Газожидкостная установка для генерирования водовоздушной и твердеющей полимерной пены с адаптивной системой управления физическими параметрами пенного маскировочного покрытия Российский патент 2019 года по МПК F41H3/00 

Изобретение относится к области маскировки, в частности к средствам создания маскировочных пенных покрытий на стационарных одиночных или групповых объектах.

В истории создания и развития технических средств маскировки средства механизации маскировочных работ всегда занимали первостепенное значение.

Актуальность развития этих средств обуславливается прежде всего их значимостью применения в современных условиях развития вооруженной борьбы для своевременного скрытия и имитации войсковых объектов от комплекса средств разведки и поражения высокоточным оружием.

Одним из путей совершенствования технических средств маскировки является разработка адаптивных средств, которые, реагируя на изменение окружающего фона, должны изменять свои физические параметры в видимом, инфракрасном и радиолокационном диапазонах спектра электромагнитных волн (ЭМВ) для устранения или ослабления демаскирующих признаков замаскированного объекта. Применение таких средств позволит значительно уменьшить временные затраты на маскировку, привлекаемые силы и средства путем применения технических средств автоматизации.

Пенные покрытия, создаваемые адаптивными техническими средствами маскировки, в частности пеногенераторами и газожидкостными установками, должны обладать высокими маскирующими свойствами в видимом, инфракрасном и радиолокационном диапазоне спектра ЭМВ. Кроме того, указанные устройства должны допускать адаптивное, применительно к изменяющемуся окружающему фону, изменение физических параметров (цветовой, тепловой и радиолокационный контрасты) создаваемых на объекте пенных покрытий в реальном режиме времени.

Известна «Станция маскировочная пенообразующая МС-П», предназначенная для создания маскировочных пенных покрытий, принятая на вооружение в ВС РФ. [История создания средств инженерного вооружения. Технические средства маскировки. Книга 9: Под общей ред. Виноградова А.В. / - Нахабино: 15 ЦНИИИ Минобороны России. - 2009 - 256 с.]

Анализ ТТХ указанного технического средства механизации работ показал, что в настоящее время данная станция не достаточно полно отвечает современным требованиям по условиям своевременного обеспечения проведения маскировочных работ по скрытию одиночных объектов, так как она предназначена для маскировки групповых площадных объектов.

Опыт показывает, что для своевременной маскировки одиночных объектов в дополнение к ней должны быть разработаны новые высокомобильные, малогабаритные, быстро разворачивающиеся и сворачивающиеся в процессе их применения технические средства механизации [Герасименя В.П., Костюнин Н.Н., Яким Я.М. Новое поколение средств маскировки и защиты военных объектов на основе нанотехнологий для комплексного противодействия современным средствам разведки и поражения использованием экологически безопасных полифункциональных вспененных полимерных материалов // Сборник Научных трудов сотрудников ФБУ «3 ЦНИИ Минобороны России» (НИИЦ маскировки), изд. МО РФ ФБУ «3 ЦНИИ Минобороны России», 2011. С. 100-110].

Известен «Газожидкостный генератор», который формирует газожидкостную пенную среду и может обеспечивать производство различных видов работ и получение различных материалов. [Заявка на изобретение 93025629/26 от 29.04.1993, патент RU 2036706, опубликовано 09.06.1995].

Известна «Установка для приготовления высокодисперсных смесей» Изобретение относится к средствам получения высокодисперсных гомогенизированных смесей с заданной концентрацией компонентов [Заявка на изобретение 2000112832/12 от 24.05.2000, патент RU 2163504, опубликовано 27.02.2001].

Известен «Прибор для генерирования водовоздушной и твердеющей пены», обеспечивающий очистку поверхностей водным составом; жидкостное опрыскивание; окраску поверхностей; порошковое распыление; нанесение (внесение) коллоидных растворов; уплотнение и закрепление грунтов; генерирование противопожарных и полимерных пен; изготовление вспененных теплоизолирующих, облицовочных и ограждающих материалов; очистку поверхностей от пыли [Заявка на изобретение 2004123945/15 от 06.08.2004, патент RU 2241204, опубликовано 27.11.2004].

Анализ технических возможностей создания пенных покрытий с применением вышеуказанных средств показывает, что создание таких покрытий и их применение на объектах в условиях современной вооруженной борьбы сопряжено с рядом трудностей, а именно:

- отсутствие в пневмогидравлической системе устройств адаптивных и автоматизированных элементов управления, что не позволяет при нанесении маскировочных покрытий на объекте своевременно реагировать их физическими параметрами на постоянно изменяющиеся параметры окружающегося фона;

- невозможность своевременного изменения цветовых параметров пенных покрытий при смене окружающего объект подстилающего фона;

- отсутствие технических узлов пневмогидравлической системе установки обеспечивающих своевременное автоматизированное изменение физических параметров пенных покрытий в тепловом и радиолокационном диапазонах спектра ЭМВ в реальном режиме времени.

Также известно «Устройство для эффективного получения пресной воды путем конденсации водяных паров из воздуха», которое ранее не использовалось при решении задач маскировки [Заявка на изобретение 99123274/12 от 09.11.1999, патент RU 2169032, опубликовано 20.06.2001].

Известна также «Установка для генерирования водовоздушной и твердеющей полимерной пены заданной цветовой окраски», выбранная в качестве прототипа, содержащая соединенные между собой источник сжатого воздуха, контрольно-измерительные приборы, клапаны, емкости с ингредиентами исходного пенообразующего раствора и смеситель [Описание изобретения по заявке 2004123945/15 от 06.08.2004, патент РФ RU 2275948,].

Установка дополнительно оснащена регуляторами давления сжатого воздуха, объединенными в блок фильтрами, кранами, тубусом вспенивания, пеноформирующим рукавом, брандспойтом и пультом управления электромагнитными клапанами.

В качестве клапанов использованы обратные клапаны и клапаны электромагнитные. Емкости с ингредиентами выполнены в виде герметичных бачков и бака с загрузочными горловинами, оснащенными крышками-пробками с уплотнителями и каналами для ввода в их верхней части сжатого воздуха, вывода растворов, в том числе пены, и подключения контрольно-измерительных приборов и устройств. Причем, источник сжатого воздуха посредством воздушного канала, оснащенного редуктором, электромагнитным клапаном и обратным клапаном, сопряжен со смесителем, вторым воздушными каналом, оснащенным регулятором давления и краном сброса давления в атмосферу, с бачками для ингредиентов, каждый из которых посредством жидкостного канала, выполненного в нижней его части и оснащенного краном, фильтром и электромагнитным клапаном, соединен со смесителем, сопряженным на выходе с пеноформирующим рукавом, третьим воздушными каналом, оснащенным электромагнитным клапаном, обратным клапаном и двумя кранами, источник сжатого воздуха соединен с оснащенным барботером баком для ингредиентов и тубусом вспенивания, причем входной воздушный канал и выходной канал для пены выполнены в верхней части бака.

Выходной жидкостный канал в его нижней части оснащен краном и соединен с тубусом вспенивания. Кроме того, тубус вспенивания и выходной канал для пены попеременно соединены со смесителем посредством крана. К тому же при подключенном положении тубуса вспенивания к смесителю выходной канал для пены из бака перекрыт крышкой с уплотнителем. [Описание изобретения по заявке 2004123945/15 от 06.08.2004, патент РФ RU 2275948,].

Применение вышеописанного устройства обеспечивает возможность выполнения ряда специальных работ на технике и на складах хранения материальных ценностей, надежного получения водовоздушной и твердеющей полимерной пены заданной цветовой окраски и нанесения маскировочных покрытий на поверхность объектов.

Однако, основным недостатком установки для генерирования водовоздушной и твердеющей полимерной пены заданной цветовой окраски, выбранной в качестве прототипа, применительно к осуществлению маскировочных работ и создания адаптивных пенных покрытий, является отсутствие в пневмогидравлической схеме установки системы автоматизированного управления, обеспечивающей:

- адаптивное изменение свойств наносимого пенного покрытия в видимом диапазоне спектра ЭМВ для уменьшения в реальном режиме времени цветовых контрастов между поверхностями объектов и примыкающей к нему местности, возникающих в результате изменения во времени физических характеристик подстилающего фона;

- ослабление маскирующих свойств пен в инфракрасном и радиолокационном диапазоне спектра ЭМВ при высыхании и нагреве созданного пенного покрытия на объекте.

Задача изобретения, заключается в создании установки для генерирования водовоздушной и твердеющей полимерной пены с адаптивной системой управления физическими параметрами пенного маскировочного покрытия, повышающего эффективность скрытия стационарных одиночных или групповых объектов за счет достижения адаптивности физических параметраов пенного маскировочного покрытия применительно к изменяющимся во времени характеристикам окружающего фона в видимом, инфракрасном и радиолокационном диапазонах спектра ЭМВ.

Технический результат достигается путем введения в устройство адаптивной системы управления электромагнитными клапанами газожидкостной установки, обеспечивающей, за счет мониторинга физических полей замаскированного пенным покрытием объекта, определение его контрастов относительно окружающего фона и их устранение в реальном режиме времени одновременно в видимом, инфракрасном и радиолокационном диапазонах спектра ЭМВ.

Поставленная задача достигается тем, что:

- для генерирования водовоздушной и твердеющей полимерной пены в пневмогидравлическую схему установки введена адаптивная система управления, обеспечивающая определение контрастов созданного пенного маскировочного покрытия относительно окружающего фона в видимом, инфракрасном и радиолокационном диапазонах спектра ЭМВ и их устранение в реальном режиме времени;

- в адаптивную систему управления введены средства мониторинга состояния пенного покрытия, включающие конструктивно взаимоувязанные с в пневмогидравлической схемой газожидкостной установки и между собой: блок многоспектральные камеры; блок приема идентификационной информации от средств мониторинга; блок обработки информации; блок автоматического управления электромагнитными клапанами;

для устранения теплового контраста в инфракрасном диапазоне длин волн между поверхностью пенного маскировочного покрытия и окружающим объект фоном местности в процессе его эксплуатации в состав газожидкостной установки введен блок устройства для получения пресной воды из воздуха на основе физического эффекта Пельтье, обеспечивающий получение холодной воды, используемой адаптивной системой управления по соответствующему алгоритму для своевременного устранения возникающих тепловых контрастов.

Газожидкостная установка для генерирования водовоздушной и твердеющей полимерной пены с адаптивной системой управления физическими параметрами пенного маскировочного покрытия:

во-первых, содержит соединенные между собой источник сжатого воздуха, контрольно-измерительные приборы, клапаны, емкости с ингредиентами исходного пенообразующего раствора и смеситель, регулятор давления сжатого воздуха, объединенные в блок фильтры, краны, тубус вспенивания, пеноформирующий рукав, брандспойт и пульт управления электромагнитными клапанами. При этом в качестве клапанов использованы обратные клапаны и клапаны электромагнитные, а емкости с ингредиентами выполнены в виде герметичных бачков и бака с загрузочными горловинами, оснащенными крышками-пробками с уплотнителями и каналами для ввода в их верхней части сжатого воздуха, вывода растворов, в том числе пены, и подключения контрольно-измерительных приборов и устройств. Источник сжатого воздуха посредством воздушного канала, оснащенного редуктором, электромагнитным клапаном и обратным клапаном, сопряжен со смесителем; вторым воздушными каналом, оснащенным регулятором давления и краном сброса давления в атмосферу, с бачками для ингредиентов, каждый из которых посредством жидкостного канала, выполненного в нижней его части и оснащенного краном, фильтром и электромагнитным клапаном, соединен со смесителем, сопряженным на выходе с пеноформирующим рукавом; третьим воздушными каналом, оснащенным электромагнитным клапаном, обратным клапаном и двумя кранами, источник сжатого воздуха соединен с оснащенным барботером баком для ингредиентов и тубусом вспенивания. Причем входной воздушный канал и выходной канал для пены выполнены в верхней части бака, а выходной жидкостный канал в его нижней части оснащен краном и соединен с тубусом вспенивания. Тубус вспенивания и выходной канал для пены попеременно соединены со смесителем посредством крана, к тому же при подключенном положении тубуса вспенивания к смесителю выходной канал для пены из бака перекрыт крышкой с уплотнителем.

Кроме того в пневмогидравлическую схему установки также встроена адаптивная система управления, состоящая из взаимоувязанных между собой и пневмогидравлической схемой газожидкостной установки блока приема идентификационной информации, блока обработки идентификационной информации, блока автоматического управления электромагнитными клапанами газожидкостной установки, При этом функционально-конструктивное единство обеспечивается за счет подключения электромагнитных клапанов к блоку автоматического управления электромагнитными клапанами газожидкостной установки и блока устройства для получения пресной воды из воздуха к адаптивной системе управления.

Во-вторых, встроенный в пневмогидравлическую схему установки блок устройства для получения пресной воды путем конденсации водяных паров из воздуха состоит из холодильной камеры, внутри которой расположены охлаждающие полупроводниковые элементы Пельтье. Вплотную к холодильной камере присоединен теплообменник с расположенными внутри него патрубками для подачи воздуха из окружающей среды в камеру. Для засасывания воздуха из окружающей среды на камере установлен насос или вентилятор, который присоединен к теплоизолированной трубе, предназначенной для подачи холодного и обезвоженного воздуха в теплообменник. Для выпуска воздуха из теплообменника выполнен патрубок, присоединенный ко второму дополнительному теплообменнику, в котором расположены горячие спаи полупроводниковых элементов Пельтье. Причем для выпуска обезвоженного воздуха из второго дополнительного теплообменника в окружающую среду служит патрубок, а для выпуска полученной воды наружу установлен патрубок с электромагнитным клапаном, который соединен с отдельной дополнительной герметично закрытой емкостью для конденсированной воды, которая подключена через электромагнитный клапан к смесителю газожидкостной установки. При этом устройство для получения пресной воды из воздуха соединено с ресивером источника сжатого воздуха через дополнительно включенный в систему электромагнитный клапан.

В-третьих, дополнительно включенный в систему электромагнитный клапан встроен в жидкостный канал, соединяющий бачок с конденсированной из воздуха пресной водой и смеситель.

В-четвертых, для обеспечения отключение подачи ингредиентов из бака и тубуса вспенивания в выходные каналы для пены дополнительно встроены два электромагнитных клапана, один из которых встроен между баком с ингредиентами и смесителем, а второй между тубусом вспенивания и смесителем.

Сущность технического решения, заявляемого изобретения приведена на фиг. 1, 2, 3.

На фиг. 1 показана заявляемая пневмогидравлическая схема газожидкостной установки для генерирования водовоздушной и твердеющей полимерной пены с адаптивной системой управления ее физическо-техническими параметрами в процессе нанесения пенного маскировочного покрытия на поверхность объекта и в процессе его эксплуатации, где:

1 - источник сжатого воздуха, 2 - конденсатор воды из воздуха, 3 - бачек для сбора конденсированной пресной воды из воздуха, 4 - бак для ингредиентов, оснащенный барботером (емкость с ингредиентами), 5 - бачки для ингредиентов (емкости с красителями), 6 - смеситель, 7 - тубус вспенивания, 8 - блок регуляторов давления воздуха, 9 - пеноформирующий рукав, 10 - брандспойт, 11 - контрольно-измерительные приборы (манометр), 12 - воздушный канал (условно первый), 13 - жидкостной канал, соединяющий устройство для конденсирования пресной воды из воздуха 2 и бачек 3 для сбора конденсированной пресной воды из воздуха, 14 - воздушный канал (условно второй), 15 - жидкостный канал, соединяющий бачок со смесителем (для каждого бачка), 16 - жидкостный канал, соединяющий бачек 3 с конденсированной пресной воды из воздуха со смесителем, 17 - жидкостный канал, соединяющий бак для ингредиентов со смесителем, 18 - выходной канал для пены, 19 - воздушный канал (условно третий), 20 - жидкостный канал, соединяющий бак 4 и тубус вспенивания 7, КО1 и КО2 - обратные клапаны, ЭМ1…ЭМ11 - электромагнитные клапаны, Ф1…Ф4 - фильтры, Кр1…Кр11 - краны шаровые, 40 - линия управления устройства для конденсирования пресной воды из воздуха 2.

На фиг. 2 показана принципиальная схема устройства для конденсирования пресной воды из воздуха, где:

21 - холодильная камера, 22 - полупроводниковые элементы Пельтье, 23 - теплообменник, 24 - патрубки для подачи воздуха в холодильную камеру, 25 - вентилятор, 26 - теплоизолированная труба, 27 - патрубок дополнительного теплообменника, 28 - дополнительный теплообменник, 29 - патрубок выпуска охлажденного воздуха, 30 - штуцер для подсоединения к воздушному каналу 14 газожидкостной установки, 31 - штуцер для подсоединения к жидкостному каналу 13 бачка 3 для сбора конденсированной пресной воды из воздуха, 32 - нагревательный элемент.

На фиг. 3 представлена принципиальная блок-схема адаптивного управления физическими параметрами пенного маскировочного покрытия с помощью газожидкостной установки для генерирования водовоздушной и твердеющей полимерной пены, где:

33 - адаптивная система управления, 34 - средство мониторинга, 35 - замаскированный объект, 36 - пенное маскировочное покрытие, 37 - окружающий фон, 38 - многоспектральная камера, 39 - канал передачи информации, 41 - датчик влажности и температуры маскировочного покрытия.

Описание принципа работоспособности заявляемого изобретения с получением сформулированного технического результата.

Установка для генерирования водовоздушной и твердеющей полимерной пены заданной цветовой окраски, содержит соединенные между собой источник сжатого воздуха 1, контрольно-измерительные приборы (манометр) 11, обратные клапаны КО1 и КО2 и электромагнитные клапаны ЭМ1, ЭМ2, ЭМ3, ЭМ4, ЭМ5 ЭМ6, ЭМ7, ЭМ8, ЭМ9 ЭМ10 и ЭМ11, емкости с ингредиентами и красителями (бак 4 и бачки 5), смеситель 6, фильтры Ф1, Ф2, Ф3 и Ф4, краны шаровые Кр1, Кр2, Кр3, Кр4, Кр5, Кр6, Кр7, Кр8, Кр9 Кр10, Кр11, тубус вспенивания 7, блок 8 регуляторов давления воздуха РД1 и РД2 и пеноформирующий рукав 9 с брандспойтом 10 (фиг. 1).

Емкости с ингредиентами выполнены в виде герметичных бачков 5 и бака 4, оснащены штуцерами каналов для ввода сжатого воздуха, вывода растворов, в том числе пены, и подключения контрольно-измерительных приборов.

Источник сжатого воздуха 1 посредством воздушного канала 12, выполненного в виде тканерезинового шланга оснащенного редуктором РД2, электромагнитным клапаном ЭМ1 и обратным клапаном КО2, сопряжен со смесителем 6 (см. фиг. 1).

Вторым воздушными каналом 14, оснащенным регулятором давления РД1 источник сжатого воздуха соединен с бачками для ингредиентов 5 (см. фиг. 1), бачком для сбора конденсированной пресной воды из воздуха 3 и устройством для конденсирования пресной воды из воздуха 2. Каждый бачок для ингредиентов 5 посредством жидкостного канала 15, выполненного в нижней его части и оснащенного шаровым краном Кр1 (Кр2; Кр3; Кр4), фильтром Ф1 (Ф2, Ф3, Ф4) и электромагнитным клапаном ЭМЗ (ЭМ4; ЭМ5; ЭМ6), соединен со смесителем 6, сопряженным на выходе с пеноформирующим рукавом 9, в частности, оснащенным брандспойтом 10. Каждый жидкостный канал также выполнен из тканерезинового шланга.

Герметично закрывающийся бачек для сбора конденсированной пресной воды из воздуха 3 оснащен штуцерами каналов для ввода сжатого воздуха, подключения жидкостного канала 13 от устройства для конденсирования пресной воды из воздуха 2, а также вывода воды по жидкостному каналу 16, оснащенным краном шаровым Кр5, электромагнитным клапаном ЭМ1 и сопряженным со смесителем 6. Также дополнительно бачек для сбора конденсированной пресной воды из воздуха 3 оснащен датчиком уровня воды, подключенного по кабельной линии связи к системе адаптивного управления (не показан на схеме).

Третьим воздушными каналом 19, оснащенным электромагнитным клапаном ЭМ2, обратным клапаном КО1 и двумя кранами Кр6 и Кр7, источник сжатого воздуха 1 соединен с баком для ингредиентов 4 и тубусом вспенивания 7 (см. фиг. 1).

Жидкостной канал 20 оснащен шаровым краном Кр8, выполненным в виде тканерезинового рукава и соединен с тубусом вспенивания 7.

Тубус вспенивания 7 посредством выходного канала для пены 18, крана шарового Кр9 и электромагнитного клапана ЭМ8 соединен со смесителем 6. Бак 4 также соединен со смесителем 6 жидкостным каналом с краном шаровым Кр9 и электромагнитным клапаном ЭМ9.

Смеситель 6 содержит штуцеры для подсоединения жидкостных каналов от бачков 5 и бачка 3 для сбора конденсированной пресной воды из воздуха.

Устройство для конденсирования пресной воды из воздуха 2 состоит из холодильной камеры 21, внутри которой установлены охлаждающие полупроводниковые элементы Пельтье 22 (см. фиг. 2). Вплотную к холодильной камере 21 присоединен теплообменник 23 с расположенными внутри него патрубками 24 для подачи воздуха в камеру 21. Эти патрубки 24 выполнены в виде трубы с насаженными на них металлическими теплопоглотителями с большой поверхностью теплопередачи. Для засасывания воздуха на камере 21 установлен вентилятор 25, который присоединен к теплоизолированной трубе 26, предназначенной для подачи холодного и обезвоженного воздуха в теплообменник 23. Для выпуска воздуха из теплообменника 23 выполнен патрубок 27, присоединенный ко второму дополнительному теплообменнику 28, в котором расположены горячие спаи полупроводниковых элементов Пельтье 22. Для выпуска обезвоженного воздуха из второго дополнительного теплообменника 28 в окружающую среду служит патрубок 29. Для выпуска полученной воды наружу установлен патрубок со щтуцером 31 для подсоединения к жидкостному каналу 13 бачка 3 для сбора конденсированной пресной воды из воздуха, оснащенному краном шаровым Кр11 и электромагнитным клапаном ЭМ11. (см фиг. 2). Внутри камеры 21 устанавливают периодически включаемые электрические нагреватели 32. С помощью штуцера 30 Устройство для конденсирования пресной воды из воздуха 2 сопряжено с источником сжатого воздуха 1 по воздушному каналу 14 через кран шаровый Кр10 и электромагнитный клапан ЭМ10.

Электромагнитные клапана ЭМ1-ЭМ11 по кабельной линии связи (не показано) подключены к блоку автоматического управления электромагнитными клапанами газожидкостной установки адаптивной системы управления.

Газожидкостная установка для генерирования водовоздушной и твердеющей полимерной пены с адаптивной системой управления физическими параметрами пенного маскировочного покрытия работает следующим образом.

Принцип адаптивного управления физическими параметрами пенного покрытия реализуется через подачу команд, подаваемых на электромагнитные клапана ЭМ1-ЭМ11 для их установки в требуемые положения, обеспечивающие работоспособность пневмогидравлической схемой в реальном режиме времени (см фиг. 3).

Средство мониторинга 34, состоящее из многоспектральной камеры 38 и передающего устройства, регистрирует состояние физических параметров (яркостной контраст) замаскированного пенным покрытием 36 объекта 35 и окружающего его фона 37 в видимом, инфракрасном и радиолокационном диапазонах длин ЭМВ и по каналу передачи информации 39 передает данные на блок приема идентификационной информации адаптивной системы управления 33. Полученные данные обрабатываются в блоке обработки идентификационной информации, делается вывод о наличии контрастов между объектом и окружающим фоном в видимом, инфракрасном и радиолокационном диапазонах спектра ЭМВ, вычисляются сигналы ошибок между реальным состоянием физических параметров объекта и необходимым состоянием. В результате расчета формируются команды управления, которые передаются на блок автоматического управления электромагнитными клапанами ЭМ1-ЭМ11. Блок автоматического управления электромагнитными клапанами по кабельным линиям связи обеспечивает открытое или закрытое состояние каждого электромагнитного клапана в зависимости от выбранного режима работы.

Функционально-конструктивное единство заявляемого изобретения осуществляется путем непосредственного соединения адаптивной системы управления 33 проводными линиями управления (не показаны на фигурах) с электромагнитными клапанами ЭМ1-ЭМ11 и устройством получения пресной воды из воздуха 2 по линии управления 40, обеспечивая при этом необходимые режимы работы газожидкостной установки для генерирования водовоздушной и твердеющей полимерной пены с адаптивной системой управления физическими параметрами пенного маскировочного покрытия.

Режим 1 - Работа газожидкостной установки в режиме генерирования водовоздушной и твердеющей полимерной пены заданной цветовой окраски.

В этом режиме обеспечивается открытие клапанов ЭМ8, ЭМ9 с одновременным закрытием ЭМ7, ЭМ10, ЭМ11. Работа установки аналогична рассмотренной в описании выбранного прототипа [Описание изобретения по заявке 2004123945/15 от 06.08.2004, патент РФ RU 2275948].

Режим 2 - Получение воды из воздуха.

При этом обеспечивается закрытие клапанов ЭМ1-ЭМ9, а клапана ЭМ10 и ЭМ11 открыты и обеспечивают подключение устройства для конденсирования пресной воды из воздуха 2 к источнику сжатого воздуха с одной стороны, а с другой стороны к бачку 3 для сбора конденсированной пресной воды из воздуха. Включается постоянный ток в охлаждающие полупроводниковые элементы Пельтье 22. Далее включается вентилятор 25. Воздух от источника сжатого воздуха засасывается по патрубкам 24 и попадает в холодильную камеру 21 и, проходя между элементами Пельтье, охлаждается, в результате чего происходит конденсация водяных паров из воздуха. Далее холодный и обезвоженный воздух выходит из камеры 21 и вентилятором 25 закачивается в теплоизолированную трубу 26, по которой этот воздух поступает в теплообменник 23, где, проходя между патрубками 24, охлаждает воздух, засасываемый из окружающей среды. Это значительно уменьшает расход электроэнергии на охлаждение воздуха в камере 21. Выходя из теплообменника 23, воздух по патрубку 27 попадает во второй дополнительный теплообменник 28, в котором расположены горячие спаи элементов Пельтье. Охлаждая их, он значительно повышает эффективность работы системы охлаждения, что также приводит к дополнительному уменьшению расхода электроэнергии. Из теплообменника 28 по трубе 29 воздух выходит в окружающую среду. Полученная вода через патрубок со щтуцером 31 по жидкостному каналу 13 поступает в бачок 3 для сбора конденсированной пресной воды из воздуха.

При достижении необходимого уровня воды в бачке 3 срабатывает датчик определения уровня и по кабельной линии связи сигнал передается на блок автоматического управления электромагнитными клапанами, который вырабатывает команды для закрытия клапанов ЭМ10 и ЭМ11 и остановки газожидкостной установки.

Режим 3 - Адаптивная подмаскировка объекта, замаскированного пенным покрытием, для уменьшения возникающих контрастов между объектом и окружающим фоном в видимом, инфракрасном и радиолокационном диапазонах спектра ЭМВ в реальном режиме времени.

При использовании предлагаемого устройства в данном режиме предполагается предварительная загрузка бачков 5 красителями. Причем для создания любого оттенка по модели RGB достаточно использовать 4 цвета: черный, красный, зеленый, голубой (синий).

В этом случае обеспечивается закрытие клапанов ЭМ2, ЭМ3, ЭМ8, ЭМ9, тем самым отключая генерирование и вывод пены. Состояние клапанов ЭМ10 и ЭМ11 определяется уровнем воды в бачке 3 для сбора конденсированной пресной воды из воздуха, при необходимости они открываются и обеспечивается дополнительная работа устройства по режиму 2. Клапан ЭМ1 открыт и обеспечивает подачу сжатого воздуха от работающего источника 1 через воздушный канал 12 в смеситель 6. Блок автоматического управления электромагнитными клапанами по кабельным линиям связи обеспечивает нужную степень открытия клапанов ЭМ3, ЭМ4, ЭМ5, ЭМ6 для получения нужного оттенка. Степень открытия клапанов для дозировки красителя каждого из цветов рассчитывается в блоке обработки идентификационной информации по данным, полученным от внешних средств мониторинга состояния физических параметров замаскированного пенным покрытием объекта. Клапан ЭМ7 также открыт и обеспечивает подачу воды в смеситель.

При отсутствии необходимости устранять контраст в видимом диапазоне спектра ЭМВ клапана ЭМ3, ЭМ4, ЭМ5, ЭМ6 закрыты и подача красителей в смеситель не осуществляется. В этом случае открыт только клапан ЭМ7, обеспечивая подачу холодной воды по жидкостному каналу 16, соединяющий бачок 3 с конденсированной водой со смесителем, в смеситель для устранения контрастов в инфракрасном и радиолокационном диапазонах спектра ЭМВ. Физически дополнение установки для генерирования твердеющей полимерной пены пневмогидравлической схемой газожидкостной установки блоком приема идентификационной информации, блоком обработки информации и блоком управления клапанами газожидкостной установки позволяет обеспечивать адаптивность пенных покрытий, в частности, в инфракрасном диапазоне спектра ЭМВ или же радиолокационном диапазонах спектра ЭМВ за счет известных описанных ниже закономерностей.

Так, в инфракрасном диапазоне спектра ЭМВ контраст между объектом, замаскированным пенным покрытием и фоном обеспечивается путем снижения температуры пенного покрытия до необходимого уровня, который можно рассчитать по формуле:

где Т_об, Т_ф - радиационная температура объекта (фона) соответственно в градусах Цельсия или Кельвина.

В свою очередь согласно [В.И. Малышев Ведение в экспериментальную спектроскопию М., Наука 1979, 480 с.] радиационная температура связана с термодинамической следующим соотношением:

где ε_p - коэффициент излучения (или коэффициент серости) материала (поверхности).

Тогда формула (2.3.5) примет вид:

где Т_об и Т_ф - термодинамические температуры объекта и фона соответственно в градусах Кельвина.

Следовательно, адаптивно изменяемым физическим параметром для уменьшения контраста между объектом и фоном в инфракрасном диапазоне спектра длин ЭМВ является его термодинамическая температура Т_об, изменение которой до необходимого уровня, контролируемого средством мониторинга 34 (фиг. 3), обеспечивается подачей холодной воды.

Радиолокационный контраст можно выразить выражением:

где σ_об - эффективная поверхность рассеивания(ЭПР) объекта;

- ЭПР фона;

δS - площадь разрешаемой поверхности средством разведки;

S₀ - площадь, занимаемая объектом;

σ_пор - пороговая ЭПР, определяемая характеристиками средства разведки.

Из выражения (4) следует, что радиолокационный контраст определяется: отражающими свойствами объекта и фона, параметрами РЛС, условиями разведки и является важным промежуточным показателем.

Уменьшение ЭПР объекта может быть достигнуто в результате поглощение энергии ЭМВ в слое покрытия за счет подбора диэлектрических свойств материала, в первую очередь с комплексной диэлектрической проницаемостью и комплексной магнитной проницаемостью соответственно:

где ε, μ - относительная диэлектрическая и магнитная проницаемость материала;

ε₀, μ₀ - диэлектрическая и магнитная проницаемость свободного пространства.

Комплексный коэффициент отражения плоской волны от границы раздела внешняя среда - поглощающее покрытие

где - волновое сопротивление поглощающего покрытия;

- волновое сопротивление свободного пространства.

Подставляя значение Z и Z₀ в формулу (7), получим

Условие полного поглощения падающей радиоволны покрытием - R - 0. Очевидно, что R=0 при равенстве диэлектрической и магнитной проницаемости материала покрытия.

Коэффициент поглощения покрытия

где β - коэффициент поглощения преломленной радиоволны за одно прохождение в покрытии в прямом и обратном направлениях; |R| - модуль коэффициента отражения покрытия.

ЭПР объекта, замаскированного радиолокационным покрытием определяется по формуле:

В свою очередь известна сильная зависимость относительной диэлектрической проницаемости е материала от его влажности. Изменяя влажность пенного покрытия за счет подачи на его поверхность жидкости, можно добиться необходимого значения β, и, таким образом, снизить радиолокационный контраст.

Следовательно, адаптивно изменяемым параметром с помощью газожидкостной установки для генерирования водовоздушной и твердеющей полимерной пены с адаптивной системой управления физическими параметрами пенного маскировочного покрытия является влажность, регулирование которой достигается путем подачи необходимого количества жидкости на пенное маскировочное покрытие в процессе его эксплуатации, обеспечивающего необходимое значение радиолокационного контраста, контролируемого средством мониторинга 34 (фиг. 3).

Таким образом, заявляемая газожидкостная установка для генерирования водовоздушной и твердеющей полимерной пены с адаптивной системой управления физическими параметрами пенного маскировочного покрытия обеспечивает адаптивное управление физическими параметрами сформированного пенного маскировочногопокрытия в видимом, инфракрасном и радиолокационном диапазонах спектра ЭМВ в реальном режиме времени, что заметно повышает его эффективность при решении задач маскировки.

Заявляемое изобретение относится к области маскировки, в частности к средствам создания маскировочных пенных покрытий на стационарных одиночных или групповых объектах. Сущность изобретения заключается в введении в пневмогидравлическую схему газожидкостной установки дополнительных блоков и конструктивных узлов адаптивной системы управления физическими параметрами пенного маскировочного покрытия. За счет многоспектральных камер мониторинга обеспечивается передача информации в реальном режиме времени на устройство управления о физическом состоянии параметров пенного маскировочного покрытия, таких как цвет, температура и электропроводность покрытия, обеспечивающие адаптивное изменение этих параметров одновременно в видимом, инфракрасном и радиолокационном диапазонах спектра ЭМВ. Принцип адаптивности обеспечивается своевременным дополнительным нанесением на сформированное пенное покрытие раствора с рассчитанным системой управления цветом, максимально приближенным к окружающему фону. Нанесение на маскировочное пенное покрытие воды обеспечит его охлаждение, что снижает его контраст с подстилающей поверхностью в инфракрасном диапазоне длин ЭМВ до необходимого уровня. Заметность в радиолокационном диапазоне снижается за счет изменения электропроводности пенного маскировочного покрытия за счет его увлажнения. Технический результат - определение контрастов объекта относительно окружающего фона и их устранение в реальном режиме времени одновременно в видимом, инфракрасном и радиолокационном диапазонах спектра ЭМВ. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Газожидкостная установка для генерирования водовоздушной и твердеющей полимерной пены с адаптивной системой управления физическими параметрами пенного маскировочного покрытия, содержащая соединенные между собой источник сжатого воздуха, контрольно-измерительные приборы, клапаны, емкости с ингредиентами исходного пенообразующего раствора и смеситель, регулятор давления сжатого воздуха, объединенные в блок фильтры, краны, тубус вспенивания, пеноформирующий рукав, брандспойт и пульт управления электромагнитными клапанами, при этом в качестве клапанов использованы обратные клапаны и клапаны электромагнитные, а емкости с ингредиентами выполнены в виде герметичных бачков и бака с загрузочными горловинами, оснащенными крышками-пробками с уплотнителями и каналами для ввода в их верхней части сжатого воздуха, вывода растворов, в том числе пены, и подключения контрольно-измерительных приборов и устройств, а источник сжатого воздуха посредством воздушного канала, оснащенного редуктором, электромагнитным клапаном и обратным клапаном, сопряжен со смесителем; вторым воздушными каналом, оснащенным регулятором давления и краном сброса давления в атмосферу, с бачками для ингредиентов, каждый из которых посредством жидкостного канала, выполненного в нижней его части и оснащенного краном, фильтром и электромагнитным клапаном, соединен со смесителем, сопряженным на выходе с пеноформирующим рукавом; третьим воздушными каналом, оснащенным электромагнитным клапаном, обратным клапаном и двумя кранами, источник сжатого воздуха соединен с оснащенным барботером баком для ингредиентов и тубусом вспенивания, причем входной воздушный канал и выходной канал для пены выполнены в верхней части бака, а выходной жидкостный канал в его нижней части оснащен краном и соединен с тубусом вспенивания, кроме того, тубус вспенивания и выходной канал для пены попеременно соединены со смесителем посредством крана, к тому же при подключенном положении тубуса вспенивания к смесителю выходной канал для пены из бака перекрыт крышкой с уплотнителем, отличающийся тем, что в пневмогидравлическую схему установки для генерирования водовоздушной и твердеющей полимерной пены дополнительно встроены блок устройства для получения пресной воды путем конденсации водяных паров из воздуха, электромагнитный клапан, обеспечивающий подключение пресной воды к смесителю, и два электромагнитных клапана, обеспечивающие отключение подачи ингредиентов из бака и тубуса вспенивания, а также встроена адаптивная система управления, состоящая из взаимоувязанных между собой и пневмогидравлической схемой газожидкостной установки блока приема идентификационной информации, блока обработки идентификационной информации, блока автоматического управления электромагнитными клапанами газожидкостной установки, при этом функционально-конструктивное единство обеспечивается за счет подключения электромагнитных клапанов к блоку автоматического управления электромагнитными клапанами газожидкостной установки и блока устройства для получения воды из воздуха к адаптивной системе управления.

2. Газожидкостная установка для генерирования водовоздушной и твердеющей полимерной пены по п. 1, отличающаяся тем, что блок устройства для получения пресной воды путем конденсации водяных паров из воздуха состоит из холодильной камеры, внутри которой расположены охлаждающие полупроводниковые элементы Пельтье, вплотную к холодильной камере присоединен теплообменник с расположенными внутри него патрубками для подачи воздуха из окружающей среды в камеру, для засасывания воздуха из окружающей среды на камере установлен насос или вентилятор, который присоединен к теплоизолированной трубе, предназначенной для подачи холодного и обезвоженного воздуха в теплообменник, для выпуска воздуха из теплообменника выполнен патрубок, присоединенный ко второму дополнительному теплообменнику, в котором расположены горячие спаи полупроводниковых элементов Пельтье, причем для выпуска обезвоженного воздуха из второго дополнительного теплообменника в окружающую среду служит патрубок, для выпуска полученной воды наружу установлен патрубок с электромагнитным клапаном, который соединен с отдельной дополнительной герметично закрытой емкостью для конденсированной воды, которая подключена через электромагнитный клапан к смесителю газожидкостной установки, при этом устройство для получения пресной воды из воздуха соединено с ресивером источника сжатого воздуха через дополнительно включенный в систему электромагнитный клапан.

3. Газожидкостная установка для генерирования водовоздушной и твердеющей полимерной пены по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно включенный в систему электромагнитный клапан встроен в жидкостный канал, соединяющий бачок с конденсированной из воздуха пресной водой и смеситель.

4. Газожидкостная установка для генерирования водовоздушной и твердеющей полимерной пены по п. 1, отличающаяся тем, что в выходные каналы для пены дополнительно встроены два электромагнитных клапана, один из которых встроен между баком с ингредиентами и смесителем, а второй между тубусом вспенивания и смесителем.