Маскировочное и защитное устройство для военной техники Российский патент 2020 года по МПК F41H3/00 H01L37/00 

Изобретение относится к области вооружения и военной техники и может быть использовано для обеспечения маскировки на местности и защиту бронетехники и стационарных сооружений военных объектов от средств фиксации теплового излучения противника и действия боеприпасов, обладающих тепловыми системами самонаведения.

Одним из направлений защиты объектов бронетанковой техники являются способы неконтактной защиты, например, помеховые действия, например: увод, отвлечение, маскирование и защита.

К средствам защиты можно отнести постановку дымовых завес в видимом и инфракрасном диапазоне волн видимого спектра, постановка маскирующих аэрозольных завес. Недостатком этих способов и реализующих их устройств является малое время эффективного действия в ИК-диапазоне спектра и зависимость от направления и силы ветра. К этим средствам также относится создание в направлении угрозы (средств поражения с тепловыми головками самонаведения) ложных целей, имитирующих нагретые агрегаты.

Недостатком этих средств, является то, что с целью увеличения эффективного времени использования данной ложной цели и максимальное приближение по площади создаваемого теплового фона к тепловому фону реальной техники, ведет к усложнению всей конструкции.

Известно универсальное маскировочное и защитное укрытие для транспортного средства (патент РФ №2478899, F41H 3/00, 2012), которое содержит каркас, выполненный из рамы с телескопическими стойками и элементами фиксации длины стоек, причем нижняя часть телескопических стоек крепится над транспортным средством, а верхняя часть шарнирно соединена с рамой. Рама выполнена из полых труб, в которые вставлены верхние концы гибких штанг, а нижние концы штанг соединены планками по периметру укрытия. По периметру вдоль планок свисают вниз вертикально до земли прутки. Над каркасом расположен тент из нескольких слоев высокопрочной, пуленепробиваемой ткани, имеющей покрытие, отражающее и поглощающее электромагнитные волны, и эти слои имеют свой камуфляжный рисунок в соответствии с четырьмя временами года в данной местности. В тенте имеется люк для вывода зенитных и противотанковых средств.

Известен защитный маскировочный экран (патент РФ №2476810, F41H 3/00,2010), состоящий из размещенного на трансформируемом сборно-разборном каркасе гибкого комплексного покрытия, имеющего слоистую структуру, верхний слой которой свободно без закрепления, уложенный на нижний слой, изготовлен из маскировочного материала, а нижний из скрепленных между собой посредством гибких петель полос проволочной плетеной металлической сетки. В качестве маскировочного материала используются табельные маскировочные комплекты для скрытия ВВТ от средств оптической, радиологической и тепловой разведки и др.

Верхний слой гибкого комплексного покрытия обеспечивает защиту объекта от средств разведки и наведения боеприпасов ВТО, работающих в различных диапазонах, снижая вероятность обнаружения и поражения укрываемого объекта. Нижний слой покрытия обеспечивает преждевременное срабатывание боеприпасов на металлической сетке, уменьшая эффективное действие кумулятивной струи.

Недостатком известных технических решений является отсутствие реальной защиты от современных средств разведки и самонаведения противника, работающих в ИК-диапазоне электромагнитных волн, излучаемых горячими продуктами сгорания двигателя военной техники.

Известны способы и устройства снижения заметности и повышения уровня защищенности наземных объектов, в т.ч. и подвижных, от обнаружения ИК системами разведки и наведения высокоточного оружия за счет использования на объектах защиты экранирующих устройств (теплоотражающих экранов, козырьков и т.п.), и изменения конструкции систем выпуска отработанных газов (патенты РФ №2107250; 2171442; 2704549; 2552903 и др.). Все они обладают теми или иными недостатками, снижающими их применение в боевых условиях.

Известны способы и устройства, основанные на имитации теплового контраста объекта военной техники, заключающиеся в расположении на полотнище из брезентового материала в виде двумерной матрицы нагревателей, выполненных в виде пластин размером, не превышающим линейное разрешение на местности тепловизионной аппаратуры разведки, и управление температурой каждого нагревателя с помощью терморегулятора в зависимости от теплового портрета имитируемого объекта (патент РФ №2278344, F41H 3/200, 2006). Известно устройство, в котором управление температурой каждого нагревателя (термоэлектрического модуля) осуществляется в зависимости от теплового состояния объекта, изменения температуры окружающей среды и динамично меняющихся условий наблюдения. Термоэлектрический модуль представляет собой систему термопар, имеющих керамическое влагонепроницаемое покрытие, состоящих из одного проводника р-типа и одного проводника n-типа. Холодная сторона термоэлектрического элемента имеет естественную вентиляцию, горячая охлаждается методом принудительного обдува вентилятором (патент РФ №2582560, F41H 3/200, 2016).

Известно изобретение (патент РФ №2693052, F41H 3/00, 2018), относящееся к средствам снижения заметности военной техники и может быть использовано для маскировки и скрытия движущегося или расположенного в пунктах постоянной дислокации наземной военной техники от тепловизионных средств воздушно-космической разведки, а также срыва наведения высокоточного оружия с ИК головками самонаведения. Устройство маскировки объекта содержит блок управления и связанные с ним маскировочные пластины, выполненные N-слойными, разделенными между собой диэлектрическими прокладками. Пластины размещены на поверхности гибкого теплоизолирующего покрытия, размеры которого соответствуют линейным размерам объекта. По периметру покрытия установлены узлы крепления к наружной поверхности объекта. Устройство имеет датчики температуры фона и М датчиков температуры для измерения температуры тепловых зон на поверхности покрытия, которые подключены к блоку управления. N-слойные пластины выполнены, например, в виде термоэлектрических модулей типа ТВ-3, которые защищены керамическим влагонепроницаемым покрытием от воздействия внешней среды. Это устройство обеспечивает компенсацию теплового излучения прогретых зон поверхности покрытия и воспроизведение на ее поверхности теплового контраста соответствующего тепловому контрасту фона за короткий промежуток времени, что позволяет скрывать объект на широком спектре тепловых фонов.

Известна камуфляжная система ADAPTIV от BAE Systems, которая представляет собой покрытие из шестиугольных плиток, монтируемых на поверхности машины, которыми управляет сложное программное обеспечение. Камеры, размещенные на машине, сканируют местность для получения информации о фоновом ИК-излучении окружающей машину среды. Далее на плитки подается напряжение с целью изменения их температуры. Сродни ей система BLACK FOX израильской компании Eltics. В основе данной системы лежат две панорамные камеры, установленные на машине и выполняющие сканирование окружающего пространства. Этот скан поступает в компьютер обработки изображений, который затем проецирует изображение схожее с фоном на панели, установленные на машину поверх брони, либо в составе многослойной брони, для снижения тепловой сигнатуры машины. На каждой панели размещаются тысячи пикселей, которые управляются цифровым процессором (Как защититься или спрятаться от тепловизора Авторский блок Дмитрия Корнеева: http://www.rameev.com/2012/01/blog-post.html.)

К недостаткам таких устройств можно отнести необходимость разработки сложного программного обеспечение и наличие соответствующего оборудования для его функционирования (цифровой процессор, панорамные камеры).

В заявке RU 2013125687 (публикация заявки РСТ WO 2012/061812 10.05.2012) представлена термоэлектрическая система извлечения тепла и нагрева текущих сред двигателя. Термоэлектрическая система для транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания содержит термоэлектрическое устройство, включающее термоэлектрический генератор для выборочной выработки электрической энергии из тепловой энергии, аккумуляторную батарею, соединенную с термоэлектрическим устройством для накопления электрической энергии, контур рабочей среды, включающий теплообменники и контролер для управления термоэлектрическим устройством. Из материалов заявки не известно, какой используется термоэлектрический генератор.

Известен способ и устройство защиты военной техники от средств фиксации теплового излучения (патент РФ №2647346, F28F 9/00, 13/00; F16P 1/02, 2017). Предлагаемый способ осуществляется путем установки над источником тепла экрана в виде корпуса из параллельных сетчатых полос с дифференциальными термопарами, с осуществлением поэтапного поглощения выделяемого теплового излучения, преобразование его в электрическую энергию с последующим охлаждением атмосферного воздуха над наружной поверхности экрана. Устройство включает гибкий многослойный экран, который выполнен в виде корпуса из ряда подвижно соединенных между собой комплексов, включающих по две панели с теплоизоляционным слоем. Каждая панель состоит из сетчатых полос, параллельно расположенных и соединенных между собой. Между полос в воздушных прослойках расположены дифференциальные термопары, имеющие клеммы для съема термоЭДС, при этом «горячие» концы термопар закреплены в ячейках сетчатых полос с материалом с более высоким коэффициентом теплопроводности, а «холодные» концы термопар закреплены в ячейках сетчатых полос из материала с низким коэффициентом теплопроводности. Данное устройство может быть использовано только для устранения при эксплуатации военной техники в полевых условиях теплового излучения, фиксируемого сторонними наблюдателями, т.к. тепловой экран устанавливается над источником теплового излучения стационарно. Устройство имеет громоздкую конструкцию, из соединенных с возможностью пространственного перемещения сложных комплектов панелей, в которых размещены дифференциальные термопары.

Задачей изобретения является создание такого защитного маскировочного устройства, которое защищало боевую технику при рабате двигателя от средств поражения противника, обладающего тепловыми системами самонаведения.

Технический результат заключается в упрощение конструкции защитного устройства, преобразующего тепловую энергию, выделяемую источником тепла, в электрическую, и возможность использования его на подвижных наземных объектах военной техники как на стоянке (при наличии теплового излучения), так и в движении.

Технический результат достигается тем, что в маскировочном и защитном устройстве для военной техники, состоящем из корпуса, размещенного над объектом теплового излучения, преобразователя тепловой энергии в электрическую энергию, имеющего клеммы для съема термоЭДС, покрытия, отражающее и поглощающее электромагнитные волны, и камуфляжного рисунка в соответствии с четырьмя временами года в данной местности, согласно изобретению, корпус, размеры которой соответствуют линейным размерам объекта, содержит трансформируемый сборно-разборный каркас, который закреплен на корпусе объекта, на каркасе размещено гибкое комплексное покрытие, имеющее слоистую структуру, верхний слой изготовленный из маскировочного материала уложен на нижний слой и закреплен с помощью крепежных приспособлений, а нижний слой изготовлен из скрепленных между собой полос проволочной плетеной металлической сетки, закрепленных к каркасу, маскировочный материал выполнен в виде n-слойной ленты, слои которой разделены между собой диэлектрическими прокладками, каждый слой представляет собой пленочный термоэлектрический генератор, который может работать в условиях отсутствия градиента температуры, лента подвергнута частичной вырубке с образованием лепестков, отклоненных от поверхности ленты в обе стороны.

За основу конструкции корпуса предложенного устройства, взята конструкция корпуса защитного укрытия для транспортного средства, изложенная в патенте РФ (№2478899, F41H 3/00, 2012). Корпус, размеры которого соответствуют линейным размерам объекта, содержит каркас, выполненный из рамы с телескопическими стойками и элементами фиксации длины стоек, причем нижняя часть телескопических стоек крепится к транспортному средству, а верхняя часть шарнирно соединена с рамой, рама выполнена из полых труб, в которые вставлены верхние концы гибких штанг, а нижние концы штанг соединены планками по периметру укрытия, к планкам прикреплены секции из вертикальных прутков, свисающих вертикально до земли, на каркасе размещено гибкое комплексное покрытие, имеющее слоистую структуру, верхний слой которого уложен на нижний слой и закреплен с помощью крепежных приспособлений, изготовлен из маскировочного материала, а нижний из скрепленных между собой посредством гибких петель полос проволочной плетеной металлической сетки, Отличие заявляемого устройства заключается в том, что в место тента из нескольких слоев высокопрочной, пуленепробиваемой ткани, использован маскировочный материал выполненный в виде n-слойной ленты, слои которой разделенные между собой диэлектрическими прокладками, каждый слой представляет собой пленочный термоэлектрический генератор, который может работать в условиях отсутствия градиента температуры, лента подвергнута частичной вырубке с образованием лепестков, отклоненных от поверхности ленты в обе стороны

Сущность термоэлектрического генератора, производящего ЭДС при отсутствии внешнего градиента температуры, как пример, изложена в описании к патенту РФ (№2303834, H01L 37/0, 2007). Термоэлектрический генератор включает, по крайней мере, один элемент, состоящий из поликристаллического слоя полупроводникового материала на основе элемента III группы и металлических токовых контактов, между которых расположен полупроводниковый материал (сульфид самария Sm_1+X S), причем х монотонно изменяется в направлении, перпендикулярным граничным поверхностям слоя от одного токового контакта к другому. Один из упомянутых контактов нанесен на диэлектрическую подложку, другой на верхнюю поверхность п/п материала. Тонкие рабочие слои могут быть получены в тонко- и толстопленочных (несколько миллиметров) образцах. Диэлектрическая подложка может быть выполнена из поликора (Al₂O₃).

Благодаря наличию лепестков, отклоненных от поверхности ленты в обе стороны, имеющие разную площадь и высоту от поверхности, маскировочный материал имеет поверхность содержащую локальные повышения и/или понижения (неровности). Такое выполнение материала позволяет сочетать скрытие в нескольких диапазонов длин волн за счет сочетания эффектов, создаваемых неровностями. В тепловом диапазоне длин волн неровности могут выполнять функцию теплоизолятора.

Камуфляжный рисунок в соответствии с четырьмя временами года в данной местности может быть нанесен на поверхность маскировочного материала любым известным способом (специальными красками, полимерным материалом разной расцветки и т.п.).

Слой из маскировочного материала, в зависимости от маскируемого объекта, может быть использован в виде цельного полотна или состоять из отдельных секций. Возможен вариант, когда отдельные секции, размещенные на части поверхности техники, не излучающей тепло или слабо излучающие тепло, могут быть изготовлены в виде муляжа. Муляж может быть изготовлен из материала, поглощающего и/или отражающего волны различного диапазона.

На фиг. 1 изображен каркас корпуса (верхняя часть); на фиг. 2 изображено маскировочное и защитное устройство размещенное на объекте военной техники; на фиг. 3 представлена фото (фрагмент) ленты с лепестками (вид сверху).

Корпус 1 устройства выполнен в виде трансформируемого сборно-разборного каркаса 2, который непосредственно устанавливается на источнике теплового излучения 3, например, танке. Каркас 2, выполненный из рамы 4 с телескопическими стойками 5 и элементами фиксации длины стоек, причем нижняя часть 6 телескопических стоек 5 крепится к источнику теплового излучения 3, а верхняя часть 7 шарнирно соединена с рамой 4. Рама выполнена из полых труб, в которые вставлены верхние концы гибких штанг 8, а нижние концы штанг 8 соединены планками 9 по периметру укрытия, к планкам 9 прикреплены секции 10 из вертикальных прутков, свисающих вертикально до земли. Каркас 2 покрыт проволочной плетеной металлической сеткой 11, состоящей из скрепленных между собой посредством гибких петель полос. Поверх металлической сетки 11 уложен маскировочный материал 12. Маскировочный материал 12 выполнен в виде n-слойной ленты, слои которой разделенные между собой диэлектрическими прокладками, каждый слой представляет собой термоэлектрический генератор, который может работать в условиях отсутствия градиента температуры. Лента подвергнута частичной вырубке с образованием лепестков 13 (имеющие разную площадь и высоту отклонения от поверхности), отклоненных от поверхности ленты в обе стороны, имеет клеммы (на фигуре не показаны) для съема термоЭДС, которые электрически соединяются с клеммами накопителя электрической энергии, например, батарея (на фигуре не показан).

Защита от фиксации теплового излучения от источника тепла, например, военной техники, осуществляется следующим образом. На источнике теплового излучения 3, например, танке, силами экипажа монтируется каркас 2, выполненный из рамы 4 с телескопическими стойками и элементами фиксации длины стоек, Причем нижняя часть телескопических стоек крепится на транспортном средстве, а верхняя часть шарнирно соединяется с рамой. Поверх каркаса 2 закрепляют проволочную плетеную металлическую сетку 11, состоящей из скрепленных между собой посредством гибких петель полос. Поверх металлической сетки 11 укладывают маскировочный материал 12. который электрически соединяют с накопителем электрической энергии. В процессе эксплуатации военной техники (двигатель работает) поток энергии в виде теплового излучения нагревает маскировочный материал, представляющий собой термоэлектрический генератор, который подключен к нагрузке (накопителем электрической энергии), при этом происходит возникновение териоЭДС. Фактически существующий тепловой образ конкретного объекта военной техники, на который ориентируется сторонний наблюдатель или средства поражения, обладающие тепловыми системами самонаведения, будет «размыт» и недоступен для идентификации.

Выделяемый военной техникой тепловое излучение не будет полностью переведено в термоЭДС. Часть его из-за конструктивных особенностей устройства выйдет наружу, тем самым будет внесен дополнительный вклад в нарушение фактического теплового образа объекта военной техники.

Изобретение относится к области вооружения и военной техники и может быть использовано для обеспечения маскировки на местности и защиты бронетехники и стационарных сооружений военных объектов от средств фиксации теплового излучения и тепловых систем самонаведения противника. Маскировочное и защитное устройство для военной техники содержит корпус, размещаемый над объектом теплового излучения, термоэлектрический генератор, преобразующий тепловую энергию в электрическую энергию, имеющий клеммы для съема термоэдс, покрытие, отражающее и поглощающее электромагнитные волны, камуфляжный рисунок в соответствии с четырьмя временами года в данной местности. При этом корпус, размеры которого соответствуют линейным размерам объекта, содержит трансформируемый сборно-разборный каркас, закрепленный на корпусе транспортного средства. На каркасе размещено гибкое комплексное покрытие, имеющее слоистую структуру. Верхний ее слой изготовлен из маскировочного материала, уложен на нижний слой и закреплен с помощью крепежных приспособлений. Нижний из скрепленных между собой посредством гибких петель полос проволочной плетеной металлической сетки, закрепленных к каркасу, маскировочный материал выполнен в виде n-слойной ленты, слои которой разделены между собой диэлектрическими прокладками. Каждый слой представляет собой пленочный термоэлектрический генератор, который может работать в условиях отсутствия градиента температуры. Лента подвергнута частичной вырубке с образованием лепестков, отклоненных от поверхности ленты в обе стороны. Обеспечивается упрощение конструкции защитного экрана, преобразующего тепловую энергию, выделяемую источником тепла, в электрическую, и возможность использования его на подвижных наземных объектах военной техники как на стоянке (при наличии теплового излучения), так и в движении. 3 ил.

Маскировочное и защитное устройство для военной техники, содержащее корпус, размещаемый над объектом теплового излучения, термоэлектрический генератор, преобразующий тепловую энергию в электрическую энергию, имеющий клеммы для съема термоэдс, покрытие, отражающее и поглощающее электромагнитные волны, камуфляжный рисунок в соответствии с четырьмя временами года в данной местности, отличающееся тем, что корпус, размеры которого соответствуют линейным размерам объекта, содержит трансформируемый сборно-разборный каркас, который закреплен на корпусе транспортного средства, на каркасе размещено гибкое комплексное покрытие, имеющее слоистую структуру, верхний слой, изготовленный из маскировочного материала, уложен на нижний слой и закреплен с помощью крепежных приспособлений, а нижний из скрепленных между собой посредством гибких петель полос проволочной плетеной металлической сетки, закрепленных к каркасу, маскировочный материал выполнен в виде n-слойной ленты, слои которой разделены между собой диэлектрическими прокладками, каждый слой представляет собой пленочный термоэлектрический генератор, который может работать в условиях отсутствия градиента температуры, лента подвергнута частичной вырубке с образованием лепестков, отклоненных от поверхности ленты в обе стороны.