ТЕПЛОВОЙ ИМИТАТОР ОБЪЕКТА БРОНЕТАНКОВОЙ ТЕХНИКИ

Предложенное техническое решение относится к оборонной технике, в частности к средствам физического моделирования образа объектов бронетанковой техники (ОБТТ) в инфракрасном (ИК) диапазоне.
Разрабатываемые в настоящее время системы автоматизированного анализа опознавательных признаков ИК-диапазона отличаются от существующих структурной углубленностью и многопараметричностью проводимого анализа, позволяющего по характеру распределения контрастов не только выделить контур цели и провести ее опознавание, но и определить ориентацию цели на местности, режимы работы оборудования, а затем по совокупности этих данных сделать вывод о ее техническом состоянии и уровне приоритетности. Для отработки алгоритмов селекции цели такими системами, на стадии их проектирования необходимо использовать тепловые имитаторы цели, позволяющие воспроизводить реальную тепловую картину ОБТТ при различных режимах функционирования.
Известна конструкция теплового имитатора ОБТТ, содержащего полотнище из брезентового материала, на котором закреплены тканые нагреватели, брезентовый теплорассеивающий чехол, влагонепроницаемый чехол из прорезиненной ткани, имеющий покрытие из окиси алюминия, кабель электропитания, терморегулятор [заявка на изобретение РФ №94010339, кл. F41Н 3/00, опубл. 20.10.1996].
Недостатком этого имитатора, взятого за аналог, является отсутствие возможности воспроизведения необходимого температурного контраста, поскольку все нагреватели имеют одинаковую температуру.
Более близким по существенным признакам (прототипом) является тепловой имитатор ОБТТ, содержащий основу, представляющую собой полотнище из брезентового материала, на котором закреплены тканные
min
max
7
нагреватели, брезентовый теплорассеивающий чехол, влагонепроницаемый чехол из прорезиненной ткани, имеющий покрытие из окиси алюминия, кабель электропитания, терморегулятор, причем нагреватели закреплены в N=A/d строк и М=B/d столбцов, где А и В - длина полотнища соответственно,  где h - минимальная высота ведения разведки,  - минимальный линейный размер чувствительного элемента матрицы приемника средства разведки, F - максимальное фокусное расстояние оптической системы средства разведки, а также дополнительно введен блок управления терморегулятором. При этом осуществляется последовательное циклическое подключение нагревателей каждой строки и одновременное, с различной длительностью, подключение питания нагревателей столбца. [Патент РФ №2278344, МПК F41Н 3/00, опубл. 20.06.2006]. Данное изобретение позволяет получить неравномерную температуру нагревателей.
Основным недостатком прототипа является неравномерность воспроизведения тепловых изображений больших по размерам характерных зон ОБТТ, имеющих одинаковую температуру. Недостаток вызван последовательным во времени подключением строк нагревателей.
Кроме того, наличие теплорассеивающего чехла не дает возможности воспроизвести с достаточной степенью точности температурный контраст на границах характерных тепловых зон ОБТТ, конфигурация и интенсивность теплового излучения которых зависит от режима работы агрегатов реального объекта.
Основной задачей технического решения является возможность адекватно отражать температурный контраст реального объекта при различных режимах его функционирования.
Технический результат достигается за счет конструктивного исполнения теплового имитатора ОБТТ, содержащего основание с
размещенными на нем нагревателями и многоканальный источник питания, при этом основанием является теплоизоляционный материал, а в качестве нагревателей используются унифицированные по форме и размерам нагревательные элементы, выполненные в виде печатных плат, у которых на поверхность с медными токоподводами нанесено равномерное резистивное электропроводное покрытие из графит-полимерной композиции, поверх которого нанесено диэлектрическое покрытие с коэффициентом черноты, соответствующим моделируемому ОБТТ. Унифицированные нагревательные элементы расположены в виде мозаики, геометрическая форма которой соответствует геометрической форме ОБТТ. Дополнительно в конструкцию теплового имитатора введено коммутирующее устройство для последовательно-параллельного соединения унифицированных нагревательных элементов и подключения их к источнику питания.
Техническое решение поясняется иллюстрациями, где на фиг.1 показан общий вид теплового имитатора, на фиг.2 показана схема унифицированного нагревательного элемента, а на фиг.3 представлена структурная схема электрического соединения элементов мозаики.
Тепловой имитатор состоит из основания 1, выполненного в виде щита из теплоизоляционного материала, мозаики из унифицированных нагревательных элементов 2, коммутирующего устройства 3 для соединения унифицированных нагревательных элементов 2 и многоканального источника питания 4.
В качестве нагревателей, используются унифицированные нагревательные элементы 2, выполненные в виде печатных плат (фиг.2), у которых на текстолитовую поверхность 5 с медными токоподводами 6 нанесено равномерное резистивное электропроводное покрытие 7. Оно изготовлено из графит-полимерной композиции. Поверх него нанесено диэлектрическое покрытие 8, коэффициент черноты которого соответствует моделируемому объекту ОБТТ.
Унифицированные нагревательные элементы 2 закреплены на основании 1 таким образом, что внешний вид мозаики соответствует по геометрической форме моделируемому объекту. С помощью коммутирующего устройства 3 унифицированные нагревательные элементы 2 объединены в электрические цепочки с независимыми каналами многоканального источника питания 4 (фиг.3). Количество этих цепочек определяется в зависимости от количества температурных градаций воспроизводимого теплового образа ОБТТ по формуле:
j
1
2
n
где k - количество унифицированных нагревательных элементов в j-ой температурной градации, n - количество тепловых градаций (T, Т... Т).
1
2
n
Унифицированные нагревательные элементы 2 соединены в электрическую цепь по последовательно-параллельной схеме, где U, U...U - напряжения многоканального источника питания.
Электрическая схема удовлетворяет следующим условиям:
- внутри одной группы каждый унифицированный нагревательный элемент 2 потребляет одинаковую мощность, то есть набор сопротивлений параллельных ветвей одинаковый и падение напряжения на любом из последовательно соединенных унифицированных нагревательных элементов 2 также одинаковое;
- количество унифицированных нагревательных элементов 2 в последовательной цепочке выбрано так, что падение электрического напряжения на ней удовлетворяет условию:
i
i
min
min
Unφ≤U,
i
i
min
где U - падение напряжения на одном унифицированном нагревательном элементе группы, необходимое для нагрева до установленной температуры, n - число унифицированных нагревательных элементов в последовательной цепочке, φ - минимальный коэффициент запаса по
min
напряжению (φ=1,20);
min
- число параллельных ветвей, питаемых от одного источника, ограничивается максимально возможным током; U - напряжение питания.
В представленной на фиг.1 конструкции теплового имитатора ОБТТ унифицированные нагревательные элементы 2 с учетом границ агрегатов объекта объединены в независимые по электропитанию сектора, внутри которых последовательные цепочки соединены в параллельные (фиг.3). При такой схеме соединений и с учетом того, что максимальная температура унифицированного нагревательного элемента не превышает 150°С, потребляемая мощность отдельных секторов не превышает 50 Вт, а общая мощность имитатора не более 600 Вт.
Тепловой имитатор ОБТТ функционирует следующим образом. В соответствие с выбранным для воспроизведения тепловым образом моделируемого ОБТТ подается необходимое для получения требуемой температуры напряжение от многоканального источника питания 4, через коммутирующее устройство 3 на различные группы унифицированных нагревательных элементов 2, закрепленных на основании 1. За счет подвода напряжения к медным токоподводам 6. нанесенным на текстолитовую поверхность 5 унифицированного нагревательного элемента 2 происходит нагрев равномерного резистивного электропроводного покрытия 7, от которого нагревается диэлектрическое покрытие 8, формируя тепловой образ моделируемого объекта.
Варьированием напряжения всех групп унифицированных нагревательных элементов 2 одновременно может быть изменено температурное поле теплового имитатора ОБТТ целиком. Изменением напряжения на отдельной группе унифицированных нагревательных элементов 2, а также с помощью их перекоммутации может быть изменен температурный контраст.
Спроектированный макет позволяет воспроизводить тепловые поля
объекта при различных режимах его функционирования: марш без стрельбы; ведение огня с позиции с неработающим двигателем; стоянка после марша с работающим двигателем; ведение огня с позиции с работающим двигателем.
В совокупности описанные свойства предлагаемого теплового имитатора позволяют реализовать имитацию теплового поля ОБТТ более детальной, а следовательно, более эффективной при использовании его для имитации теплового образа ОБТТ.