экран, поглощающий направленное оптическое излучение

Формула изобретения

Экран, поглощающий направленное оптическое излучение, содержащий N ячеек с прямоугольными входными окнами, с нанесенным на них камуфлирующим покрытием, отличающийся тем, что каждая ячейка образована двумя смежными цилиндрическими поверхностями и формообразующей поверхностью, причем угол между касательной к цилиндрической поверхности в каждой ее точке и касательной к формообразующей поверхности по линии их соприкосновения в направлении от свободного края цилиндрической поверхности к формообразующей поверхности изменяется от 90 до 0^o, а каждая из N+1 равноудаленных друг от друга цилиндрических поверхностей обращена к формообразующей поверхности стороной с меньшим радиусом кривизны, при этом области цилиндрических поверхностей ячеек, не видимые в секторе возможного наблюдения, и формообразующая поверхность выполнены светопоглощающими, а на области цилиндрических поверхностей ячеек, видимые в секторе возможного наблюдения, нанесено камуфлирующее покрытие.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам маскировки, в частности к маскирующим экранам, и может быть использовано для противодействия техническим средствам разведки противника.

Известна маскирующая защитная система [патент РФ 2075721 МПК F 41 H 3/00, H 01 Q 17/00. Опубл. в БИ 8 от 20.03.97, с.235], которая содержит набор полых металлических ячеек, установленных на общем основании. Ячейки выполнены с боковыми отражающими поверхностями, формирующими полости остроконечной формы.

Недостатком маскирующей системы является то, что она не может полностью подавить рассеянное в сторону лазерного дальномера излучение.

Известна также пленка, прозрачная для радиолокационного излучения, которая содержит множество ячеек с разными коэффициентами отражения, предназначенная для маскировки от наблюдения в ближней ИК - области [заявка 3614016, МПК 4 F 41 H 3/02, H 01 R 17/00, G 02 B 5/28. Опубл. в ИСМ, 1988, F 41, вып. 104, 6, с.91].

Недостатком данной пленки является то, что она не позволяет подавлять излучение лазерных систем наведения противника, рассеянных от маскируемого объекта в сторону источника оптического излучения.

Известен широкополосный камуфлирующий экран с подавлением активных систем обнаружения противника [патент США 4640851, МПК 4 F 41 H 3/00, 3/02, В 32 В 3/10. Опубл. в ИСМ, 1987, F 41, вып. 104, 12], выбранный в качестве прототипа. Экран содержит металлические прямоугольные ячейки, поверх которых нанесен камуфлирующий слой в видимой части спектра и прозрачный в ИК-диапазоне спектра.

Недостатком данного экрана является недостаточная маскировка от лазерных систем наведения противника.

Задачей изобретения является разработка экрана для маскировки военных объектов от лазерных систем наведения противника.

Указанный технический результат достигается тем, что экран, поглощающий направленное оптическое излучение, содержит N ячеек с прямоугольными входными окнами, с нанесенным на них камуфлирующим покрытием. Согласно изобретению каждая ячейка образована двумя смежными цилиндрическими поверхностями и формообразующей поверхностью. Причем угол между касательной к цилиндрическим поверхностям, в направлении от свободного края цилиндрической поверхности к формообразующей поверхности, в каждой точке и касательной к формообразующей поверхности по линии соприкосновения указанных поверхностей изменяется от 90 до 0^o. К формообразующей поверхности каждая из N+1 равноудаленных друг от друга цилиндрических поверхностей обращена стороной с меньшим радиусом кривизны, а угол между касательными плоскостями к цилиндрической поверхности и формообразующей поверхности по линии их соприкосновения составляет 0^o, что обеспечивает плавный переход, при переотражении, направленного излучения между двумя поверхностями (между цилиндрической и формообразующей поверхностями). При этом области цилиндрических поверхностей ячеек, не видимые в секторе наблюдения, и формообразующая поверхность выполнены преимущественно светопоглощающими. На видимые в секторе наблюдения области цилиндрических поверхностей ячеек нанесено камуфлирующее покрытие.

Положительный эффект достигается за счет того, что поток направленного оптического излучения захватывается ячейкой, образованной двумя смежными цилиндрическими поверхностями и формообразующей поверхностью. Причем угол между касательной к цилиндрическим поверхностям в каждой точке и касательной к формообразующей поверхности по линии соприкосновения указанных поверхностей, в направлении от свободного края цилиндрической поверхности к формообразующей поверхности, изменяется от 90 до 0^o. При величине угла в 90^o между касательной к цилиндрической поверхности на переднем срезе цилиндрической поверхности и касательной к формообразующей поверхности по линии соприкосновения указанных поверхностей в сторону источника излучения возвращается наименьшая часть от величины исходного потока падающего направленного оптического излучения. Указанный угол в 0^o обеспечивает плавный переход направленного оптического излучения от цилиндрической поверхности к формообразующей поверхности при последовательном переотражении указанного излучения. Это позволяет уводить основную долю мощности направленного оптического излучения за пределы видимости с сектора возможного падения направленного оптического излучения. В областях цилиндрических поверхностей, не видимых с направлений падения направленного оптического излучения, происходит поглощение направленного оптического излучения. Направленное оптическое излучение поглощается при последовательном многократном отражении от цилиндрических поверхностей каждой ячейки. Так как каждое очередное отражение этого излучения от цилиндрических поверхностей ячейки имеет зеркально-диффузный характер, то основная доля мощности падающего излучения рассеивается в направлении вперед, к вершине ячейки, образованной цилиндрической поверхностью и формообразующей поверхностью. В направлении назад рассеивания практически не происходит. Поэтому основная доля мощности направленного оптического излучения поглощается в вершине ячейки, не видимой с направлений, близких к направлению возможного распространения направленного оптического излучения. Таким образом, отражения направленного оптического излучения в сторону его источника не происходит, что делает экран невидимым для лазерных систем наведения противника.

На чертеже приведена схема поперечного сечения экрана, поглощающего направленное излучение, где пунктирной линией обозначены области цилиндрических поверхностей с поглощающим оптическое излучение покрытием, а сплошной линией - области цилиндрических поверхностей с камуфлирующим покрытием.

Экран состоит из N ячеек 1, каждая из которых сформирована двумя смежными цилиндрическими поверхностями с переменным углом наклона к формообразующей поверхности экрана. Цилиндрические поверхности имеют область с камуфлирующим покрытием 2 в областях, видимых с направлений возможного падения направленного оптического излучения 3, и область с поглощающим оптическое излучение покрытием 4, в не видимой с сектора возможного появления направленного оптического излучения областях цилиндрических поверхностей (находящихся ближе к вершине ячейки). Вершина каждой ячейки образована сходящимися под углом 0^o цилиндрической поверхностью и формообразующей поверхностью.

Цилиндрические поверхности экрана, поглощающего направленное оптическое излучение, могут быть выполнены в виде сегмента поверхности в 90^o прямоугольного цилиндра с образующими 5. Каждая ячейка экрана может быть образована, по крайней мере, двумя такими цилиндрическими поверхностями и формообразующей поверхностью. Области цилиндрических поверхностей каждой ячейки, видимые с сектора возможного появления направленного оптического излучения, имеют камуфлирующее покрытие, подходящее для данной местности. Остальные области цилиндрических поверхностей и формообразующая поверхность имеют покрытие, поглощающее оптическое излучение, например черного цвета. Оба типа покрытий цилиндрических поверхностей имеют зеркально-диффузный характер рассеивания падающего лазерного излучения. Экран, поглощающий направленное оптическое излучение, содержит набор из N ячеек, образованных N+1 цилиндрическими поверхностями и формообразующей поверхностью. Формообразующая поверхность может быть плоской. Экран образует поверхность размерами, превышающими защищаемый объект.

Экран, поглощающий направленное оптическое излучение, устанавливают на поверхности маскируемого объекта и располагают его так, чтобы угловой сектор наибольшей эффективности поглощения экрана совпадал с сектором возможных направлений появления направленного оптического излучения лазерных дальномеров. Поток направленного оптического излучения отражают последовательно от нижней поверхности верхней цилиндрической поверхности на верхнюю поверхность нижней цилиндрической поверхности, образующей ячейку, и наоборот. Каждое отражение от цилиндрической поверхности сопровождается ослаблением мощности направленного оптического излучения за счет поглощения, а окончательное затухание направленного оптического излучения, преимущественно рассеиваемого в направлении вперед по ходу луча этого излучения, происходит в вершине ячейки, образованной цилиндрической поверхностью и формообразующей поверхностью.

Для испытаний был изготовлен экран, содержащий ячейки с прямоугольными входными окнами размером 150 см. Цилиндрические поверхности с постоянным радиусом кривизны 3 см были сформированы из полос жести толщиной 0,1 см, одна длинная сторона которых (направляемая в сторону наблюдателя) имела одностороннюю заточку. Цилиндрические поверхности ориентированы под одним углом к металлической пластине (формообразующая поверхность) и установлены на расстоянии 1 см друг от друга. Один край цилиндрической поверхности соприкасается с металлической пластиной, а второй край расположен на расстоянии 3 см от нее. Каждая цилиндрическая поверхность имеет камуфлирующее покрытие в виде полоски вдоль края, направленного в сторону наблюдателя: 1 см с выпуклой стороны, 2 см с вогнутой стороны. Остальные области цилиндрических поверхностей и формообразующая поверхность имеют светопоглощающее покрытие. При облучении коллимированным пучком излучения гелий-неонового лазера ЛГ-79 перпендикулярно к плоскости экрана размерами 0,51,0 м с расстояния 10 м интенсивность оптического излучения, рассеянного в направлении назад, приводила к появлению сигнала ФЭУ-114 (используемого для регистрации интенсивности потока рассеянного назад излучения) величиной менее чем в три раза, чем темновой ток ФЭУ.

Дальность обнаружения экрана l, поглощающего направленное оптическое излучение, определяется соотношением, получаемым из уравнения лазерной локации [Зуев В.К. Лазер-метеоролог.- Л.: Гидрометеоиздат, 1974.-180 с.].

где const - постоянная величина, зависящая от типа используемых лазерных систем наведения;

P_o, Вт - мощность зондирующего оптического излучения;

A_пор, Вт - величина пороговой чувствительности приемной аппаратуры;

- максимальное значение эффективного коэффициента обратного рассеяния в рабочем диапазоне углов падения оптического излучения;

S, м² - величина площади экрана.

При использовании покрытий, имеющих, при возможных углах падения направленного оптического излучения, зеркально-диффузный характер рассеяния, цилиндрические поверхности в направлении назад рассеивают (при использовании лакокрасочных покрытий) в 10 раз меньше, чем в зеркальном направлении [Хан В. А. , Мацкевич B.C., Торгунаков В.Г. Исследование индикатрис рассеяния и излучения лакокрасочных покрытий в ИК-области спектра. // Лакокрасочные материалы. 1984. 2. С.27-28]. Это приводит к пропорциональному уменьшению дальности видимости для лазерных систем наведения противника - т.е. способствует маскировке.