Имитатор тепловой цели
Владельцы патента RU 2764417:
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Центральный научно-исследовательский испытательный институт инженерных войск имени Героя Советского Союза генерал-лейтенанта инженерных войск Д.М. Карбышева" Министерства обороны Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к области военного дела, к средствам имитации объектов, имеющих участки нагретых поверхностей, например газовыхлопные коллекторы бронетанковой техники, от средств поражения с тепловыми головками самонаведения. Имитатор тепловой цели содержит каталитическую фитильную печь (2) и дополнительно снабжен металлической кассетой (3) в виде раскладной сборной конструкции из листового металла, представленной основанием в виде поддона с квадратным днищем (4), на котором установлена печь (2) и к которому шарнирно закреплены установочные болты (5) с гайками-барашками (6), прижимными планками, опирающимися на корпус печи (2) и фиксирующими ее положение, боковыми стенками (8), с шарнирным креплением к ним петлями (9) прямоугольных листов (10) с фиксаторами (11), шарнирно закрепленными с их наружной стороны, и возможностью регулировки угла установки. Каждый прямоугольный лист (10) с наружной стороны покрыт теплоотражающим слоем из полиэтилентерефталата и к нему шарнирно закреплены петлями два боковых листа треугольной конфигурации с запорными устройствами, позволяющими фиксировать угол их разворота, образуя в развернутом положении замкнутый контур вокруг печи (2). Обеспечивается повышение эффективности теплового излучения каталитической печи путем концентрации энергии со всех излучаемых поверхностей в заданную область, повышение коэффициента полезного действия, сокращение количества печей для имитации одной единицы техники и экономии расходуемого топлива. 3 ил.
Изобретение относится к области военного дела, а более конкретно к средствам имитации объектов, имеющих участки нагретых поверхностей, например, газовыхлопные коллекторы бронетанковой техники, от средств поражения с тепловыми головками самонаведения.
Известно устройство имитатора тепловой цели - аналог (Руководство по инженерным средствам и приемам маскировки Сухопутных войск. Часть I. Средства и приемы маскировки войск М., Воениздат, 1986, стр. 123, рис. 83. Всего 264 стр.), состоящего из каталитических фитильных печей, тканого переизлучателя и каркаса, на который устанавливается переизлучатель.
Недостатком такого устройства является не рациональное использование вырабатываемого печами теплового потока, отсутствие циркуляции которого внутри переизлучателя не обеспечивает получение высокого процента теплоотдачи на его поверхности, что приводит к искажению величины температуры, соответствующей нагретой поверхности двигательного отсека реальной военной техники
Известно устройство каталитической фитильной печи промышленного изготовления КФП-1-180 - прототип (Рекомендации при применении каталитической фитильной печи КФП-1-180 при выполнении инженерных мероприятий маскировки. - М.: Воениздат, 1986.), предназначенная для придания тепловых демаскирующих признаков макетам военной техники, состоящая из корпуса для топлива, каталитической насадки и защитного кожуха. Работа печи основана на химической экзотермической реакции окисления паров бензина кислородом воздуха на поверхности катализатора.
Принимая во внимание ее компактность, а также длительность времени непрерывной работы (при полной заправке - 40 часов), необходимо отметить следующие недостатки:
- печь производит тепловое излучение во все стороны (вверх, вниз, по бокам). В тоже время противник ведет разведку и наносит поражение из верхней полусферы с максимальным отклонением от вертикали на 45°. Таким образом, практически излучение вниз, а также по бокам до уровня 45° к горизонту производить нет необходимости;
- низкий КПД (около 18%). Из общего потока излучения в заданную область (необходимую для имитации тепловой цели) уходит 1/6 всего излучаемого потока тепла, отсюда необходимость большого количества печей для создания определенной плотности потока теплового излучения;
- необходимость большого расхода топлива для имитации отдельной единицы техники. В соответствии с рекомендациями для этого необходимо 4 печи. Каждая печь имеет емкость резервуара в объеме 4 л, т.е. для имитации только одной единицы техники необходимо до 16 л топлива;
Целью изобретения является повышение эффективности теплового излучения КФП-1-180 путем концентрации энергии со всех излучаемых поверхностей в заданную область (повышения коэффициента полезного действия), а также сокращения количества печей для имитации одной единицы техники и экономии расходуемого топлива.
Указанная цель достигается тем, что предназначенная для придания тепловых демаскирующих признаков макетам военной техники каталитическая фитильная печь, она дополнительно снабжена металлической кассетой, в виде раскладной сборной конструкции из листового металла, представленной основанием, в виде поддона с квадратным днищем, на котором установлена печь и к которому шарнирно закреплены установочные болты с гайками-барашками, прижимными планками, опирающимися на корпус печи и фиксирующими ее положение, и боковыми стенками, с шарнирным креплением к ним петлями прямоугольных листов с фиксаторами, шарнирно закрепленными с их наружной стороны, с возможностью регулировки угла установки прямоугольных листов, при этом каждый прямоугольный лист с наружной стороны покрыт теплоотражающим слоем из полиэтилентерефталата и к нему шарнирно закреплены петлями два боковых листа треугольной конфигурации с запорными устройствами, позволяющими фиксировать угол их разворота, образуя в развернутом положении замкнутый контур вокруг печи.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется следующими изображениями:
- на фиг. 1 показан общий вид имитатора тепловой цели в плане;
- на фиг. 2 показано его поперечное сечение;
- на фиг. 3 показано запорное устройство для фиксации разворота боковых листов.
Предложенный имитатор тепловой цели 1 (фиг. 1…3) содержит каталитическую фитильную печь 2. В предложенном имитаторе тепловой цели 1, он дополнительно снабжен металлической кассетой 3, в виде раскладной сборной конструкции из листового металла, представленной основанием 4, в виде поддона с квадратным днищем, на котором установлена печь 2 и к которому шарнирно закреплены установочные болты 5 с гайками-барашками 6, прижимными планками 7, опирающимися на корпус печи и фиксирующими ее положение, и боковыми стенками 8, с шарнирным креплением к ним петлями 9 прямоугольных листов 10 с фиксаторами 11, шарнирно закрепленными с их наружной стороны, с возможностью регулировки угла установки прямоугольных листов. В предложенном имитаторе тепловой цели 1, каждый прямоугольный лист 10 с наружной стороны покрыт теплоотражающим слоем из полиэтилентерефталата 12 и к нему шарнирно закреплены петлями 9 два боковых листа 13 треугольной конфигурации с запорными устройствами 14, позволяющими фиксировать угол их разворота, образуя в развернутом положении замкнутый контур вокруг печи.
Приведение в рабочее положение имитатора производится следующим образом. Кассета 3 устанавливается на грунт. Поочередно разводят в стороны прямоугольные листы 10, освобождая доступ к ее основанию 4, на которое устанавливается и крепится каталитическая фитильная печь 2. Для этого поднимаются установочные болты 5, на них надеваются прижимные планки 7, опирающиеся на корпус печи и гайками-барашками 6 фиксируется ее положение. При этом разведенные прямоугольные листы фиксаторами 11 опираются на грунт, регулируя их наклон под углом 45° к вертикали. Откидывают боковые листы (в транспортном положении они уложены на прямоугольные), которые посредством запорных устройств (например, щеколдами или задвижками) фиксируют угол их разворота. За счет этого все листы объединяются в единую поверхность (замыкаются). Далее в работу включается каталитическая насадка КФП-1-180.
КПД каталитической печи рассчитывается исходя из плотности создаваемого ею теплового потока. Плотность теплового потока определяется из известной зависимости (Ф. Крейт, У. Блэк «Основы теплопередачи». - М.: Мир, 1983.):
где:
q - плотность теплового потока;
α - коэффициент теплообмена;
F - площадь нагреваемой поверхности;
Т - температура печи;
Т0 - температура окружающей среды.
Вся плотность потока распределяется по поверхности в окружающую среду (каталитическая печь без кассеты) практически равномерно. В тоже время, тепловой поток, регистрируемый средствами разведки и поражения, воспринимается только с 1/6 всей этой поверхности (верхняя полусфера), т.е. той части, где ведется прием информации. Таким образом, полезное тепловое излучение печи составляет:
Поверхность потока (каталитическая печь с кассетой), ее полезная плотность тепла составляет:
где:
Котр. _ коэффициент отражения теплоотражающего слоя (полиэтилентерефталатная пленка).
Сопоставление плотности тепловых потоков, позволяет определить повышение КПД:
Принимая Кохр для полиэтилентерефталатной пленки равным 0,85 получаем К=5,25. С учетом возможных потерь тепла из-за конструктивных особенностей, можно сделать вывод, что повышение КПД каталитической печи составляет ≈4-5 раз.
Использование предлагаемого технического устройства, по сравнению с прототипом, позволяет заменить 4…5 печей на одну, обеспечив кратную экономию используемого для их работы топлива, а применение отражателей позволяет перераспределять тепловую энергию и обеспечивать ее концентрацию в заданной области (верхняя полусфера).
Готовность предложенного технического устройства к реализации характеризуется наличием производственных мощностей по изготовлению используемых металлических деталей и узлов (предприятия промышленности с наличием токарно-фрезерных цехов, ремонтные предприятия автомобильной и тракторной техники, парковое оборудование воинских частей), табельных средств инженерного вооружения (КФП-1-180), а также производства теплоотражающего пленочного материала (ОАО «Владимирский химзавод»).
Теоретические исследования, проведенные в процессе разработки имитатора тепловой цели, подтвердили, что в современных условиях по основным тактико-техническим характеристикам и по критерию оценки «эффективность боевого применения - стоимость» предложенное техническое решение имеет показатели примерно в 4,0…5,0 раз выше по сравнению с известными аналогами.
Имитатор тепловой цели, содержащий каталитическую фитильную печь, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен металлической кассетой в виде раскладной сборной конструкции из листового металла, представленной основанием, в виде поддона с квадратным днищем, на котором установлена печь и к которому шарнирно закреплены установочные болты с гайками-барашками, прижимными планками, опирающимися на корпус печи и фиксирующими ее положение, боковыми стенками, с шарнирным креплением к ним петлями прямоугольных листов с фиксаторами, шарнирно закрепленными с их наружной стороны, и возможностью регулировки угла установки, при этом каждый прямоугольный лист с наружной стороны покрыт теплоотражающим слоем из полиэтилентерефталата и к нему шарнирно закреплены петлями два боковых листа треугольной конфигурации с запорными устройствами, позволяющими фиксировать угол их разворота, образуя в развернутом положении замкнутый контур вокруг печи.
