Защитно-маскировочный экран

Заявляемая полезная модель относится к области маскировки критически важных наклонных и вертикальных поверхностей элементов крупногабаритной специальной военной техники, в частности к техническим средствам скрытия с управляемыми структурно-функциональными конструктивными элементами относительно поверхности маскируемого объекта, обеспечивающими искажение его видовых демаскирующих признаков и снижающими тем самым вероятности обнаружения и распознавания средствами наземной и воздушной разведок на малых высотах одновременно в видимом, инфракрасном (ИК) и радиолокационном (РЛ) диапазонах спектра длин электромагнитных волн (ЭМВ).
Требуемый маскировочный эффект объекта в условиях ведения наземной или воздушной разведки на малых высотах с применением современной оптико-электронной и радиолокационной аппаратуры может достигаться только с одновременным снижением заметности объекта одновременно:
- в видимом диапазоне, за счет снижения яркостного контраста между поверхностью объекта и окружающего фона местности, что затрудняет его идентификацию средствами разведки;
- в ИК диапазоне, за счет экранирования и рассеивания теплового излучения, отражаемого от объекта в сторону приемника средств разведки и обеспечивающего тем самым снижение теплового контраста между объектом и фоном местности;
2
- в РЛ диапазоне, за счет отражения волны в направлении, отличном от линии визирования «средство разведки - объект» и за счет применения радиопоглощающих материалов, обеспечивающих снижение эффективной площади рассеивания (ЭПР, м) объекта.
В основе обнаружения и распознания объектов с помощью средств разведки лежит отраженное излучение в сторону приемника излучения электромагнитной энергии от различных наземных объектов в видимом, ИК и РЛ диапазонах спектра длин ЭВМ. Среди разнообразия существующих технических средств маскировки (ТСМ), обеспечивающих снижение отраженного в сторону приемника средств разведки излучения электромагнитной энергии за счет физико-технических свойств экранирующего материала, до настоящего времени большое внимание уделялось разработке горизонтальных, наклонных и вертикальных защитно-маскировочных экранов, деформирующих масок, веерных масок, масок-козырьков и др. [Ефимов В.А., Кольчевский В.Е. Чермашенцев С.Г. Маскировка. Ч. I. Основы и техника маскировки. Учебник. - М.: ВИА, 1971. - 348 с.].
Вместе с тем, в современных условиях ведения наземной и воздушной разведки на малых высотах не всегда достигается требуемый маскировочный эффект от применения указанных ТСМ только за счет физико-технических свойств экранирующего материала, особенно в ИК и РЛ диапазонах спектра длин ЭМВ.
Поэтому одним из актуальных направлений развития ТСМ является разработка технических решений с управляемыми структурно-функциональными конструктивными элементами, обеспечивающими наряду с экранированием электромагнитного излучения от объекта, его отклонение от линии визирования «средство разведки - объект» и тем самым дополнительно снижающих уровень отраженной от поверхности объекта электромагнитной волны [Денисов В.П. Радиотехнические системы: учеб. пособие для студентов радиотехнических специальностей высших учебных заведений / В.П. Денисов, Б.П. Дудко. - Томск 2012. - 334 с.].
Решение такой научно-технической задачи особенно актуально в области создания индивидуальных ТСМ критически важных крупногабаритных элементов наземных объектов, обеспечивающих отражение волны в направлении, отличном от линии визирования «средство разведки - объект» при ведении наземной и воздушной разведок на малых высотах в ИК и РЛ диапазонах спектра длин ЭМВ.
Аналогами заявляемой полезной модели являются известные технические решения, к числу которых относятся: маски-козырьки, вертикальные придорожные и над дорожные маски из табельных маскировочных покрытий и местных материалов [Наставление по войсковой маскировке. Ч. II. Техника маскировки и маскировка войсковых объектов. - М.: Военное издательство МО СССР, 1956. - С. 68…71.], веерные маски [Ефимов В.А., Кольчевский В.Е. Чермашенцев С.Г. Маскировка. Ч. I. Основы и техника маскировки. Учебник. - М.: ВИА, 1971. - С. 252, 253, 254.], деформирующие маски [Киселев К.Ф., Ясин Е.З. Военная маскировка. Ч. II. Техника маскировки. - М..: ВИА, 1957. - С. 129-133; патент на полезную модель №175328 по заявке №2016142474 от 28.10.2016 г.].
Не смотря на достаточную эффективность применения указанных аналогов, основным недостатком этих технических решений является, прежде всего то, что эти средства применяются только для скрытия объектов от средств воздушной и космической разведок, ведущих их обнаружение на средних и больших высотах с верхней полусферы воздушного пространства и не используются для маскировки вертикальных поверхностей стационарно расположенных на местности объектов для обеспечения их скрытия от наземной и воздушной разведок на малых высотах.
В современных условиях ведения комплексной разведки не устранение в реальном масштабе времени присущих аналогам ТСМ видовых демаскирующих признаков по высоте объектов не позволяет проводить своевременную их маскировку с достаточной степенью эффективности.
Известно техническое решение «Защитно-маскировочные жалюзи» [Патент на полезную модель №191461 по заявке 2019116246 от 27.05.2019 г.], обеспечивающее искажение видовых демаскирующих признаков только малогабаритных стационарно-расположенных на местности подвижных военных объектов, например, специальной военной техники. Согласно формуле известной полезной модели «Защитно-маскировочные жалюзи» устанавливаются на вертикальных плоскостях объекта снижая видовые демаскирующие признаки, например, колесного шасси, в зоне обзора средств наземной или воздушной разведки на малых высотах одновременно в видимом, инфракрасном (ИК) и радиолокационном (РЛ) диапазонах спектра длин электромагнитных волн (ЭМВ).
Однако, исходя из особенностей управляемых структурно-функциональных конструктивных элементов известного технического решения относительно поверхности маскируемого объекта, данное техническое решение не может быть эффективно использовано для маскировки критически важных наклонных и вертикальных поверхностей элементов крупногабаритной специальной военной техники, прежде всего из-за технологических функциональных особенностей эксплуатации объекта в процессе его функционирования. Установленные на такого рода специальной крупногабаритной военной технике известные «Защитно-маскировочные жалюзи» будут ограничивать процесс ее эксплуатации и снижать тем самым эффективность функционирования объекта в целом.
Известно изобретение «Жалюзи» [патент RU 2135727, опубликован 27.08.1999, Е06В 9/262], которое выбрано в качестве прототипа. Данное устройство предназначено в строительной промышленности и служит в качестве заграждения на окнах, а также в качестве дверей, ворот, трансформируемых перегородок. Жалюзи содержат установленные в направляющих Г-образные пластины. Конец меньшей стороны каждой последующей пластины направлен навстречу концу меньшей стороны каждой предыдущей пластины. Пластины установлены с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения посредством привода, соединенного, по меньшей мере, с нижней пластиной, а самая верхняя пластина связана с неподвижным упором, установленным в верхней части направляющих.
Согласно известному устройству его применение служит в качестве заграждений на окнах помещений, с целью предохранения против взлома или в качестве дверей, ворот, трансформирующихся перегородок.
Выбранному в качестве прототипа изобретению «Жалюзи» присущи те же недостатки, что и приведенным выше аналогам. Кроме того, в качестве дополнительных недостатков можно отметить следующее:
- жалюзи не предназначены в качестве ТСМ, поэтому не обеспечивают снижение видовых демаскирующих признаков критически важных элементов крупногабаритных военных объектов в ИК и РЛ диапазонах спектра длин ЭМВ;
- невозможность изменения угла наклона Г-образных пластин относительно изменяющейся в реальном режиме времени линии визирования «средство разведки - объект», за счет чего не может проявляться эффект снижения отраженного сигнала от объекта в сторону приемника РЛ станции.
Таким образом, выше рассмотренные известные устройства по своему конструктивному решению не отвечают современным требованиям маскировки в результате их применении в качестве технических средств скрытия от средств разведки и наведения ВТО для снижения заметности критически важных элементов крупногабаритных военных объектов, особенно в ИК и РЛ диапазоне спектра длин ЭМВ.
2
Задача, решаемая в рассматриваемой полезной модели, заключается в упрощении конструкции и повышении маскировочных свойств защитно-маскировочного экрана одновременно в видимом, ИК и РЛ диапазонах спектра длин ЭМВ от средств наземной и воздушной разведки за счет управляемого изменения структурно-функциональными конструктивными элементами, которые при их установке на местности перед объектом обеспечивают отклонение и рассеивание отраженного от линии визирования «радиолокационная станция - объект» отраженного электромагнитного излучения от пластин, выполненных из радиопоглощающих материалов, обеспечивающих снижение эффективной площади рассеивания (ЭПР, м) объекта, с одновременным экранированием и рассеиванием теплового излучения, отражаемого от объекта в сторону приемника средств разведки и обеспечивающего тем самым снижение теплового контраста между объектом и фоном местности.
Техническим результатом полезной модели является расширение области применения защитно-маскировочного экрана за счет конструктивно увязанных между собой отдельных элементов и соединенных между собой вертикально установленных пластин, которые за счет управления могут менять свое положение относительно горизонтальной и вертикальной плоскостей и обеспечивать отклонение от линии визирования «радиолокационная станция - объект» отраженного от пластин РЛ излучения с одновременным экранированием отраженного от объекта ИК излучения в реальном режиме времени.
Поставленная задача достигается тем, что в защитно-маскировочном экране, содержащем связанные между собой пластины, установленные в направляющих с возможностью их перемещения посредством привода, направляющие выполнены в виде рамы, шарнирно сочлененной в верхней ее части со стойками, выполненными из диэлектрического материала, с возможностью поворота рамы посредством закрепленного на стойке рамы электропривода, связанного с ней реечным механизмом для ее поворота в наклонное положение на угол до 30° от исходного вертикального положения. Связанные между собой пластины установлены вертикально внутри рамы в запрессованные в косынках подшипники с внутренней стороны верхней и нижней горизонтально расположенных направляющих рамы для упоров пластин с их реверсивным поворотом по оси на угол от 0° до 60° влево или вправо от исходного нормального положения посредством электропривода поворота пластин, соединенного, по меньшей мере, с верхней стороны через реечный механизм. При этом, для управления приводами заданного положения в пространстве пластин и рамы, устройство экрана оснащено блоком управления, закрепленным на верхней стороне горизонтально расположенной направляющей упора рамы, который оснащен датчиком обнаружения радиолокационного облучения военного объекта и соединен проводной линией управления с одной стороны с электроприводами поворота пластин и наклона рамы, а с другой стороны с блоком управления военного объекта, которые в совокупности обеспечивают образование единого функционально-конструктивного элемента вертикально установленного рядом с объектом защитно-маскировочного экрана в зоне обзора средств наземной или воздушной разведок. При чем наружные поверхности каждой пластины выполнены из комбинированного теплопоглощающего и радиопоглощающего материала с защитным окрашиванием под цвет окружающего подстилающего фона местности.
Таким образом, перечисленные элементы соединены между собой при помощи сборочных операций с образованием конструктивного единства, обеспечивающего реализацию заявляемой полезной модели.
Техническая сущность заявляемой полезной модели представлена на фиг. 1, 2.
На фиг. 1 показано изометрическое изображение защитно-маскировочного экрана с размещением основных конструктивных частей в рабочем положении, где: 1 - датчик обнаружения радиолокационного облучения военного объекта; 2 - блок управления; 3 - проводная линия управления; 4 - электропривод поворота пластин; 5 - электропривод наклона рамы; 6 - рама; 7 - стойка; 8 - поворотные пластины; 9 - реечный механизм поворота рамы; 10 - верхняя направляющая для упоров пластин; 11 нижняя направляющая для упоров пластин; 12 - подшипник.
На фиг. 2 показана проекция по сечению А-А защитно-маскировочного экрана, где: 2 - блок управления; 4 - электропривод поворота пластин; 6 - рама; 7 - стойка; 8 - поворотные пластины; 10 - верхняя направляющая для упоров пластин; 12 - подшипники; 13 - косынки; 14 - реечный механизм поворота пластин; 15 - шестерни.
Функционирование защитно-маскировочного экрана осуществляется следующим образом. После установленного рядом с военным объектом защитно-маскировочного экрана в зоне обзора средств наземной или воздушной разведок с началом процесса разведки места нахождения на местности в зоне действия разведывательных наземных и воздушных тактических средств разведки на малых высотах датчик обнаружения радиолокационного облучения 2 фиксирует облучение объекта системой радиолокационной разведки или системой наведения высокоточного оружия и передает данные о направлении облучения на блок управления 1 для принятия решения и выработки команд, обеспечивающих по проводным линиям управления 3 заданное функционирование защитно-маскировочного экрана с определением угла на который необходимо повернуть пластины 8 и раму 6 экрана для снижения отраженного сигнала в сторону источника облучения и дает команду на электропривод поворота пластин 4 и электропривод наклона рамы 5. В зависимости от полученной команды электропривод поворота пластин 4 и электропривод наклона рамы 5 реечными механизмами 9, 14 устанавливают пластины 8 и раму 6 защитно-маскировочного экрана на расчетный угол отклонения отраженного от экрана сигнала к вектору облучающего излучения, который обеспечивает отклонение отраженного от экрана электромагнитного излучения от линии визирования «средство разведки - объект» в сторону, обеспечивая тем самым своевременное снижение эффективной площади рассеивания расположенного за экраном маскируемого военного объекта до удельной эффективной площади рассеивания окружающей местности с одновременным снижением яркостных контрастов маскируемого военного объекта относительно окружающего фона местности в видимом, и ИК диапазонах спектра длин электромагнитных волн.
Таким образом, применение для маскировки военного объекта защитно-маскировочного экрана в зоне действия средств наземной и воздушной разведки на малых высотах в совокупности:
- во-первых, обеспечивает т отклонение отраженного от линии визирования «радиолокационная станция - объект» отраженного от пластин электромагнитного излучения. В случае облучения (пеленга) объекта РЛ средствами разведки, электромагнитная волна будет переотражаться от пластин с отклонением от линии визирования на угол от 0° до 60° влево или вправо от от линии визирования. Подобный эффект затухания электромагнитной волны будет так же наблюдаться от поворота рамы в наклонное положение на угол до 30° от исходного вертикального положения;
- во-вторых, обеспечивают экранирование отраженного от военного объекта теплового излучения. При этом тепловое излучение, исходящее от объекта, частично экранируется, частично переотражается, частично поглощается теплопоглощающим покрытием пластин. Остальная часть рассеивается посредством неплотного расположения пластин относительно друг друга за счет создаваемой турбулентной неоднородности образующихся вокруг пластин приземных воздушных потоков.
Оценка эффективность и применения защитно-маскировочного экрана производилась исходя из условия не обнаружения объекта в ИК и РЛ диапазонах спектра длин ЭМВ с применением известных зависимостей [Основы защиты от технических разведок: учебное пособие / Ю.К. Меньшаков. - М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 2011, - 478 с.].
Согласно, представленной на фиг. 3 принципиальной схемы физической модели работы теплопоглощающего покрытия в ИК диапазоне спектра длин ЭМВ, взаимодействие теплового излучения с теплопоглощающим покрытием пластин можно представить в виде четырех векторов. Для решения этой физической задачи составлено уравнение баланса теплового излучения
1
где E - тепловое излучение от объекта;
2
Е - переотражение теплового излучения;
3
Е - поглощение теплового излучения;
4
Е - тепловое излучение прохождения через пластину.
Решение этого уравнения позволяет определить степень снижения тепловой заметности вертикальной поверхности объекта, экранированного установленным перед объектом защитно-маскировочным экраном.
2
ЭПР (м) металлической пластины при перпендикулярном падении волны на нее может быть вычислена по формуле
а
где  - длина пластины;
b=- высота пластины;
λ=- длина волны.
Если волна падает под углом α ЭПР может быть вычислена как [Денисов В.П. Радиотехнические системы: учеб, пособие для студентов радиотехнических специальностей высших учебных заведений / В.П. Денисов, Б.П. Дудко. - Томск 2012. - 334 с.]:
На фиг. 4. представлен график ЭПР металлической пластины в зависимости от угла отклонения α от линии визирования «средство разведки - объект» падающей электромагнитной волны в РЛ диапазоне спектра длин ЭМВ [Денисов В.П. Радиотехнические системы: учеб, пособие для студентов радиотехнических специальностей высших учебных заведений / В.П. Денисов, Б.П. Дудко. - Томск 2012. - 334 с.].
Из приведенного на фиг. 4 графика видно, что при отклонении падающей электромагнитной волны в РЛ диапазоне спектра длин ЭМВ от линии визирования «средство разведки - объект» на угол более 10° ЭПР пластины резко снижается, а от 40° до 90° - стремится к нулю.
рф
Проведенные расчеты при температурном контрасте военного объекта и окружающей среды от 15°С до 20°С, относительной влажности воздуха W=65-70%, температуры источника излучения 65-75°С и расположении объекта на растительном фоне с Т=12-15°С показывают, что условия не обнаружения  по установленному критерию не обнаружения объекта в ИК диапазоне спектра длин ЭМВ выполняется в строго установленном процессе экранирования, поглощения и рассеивания теплового излучения наземного военного объекта в процессе применения заявляемого защитно-маскировочного экрана.
В РЛ диапазоне спектра ЭВМ электромагнитная волна будет переотражаться от пластин под углом более 10°, что позволит снизить ЭПР объекта до ЭПР окружающего фона местности.
В видимом диапазоне спектра длин ЭМВ требуемый маскировочный эффект снижения заметности объекта достигается за счет маскировочного защитного или деформирующего окрашивания пластин защитно-маскировочного экрана под цвет окружающего фона местности [Ефимов В.А., Кольчевский В.Е. Чермашенцев С.Г. Маскировка. Ч. I. Основы и техника маскировки. Учебник. - М.: ВИА, 1971. - 348 с.].
Таким образом, в заявляемой полезной модели расширена область применения защитно-маскировочного экрана за счет конструктивно увязанных между собой отдельных элементов и соединенных между собой вертикально установленных пластин, которые за счет управления могут менять свое положение относительно горизонтальной и вертикальной плоскостей и обеспечивать отклонение от линии визирования «радиолокационная станция - объект» отраженного от пластин РЛ излучения с одновременным экранированием отраженного от объекта ИК излучения в реальном режиме времени.