CN1188657C - 遮蔽装置 - Google Patents
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Abstract
当今的许多武器装置都采用了一些能利用波谱中的红外线和毫米波段的目标探测(STA)装置。要设计出能对这些武器装置产生遮蔽的遮蔽装置，其解决方案通常是非常复杂而且相当昂贵。本发明公开了能缓和这些问题的一种装置，其中所公开的是一种遮蔽装置(10)，更具体地说是一种能对波谱中的可见光、红外线和毫米波区域进行遮蔽的装置，该装置包括遮蔽战斗装药、爆炸剂，该爆炸剂在由雷管引爆时能使所述的装药和装药外壳扩散，其中，装药外壳的一部分或全部被构造成一旦爆炸剂发生爆炸就发生碎裂，从而充当遮蔽物。
Description
技术领域
本发明涉及一种遮蔽装置，更具体地说是涉及一种能对可见光、红外线和毫米波段的电磁波谱进行遮蔽的遮蔽装置。
背景技术
长期以来一直期望在战斗中通过使友军不受敌军探测器的威胁来增大友军的幸存能力。在过去是采用烟幕来达到这个目的。但是，随着探测器技术领域的发展，目标探测(STA)装置已能使用红外线和毫米波段的波谱，通过把这种目标探测装置配置在许多武器装置中，从而增加了这些武器装置的战斗力。长波辐射能容易地穿透传统的视觉遮蔽屏障，从而会使友军暴露，处于更危险的境地。
研究表明，目前还没有哪一种单一的材料能对可见光、红外线和毫米波长的波进行有效地遮蔽。由于遮蔽材料的遮蔽辐射的波长大致等于这些材料的颗粒大小，因此，在近期决不可能开发出一种能对从毫米波段至红外区域进行遮蔽的单一材料。于是，为了提供保护以便防御目标探测装置，就必须在一种单一的军需品中配置遮蔽混合物，例如粉末、纤维、和烟火药。
目前还没有哪一种“商业可用”的遮蔽装置包含有用于对抗目标探测装置的组分混合物。然而，在美国Maryland，Aberdeen ProvingGround，1998年4月28～30日的“烟幕/遮蔽专题论文集”、PJD Collins，JMB Crhistofi N Davies和D Green的“图像快速发晕的多波谱遮蔽军需品”中公开了这种遮蔽装置的设计。这种设计的缺点在于这种装置相当庞大且复杂，因此制造昂贵。这种装置的另一个缺点在于这种军需品的断面的口径大于美国和英国的标准口径。
唯一已知的毫米波遮蔽军需品就是美国的M81 66毫米手榴弹(NATO分类；手榴弹发射烟幕：MM/IR遮蔽M81)。这种手榴弹的一个缺点在于：尽管这种设计的手榴弹能够携带一些红外红遮蔽战斗装药(payload)，但是它的最优性能是在毫米波段内。实际上，为了实现多波谱遮蔽，美国要求使用大量不同的遮蔽装置，例如，红外线遮蔽装置、可见光遮蔽装置和毫米波遮蔽装置(M81)。
发明内容
因此，本发明的一个发明目的是提供一种遮蔽装置，利用使这种装置能实现遮蔽效果的材料来制造这种装置的装药外壳的一部分或全部，从而使得这种遮蔽装置能消除前面所述的一些缺点。
因此，本发明所提供的一种遮蔽装置包括：遮蔽战斗装药、雷管(detonator)、爆炸剂(burster charge)，该爆炸剂在雷管的作用下被引爆，并且这种爆炸剂能把所述的装药和装药外壳扩散，其中，装药外壳的一部分或全部被制造成一旦爆炸剂的爆炸就会碎裂，从而充当一种遮蔽物。
通过由传导性的碳纤维来制造这种装药外壳，就能把装药外壳有效地构造成能在毫米波段提供电磁遮蔽。在这里的上下文中，对于单一穿过一遮蔽烟雾来说，毫米波的有效衰减被认为是大于等于10dB(小于等于10％的传导性)。
适用于制造这种外壳的纤维类型包括：
i)UTS碳纤维，基于碳纤维的PAN(聚丙烯腈)，其扬氏弹性模量(YM)为230Gpa；
ii)镀镍碳(Ni-C)，基于碳纤维的PAN(聚丙烯腈)，其扬氏弹性模量(YM)类似于UTS；
iii)UD织品碳(UD-C)，利用碳的单向搞皱材料，其扬氏弹性模量为230Gpa；
iv)J-UTS碳纤维，类似于上面的UTS纤维，但具有更高的失效应力；
v)P100s碳纤维，基于碳纤维的树脂，其所具有的导电性高于基于聚丙烯腈(PAN)的纤维；
vi)超高模量(UMS)的碳纤维，高模量的基于聚丙烯腈(PAN)的碳纤维。
在试验中发现，当外壳由超高模量的碳纤维制造时，在所测量的毫米波长中获得最大的平均衰减量。
为了以需要的频率来获得衰减，传导外壳应当被碎裂成1mm至10mm范围内的纤维长度。这是因为当纤维长度大约为半个波长时，衰减量就会达到最大。例如，在94GHz(≡3mm)时，就要求具有1.5mm的纤维长度。
此外，通过在下文中将要详细描述的干细丝卷绕就能方便地进行装药外壳的制造。本申请人发现，通过上述技术利用市场上买得到的碳纤维来制造装药外壳，自然会导致这样一种结构，即，这种结构一旦爆裂，就会碎裂成适用于毫米遮蔽的单个纤维。合适的碳纤维可以从诸如下列公司中可以获得：Tenax塑料有限公司，Akzo，Amoco，Courtaulds和Roskill。
为了能在多个波段进行遮蔽，这种装置能携带用作装药的遮蔽物混合物。例如，如果这种装置携带黄铜薄片/红磷装药，那么，除了由碎裂的装药外壳所产生的毫米遮蔽效果以外，该装置还能在红外线和可见光波段进行遮蔽。
上述装置能被方便地用作军需品，或被用作布置在飞机或轮船上的假目标闪光器(decoy flare)。当前，飞机和轮船都采用不同的红外线和雷达假目标。为了应用于飞机中，上述装置应装载镁/聚四氟乙烯/维通橡胶装药(即MTV装药)，为了应用于轮船军舰，红磷装药是适合的装药。
下面将通过举例的方式并结合附图来详细描述本发明的实施例，在其中的附图中，
附图说明
图1表示根据本发明的装置设计的剖面图。
图2表示在试验1(风速≤2m/s)中，对于K波段(35GHz)辐射的衰减中，衰减量与时间的关系曲线图。
图3表示在试验1中，对于M波段(94GHz)辐射中，衰减量与时间的关系曲线图。
图4表示与图2中相同的衰减量与时间的关系曲线图，但表示的是试验2(风速在7m/s与9m/s之间)。
图5表示与图3相同的波段与时间的关系曲线图，但表示的是试验2。
图6和图7分别表示在试验1和试验2中，在可见光和红外线波段中的五个特定波长处传导性与时间的关系。
优选实施例说明
现在来参照图1，该图中表示出了典型的多波谱遮蔽装置10的剖面图。在这个实施例中，装药，黄铜薄片20被容纳在由端盖31，32封闭的卷筒30内。端盖31，32具有孔，管33穿过所述的孔沿着卷筒30的轴线安装。管33与端盖31，32密封连接，从而使管33与卷筒30密封连接，管33包含高爆作性药柱(pellets)40，该药柱40包含大于95％的旋风炸药(RDX)(六氢-1，3，5-三硝基-1，3，5-三氮杂苯)，例如由RoyalOrdance生产的Debix高爆炸性药柱。雷管60位于管33的一端，并通过导线61与导火管或导火盒(图中未示)相连。
传导性的超高模量碳纤维外壳50围绕着卷筒，并缠绕有干燥的细丝(干燥的细丝缠绕过程涉及在设定的纤维张力下把纤维从卷轴上退绕下来。然后把所述的纤维穿过卷绕孔眼，最后把纤维缠绕在卷线轴上，在本例子中，是缠绕在卷筒上)。在制造装药的过程中，首先使纤维在纤维自身上缠绕许多次，以便把纤维本身固定到卷筒上。然后执行预编程序，直到施加到卷筒上的纤维质量达到符合需要为止。然后利用粘合剂把纤维的自由端粘接到所施加的纤维上。
作为一种可选方案，碳纤维外壳50可以被单独制造。然后可以把遮蔽装置10的元件组装起来，并把装药装入所组装起来的遮蔽装置内。
在运作中，导火管或导火盒引爆雷管60。雷管60发生爆炸，产生冲击波，所产生的冲击波引爆高爆炸性药柱40。这些高爆炸性药柱40的爆炸使得装药、黄铜薄片20散播开，并使碳纤维外壳50碎裂，从而充当毫米波段遮蔽物。
在对遮蔽装置进行试验期间，被试验的遮蔽装置达55个以上。在所有情况中，传导纤维外壳的直径为66毫米，长度为160毫米。所采用的特定的纤维的直径为7微米。平均来说，这种具有碳纤维外壳的遮蔽装置的总重量为1157克(在所试验的装置中，这个数值从大约1100克至1200克变化)。碳纤维外壳的平均重量为159克(这个数值在99克与183克之间变化)。十二个Derix药柱被用作了爆炸剂。
图2至图7表示出了所有被试验装置的典型的结果，从图2至图5可以看出，碳纤维外壳在毫米波段中产生了有效地遮蔽区域。
参照图2，可以看出，几乎在装置刚爆炸后，就获得了K波段的显著衰减。在起初10秒中所记录的衰减量在20dB以上。在衰减量回到另外持续5秒的20dB之前的几秒中，该衰减量下降到约8dB。图3表示出了在M波段首先形成了40dB以上的遮蔽，并且这种遮蔽在8秒钟之后减小到约15dB。因此，很显然利用本发明，在低风速条件下就获得了毫米波段内的显著衰减。
参照图4和图5，可以看出，即使在更高的风速条件下，也能产生能减弱视线的遮蔽云幕。
采用产生毫米遮蔽区域的外壳并不损害所产生的可见光/红外线遮蔽云幕的效果。通过对可见光和红外线传导数据的测验就能够证实这一点，对可见光和红外线传导数据将在图6和图7中进行详细描述。可以看出，一旦所述装置发生爆炸，在所监测的五个波长中的每一个波长处的传导会立即减小到很低的水平。根据风速条件的变化(即高风速至低风速)，遮蔽效果会从8秒至30秒变化。
本发明还可以想象出其它的实施例，在这些实施例中，用不同的遮蔽材料来当作装药，即红磷或镁/聚四氟乙烯/维通橡胶(MTV)。
Claims (13)
1.一种遮蔽装置，包括遮蔽战斗装药、雷管、爆炸剂，该爆炸剂在雷管的作用下引爆并且能使所述的装药和装药外壳扩散，其中，装药外壳的一部分或全部被构造成一旦爆炸剂爆炸就会碎裂，从而充当用作一种在一个电磁波的至少一部分中提供有效遮蔽效果的遮蔽物。
2.根据权利要求1所述的遮蔽装置，其特征在于当爆炸时装药外壳的一部分或全部就碎裂，从而形成毫米波段的遮蔽物。
3.根据权利要求2所述的遮蔽装置，其特征在于装药外壳是由传导性碳纤维制成。
4.根据权利要求3所述的遮蔽装置，其特征在于所述的传导性纤维选自：UTS碳纤维，镀镍碳，单向织品碳，J-UTS碳纤维，树脂基的碳纤维，和超高模量的碳纤维。
5.根据权利要求4所述的遮蔽装置，其特征在于装药外壳由超高模量的碳纤维制成。
6.根据权利要求3至5任一所述的遮蔽装置，其特征在于当爆炸时所述的装药外壳碎裂成在1mm与10mm之间的纤维长度。
7.根据权利要求3至5任一所述的遮蔽装置，其特征在于所述的装药外壳是通过碳纤维的缠绕来制成的。
8.根据权利要求3至5任一所述的遮蔽装置，其特征在于所述的碳纤维的直径为7微米。
9.根权利要求1至5任一所述所述的遮蔽装置，其特征在于所述的遮蔽战斗装药为在可见光波段提供遮蔽。
10.根据权利要求9所述的遮蔽装置，其特征在于所述的遮蔽战斗装药包括红磷。
11.根据权利要求3至5任一所述所述的遮蔽装置，其特征在于所述的遮蔽战斗装药为在红外线波段提供遮蔽。
12.根据权利要求11所述的遮蔽装置，其特征在于所述的遮蔽战斗装药包括黄铜薄片。
13.根据权利要求11所述的遮蔽装置，其特征在于所述的遮蔽战斗装药包括镁/聚四氟乙烯/维通橡胶。
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