способ создания температурного контраста мишени для тепловизионных приборов и мишень, реализующая указанный способ

Формула изобретения

1. Способ создания температурного контраста мишени для тепловизионных приборов путем воздействия на элемент, размещенный на лицевой стороне мишени, отличающийся тем, что воздействие осуществляют путем смачивания указанного элемента водой, или летучими или вязкими жидкостями, или растворами вязких жидкостей в воде или в летучих жидкостях, причем используют элемент из гидрофильного материала с развернутой удельной поверхностью, обладающего свойствами смачиваемости использованной для его смачивания жидкостью и нерастворимости в ней.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве гидрофильного материала с развернутой удельной поверхностью использована фильтровальная бумага.

3. Мишень для тепловизионных приборов, содержащая на лицевой стороне элемент, подлежащий воздействию для создания температурного контраста, отличающаяся тем, что указанный элемент выполнен из гидрофильного материала с развернутой удельной поверхностью, обладающего свойствами смачиваемости водой, или летучими или вязкими жидкостями, или растворами вязких жидкостей в воде или в летучих жидкостях и нерастворимости в соответствующей из жидкостей, причем указанный элемент имеет форму реальной цели или иную форму и закреплен на подложке, при этом подложка или ее лицевая поверхность выполнены из гидрофобного материала, обладающего свойствами несмачиваемости жидкостью, использованной для смачивания элемента, и нерастворимости в ней.

4. Мишень по п.3, отличающаяся тем, что на подложке закреплен, по крайней мере, один дополнительный элемент, выполненный из гидрофильного материала с развернутой удельной поверхностью, обладающего свойствами смачиваемости водой, или летучими или вязкими жидкостями, или растворами вязких жидкостей в воде или в летучих жидкостях и нерастворимости в соответствующей из жидкостей.

5. Мишень по п.3 или 4, отличающаяся тем, что в качестве гидрофобного материала использован полиэтилен.

6. Мишень по п.3 или 4, отличающаяся тем, что в качестве гидрофильного материала с развернутой удельной поверхностью использована фильтровальная бумага.

7. Мишень по п.3, отличающаяся тем, что упомянутый элемент имеет форму круга.

8. Мишень по п.4, отличающаяся тем, что упомянутые элементы выполнены из разных материалов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к теплоконтрастным мишеням, предназначено для формирования теплоконтрастного изображения и может быть использовано для тепловизионных приборов, например, для обучения пользованию тепловизионными наблюдательными приборами, для пристрелки оружия с тепловизионным прицелом и для обучения личного состава стрельбе из оружия с тепловизионным прицелом.

Действие мишеней для тепловизионных приборов основано на создании температурного контраста с окружающей фоновой обстановкой.

Известны тепловые мишени для практической стрельбы, в которых температурный контраст создается путем нагревания элемента мишени - излучателя. Мишени содержат опорные устройства с установленными на них имитаторами теплоконтрастной цели, а именно реальной теплоизлучающей цели, включающими в себя излучатели и постоянно встроенные в мишень различные устройства их нагревания, например устройства нагревания электрические (Патент US 4260160, F41J 1/08, 5/08, 07.04.1981) газовые, или жидкостные (Патент DE 3514610, F41J 1/00, 9/13, F41G 3/26, 23.10.1986; Патент FR 2544067. F41J 9/13, 12.10.1984), химические (Патент GB 2184215, F41J 1/00, F41H 13/00, F41J 5/00, 17.06.1987).

Существенным недостатком указанных способа создания температурного контраста и устройств является необходимость нагрева элемента. Использованные в таких мишенях материалы должны обладать высокой теплоемкостью или теплопроводностью, что увеличивает их стоимость. Кроме того, постоянно размещенное на мишени устройство нагревания может быть разрушено или повреждено при стрельбе, поэтому его применение неэкономично. Сложные мишени многоразового использования требуют ремонтных и профилактических работ для поддержания их в рабочем состоянии.

Наиболее близким к заявленным способу и устройству по назначению и совокупности существенных признаков - прототипом - является способ создания температурного контраста и устройство, реализованные в мишени по патенту RU 2241199, F41J 1/00, F41J 5/08, 15.12.2002. В прототипе мишень содержит на лицевой стороне элемент - панель, температурный контраст мишени создается путем воздействия на этот элемент мишени посредством его нагревания. Мишень содержит имитатор реальной теплоизлучающей цели, который установлен в опорном устройстве и выполнен с соответствующими реальной цели геометрическими и тепловыми характеристиками из панелей, установленных с возможностью образования зазора между ними, одна из которых является излучателем и выполнена теплопоглощающей и теплоизлучающей, а другая - изолирующей, и устройство нагревания излучателя с тепловыделяющим элементом. Устройство нагревания излучателя выполнено с возможностью размещения тепловыделяющего элемента в зазоре между излучателем и изолирующей панелью, при этом площадь лицевой поверхности тепловыделяющего элемента соразмерна с площадью тыльной поверхности излучателя.

В мишени-прототипе устройство нагревания используется для предварительного нагрева элемента (панели) и непосредственно при стрельбе расположено вне мишени, поэтому при стрельбе не может быть разрушено или повреждено, однако такой мишени также присущи существенные недостатки. Недостатком способа создания температурного контраста, реализованного в мишени-прототипе, является необходимость электрического нагрева панели. Это делает мишень энергоемкой, а следовательно, дорогостоящей, и недостаточно мобильной, неудобной для использования в полевых условиях. Из-за отсутствия постоянной энергетической подпитки температурный контраст панели в процессе стрельб со временем значительно снижается, поэтому элемент должен обладать достаточной теплоемкостью, а следовательно, большой массой. Поскольку теплоконтрастный элемент (панель) является объектом прицеливания и реальной стрельбы, необходима его периодическая замена, что усложняет конструкцию, предъявляет требования к технологичности, повышает стоимость мишени.

Задачей изобретения является улучшение технико-экономических показателей и эксплуатационных характеристик мишени для тепловизионных приборов, а именно, обеспечение функционирования мишени без предварительного нагрева элементов, т.е. без энергозатрат, обеспечение доступности используемых материалов, упрощение конструкции и технологии изготовления, и, как следствие, снижение стоимости мишени.

Поставленная задача решается созданием температурного контраста элемента мишени с подложкой (фоном) не путем нагревания элемента мишени, а путем его увлажнения с последующим при испарении естественным охлаждением по сравнению с подложкой и окружающей средой. Задача решается тем, что в способе создания температурного контраста мишени для тепловизионных приборов путем воздействия на элемент, размещенный на лицевой стороне мишени, воздействие осуществляют путем смачивания указанного элемента водой, или летучими, или вязкими жидкостями, или растворами вязких жидкостей в воде или в летучих жидкостях, причем используют элемент, изготовленный из гидрофильного материала с развернутой удельной поверхностью, обладающего свойствами смачиваемости какой-либо из упомянутых жидкостей, использованной для его смачивания, и нерастворимости в ней.

Задача решается тем, что в мишени для тепловизионных приборов, содержащей на лицевой стороне элемент, подлежащий воздействию для создания температурного контраста, выполнено следующее: указанный элемент выполнен из гидрофильного материала с развернутой удельной поверхностью, обладающего свойствами смачиваемости водой или летучими, или вязкими жидкостями, или растворами вязких жидкостей в воде или в летучих жидкостях, и нерастворимости в соответствующей из жидкостей, причем, указанный элемент имеет форму реальной цели или иную форму и закреплен на подложке, при этом подложка или ее лицевая поверхность выполнены из гидрофобного материала, несмачиваемого жидкостью, использованной для смачивания элемента, и нерастворимого в ней.

В частном случае, кроме основного элемента на подложке может быть закреплен один или несколько дополнительных элементов, выполненных из гидрофильного материала с развернутой удельной поверхностью, обладающего свойствами смачиваемости водой или летучими, или вязкими жидкостями, или растворами вязких жидкостей в воде, и нерастворимости в соответствующей из жидкостей. Дополнительные и основной элементы, с помощью которых обеспечивается температурный контраст, могут быть выполнены из разных материалов, или из одного материала. Это позволяет, в том числе применяя разные жидкости, варьировать величину температурного контраста мишени и время поддержания контраста.

В качестве гидрофобного материала может быть использован любой материал, не смачиваемый и не растворимый водой, или вязкими жидкостями (этиленгликоль, глицерин и др.) или летучими жидкостями (спирт, ацетон, бензин, эфир и др.), или растворами вязких жидкостей в воде или в летучих жидкостях, например, полиэтилен, лавсан, полистерол, промасленная бумага и др. Выбор материала определяется, главным образом, используемой для смачивания жидкостью, а жидкость - диапазоном температур, при которых эксплуатируется мишень.

В качестве гидрофильного материала с развернутой удельной поверхностью может быть использован любой материал, хорошо смачиваемый, но не растворимый водой или указанными вязкими, или летучими жидкостями, или растворами вязких жидкостей в воде или в летучих жидкостях, например, фильтровальная бумага, ткань, сукно, поролон и др.

Элемент, подлежащий воздействию для создания температурного контраста, может иметь форму (силуэт) пики, креста, круга, окружности, форму любой реальной цели, или любую другую форму, а также любой размер, в том числе геометрические характеристики, соответствующие реальной цели. Он может быть закреплен на подложке механическим, термическим, полиграфическим или иным пригодным для использованного материала методом. Подложка может выходить за пределы элемента, или быть соразмерна ему. Температурный контраст элемента обеспечивается на фоне подложки или на естественном фоне. Элемент и подложка различаются по химическому составу и структуре материала и за счет разной излучающей способности изначально имеют небольшой температурный контраст, который при смачивании значительно увеличивается.

Мишень для тепловизионного прибора представлена на чертеже.

Мишень содержит подложку 1 из полиэтилена и элемент, подлежащий воздействию для создания температурного контраста - накладку 2 в форме круга, выполненную из ткани, закрепленную на подложке 1. Накладка 2 по размеру меньше подложки 1.

Мишень закрепляют на опорах или подвешивают на требуемом расстоянии. Затем накладку 2 из ткани обильно смачивают водой, вязкой или летучей жидкостью. Избыток жидкости стекает по гидрофобной поверхности подложки 1 из полиэтилена, оставляя ее сухой. Жидкость начинает испаряться с интенсивностью, пропорциональной площади удельной поверхности накладки 2, летучести применяемой жидкости и температуре окружающей среды. За счет испарения происходит естественное охлаждение увлажненной поверхности накладки 2, создавая при этом температурный контраст с полиэтиленовой подложкой 1. Подложка 1 препятствует испарению жидкости с тыльной поверхности накладки 2. Жидкость с поверхности ткани испаряется равномерно, поддерживая температурный контраст неизменным до достижения критической концентрации (почти полного высыхания). В течение этого времени теплоконтрастная накладка 2 на фоне подложки 1 видна в тепловизионный прибор, в частности в тепловизионный прицел, т.е. является визирным элементом, что позволяет производить выверку прицела с оружием и обучение стрельбе. Повторное смачивание ткани водой позволяет снова привести мишень в рабочее состояние. При этом не требуются устройства нагревания, температурный контраст достигается простыми доступными средствами, с использованием недорогих материалов. Такую мишень легко изготовить или заменить смачиваемую накладку 2 даже в полевых условиях.

При работе с мишенью при низких температурах целесообразно использовать для смачивания накладки 2 летучие жидкости (спирт, ацетон и т.д.), которые при минус 40°С обеспечивают температурный контраст 4÷5 К.

При работе с мишенью при высоких температурах рекомендуется использовать в качестве пропитки вязкие жидкости или воду с добавлением растворимых вязких жидкостей, как, например, глицерин, этиленгликоль и т.д.

Предложенная мишень была опробована в нормальных климатических условиях. Использованы накладка из фильтровальной бумаги на фоне полиэтиленовой пленки. При смачивании фильтровальной бумаги водой температурный контраст без движения воздуха составил более 3 К и сохранялся в течение 30 минут.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет улучшить технико-экономические показатели и эксплуатационные характеристики мишени, а именно обеспечить ее эксплуатацию без предварительного нагрева элементов, т.е. без энергозатрат, обеспечить доступность используемых материалов, упрощение конструкции и технологии изготовления, и, как следствие, снижение стоимости мишени.