EP0250742A1 - Radartransparente Folie mit steuerbarer Infrarotreflexion für Tarnzwecke - Google Patents

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EP0250742A1
EP0250742A1 EP87105585A EP87105585A EP0250742A1 EP 0250742 A1 EP0250742 A1 EP 0250742A1 EP 87105585 A EP87105585 A EP 87105585A EP 87105585 A EP87105585 A EP 87105585A EP 0250742 A1 EP0250742 A1 EP 0250742A1
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EP
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camouflage
cells
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radar
foils
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Werner Dr. Dipl.-Phys. Scherber
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Dornier GmbH
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Dornier GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H3/00—Camouflage, i.e. means or methods for concealment or disguise
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q17/00—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems
    • H01Q17/007—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems with means for controlling the absorption

Definitions

  • the invention relates to a device which makes it possible to regulate the heat radiation from surfaces and thereby to influence the thermal image of an object.
  • the device is suitable for camouflage against thermal imaging devices in that the contours of the background are generated at the location of the object or in that the contours of an object are generated in such a way that a supposed object is created which in reality does not exist.
  • the device can be implemented without the use of metallic surfaces and is therefore permeable to radio and microwaves. This results in preferred applications for Camouflage of radome and for multispectral camouflage.
  • the camouflage of objects against reconnaissance by thermal imaging devices contains a special problem.
  • the recognizability of an object is not only dependent on its surface properties (such as color, degree of reflection, roughness), but is also determined by the temperature of the surface and the temperatures of the surroundings, the background and the sky.
  • Low emissive coatings are used for camouflage. This measure reduces, in proportion to the level of emissivity ⁇ of the surface, the heat radiation emanating from this object; In this way, the detectability can be reduced, particularly in the case of objects that are warmed up more.
  • other infrared camouflage agents with a similar effect are known: for example low-emitting textiles, laminated metal foils, infrared camouflage nets with metallic elements (layers, foils, threads), galvanic low-emissive coatings and the like.
  • camouflage means are desirable whose heat radiation can be controlled and can therefore be adapted to the thermal image of the background at any time.
  • a device of this type is described in DE-OS 32 17 977.
  • the side of the object facing the observer is provided with a geometric structure of heatable surfaces, which enables the generation of any temperature distribution.
  • the constant supply of energy for heating the surface elements in the order of 100 W / m2 is required. This energy will often not be available for larger areas or for moving objects. In many cases, where the object is already warmer than the surroundings, heating the temperature contrast will increase.
  • Kohl elements e.g. Peltier elements or evaporation surfaces
  • This solution would be very technical design complex, have an even higher energy requirement and also raise problems due to condensation and icing effects.
  • the heat radiation of a body is determined not only by its temperature, but also by the emissivity ⁇ of its surface. A low ⁇ value gives warmed bodies a low, apparent temperature, which in certain circumstances can reduce their discoverability.
  • infrared-active camouflage agents A common feature of these infrared-active camouflage agents is that the low-emitting effect is achieved by incorporating metallic layers or particles. Low infrared emissivities below about 70% only occur on homogeneous materials if they have a metallic character and a certain metallic conductivity. Conventional metal-containing IR camouflage paints and IR camouflage agents have some typical disadvantages, which severely limit their possible uses and effectiveness. The metal component causes the layers for electro magnetic radiation are generally opaque and show a strong reflection effect.
  • the present invention has for its object to provide a device with which the thermal image of an object can be influenced in a targeted manner and in particular can be matched to the thermal image of its background, this influencing not being essentially connected to a temperature control of the object or the device.
  • this object is achieved by controlling the degree of heat emission.
  • the body to be camouflaged is covered with a flat arrangement of cells.
  • Each cell consists of two superimposed, infrared-transparent foils, each with an interior on the inside wear the reference layer.
  • the ⁇ control according to the invention offers decisive advantages over the known temperature control, such as low energy consumption, independent maintenance of an optical state, simple, light embodiment.
  • the interference layers 2 consist of a material which is permeable in the heat radiation region 8-12 ⁇ m (3rd atmospheric window) and 3-5 ⁇ m (2nd atmospheric window).
  • the carrier foils 4 for example made of polyethylene, have lower refractive indices than the layers 2.
  • the two surfaces should separate slightly from one another, so that an air gap 6 of a few micrometers or more is created.
  • the arrangement has a high degree of reflection (state A). If the two foils are brought together, e.g. by generating a slight negative pressure in the space 6, the two reflecting ⁇ / 4 layers result in a ⁇ / 2 layer with high permeability (state B).
  • the emissivity in state B is determined by the use of IR-transparent foils 4 by the emissivity of the object 8 behind it, so it is generally high (no shiny metallic surfaces!). A larger number of substances can be considered as possible layer material. The selection is based on the required transmission range in the infrared and optical spectrum, as well as on practical, technical aspects such as manufacturability, durability and costs.
  • the group of semiconductors such as silicon and germanium, offers broadband camouflage and good stability;
  • Graphite as well as metal sulfides, metal selenides and metal tellurides, which are also used as raw materials for compact IR windows Desired range, oxidic materials such as SiO2, Al2O3, SnO2, In2O3, TiO2, CeO2, MgO, fluorides such as MgF2, PbF2, BaF2 and other compounds with similar properties can be used.
  • one or two plate-like carriers can be used; however, at least the element facing the thermal imaging device must always be IR-transparent in order to produce the desired effect.
  • the film or plate can optionally be covered with a protective layer, but it must also be transparent in any case in the IR frequency range of the application.
  • a stable frame 10 made of plastic or other materials surrounding the cells is expediently used.
  • the frame 10 must be sealed with the foils or plates so that a negative pressure can be built up. If plate-like, self-supporting elements are used, the cells can be produced simply by gluing or welding foils in the form of airtight bubbles. The supply of a vacuum line must be provided at one point in each cell 12.
  • pneumatic control instead of the pneumatic control, other movement mechanisms with electromagnetic, electrostatic, electrostrictive, electromotive or other drive can also be used. What is particularly interesting about the pneumatic control, however, is that it can be built entirely from plastic and non-conductive components and thus maintains the permeability to other spectral ranges - radio waves, microwaves, light.
  • the camouflage film according to the invention can be used very advantageously for cladding radomes (radomes).
  • radomes cladding radomes
  • the current construction of radomes has proven to be extremely unfavorable in terms of detectability in the IR range. Due to the low thermal conductivity and thermal capacity of the radome outer skin (plastic foam material or foils), the surface temperature is subject to strong weather-related fluctuations, which gives these objects an unusually well-defined thermal image signature. Countermeasures with conventional camouflage means without impairing the radar transmission are not known.
  • FIG. 2a shows a typical signature of a radome when exposed to the sun.
  • the upper half of the sphere is warmed up and stands out against the much darker background.
  • the light-dark conditions are just the other way around due to the low sky temperature, but just as easily recognizable.
  • an effective contour decomposition is brought about by typical structures of the surroundings, e.g. Rectangular areas in agricultural fields (Figure 2b, without background) or settlements, building structures ( Figure 2c) or other landscape formations (horizon lines, ranges of hills, forest areas, river courses) can be simulated.
  • camouflage device does not have to be present at all times — like a coat of paint.
  • camouflage device In the conceivable application of the camouflage device according to the invention to vehicles, ships, airplanes, steel bridges, steel masts and other devices, a special aspect is added. Because of their predominantly these objects structure made of metal has a clear and characteristic radar signature. This problem can basically be solved by using radar absorbers and a multispectral camouflage device, as described above. If, however, radar absorbers are not desired or not possible for any reason (weight, cost, availability), then a combined IR-radar effect can be achieved with the camouflage device according to the invention in that the cells of the camouflage device are completely or partially metallized on the object side. In this way, certain characteristic radar signatures of the object can be canceled or falsified.
  • camouflage effect in the visible or near infrared is possible by using colored plastic films. If foils or plates with good optical transparency are used, then the visual camouflage effect can be achieved by means of deposited and thus easily changed paint coats, or it is already given by the existing camouflage of the object.
  • the method is not limited to switching two extreme states. Intermediate emissivity values can also be set if a cell area is subdivided into further units whose dimensions are no longer resolved by the observing thermal imaging device. Then the number of sub-elements that are in a state corresponds to a certain ⁇ gradation.
  • This principle can also be used for an anti-reflective coating on metal (condition: minimum of reflection). If the layer is separated from the metal, the reflection proportions on the layer and on the metal surface add up to very high values. Because of the imaginary part of the refractive index of the metal, there is no pure ⁇ / 4 relationship for the interference layer thickness in this case.
  • Another variant is that the interference layers do not consist of homogeneous material, but of two semipermeable metal films, which are separated by a spacer layer ( ⁇ / 4, ⁇ / 2).

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Tarnung von Objekten gegen eine Aufklärung durch Wärmebildgeräte oder Radaraufklärung, wobei das zu tarnende Objekt mit einer flächenhaften Anordnung von Zellen überzogen ist und durch Veränderung der Abstände von Folien oder Platten in den Zellen der Emissionsgrad der Zellen unabhängig voneinander steuerbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die es erlaubt, die Wärmeabstrahlung von Oberflächen zu regulieren und dadurch das Wärmebild eines Objektes zu beeinflussen. Die Vorrichtung eignet sich zur Tarnung gegen Wärmebildgeräte, indem die Kon­turen des Hintergrundes am Ort des Objektes erzeugt werden oder indem die Konturen eines Objektes so erzeugt werden, dass ein vermeintliches Objekt entsteht, das in Wirklichkeit nicht vorhanden ist.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, dass die Vorrichtung ohne Verwendung metallischer Flächen realisiert werden kann und deshalb durchlässig ist für Radio- und Mikro­wellen. Bevorzugte Anwendungen ergeben sich dadurch für die Tarnung von Radarkuppeln (Radome) und für die multispektrale Tarnung.
  • Die Tarnung von Objekten gegen Aufklärung durch Wärmebild­geräte enthält eine besondere Problematik. Anders als im Sichtbaren ist im thermischen Infrarot-Bereich die Erkennbar­keit eines Objektes nicht nur von dessen Oberflächeneigen­schaften (wie Farbe, Reflexionsgrad, Rauhigkeit) abhängig, sondern wird zusätzlich durch die Temperatur der Oberfläche und die Temperaturen der Umgebung, des Hintergrundes und des Himmels bestimmt.
  • Zur Tarnung werden niedrigemittierende Anstriche eingesetzt. Diese Maßnahme verringert, proportional zur Höhe des Emis­sionsgrades ε der Oberfläche, die von diesem Objekt aus­gehende Wärmestrahlung; besonders bei stärker erwärmten Ob­jekten kann auf diese Weise eine Minderung der Entdeckbar­keit erreicht werden. Neben den Anstrichen sind andere Infrarot-Tarnmittel mit ähn­licher Wirkung bekannt: beispielsweise niedrigemittierende Textilien, kaschierte Metallfolien, Infrarot-Tarnnetze mit metallischen Elementen (Schichten, Folien, Fäden), galvani­sche niedrigemittierende Beschichtungen und Ähnliches. Da sich aber die thermischen Verhältnisse der Umgebung, be­dingt durch Sonnenstand, Wetterverhältnisse, Jahreszeiten und andere Einflüsse ständig ändern, ist es nicht möglich, ein Object im Infraroten mit einem Anstrich oder einem Tarn­netz vollkommen wirksam zu tarnen, solange das Tarnmittel fest eingestellte Oberflächeneigenschaften besitzt. Um eine effektive Infrarot-Tarnung zu erreichen, sind also Tarnmittel erwünscht, deren Wärmestrahlung steuerbar ist und somit zu jeder Zeit an das Wärmebild des Hintergrundes ange­passt werden kann.
  • Eine Vorrichtung dieser Art ist in der DE-OS 32 17 977 be­schrieben. Nach dieser Erfindung wird die dem Beobachter zu­gewandte Seite des Objektes mit einer geometrischen Struktur von heizbaren Flächen versehen, welche die Erzeugung einer beliebigen Temperaturverteilung ermöglicht.
  • Zur Aufrechterhaltung eines Temperaturprofils ist die stän­dige Zufuhr von Energie zur Heizung der Oberflächenelemente in der Grössenordnung von 100 W/m² erforderlich. Diese Energie wird bei grösseren Flächen oder bei beweglichen Ob­jekten oft nicht zur Verfügung stehen. In vielen Fällen, bei denen das Objekt bereits wärmer als die Umgebung ist, wird sich durch das Heizen der Temperaturkontrast noch verstärken. Man könnte entsprechend an die Anwendung von Köhlelementen (z.B. Peltierelemente oder Verdunstungsflächen) denken, diese Lösung würde sich jedoch in der technischen Ausführung sehr aufwendig gestalten, einen noch höheren Energiebedarf be­sitzen und darüberhinaus Probleme aufgrund von Kondensations- und Vereisungseffekten aufwerfen. Die Wärmeabstrahlung eines Körpers wird nicht nur von seiner Temperatur, sondern auch vom Emissionsgrad ε seiner Ober­fläche bestimmt. Ein niedriger ε-Wert verleiht erwärmten Körpern eine niedrige, scheinbare Temperatur, wodurch unter bestimmten Umständen eine Minderung der Entdeckbarkeit ent­stehen kann. Der Einsatz niedrig emittierender (nicht variab­ler) Oberflächenschichten für die Infrarot-Tarnung ist be­kannt und z.B. in der DE-PS 30 43 381 beschrieben. Wie ein­gangs dargestellt, ist nach diesem Stand der Technik eine universelle, wirksame Wärmebildtarnung ebenfalls nicht ge­geben.
  • Gemeinsames Merkmal dieser infrarotaktiven Tarnmittel ist, dass die niedrigemittierende Wirkung durch Einlagerung von metallischen Schichten oder Partikeln erreicht wird. Niedrige Infrarot-Emissionsgrade unter etwa 70 %, treten an homogenen Materialien nur auf, wenn diese metallischen Charakter und eine gewisse metallische Leitfähigkeit besitzen. Herkömmliche metallhaltige IR-Tarnanstriche und IR-Tarnmittel besitzen einige typische Nachteile, welche ihre Verwendungs­möglichkeiten und Wirksamkeit stark einschränken. Die Metallkomponente bewirkt, dass die Schichten für elektro­ magnetische Strahlung allgemein undurchlässig sind und eine starke Reflexionswirkung zeigen. Im sichtoptischen Bereich wird die unerwünschte Reflexion üblicherweise mit Hilfe von Farbpigmenten unterdrückt, dies ist jedoch im Mikrowellen- und Radiowellenbereich nicht möglich, so dass diese IR-Tarn­mittel gegenüber Radaraufklärung keine tarnende Wirkung zeigen oder die Entdeckbarkeit eher noch erhöht wird, wenn das Objekt selbst radarneutral ist. Aus dem gleichen Grund können herkömmliche niedrigemittierende Schichten nicht zur Tarnung von Kommunikationsanlagen, wie Sende- und Empfangs­antennen, Radarkuppeln und anderen derartigen Anlagen ver­wendet werden.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der das Wärmebild eines Objek­tes gezielt beeinflussbar und insbesondere an das Wärmebild seines Hintergrundes angleichbar ist, wobei diese Beeinflus­sung nicht wesentlich mit einer Temperatursteuerung des Ob­jektes oder der Vorrichtung verbunden ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch Steuerung des Wärmeemissionsgrades gelöst. Dazu wird der zu tarnende Körper mit einer flächenhaften Anordnung von Zellen überzogen. Jede Zelle besteht aus zwei übereinanderliegenden, infrarottrans­parenten Folien, welche auf der Innenseite je eine Inter­ ferenzschicht tragen. Durch Abstandsveränderung der Folien wird unter Ausnutzung von Interferenzbeziehungen ein Schalt­vorgang zwischen zwei Zuständen mit unterschiedlichem IR-­Reflexionsgrad erreicht. Die erfindungsgemässe ε-Steuerung bietet gegenüber der bekannten Temperatursteuerung entschei­dende Vorteile, wie geringer Energiebedarf, selbständiges Halten eines optischen Zustandes, einfache, leichte Ausfüh­rungsform.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher beschrieben.
  • Es zeigen:
    • Figur 1 die Wirkungsweise des vorgeschlagenen Tarnsystems mit pneumatischer Steuerung in zwei Zuständen,
    • Figur 2 die Darstellung einer Kuppel und die Möglichkeit der Simulation nichtvorhandener Strukturen auf der Kuppel.
  • In Figur 1 bestehen die Interferenzschichten 2 aus einem im Wärmestrahlungsbereich 8 - 12 µm (3. atmosphärisches Fenster) und 3 - 5 µm (2. atmosphärisches Fenster) durchlässigen Mate­rial. Die Trägerfolien 4, beispielsweise aus Polyethylen, be­sitzen geringere Brechungsindizes als die Schichten 2. Die Schichtdicke wird auf maximale Reflexion (d = λ/(4 · n)) an der Einzelschicht abgestimmt, wobei n den Brechungsindex der Schicht und λ die Wellenlänge der Abstrahlung bedeutet.
  • Im Ausgangszustand sollen sich beide Flächen leicht vonein­ander lösen, so dass ein Luftspalt 6 von einigen Mikrometern oder mehr entsteht. In diesem Zustand besitzt die Anordnung einen hohen Reflexionsgrad (Zustand A). Werden nun die beiden Folien zusammengebracht, z.B. durch Erzeugen eines leichten Unterdrucks im Zwischenraum 6, so entsteht aus den beiden reflektierenden λ/4-Schichten eine λ/2-Schicht mit hoher Durchlässigkeit (Zustand B).
  • Der Emissionsgrad im Zustand B wird bei der Verwendung von IR-transparenten Folien 4 durch den Emissionsgrad des da­hinterliegenden Objektes 8 bestimmt, ist also in der Regel (keine metallisch blanke Oberflächen !) hoch. Als mögliches Schichtmaterial kommt eine grössere Anzahl von Substanzen in Betracht. Die Auswahl richtet sich nach dem geforderten Transmissionsbereich im infraroten und im sicht­optischen Spektrum, sowie nach praktischen, technischen Ge­sichtspunkten, wie Herstellbarkeit, Haltbarkeit und Kosten. Breitbandige Tarnwirkung und gute Stabilität bietet die Gruppe der Halbleiter, wie Silizium, Germanium; Graphit, sowie Metallsulfide, Metallselenide und Metalltelluride, die auch als Rohstoff für kompakte IR-Fenster herangezogen Bereich gewünscht, sind oxidische Materialien wie beispiels­weise SiO₂, Al₂O₃, SnO₂, In₂O₃, TiO₂, CeO₂, MgO, Fluoride wie MgF₂, PbF₂, BaF₂ und andere Verbin­dungen mit ähnlichen Eigenschaften einsetzbar.
  • Statt flexibler Folien können ein oder zwei plattenartige Träger eingesetzt werden; stets muss jedoch mindestens das dem Wärmebildgerät zugewandte Element IR-transparent sein, um die gewünschte Wirkung zu erzeugen. Wahlweise kann die Folie oder Platte mit einer Schutzschicht überzogen sein, sie muss aber ebenfalls in jedem Fall in IR-Frequenzbereich der Anwendung transparent sein.
  • Zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit - insbesondere bei der Ausführung mittels flexibler Folien 4 - wird zweckmässi­gerweise ein die Zellen umgebender stabiler Rahmen 10 aus Kunststoff oder anderen Materialien verwendet. Der Rahmen 10 muss so dicht mit den Folien oder Platten abschliessen, dass ein Unterdruck aufgebaut werden kann. Werden plattenartige, selbsttragende Elemente eingesetzt, können die Zellen einfach durch Aufkleben oder Aufschweissen von Folien in Form luft­dichter Blasen hergestellt werden. An einer Stelle in jeder Zelle muss die Zuführung einer Unterdruckleitung vorgesehen sein 12.
  • Anstelle der pneumatischen Steuerung können auch andere Bewegungsmechanismen mit elektromagnetischem, elektro­statischem, elektrostriktivem, elektromotorischem oder an­derem Antrieb eingesetzt werden. Besonders interessant an der pneumatischen Steuerung ist jedoch, dass sie völlig aus Kunststoff und nichtleitenden Komponenten aufgebaut werden kann und damit die Durchlässigkeit gegenüber anderen Spek­tralbereichen - Radiowellen, Mikrowellen, Licht - erhalten bleibt.
  • Weitere Merkmale und Vorzüge der Erfindung sollen anhand typischer Anwendungen beschrieben werden, für die bisher keine Lösungen existieren.
  • Die erfindungsgemässe Tarnfolie kann sehr vorteilhaft zur Verkleidung von Radarkuppeln (Radome) eingesetzt werden. Die heutige Bauweise von Radomen hat sich im Hinblick auf die Detektierbarkeit im IR-Bereich als ausgesprochen ungünstig erwiesen. Aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit und Wärme­kapazität der Radomaussenhaut (Kunststoff-Schaummaterial oder -Folien) ist die Oberflächentemperatur starken witterungs­bedingten Schwankungen unterworfen, was diesen Objekten eine ungewöhnlich gut ausgeprägte Wärmebildsignatur verleiht. Gegenmaßnahmen mit herkömmlichen Tarnmitteln ohne Beein­trächtigung der Radartransmission sind nicht bekannt.
  • Die Figur 2 zeigt symbolisiert diesen Anwendungsfall. In Figur 2a ist eine typische Signatur eines Radoms bei Sonnen­einstrahlung gezeigt. Die obere Hälfte der Kugel ist stark erwärmt und hebt sich charakteristisch gegen den viel dunk­leren Hintergrund ab. Bei Nacht sind die Hell-Dunkel-Ver­hältnisse wegen der niedrigen Himmelstemperatur gerade umge­kehrt, aber ebenso gut erkennbar. Mit Hilfe der erfin dungs­gemässen, an der Aussenfläche des Radoms angebrachten Vor­richtung, wird eine wirkungsvolle Konturenzerlegung hervor­gerufen, indem typische Strukturen der Umgebung wie z.B. rechteckige Flächen bei landwirtschaftlichen Feldern (Figur 2b, ohne Hintergrund) oder Siedlungen, Gebäudestrukturen (Figur 2c) oder sonstige Landschaftformationen (Horizont­linien, Hügelketten, Waldflächen, Flußläufe) simuliert werden.
  • Eine ähnliche Situation liegt vor bei der Tarnung von ande­ren Anlagen und Komponenten der Übertragungstechnik, also Rundfunksendern, Fernmeldestationen, Satellitenempfangs­antennen, Funkleitsystemen, Peil- und Aufklärungssystemen und anderen Anlagen. Alle diese im Verteidigungsfall unentbehr­lichen Anlagen, die bisher als leicht erkennbar und verwund­bar gelten, können mit Hilfe der Erfindung wirksam gegen Wärmebildaufklärung getarnt werden ohne jede Beeinträchtigung ihrer Funktion.
  • Weitere Anwendungen liegen bei der IR-Tarnung von Gebäuden, Strassen, Brücken etc.; ebenfalls strategisch sehr wichtige Objekte, die bisher gegenüber der Wärmebildbeobachtung nicht oder nur auf Kosten erhöhter Radarerkennbarkeit zu schützen sind. Vorteilhaft hierbei ist auch, dass die erfindungs­gemässe Tarnvorrichtung nicht ständig - wie ein Anstrich - vorhanden sein muss.
  • Eine Anwendung, bei der die Durchlässigkeit im Mikrowellen­bereich ebenfalls als entscheidende Voraussetzung eingeht, sind radarabsorbierende Materialien und Strukturen. Diese heute bekannten Tarnmittel gegen Radaraufklärung sind aus­nahmslos gute IR-Emitter und deshalb im Wärmebild leicht detektierbar, andererseits aber mit niedrigemittierenden Anstrichen auf Metallbasis nicht zu behandeln, da dann die Radarabsorberwirkung verloren geht.
  • Die oben erwähnten Varianten zur Konturenzerlegung und Sig­natursimulation können natürlich auch hier vorteilhaft ein­gesetzt werden.
  • Bei der denkbaren Anwendung der erfindungsgemässen Tarnvor­richtung auf Fahrzeuge, Schiffe, Flugzeuge, Stahlbrücken, Stahlmasten und anderen Einrichtungen kommt ein besonderer Aspekt hinzu. Diese Objekte weisen aufgrund ihrer vorwiegend aus Metall bestehenden Struktur eine deutliche und charak­teristische Radarsignatur auf. Dieses Problem kann grund­sätzlich durch Anwendung von Radarabsorbern und multispek­traler Tarnvorrichtung, wie oben beschrieben, gelöst werden. Sind jedoch Radarabsorber aus irgendwelchen Gründen (Gewicht, Kosten, Verfügbarkeit) nicht erwünscht oder nicht möglich, dann kann mit Hilfe der erfindungsgemässen Tarnvorrichtung ein kombinierter IR-Radareffekt dadurch erzielt werden, dass die Zellen der Tarnvorrichtung objektseitig ganzflächig oder teilweise metallisiert werden. Bestimmte charakteristische Radarsignaturen des Objektes können auf diese Weise aufge­hoben oder verfälscht werden.
  • Eine zusätzliche Tarnwirkung im Sichtbaren oder nahen Infra­rot ist durch Anwendung eingefärbter Kunststoff-Folien mög­lich. Werden Folien oder Platten mit guter optischer Transpa­renz eingesetzt, dann kann die visuelle Tarnwirkung durch hinterlegte und damit leicht veränderbare Farbanstriche er­reicht werden oder sie ist durch den vorhandenen Tarnanstrich des Objektes bereits gegeben.
  • Nachfolgend werden einige weitere vorteilhafte Aspekte der Erfindung erwähnt: Bei Verwendung von Interferenzschichten mit hohem Brechungs­index wird die erzielte Wirkung weitgehend unabhängig vom Beobachtungswinkel. Die mit der einfachen Anordnung von Figur 1 entstehenden Interferenzeffekte sind so breitbandig, dass bei entsprechender Schichtdickenabstimmung der gesamte Fre­quenzbereich des Detektors im 3 - 5 µm oder 8 - 12 µm Band erfasst wird. Es können auf diese Weise Schalthübe im Emis­sionsgrad von 60 % erzeugt werden (Zustand A: ε = 20 %; Zu­stand B: ε = 80 %). Es ist auch ein Simultaneffekt in beiden IR-Fenstern möglich, dann muss der Brechungsindex der Inter­ferenzschichten jedoch auf einen bestimmten, berechenbaren Wert festgelegt werden, oder es müssen mehrlagige Interfe­renzfilme eingesetzt werden.
  • Die Methode ist nicht auf die Schaltung von zwei Extrem­zuständen beschränkt. Es können auch Zwischenwerte des Emis­sionsgrades eingestellt werden, wenn eine Zellfläche in wei­tere Einheiten unterteilt wird, deren Dimension nicht mehr vom beobachtenden Wärmebildgerät aufgelöst wird. Dann ent­spricht die Anzahl der Unterelemente, die sich in einem Zu­stand befinden, einer bestimmten ε-Abstufung.
  • Aus der Optik der Interferenzschichten ist bekannt oder kann sofort abgeleitet werden, dass die hier vorgeschlagene Lö­sung über Abstandveränderung verschiedene Extremwerte der Interferenz einzustellen, durch eine Vielzahl von Schicht­anordnungen verwirklicht werden kann. Diese grundsätzlich vorhandenen Kenntnisse können nutzbringend zur technischen Ausgestaltung der Erfindung herangezogen werden. Stellver­tretend für die vielen möglichen Varianten, sollen hier einige Beispiele genannt werden:
    - Statt der symmetrischen Anordnung von λ/4-Schichten (Figur 1) kann auch nur eine λ/4-Schicht zum Einsatz kommen. Hat die korrespondierende Oberfläche (zu der der Abstand variiert wird) einen höheren Brechungsindex als die Interferenzschicht selbst, kann der Phasensprung an der Grenzfläche Interferenzschicht/Luftspalt verändert werden.
    Aus einem Reflexionsmaximum im Zustand mit Luftspalt wird ebenfalls ein Reflexionsminimum im Zustand ohne Luftspalt.
    - Dieses Prinzip kann auch verwendet werden für eine Antireflex-Schicht auf Metall (Zustand: Minimum der Reflexion). Wird die Schicht vom Metall getrennt, ergänzen sich die Reflexionsanteile an der Schicht und an der Metalloberfläche zu sehr hohen Werten. Wegen des Imaginäranteils des Brechungsindex des Metalls ergibt sich in diesem Fall für die Inter­ferenzschichtdicke keine reine λ/4-Beziehung.
    - Eine weitere Variante besteht darin, dass die Inter­ferenzschichten nicht aus homogenem Material bestehen, sondern aus zwei halbdurchlässigen Metallfilmen, welche durch eine Abstandsschicht (λ/4, λ/2) getrennt sind.
  • Die beiden letztgenannten Versionen würden wegen der Metall­flächen den Vorteil der multispektralen Anwendung nicht oder nicht in vollem Maße vermitteln.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Tarnung von Objekten gegen eine Aufklä­rung, dadurch gekennzeichnet, dass das Objekt mit einer flächenhaften Anordnung von Zellen überzogen ist und der Emissionsgrad der Zellen unabhängig voneinander steuerbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen aus mindestens zwei Folien (4) bestehen, von denen mindestens eine infrarottransparent ist und minde­stens eine auf der Innenseite eine Infrarot-Interferenz­schicht (2) trägt, und dass der Luftspalt zwischen den Folien mit einem Mechanismus aufbaubar und abbaubar ist.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­zeichnet, dass, unter Ausnutzung von Interferenzbeziehun­ gen, der IR-Reflexionsgrad und Emissionsgrad des Folien­systems zwischen zwei Zuständen schaltbar ist.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­zeichnet, dass die Folien (4) nach den Ansprüchen 1 bis 3 durch plattenartige Elemente ersetzt sind.
5. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeich­net, dass das Zusammenpressen und Lösen der Elemente pneu­matisch, beispielsweise durch einen geringen Unterdruck und Überdruck, steuerbar ist.
6. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeich­net, dass die Bewegung der Elemente mittels eines elektro­magnetischen, elektrostatischen, elektrostriktiven oder elektromotorischen Antriebs steuerbar ist.
7. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeich­net, dass die Form und Anordnung der Zellen in beliebiger geometrischer Form gestaltet ist.
8. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeich­net, dass die Ausdehnung der Zellen kleiner gewählt ist als die laterale Auflösung der Wärmebildkamera des Beob­achters und dadurch Grauwertabstufungen und weiche Kontu­ ren hervorrufbar sind.
9. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5 und 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Wärmebildtarnung von Radomen und anderen Antennenanlagen und Übertragungsstationen einsetzbar ist.
10. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeich­net, dass sie zur Wärmebildtarnung von Gebäuden, Brücken, Strassen, Flugplätzen und ähnlichen Einrichtungen ein­setzbar ist.
11. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 8 und 10, dadurch ge­kennzeichnet, dass die Zellen objektseitig ganz oder fleckenweise metallisiert sind und zur multispektralen Tarnung von vorwiegend metallischen Objekten einsetzbar sind.
EP87105585A 1986-04-25 1987-04-15 Radartransparente Folie mit steuerbarer Infrarotreflexion für Tarnzwecke Expired EP0250742B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3614016 1986-04-25
DE19863614016 DE3614016A1 (de) 1986-04-25 1986-04-25 Radartransparente folie mit steuerbarer infrarotreflexion fuer tarnzwecke

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0250742A1 true EP0250742A1 (de) 1988-01-07
EP0250742B1 EP0250742B1 (de) 1989-12-13

Family

ID=6299515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP87105585A Expired EP0250742B1 (de) 1986-04-25 1987-04-15 Radartransparente Folie mit steuerbarer Infrarotreflexion für Tarnzwecke

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP0250742B1 (de)
DE (2) DE3614016A1 (de)

Cited By (14)

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