Состав, отражающий и изолирующий инфракрасное излучение, для нанесения на поверхность текстильных изделий
COMPOSITION, REFLECTING AND INSULATING INFRARED RADIATION, FOR APPLICATION TO THE SURFACE OF TEXTILE ARTICLES

Изобретение относится к сфере разработок средств маскировки, к составам, поглощающим, изолирующим и отражающим электромагнитное излучение в спектре ближнего инфракрасного диапазона длин волн, используемым для нанесения на текстильную основу изделий, применяемых для маскирования военнослужащих с целью их электромагнитного камуфляжа в спектре ближнего инфракрасного диапазона длин волн.
Область техники, к которой относится изобретение.
Изобретение относится к сфере разработок средств маскировки, составам для обработки текстильных материалов, которые в своей совокупности образуют единый функциональной комплекс, предназначенный для поглощения инфракрасного излучения генерируемого внешними источниками электромагнитных волн инфракрасного спектра, отражения и поглощения инфракрасного излучения исходящего от биологического объекта, с целью маскировки военнослужащих и объектов военного назначения, обеспечения инфракрасного электромагнитного камуфляжа в полевых условиях в сумеречное и темное время суток.
Уровень техники.
Сведений об известных заявителю аналогах изобретения с выделением из них аналога наиболее близкого к изобретению (прототипа) по сфере его применения, который обладал бы в своей единой совокупности заявленными свойствами комплекса составов, заявителем в открытых источниках выявлено не было.
Известны приборы ночного видения (далее - «ПНВ»), работающие в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн (0,78-1 мкм). [1].
Работа ПНВ основана на основе фотонного эффекта, обеспечиваемого электронно-оптическим преобразователем (ЭОП), изготовленного на основе фоточувствительных элементов. В отличие от приборов теплового видения ЭОП работает на основе внешнего фотоэффекта. Электронно-оптические преобразователи (ЭОП) - оптические приборы с высоким коэффициентом усиления. В отличие от приборов теплового видения, для работы приборов на основе ЭОП требуется хотя бы незначительная подсветка.
-5
ПНВ могут работать как в пассивном, так и в активном режиме. Пассивный режим применяется при наличии собственного излучения объекта наблюдения и в условиях слабого рассеянного излучения случайных искусственных или естественных источников, уровень которого превышает 10 лк. Активный режим используется в условиях полного отсутствия освещения для облучения исследуемого объекта и получения отраженного от него инфракрасного света. Он сопровождается применением источника подсветки объекта наблюдения. Им может быть лазерный светодиод или специальный ИК-прожектор, как правило, работающий в диапазоне длин волн 0,82-0,98 мкм.
На изображениях, полученных с помощью ПНВ, объекты с высокой отражательной способностью выглядят в виде ярких силуэтов. Этот эффект обусловлен отраженным от поверхности объекта инфракрасным излучением, исходящим от внешнего источника (например, подсветка ПНВ).
Известны приборы теплового видения (далее - «ПТВ»),фиксирующие и преобразующие инфракрасное излучение, исходящее от объектов, в видимое их изображение. ПТВ относятся к оптико-электронным приборам пассивного типа, работающим в инфракрасном (ИК) диапазоне электромагнитных волн. ПТВ фиксирует объекты в абсолютной темноте, не требуя фоновой подсветки. ИК-диапазоны 3-5.5 мкм и 7-14 мкм (средний диапазон ИК излучения) являются рабочими зонами тепловизионного метода. Наиболее информативен диапазон 7-14 мкм, полностью совпадающий с широким окном прозрачности атмосферы и соответствующий максимальной излучательной способности наблюдаемых объектов в температурном диапазоне от -50 до +500°С [2].
В основу принципа действия ПТВ положено двумерное преобразование теплового излучения объектов посредством оптико-механического сканера-камеры, содержащей одноэлементный высокочувствительный ИК-приемник, в видимый аналог теплового (инфракрасного) изображения объекта. Изображение создается за счет собственного излучения объекта и определяется температурными различиями на его поверхности путем трансформации в электрический сигнал аналого-цифровым преобразователем и выводится в понятном для глаза человека формате в многоцветном или монохромном режиме.
Поисковые ПТВ способны регистрировать тепловое излучение от объектов через среды, непрозрачные для видимого и ближнего ИК-излучения, но прозрачные для теплового излучения: листва, маскировочные сети, небольшой слой земли, нагромождение предметов и пр., что дает возможность обнаруживать замаскированные или скрытые объекты [3].
Существует три способа передачи тепла:
Теплопроводность - представляет собой молекулярный перенос теплоты в телах (или между ними), обусловленный переменностью температуры в рассматриваемом пространстве, что по существу своему определяется переносом тепла в твердом теле при помощи кинетической энергии атомов и молекул от более нагретой к менее нагретой части предмета.
Конвекция теплоты - процесс ее переноса при перемещении объемов жидкости или газа (текучей среды) в пространстве из области с одной температурой в область с другой. При этом перенос теплоты неразрывно связан с переносом самой среды. Конвекция возможна только в текучей среде.
Лучистое тепловое излучение - процесс распространения теплоты с помощью электромагнитных волн, обусловленный только температурой и оптическими свойствами излучающего тела (среды); при этом внутренняя энергия тела (среды) переходит в энергию излучения. Процесс превращения внутренней энергии вещества в энергию излучения, переноса излучения и его поглощение веществом называется теплообменом излучением [4].
Способ и эффективность блокирования процесса температурного равновесия определяет качество инфракрасного электромагнитного камуфляжа.
Известные подходы маскировки объектов от обнаружения их детекторами инфракрасного излучения основаны на методе теплоотражения через технологии теплоизоляции маскируемого объекта с целью замедления выравнивания контраста отражения инфракрасного излучения между объектом и окружающей средой.
Например, в патенте США 5281460 [5] предлагается рисунок из полос, наложенный на пористую нейлоновую сетку. Полосы покрываются серебром, медью или пигментом.
В патенте США 4495239 [6] применяется слой-основание из текстильной ткани, на который методом осаждения из газовой фазы наносится металлический отражающий слой, а затем производится камуфляжная раскраска.
В патенте США 4659602 [7] используется тканый материал, на котором располагаются металлическая фольга и полиэтиленовая пленка, содержащая проводящие частицы.
В патенте США 4621012 [8] текстильный материал покрыт термопластом, содержащим внутри выбранный дипольный материал и имеющим металлический слой, который отражает инфракрасное излучение.
В патенте США 4064305 [9] предлагается трикотаж из нитей, выполненных из резаных полимерных волокон и резаных металлических волокон, которые отражают волны радара.
В патенте США 4529633 [10] описывается электромагнитный отражающий материал, состоящий из слоя полиэтилена, слоя металлического покрытия, клеящего вещества и ткани.
В патенте США 4533591 [11] предлагается термопластичная смола с рассеянными в ней дискретными электромагнитными частицами.
В патенте США 4467005 [12] используется опорная сетка, на обеих сторонах которой имеется несущее полотно с металлическим покрытием, отражающим ИК излучение.
В патенте США 97118428/12 (Пат. RU 2127194) [13] материал с покрытием, отражающим инфракрасное излучение, содержит, по меньшей мере, одну металлизированную микропористую мембрану, дублированную, по меньшей мере, с еще одним слоем текстильного материала. В материале металлизированная мембрана выполнена из микропористого вспененного политетрафторэтилена, текстильная основа представляет собой шелк, а металл - алюминий.
В патенте РФ 2403328 [14] описывается материал с покрытием, отражающим инфракрасное излучение, содержащий текстильную основу в виде полиэфирного текстильного материала с водоотталкивающей пропиткой, металлизированный слой в виде нитрида титана, нанесенного на микропористый мембранный слой на атомарно-молекулярном уровне, и микропористый мембранный слой, выполненный из термопластичной полиуретановой смолы, который размещен между текстильной основой и металлизированным слоем. В диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук по теме "Разработка технологии производства экранирующих швейных изделий" Специальность 05.19.04 - «Технология швейных изделий» (ИГТА, Иваново, 2007 г.) [15], непосредственно связанной с патентом РФ 2403328 [14], решены задачи по разработке и маскировочной одежды для военнослужащих, где впервые использовалось металлизированное покрытие, применение которого значительно повышает маскировочные свойства изделий аналогичного назначения. Теоретически доказано и практически подтверждено, что применение металлизированного покрытия позволит повысить экранирующие свойства изделия [16]. Для снижения теплового излучения от тела человека выбирались пакеты материалов с применением технологии металлизации покрытия внутренней поверхности костюма, которая позволяет повысить экранирующие свойства изделия в 14,5 раз при использовании алюминия, а при использовании титана и нитрида титана - в 23 и 36,5 раза соответственно.
Недостатками вышеперечисленных изобретений являются:
- ограниченный методологический подход к созданию свойств электромагнитного камуфляжа, избирательно основанный на методе отражения инфракрасного биологического аутоизлучения посредством увеличения изолирующих инфракрасное излучение характеристик камуфлирующих материалов без учета необходимости их комплексного сочетания со свойствами теплопроводности используемых материалов, возможностью используемых материалов обеспечивать поглощение внешнего инфракрасного облучения, направленного на биологический объект;
- материалы по уровню их изготовления являются продуктами высокотехнологичного и ресурсоемкого промышленного производства в частности, использующего технологии газового напыления или методов прессования, что очевидно показывает невозможность их оперативного создания в полевых условиях из доступных и подручных компонентов или восстановления подобных тканей в полевых условиях при наличии обширных повреждений;
- отсутствие в приведенных выше изобретениях данных об эффективном временном периоде обеспечения изотермического баланса между собственным инфракрасным излучением биологического объекта (внутренняя среда) и внешней средой, где границей раздела сред является теплоизолирующее покрытие объекта наблюдения, использующего известный тип электромагнитного камуфляжа, представляются важным практическим недостатком описанных выше изобретений.
Известны сведения о материалах, способных поглощать и отражать инфракрасное излучение, которые представляют определенную (методологическую) связь с предметом настоящего изобретения:
В патенте РФ 2197041 [17] описан способ получения многослойных нетканых материалов из смески диэлектрических и электропроводящих волокон, обладающих радиопоглощающими свойствами в широком диапазоне электромагнитного излучения (ЭМИ) путем предварительного формования холстов из синтетических волокон, диспергирования углеродного волокна в жидкой или газообразной среде, фильтрования дисперсии сквозь холст из синтетических волокон или укладки ленты электропроводящих материалов на холст из синтетических волокон, сборки многослойного пакета из, по крайней мере, двух нетканых синтетических холстов, на один из которых наносят слой углеродных волокон или лент электропроводящих материалов так, чтобы слой углеродных волокон или лент электропроводящих материалов чередовался со слоем холстов из синтетических волокон, с последующим прокалыванием собранного многослойного пакета иглами. Изобретение относится к поглотителям электромагнитных волн и средствам маскировки, а более конкретно к способам получения многослойных нетканых материалов из смеси диэлектрических и электропроводящих волокон, обладающих радиопоглощающими свойствами в широком диапазоне электромагнитного излучения (ЭМИ).
2
В патенте РФ №2343547 [18] описывается способ защиты от подделки ценных изделий и контроля их подлинности, при котором на ценном изделии формируют пассивное защитное средство заданной структуры, обеспечивают возможность контроля его наличия и подлинности, в качестве материала защитного средства используют островковые пленки Со наноразмерного уровня, а также мультислои, в которых островковые пленки Со отделены наноразмерными слоями SiO, при этом для определения информативных признаков используют аномальное поглощение зондирующего электромагнитного излучения оптического диапазона, в качестве которого используют лазерное излучение в инфракрасном оптическом диапазоне длин волн, а возможность контроля наличия и подлинности защитного средства обеспечивают методом анализа по оптическим эффектам в процессе внешнего воздействия на него указанного излучения и детектирования информативных признаков в оптическом отклике защитного средства на упомянутое внешнее воздействие, заключающемся в снижении интенсивности отраженного излучения, с последующим сопоставлением зарегистрированных параметров информативных признаков с информативными признаками, содержащимися в базе данных средства детектирования.
В патенте РФ 2456558 [19] описывается устройство для определения альбедо деятельной поверхности материала, состоящее из двух идентичных тепловоспринимающих элементов, приемные поверхности которых разнонаправлено обращены в сторону источника инфракрасного излучения и к поверхности исследуемого материала для поглощения лучистых потоков, и термопар, отличающееся тем, что приемные поверхности и боковые грани металлических пластин тепловоспринимающих элементов покрыты черной влагонепроницаемой краской, поверхности пластин, противоположные приемным поверхностям, закрыты слоем теплогидроизоляции со светоотражательной пленкой, термопары регистрируют нагрев пластин во времени, по которому математически рассчитывают альбедо деятельной поверхности материала.
В патенте РФ 2385895 [20] описывается агросадоводческая почвопокровная пленка, включающая слой, отражающий белый свет и содержащий материал, отражающий белый свет, и слой, поглощающий инфракрасное излучение и содержащий наночастицы материала, поглощающего инфракрасное излучение. Материалом, поглощающим инфракрасное излучение, является, по меньшей мере, одни из наночастиц оксида вольфрама и наночастиц сложного оксида вольфрама, которые, в свою очередь, покрыты оксидом, содержащим, по меньшей мере, один элемент, выбранный из Si, Ti, Zr и Al.
В патенте РФ 2294944 [21] описывается поглощающая инфракрасное излучение поливинилбутиральная композиция, изготовленный из нее слой и содержащее его многослойное стекло. Указанная композиция содержит перерабатываемую в расплаве поливинилбутиральную смолу и диспергированные в указанной поливинилбутиральной смоле гексаборид лантана, и, по меньшей мере, один компонент, выбранный из смешанного оксида индия и олова и смешанного оксида сурьмы и олова. Поливинилбутиральный листовой слой используют для остекления автомобилей и архитектурного остекления, смотрового покрытия и защитного стекла для картин, документов и т.д., также поглощает энергию и предупреждает разрушение.
В патенте РФ 2325631 [22] описывается способ определения концентрации компонентов в потоке водно-нефтяной смеси. В основе способа определения компонент в водно-нефтяной смеси лежат спектральные зависимости коэффициентов поглощения нефти и воды в ближней инфракрасной области, где для технической реализации способа существуют недорогие и компактные оптические излучатели типа инжекционных полупроводниковых лазеров и мощных светодиодов, а также существуют недорогие, долговечные, быстродействующие фотоприемники - фотодиоды на основе германия и тройных соединений InGaAs.
В патенте РФ 2342415 [23] описывается относимое к сфере строительства жидкое керамическое изоляционное покрытие, имеющее способность образования пленки на поверхностях различных форм и материалов, представляющее собой водно-суспензионную композицию, включающую смесь заполненных воздухом полых керамических и кремниевых микросфер, полимерное связующее, содержит фрактальные агрегаты - сильно разрыхленные пористые структуры в виде аэрогеля, вермикулита вспученного и перлита вспученного, загустители и иные дополнительные компоненты, обеспечивающие стабильность термоизолирующего покрытия в эксплуатации.
В патенте РФ №2206550 [24] приведены сведения об относимом к сфере строительства жидком теплоизоляционном керамическом покрытии, имеющем способность образования пленки, и представляющем собой композицию, включающую равномерно распределенную в ней заполненных воздухом керамических и кремниевых микробусин и углеродистых микроволокон с фибриллами, а также смесь бутадиен-стирольного каучука и акрилового полимера и, по крайней мере, одного пигмента.
Техническим результатом изобретения является повышение прочности покрытия при одновременном повышении теплоизоляционных свойств, удобства пользования и экономичности.
Пленка покрытия после высыхания обладает повышенной прочностью, долговечна и имеет повышенные теплоизоляционные свойства.
В патенте РФ на полезную модель №: 53667 [25] описывается высокотемпературное теплоизоляционное покрытие. Техническим результатом предлагаемой полезной модели является расширение ассортимента составов теплозащитных покрытий, повышение теплоизоляционных, теплофизических характеристик покрытия (снижение его теплопроводности, тепловосприятия и теплоотдачи), расширение области рабочих температур от минус 60 до плюс 260°С. Технический результат достигается тем, что теплозащитное покрытие, представляющее собой, по крайней мере, один слой, адгезионно связанный с основой покрываемого материала и состоящий из полимерного связующего, в котором равномерно распределен наполнитель из полых керамических микросфер с заданной дисперсностью, удельной массой, твердостью и распределением частиц микросфер, по размерам распределенных в полимерном связующем составе.
В предлагаемой полезной модели в качестве наполнителя используют полые керамические микросферы из золы уноса ТЭС в заявляемых пределах соотношений и дисперсности. Выбор наполнителя произведен на основе экспериментальных данных, показывающих оптимальное содержание его, достаточное для обеспечения требуемых теплозащитных свойств покрытия и его прочности.
В патенте РФ №2473751 [26] описано теплоизоляционное покрытие, представляющее собой смесь из металлизированных и неметаллизированных керамических микросфер, при этом в качестве связующего вещества используется смесь стирол-акрилового латекса, натриевого жидкого, низкомолекулярного силиконового каучука. Металлизация керамических микросфер выполнена из магнитомягкого металла железа и в процессе нанесения покрытия на них воздействуют магнитные силовые линии, для создания которых на обратной стороне поверхности изделия сложной конфигурации по отношению к стороне, на которую наносится покрытие, имеется стальной сердечник, индукционная обмотка, провода для подвода электрического тока и напряжения.
В патенте РФ на полезную модель №118654 [27], относимую к области строительства, в частности к слоистым теплоизоляционным изделиям, определено, что покрытие содержит, по крайней мере, один слой, включающий полимерное связующее в виде модифицированного акрилацетатного латекса и полые керамические микросферы, при этом оно дополнительно содержит основу из гибкого материала для нанесения слоев. Гибкий материал выполнен в виде ткани или нетканого полотна. Термоизоляционное покрытие может использоваться при температуре эксплуатации от -60°С до +260°С.
Недостатком вышеперечисленных изобретений и промышленных моделей применительно предмета настоящего изобретения определяется следующее:
- материалы по уровню их изготовления являются продуктами высокотехнологичного и ресурсоемкого промышленного производства, что очевидно показывает невозможность их оперативного создания в полевых условиях из доступных и/или подручных компонентов или восстановления поверхностей, обработанных подобными материалами в полевых условиях при наличии обширных повреждений;
- материалы не предназначены для использования в динамических условиях, имеют жесткую пленочную структуру, обеспечивающую длительное статическое применение на неподвижных поверхностях, не содержат пластификатора, позволяющего применять их в качестве составной части одежды или изделий на текстильной основе технического назначения, а именно мобильных укрытий (палаток, тентов).
- материалы не обладают поглощающими свойствами серых тел, достаточными для обеспечения поглощения внешнего инфракрасного излучения с целью электромагнитного камуфляжа в инфракрасном спектре.
Техническим результатом заявляемого изобретения является обеспечение электромагнитного камуфляжа объекта за счет объединенных в единый функциональный комплекс составов, наносимых на текстильную основу изделий, применяемых для маскирования военнослужащих, способных стойко поглощать инфракрасное излучение при внешнем облучении объекта электромагнитными волнами инфракрасного спектра, изолировать и отражать собственное инфракрасное излучение биологического объекта. Технический результат достигается путем способности составов комплексно влиять на поглощение ближнего диапазона инфракрасного излучения, проведение и отражение среднего диапазона инфракрасного излучения.
В целях эффективного использования заявленного изобретения, а именно: камуфлирования военнослужащего за базовое текстильное изделие, обрабатываемое комплексом составов принимается накидка, выполненная в виде плащ-палатки с несъемным капюшоном и лицевой маской, изготовленная промышленным или индивидуальным способом (далее - «накидка»), общий вид которой изображен на фотографиях 1, 2, 3. (Фот. 1, 2, 3, соответственно).
На поверхность текстильной основы накидки равномерным слоем или фрагментарно (пикселизированно) наносится состав, поглощающий направленное на объект инфракрасное излучение в ближнем диапазоне длин волн, генерируемое внешними источниками, включающий в себя жидкий углеводород растительного, минерального, полусинтетического или синтетического происхождения технического или пищевого назначения с гомогенно распределенными в нем пигментом «сажа» и выполняющим функцию пластификатора парафином (далее - состав, поглощающий ИКИ).
На изнаночную (внутреннюю) сторону текстильной основы равномерным слоем наносится состав, обладающий преимущественно теплоизолирующими и отражающими тепловое излучение свойствами, выполняющий функцию внутреннего теплоизолятора и отражателя инфракрасного излучения в среднем диапазоне длин волн, генерируемого биологическим объектом (далее - термоизолирующий состав), содержащий жидкий углеводород растительного, минерального, полусинтетического или синтетического происхождения технического или пищевого назначения с гомогенно распределенным в нем вермикулитом вспученным фракционированным, алюминиевой пигментной пудрой и выполняющим функцию пластификатора парафином. Задача состава - снижение градиента электромагнитного излучения в среднем инфракрасном диапазоне длин волн во внешнюю среду.
В целях сохранения равномерности распределения слоя термоизолирующего состава в условиях эксплуатации, последний, после его нанесения на внутреннюю поверхности накидки, покрывается синтетической подкладочной тканью, выполненной в виде мелкоячеистой сетки, которая фиксируется шовным материалом к текстильной основе накидки. Таким образом, обеспечивается дополнительная фиксация термоизолирующего состава, усиление текстильного каркаса накидки.
На лицевые маски и их головные фиксаторы (при их наличии) выполненные в виде мелкоячеистой сетки с целью обеспечения электромагнитного камуфляжа лица составы наносятся послойно только на наружную поверхность маски, первоначально ее внешняя поверхность обрабатывается термоизолирующим составом, поверх которого наносится состав, поглощающий ИКИ. В случае индивидуального пошива накидки обработанная составами маска закрепляется на височных и лицевой частях пластмассового каркаса регулируемого головного крепления маски. Сетчатая структура подкладочной ткани, обработанной указанными составами, позволяет сохранить полноценный обзор, одновременно блокировать конвективный и радиационный виды теплообмена, обусловленные дыханием и тепловым излучением от поверхности кожных покровов лица.
Состав, поглощающий ИКИ, состоит, по меньшей мере, из одного жидкого углеводорода минерального, полусинтетического или растительного происхождения, обладающего низкой теплопроводностью (интервал λ 0,1-0,13 Вт/Мк [28]) и сохраняющего свои характеристики вязкости в широком диапазоне температур (от +30°С до -15°С), независимо от родового признака, а так же равномерно распределенных в нем пигмента «сажа», по своей поглощающей способности относящегося к категории серых тел с коэффициентом поглощения близким к коэффициенту поглощения абсолютно черного тела [29] и пластификатора в виде парафина, который при сохранении поглощающих свойств состава позволяет перевести без потери основных свойств жидкую форму состава в пластичную гомогенную консистенцию, благодаря которой, состав может наноситься на поверхность текстильного изделия путем наружной промазки. Состав дополнительно увеличивает термоизолирующие свойства за счет низкой теплопроводности и высокой теплоемкости парафина.
Согласно изобретению в качестве жидкого углеводорода используются:
- или жидкие минеральные, полусинтетические, синтетические углеводороды технического назначения в виде всесезонного моторного масла,
- или жидкие углеводороды растительного происхождения пищевого назначения в виде пищевого растительные масла,
- или сочетание указанных выше жидких углеводородов в произвольном соотношении в количестве - 90-91% (здесь и далее при указании процентов понимаются объемные %);
- пигмент «сажа», в виде монохромного, черного, магнитного или немагнитного механического тонера или в виде сажи в нативном состоянии или в произвольно взятом соотношении указанных выше веществ в количестве - 3-4%.
- парафин - 5-6%
Пигмент «сажа» и парафин равномерно распределены в среде указанных выше жидких углеводородов путем механического перемешивания при нагреве состава на водяной бане до температуры достаточной для расплавления парафина в жидких углеводородах с последующим охлаждением полученного гомогенного состава до пластифицированного состояния в условиях комнатной температуры.
Состав обладает хорошими адгезивными свойствами. Достаточная толщина слоя состава - до 1 мм. Общий вид текстильной основы накидки с нанесенным на нее поглощающим ИКИ составом приведен на фотографии 4 (Фот. 4). Состав наносится на ткань методом промазывания или фрагментарного (по пиксельному типу) промакивания.
Техническим результатом от применения состава, поглощающего ИКИ, является обеспечение электромагнитного камуфляжа объекта за счет обработки внешней поверхности текстильной основы составом, способным поглощать ближнее инфракрасное излучение. Технический результат достигается путем потенцирования способности компонентов состава поглощать ближнее инфракрасное излучение.
Для случаев индивидуального пошива накидок, на которые наносится комплекс составов, представляется целесообразным использовать льняные ленточные пакли - утеплители, текстильная основа которых выступает в качестве элемента каркаса за счет высокой степени устойчивости к разрыву и низкой теплопроводности. Ее показатель удельной разрывной нагрузки для волокна - 54-72 сН/текс (для сравнения, хлопковое волокно - 19-36 сН/текс) [30], обусловлен высокой степенью полимеризации волокон целлюлозы образующих полимеры (25000-30000, для сравнения - аналогичный показатель для хлопкового волокна - 5000-6000), а коэффициент теплопроводности льняного утеплителя 0,034-0,04  [31].
Общий вид текстильной основы в режиме индивидуального пошива накидки приведен на фотографии 5 (Фот. 5).
Термоизолирующий состав, наносимый на изнаночную поверхность текстильного изделия, представлен в виде пластифицированного парафином состава, состоящего из аналогичного внешнему слою жидкого углеводорода с гомогенно распределенными в нем вермикулитом вспученным фракционированным с размером фракции 0,16-0,63 мм, обладающим низкой теплопроводностью (коэфф. теплопроводности - 0,04-0,06  [32] и алюминиевой пигментной пудрой.
В указанном составе вермикулит вспученный фракционированный в сочетании с жидким углеводородом и парафином выполняют роль термоизолятора за счет низкой теплопроводности. Алюминиевая пигментная пудра, гомогенно распределенная в составе, обеспечивает отражение инфракрасного излучения, исходящее от биологического объекта. [33, 34].
Согласно изобретению в составе внутреннего слоя используются:
в качестве жидкого углеводорода:
- или жидкие минеральные, полусинтетические, синтетические углеводороды технического назначения в виде всесезонного моторного масла,
- или жидкие углеводороды растительного происхождения пищевого назначения в виде пищевого растительные масла,
- или сочетание указанных выше жидких углеводородов в произвольном соотношении в количестве- 45-46%;
- вермикулит вспученный фракционированный, размер фракции 0,16-0,63 мм - 43-44%.
- парафин - 8-10%
- алюминиевая пигментная пудра - 2%
вермикулит вспученный фракционированный, алюминиевая пигментная пудра и парафин равномерно распределены в среде указанных выше жидких углеводородов путем механического перемешивания при нагреве состава на водяной бане до температуры, достаточной для расплавления парафина в жидких углеводородах с последующим охлаждением полученного гомогенного состава до пластифицированного состояния в условиях комнатной температуры. Состав обладает хорошими адгезивными свойствами. Достаточная толщина слоя состава 2-4 мм. Состав наносится на ткань методом сплошного промазывания.
Функциональное назначение термоизолирующего состава, наносимого на текстильную основу, создать дополнительное препятствие процессу теплообмена - минимизировать тепловой пограничный слой, за счет увеличения динамического пограничного слоя, затрудняющего переход конвекционного теплообмена и теплоизлучения между поверхностью биологического объекта и одеждой в теплообмен за счет низкой теплопроводности термоизолирующего состава [35].
Термоизолирующий состав наносится, либо на изнаночную поверхность штатного текстильного изделия военнослужащего, либо, для случаев индивидуального пошива, на синтетическую подкладочную ткань, выполненную в виде мелкоячеистой сетки, предварительно зафиксированную шовным материалом к изнаночной стороне текстильной основы накидки. В последнем случае - общий вид изнанки накидки приведен на фотографии 6 (Фот. 6).
Во всех случаях изготовления накидки, обработанная термоизолирующим составом ткань покрывается синтетической подкладочной тканью, выполненной в виде мелкоячеистой сетки, которая фиксируется шовным материалом к текстильной основе накидки. Такая конструкция покрытия надежно фиксирует слой термоизолирующего состава к текстильной основе, практически нейтрализует его текучесть, обусловленную пластичностью при длительном положении накидки в вертикальном положении. Общий вид изнаночной стороны накидки, обработанной термоизолирующим составом, приведен на фотографии 7 (Фот. 7).
Техническим результатом от применения термоизолирующего состава является обеспечение электромагнитного камуфляжа объекта за счет его способности отражать и изолировать инфракрасное излучение биологического объекта. Технический результат достигается путем потенцирования способности состава отражать инфракрасное излучение биологического объекта за счет отражающих свойств алюминиевой пигментной пудры и затруднять переход конвекционного теплообмена и теплоизлучения между поверхностью биологического объекта и одеждой в теплообмен за счет теплопроводности вследствие низкой теплопроводности, обеспеченной в первую очередь вермикулитом вспученным фракционированным, затем жидкими углеводородами и парафином.
Наружная поверхность накидки, обработанная поглощающим инфракрасное облучение слоем может принимать пятнистый вид с камуфлирующими оттенками серо-зеленоватого цвета, что является дополнительным преимуществом при маскировке от наблюдения в ПНВ, при условии фрагментарного, по типу пикселей, нанесения состава, поглощающего ИКИ, на текстильную основу и включения технических жидких углеводородов (особенно отработанного моторного масла) в термоизолирующий состав, которые придают поверхностному слою тканевой основы зеленовато-серый оттенок. Достаточно 40% наличия технических жидких углеводородов в составе жидкого углеводородного компонента термоизолирующего состава (всего 45-46%) для придания внешней поверхности накидки подобного оттенка. Фрагменты поверхности накидки, имеющие описанный выше зеленовато-серый оттенок приведены на фотографии 8 (Фот. 8).
Электромагнитный камуфляж лица обеспечивается за счет маски, выполненной их синтетической подкладочной ткани, идентичной ткани, облегающей внутренний слой накидки. Наружная поверхность маски последовательно обрабатывается первоначально термоизолирующим составом, поверх которого наносится состав, поглощающий ИКИ. Достаточная толщина каждого слоя до 1 мм.
Обработанная комплексом составов маска в случае пошива накидки индивидуальным способом, закрепляется на регулируемом головном креплении. Сетчатая структура подкладочной ткани, обработанной указанными составами, позволяет сохранить полноценный обзор, одновременно блокировать конвективный теплообмен обусловленный дыханием и механизм теплообмена посредством теплового излучения между поверхностью лица и средой, находящейся за наружной поверхностью сетки.
Аналогичная обработка составами проводится и поверхностью головного крепления маски. Размер ткани должен быть достаточным для полного покрытия лица, шеи и грудной клетки на уровне границы верхней и средней третей грудины. Общий вид маски, выполненной индивидуальным способом, обработанной комплексом составов, представлен на фотографиях 9 и 10 (Фот. 9, 10, соответственно).
Комплекс составов в своей совокупности поглощающих и отражающих инфракрасное излучение, имеет прикладную многовариантную технологию изготовления, легко реализуемую в полевых условиях, имеет низкие производственные издержки, применим в широком температурном диапазоне. Исходя из заявленных свойств вытекают определенные недостатки комплекса: непроницаемость для водяных паров, субъективный дискомфорт от контакта с маслянистой поверхностью.
Для испытания свойств комплекса составов применялась система ночного видения, а именно монокуляр ночного видения YukonNV Exelon 4 х 50 (24102), съемка велась с помощью фотоаппарата Samsung ES28. Параллельно осуществлялась термография с использованием ПТВ «HeatSeeker™ Thermal Imager Ideal 61-844» (инфракрасная камера, производство США) - оптико-электронный измерительный прибор, работающий в инфракрасной области электромагнитного спектра, позволяющий одновременно осуществлять термографию, верифицировать термометрию в двух точках и фотографирование исследуемого объекта. Термография перечисленных ниже объектов осуществлялась в режиме «белый - горячий»:
- поверхности теплоизлучающего объекта (человека), экипированного в заявленный в изобретении комплекс;
- поверхности теплоизлучающего объекта (человека), экипированного в стандартное обмундирование - костюм «Горка» и лицевую маску (контроль);
- окружающего фона.
За базовый фон внешней среды, определяющий эффективность заявленного в изобретении комплекса, был принят фон, создаваемый плотными зарослями лиственного кустарника и лиственных деревьев, температурный режим которых индицировался ПТВ параллельно с данными термометрии заявленного в изобретении комплекса.
Обработка данных, полученных в ходе проведения термографии, осуществлялась под управлением компьютера с помощью программы IDEALThermalVision 1.3.0.1, являющейся составной частью программного пакета, прилагаемого производителем ПТВ «HeatSeeker™ Thermal Imager Ideal 61-844» к оборудованию.
С целью определения свойств комплекса составов, заявленных в изобретении, была выбрана совокупность природных факторов, имеющих заведомо четкие температурные контрасты. Наблюдение велось в ночное время суток на открытом пространстве на песчаном пляже, расположенном на берегу водоема, окаймленном плотными зарослями лиственного кустарника и лиственных деревьев. Наблюдение осуществлялось в течение 40 мин., что определяется по данным документального подтверждения термосканирования во времени способом аппаратного указания временного момента осуществления термосканирования объектов исследования и контроля на соответствующей моменту сканирования термограмме.
Метеоусловия при проведении наблюдения: Температура +14С*, ветер западный 2 м/сек. Ясно, полная луна. Полнолуние в ясную погоду позволяло достичь максимально возможной внешней подсветки заявленного в изобретении комплекса сочетанным светом астрономических тел и активной подсветки ПНВ с целью исследования поглощающих инфракрасное излучение свойств комплекса в темное время суток в условиях наличия существенных демаскирующих исследуемый объект факторов.
Съемка данных с ПНВ и ПТВ осуществлялась через каждых 5 метров до достижения наблюдаемыми объектами 50 метров удаления от оператора, осуществляющего съемку. Такой же режим съемки сохранялся при обратном движении объектов наблюдения.
Как уже было сказано выше одновременно и параллельно двигались два объекта наблюдения, один из которых был экипирован в накидку по типу плащ-палатки, обработанной заявленным в изобретении комплексом составов (далее - «объект Комплекс»), а другой - «контроль», обмундирован в костюм «Горка» и лицевую маску, выполненных из 100% хлопчатобумажного текстиля (далее - «объект Контроль»).
При наблюдении в ПНВ с активной подсветкой объект Комплекс на расстоянии 15-20 метров от оператора приобрел достоверный визуальный камуфлирующий эффект, а с 25-30 метров был практически невидим, в тоже время объект Контроль перестал достоверно идентифицироваться на расстоянии 40 и свыше метров.
При наблюдении в ПТВ на расстоянии 20 метров от оператора как при удалении от него, так и при приближении к нему тепловой контраст объекта Комплекс при его сравнении с принятым за внешний фон контуром, образованным плотными зарослями лиственного кустарника и лиственных деревьев, практически сравнялся, что в соответствии с современными критериями визуального восприятия Джонсона соответствует критерию «обнаружения» (выделение размытого пятна на фоне помех), с 30 метров его силуэтные очертания полностью слились в внешним фоном.
С учетом данных наблюдения, обработки термограмм в программе IDEALThermalVision 1.3.0.1, верификации термографического контраста между средой, принятой за внешний фон, дефрагментации силуэтных очертаний человека, выходящими за нижнюю границу предела обнаружения, сравнения показателей термометрии на одинаковых участках тел объектов Комплекс и Контроль, допустимо отметить, что на расстоянии 25 м от наблюдателя и выше заявленный в изобретении комплекс обеспечивал при сравнении контрольным образцом практически полную тепловую маскировку биологического объекта в течение 30 минут его движения при исчислении временного интервала от достижения изотермического состояния объекта Комплекс с принятым за внешний фон контуром, образованным плотными зарослями лиственного кустарника и лиственных деревьев, до появления положительного температурного контраста между объектом Комплекс и внешним фоном.
Дополнительно привязка полученных термограмм к расстоянию между объектами и оператором дублировалась радиосвязью.
Элемент «лицевая маска», обработанный комплексом составов, обеспечил надлежащую термоизоляцию лица человека и его дыхания, позволил существенно деформировать силуэтные очертания верхней половины наблюдаемого объекта, что наглядно определяется на термограммах возврата объекта Комплекс к оператору.
Программная термометрия объекта Контроль показывает, что его температурное равновесие с внешним фоном зарегистрировано только на расстоянии 50 метров, сравнение температуры последнего с температурой объекта Комплекс так и не наступило - программно регистрируемые температурные показатели объекта Контроль всегда превышали данные, полученные от объекта Комплекс.
Данные исследования подтверждают, что заявляемый в изобретении комплекс составов обладает поглощающими, изолирующими и отражающими инфракрасное излучение свойствами.
Многообразие примеров, основанных на отличиях построения структуры составов, обусловленных потенциалом количественной и качественной многовариантности жидких углеводородов пищевого или технического назначения минерального, полусинтетического, синтетического или растительного происхождения, обладающих низкой теплопроводностью и сохраняющих свои характеристики вязкости независимо от родового признака в широком диапазоне температур, которые могут быть использованы в заявляемом изобретении приводиться не будет в связи с их практической неограниченностью.
Краткое описание фотографий.
А. Обзорные фотографии накидки и маски, выполненных способом индивидуального пошива до и после обработки комплексом составов.
Фот. 1 - Накидка, обработанная комплексом составов. Вид спереди.
Фот. 2 - Накидка, обработанная комплексом составов. Вид слева.
Фот. 3 - Накидка, обработанная комплексом составов. Вид слева-спереди.
Фот. 4 - Накидка. Общий вид внешней поверхности рекомендуемого материала при изготовлении индивидуальным способом.
Фот. 5 - Накидка. Общий вид внутренней поверхности рекомендуемого материала при изготовлении индивидуальным способом.
Фот. 6 - Накидка. Подкладочная ткань-основа для нанесения термоизолирующего слоя при изготовлении индивидуальным способом.
Фот. 7 - Накидка, обработанная термоизолирующим составом, общий вид внутренней поверхности.
Фот. 8 - Внешний вид накидки, обработанной комплексом составов с выделенными фрагментами электромагнитного ИК камуфляжа, имеющими зеленоватый оттенок.
Фот. 9 - Маска, обработанная комплексом составов. Вид спереди-слева.
Фот. 10 - Маска, обработанная комплексом составов. Вид сзади-слева.
Б. Данные термографии, полученные с использованием ПТВ «HeatSeeker™ Thermal Imager Ideal 61-844».
Фот. 11 - Расстояние (здесь и далее - расстояние от оператора до исследуемых объектов) 5 метров (далее - «м.»). Объекты находятся спиной к оператору и удаляются от него (далее - «Удаление»).
Фот. 12 - Расстояние 10 м. Удаление.
Фот. 13 - Расстояние 15 м. Удаление.
Фот. 14 - Расстояние 20 м. Удаление.
Фот. 15 - Расстояние 25 м. Удаление.
Фот. 16 - Расстояние 30 м. Удаление.
Фот. 17 - Расстояние 35 м. Удаление.
Фот. 18 - Расстояние 40 м. Удаление.
Фот. 19 - Расстояние 45 м. Удаление.
Фот. 20 - Расстояние 50 м. Удаление.
Фот. 21 - Расстояние 50 м. Объекты находятся лицом к оператору и возвращаются (приближаются) к нему (далее - «Возвращение»).
Фот. 22 - Расстояние 45 м. Возвращение.
Фот. 23 - Расстояние 40 м. Возвращение.
Фот. 24 - Расстояние 35 м. Возвращение.
Фот. 25 - Расстояние 30 м. Возвращение.
Фот. 26 - Расстояние 25 м. Возвращение.
Фот. 27 - Расстояние 20 м. Возвращение.
Фот. 28 - Расстояние 15 м. Возвращение.
Фот. 29 - Расстояние 10 м. Возвращение.
Фот. 30 - Расстояние 5 м. Возвращение.
Фот. 31 - Расстояние 0 м. Возвращение в исходную точку.
В. Данные термометрии, полученные при обработке термограмм с помощью программы IDEAL ThermalVision 1.3.0.1.
Фот. 32 - Расстояние 5 м. Удаление.
Фот. 33 - Расстояние 10 м. Удаление.
Фот. 34 - Расстояние 15 м. Удаление.
Фот. 35 - Расстояние 20 м. Удаление.
Фот. 36 - Расстояние 25 м. Удаление.
Фот. 37 - Расстояние 30 м. Удаление.
Фот. 38 - Расстояние 35 м. Удаление.
Фот. 39 - Расстояние 40 м. Удаление.
Фот. 40 - Расстояние 45 м. Удаление.
Фот. 41 - Расстояние 50 м. Удаление.
Фот. 42 - Расстояние 50 м. Возвращение.
Фот. 43 - Расстояние 45 м. Возвращение.
Фот. 44 - Расстояние 40 м. Возвращение.
Фот. 45 - Расстояние 35 м. Возвращение.
Фот. 46 - Расстояние 30 м. Возвращение.
Фот. 47 - Расстояние 25 м. Возвращение.
Фот. 48 - Расстояние 20 м. Возвращение.
Фот. 49 - Расстояние 15 м. Возвращение.
Фот. 50 - Расстояние 10 м. Возвращение.
Фот. 51 - Расстояние 5 м. Возвращение.
Фот. 52 - Расстояние 0 м. Возвращение в исходную точку.
Библиография.
1. Криксунов Л.3. Приборы ночного видения
Киев: «Техника» 1975 г., стр. 216, табл. 9, илл. 117, библ. 138
http://www.twirpx.com/file/170552/
2. В.В. Коротаев, Г.С. Мельников, С.В. Михеев, В.М. Самков, Ю.И. Солдатов. Основы тепловидения - СПб: НИУИТМО, 2012 - 122 стр.
http://oeps.ifmo.ru/uchebn/thermography.pdf
3. А.А. Ковалев, А.В. Ковалев. Разработка и производство тепловизионной поисково-досмотровой техники для решения антитеррористических задач.
ЗАО НИИИН МНПО "Спектр", ООО "Таск-Т", Москва
www.spektr-at.ru/public/razrabotka.proizvodstvo.tepl.tehnika.doc
4. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача
Учебник для вузов, изд. 3-е, перераб. и доп. - М.: «Энергия», 1975. - 488 с.
http://www.twirpx.com/file/10085/
5. Пат. US 5281460: http://www.archpatent.com/patents/5281460/, МПК F41H 3/02. Опубл. 25.01.1994;
6. Пат. US 4495239: http://www.archpatent.com/patents/4495239?cds=8/ МПК F41H 3/02. Опубл. 22.01.1985;
7. Пат. US 4659602: http://www.google.ru/patents/US4659602 МПК F41H 3/02. Опубл. 21.04.1987
8. Пат. US 4621012: http://www.google.ru/patents/US4621012 МПК F41H 3/02. Опубл. 04.11.1986
9. Пат. US 4064305:
http://www.google.ru/patents/US4064305?dq=US+4064305&hl=ru&sa=X&ei=8o2HUaObA8am4gSknIDYDg&ved=0CDcQ6wEwAA
МПК F41H 3/00 Опубл. 20.12.1977.
10. Пат. US 4529633:
https://docs.google.com/viewer?url=www.google.com/patents/US4529633.pdf
МПК F41H 3/00. Опубл. 16.07.1985
11. Пат. US 4533591:
http://www.google.ru/patents/WO1996032252A1?cl=en&dq=US+4533591&hl=ru&sa=X&ei=PZCHUYTCKOjP4QSFqIDIBg&ved=0CDwQ6AEwAQ
МПК F41H 3/00 Опубл. 17.10.1996.
12. Пат. US 4467005:
http://www.google.ru/patents/US4467005?pg=PA1&dq=US+4467005&hl=ru&sa=X&ei=BJKHUZHQO4LJ4ATHnIHoDQ&sqi=2&pjf=1&ved=0CDwQ6AEwAg
МПК D06Q 1/04 Опубл. 21.08.84.
13. Пат. US 97118428/12 (Пат. РФ 2127194):
http://www.freepatent.ru/patents/2127194
МПК В32В 5/00 Опубл. 10.03.1999
14. Пат. РФ 2403328: http://www.freepatent.ru/patents/2403328
МПК D03D 11/00 Опубл. 10.11.2010.
15. Разработка технологии производства экранирующих швейных изделий: http://tekhnosfera.com/razrabotka-tehnologii-proizvodstva-ekraniruyuschih-shveynyh-izdeliy. Автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.04, диссертация на тему: Разработка технологии производства экранирующих швейных изделий. ИТГА. Иваново-2007
16. Собственно диссертация: «Разработка технологии производства экранирующих швейных изделий» с авторефератом:
http://yadi.sk/d/JxRZiYpiKAv8U
17. Пат. РФ 2197041: http://www.findpatent.ru/patent/219/2197041.html
МПК H01Q 17/00 Опубл. 20.01.2003.
18. Пат. РФ 2343547: http://www.findpatent.ru/patent/234/2343547.html
МПК G07D 7/06 (2006.01) В82В 3/00 (2006.01) Опубл. 27.04.2007.
19. Пат. РФ 2456558: http://www.freepatent.ru/images/patents/5/2456558/patent-2456558.pdf МПК G01J 5/12. (2006.01) Опубл. 20.07.2012
20. Пат. РФ 2385895: http://bd.patent.su/2385000-2385999/pat/servl//servlet30be.html МПК C09K 9/00 (2006.01) Опубл. 10.04.2010
21. Пат. РФ 2294944: http://bd.patent.su/2294000-2294999/pat/servl/servletd47b.html МПК
C08L 29/14 (2006.01) C08K 3/38 (2006.01) В32В 17/10 (2006.01) Опубл. 10.03.2007.
22. Пат. РФ 2325631: http://www.findpatent.ru/patent/232/2325631.html
МПК G01N 21/35 (2006.01) Опубл. 14.12.2006.
23. Пат. РФ 2342415: http://www.freepatent.ru/patents/2342415
МПК C09D 183/00. C09D 5/02 Опубл. 27.12.2008
24. Пат. РФ 2206550: http://www.findpatent.ru/patent/220/2206550.html
МПК Е04В 1/76, C09D 109, С04В 41/48 Опубл. 20.06.2003
25. Пат. РФ на полезную модель 53667: http://bankpatentov.ru/node/456850
МПК: С04В Опубл: 27.05.2006
26. Пат. РФ 2473751: http://www.findpatent.ru/patent/247/2473751.html
МПК Е04В 1/74, C09D 5/02 Опубл. 27.01.2013
27. Пат. РФ 118654 на полезную модель:
http://poleznayamodel.ru/model/11/118654.html
МПК: Е04В 1/76
28. Бухмиров В.В., Ракутина Д.В., Солнышкова Ю.С. Справочные материалы для решения задач по курсу «Теплообъемнообмен» стр. 54 таб. 1.63. / ГОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». Иваново,
2009. http://ispu.ru/files/u2/Spravochnye_materialy_ТМО_104_v1.pdf
29. С.Я. Задера, П.П. Першенков «Волновая и квантовая оптика» Конспект лекций по курсу общей физики. Стр. 76-81
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет» Пенза 2006 http://window.edu.ru/resource/857/36857/files/stup083.pdf
30. И.А. Шеромова «Текстильные материалы: получение, строение, свойства». Учебное пособие. Рекомендовано Дальневосточным региональным учебно-методическим центром (ДВ РУМЦ) в качестве учебного пособия для студентов специальностей 260901 «Технология швейных изделий», 260902 «Конструирование швейных изделий», 071501 «Художественное проектирование костюма», 070601 «Дизайн» стр. 12, 19.
31. Теплопроводность пакли.
http://remstd.ru/archives/mezhventsovyie-utepliteli-uplotniteli-dlya-derevyannyih-domov-kakoy-luchshe/
32. Характеристика вермикулита вспученного.
http://spbsluda.ru/page31.html
33. Готовский М.А., Суслов В.А. Теплообмен в технологических установках ЦБП: учеб. пособие / СПб ГТУ РП. СПб., 2013. Часть 4. - 85 с.: ил. 53. - ISBN 978-5-91646-057-5
http://www.nizrp.narod.ru/metod/kpte/3.pdf
Стр. 37.
34. Энциклопедия знаний. Законы теплового излучения. Лучистое тепло.
http://infobos.ru/str/724.html
35. Себиси Т., Брэдшоу П. Конвективный теплообмен. Физические основы и вычислительные методы, стр. 9, 336.
Пер. с англ. - М.: Мир, 1987. - 592 с.
http://www.twirpx.com/file/332670/