suspendert fra 50 til 250 g pulverformig materiale pr. liter gassolje.

En rørledning 7 forbinder tankens bunn med en elektrisk pumpe 8, og en annen rørledning 9 fører materialet oppslemmet i bærervæsken til en sprededyse 10. Nevnte dyse tjener til å fordampe bærervæsken som befordrer kornene av det IR-maskerende materiale og dermed til å utvikle en sky 14. Dysen er anbragt ved utløpsenden av en turbin 11 av kjent type som ikke vil bli nærmere beskrevet her, og som genererer en varm-luftstrøm (av temperatur av størrelsesordenen 400<6>C og med en strømningshastighet av størrelsesordenen 1 m<3>/s).

For å sikre at det oppnås en homogen oppslemning av pulverformig materiale i bærervæsken er lagringstanken 1 forsynt med en blander 3 som har to blader båret av en aksel som passerer gjennom dekselet 4 ved et lager 6. Blanderen aktive-res av en elektrisk motor 5. En enhet 12 er beregnet å skulle regulere driften av spredeinnretningen ved hjelp av elektriske forbindelser 13a, 13b og 13c.

Driften av innretningen er som følger:

Først startes blanderens motor 5. Et system med logiske kretser (ikke vist) i reguleringsenheten hindrer opp-starting av turbinen dersom blanderen ikke er i drift, slik at homogeniteten av oppslemningen er sikret på tidspunktet da oppslemningen skal spres.

Turbinen 11 blir så i sin tur startet. Når temperaturen av den luft som leveres av turbinen - som måles ved hjelp av dertil egnede innretninger ved turbinen - når den verdi som kreves for at bærervæsken kan fordampes, vil et annet system med logiske kretser i reguleringsenheten muliggjøre drift av den elektriske pumpe 8, som sørger for utspredning av den kamuflerende sky 14.

En innretning av denne type installeres fortrinnsvis på et kjøretøy, hvis bevegelighet muliggjør hurtig dannelse av store kamuflerende skjermer.

Det er også mulig å tilveiebringe innretninger for å variere strømningshastigheten av blandingen som føres til dysen (elektronisk justering av den elektriske pumpe eller et aggregat av elektriske pumper koblet i parallell).

Dette gjør det mulig å optimalisere mengden av fast-stoff /væske-blanding som en funksjon av temperaturen av det mål som skal kamufleres.

Claims (7)

1. Anvendelse av et pulverformig materiale innbefattende minst ett pulver hvis korn er forsynt med et overtrekk som er kjemisk inert overfor kornene, for å danne en kamuflerende sky som er effektiv i det infrarøde område, ved spredning av materialet fra en dispersjon av dette i en bærevæske, idet kornenes overtrekk er motstandsdyktig overfor temperaturer lavere enn eller lik spredningstemperaturen og ikke oksideres i fri luft eller i kontakt med i den dispergerende bærevæske.

2. Anvendelse ifølge krav 1, hvor kornenes overtrekk ut-gjøres av en forbindelse av silisiumdioksid og aluminiumoksid.

3. Anvendelse ifølge krav 1 eller 2, hvor den midlere partikkelstørrelse av de overtrukkede korn er i området fra 1 pm til 15 pm.

4. Anvendelse ifølge et av kravene 1-3, hvor nevnte minst ene pulver inneholder minst én av bestanddelene: jern, aluminium, sink, bor, kobber, krom, legeringer eller oksider av disse metaller, karbon og polytetrafluoretylen.

5. Anvendelse ifølge krav 4, hvor nevnte minst ene pulver er et messingpulver med en midlere partikkelstørrelse i området fra 1 pm til 15 pm etter overtrekkingen.

6. Anvendelse ifølge et av kravene 1-5, hvor bærevæs-ken er en gassolje eller en lawiskøs olje.

7. Anvendelse ifølge krav 6, av det pulverformige materiale i en mengde av fra 50 g til 250 g pr. liter gassolje.