DE2620093C2 - Verstärkungseinlage für ein Tarntuch - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verstärkungseinlage für ein Tarntuch, die aus einem Gewirk aus mehreren gesponnenen Fäden eines Garns besteht, die so zu einem Netz verknüpft sind, daß dieses dehnbar und flexibel ist.

Bei modernen Tarntüchern ist es üblich, ein Grundmaterial, z. B. eine Verstärkungseinlage, bestehend aus Netz, Gewebe oder Vlies, zu beschichten, meist auf beiden Seiten, wobei diese Schichten oder Beläge ^o die gewünschten optischen Eigenschaften im sichtbaren Bereich ebenso wie im Infrarot- und Ultraviolett-Bereich besitzen. Zur Tarnung gegen Funkmeß-Aufklärung (Radaraufklräung) ist dieses Grundmaterial im allgemeinen mit zahlreichen hierauf befestigten feinen Metall- oder Graphitfasern belegt. Das normalerweise fasrige Grundmaterial ist im allgemeinen etwa 0,1 bis 0,25 mm dick und besteht aus einem Vlies aus Kunstfasern aus einem thermoplastischen polymeren Kunststoff, wobei das Vlies stabil ist, also ziemlich fest ω und nicht nennenswert dehnbar.

In vorgenannter Weise hat man sowohl funktarnendes wie auch funkdurchlässiges Tarnmaterial erfolgreich verwirklicht, welches aber auch mit gewissen Nachteilen behaftet ist. Einer dieser Nachteile ist die f>5 nicht ganz zufriedenstellende Festigkeit, denn das Grundmaterial hat nicht die wünschenswerte Festigkeit, weshalb zusätzlich ein Verstärkungsnetz, auch Stütznetz genannt, notig ist, um das Tarntuch genügend widerstandsfähig und fest zu machen.

Beim Beschichten des genannten Grundmaierials sind ferner besondere Maßnahmen nötig, damit die Schichten genügend fest am Grundmaterial haften und trotzdem die gewünschten optischen Eigenschaften aufweisen. Aus diesem Grund ist eine nicht vernachlässigbare Mindestdicke jeder Schicht nötig, wodurch man zwar eine einigermaßen brauchbare Tarnung erzielt, aber auf Kosten des Gewichts und eines Kompromisses betreffs sonstiger Eigenschaften, weshalb eine optimale Konstruktion des Tarntuchs nicht möglich ist.

Ein weiteres und wichtigeres Problem bei dieser Art Tarntücher hängt mit den gewünschten funkwellenabsorbierenden Eigenschaften zusammen. Bei Tarntüchern mit einer Einlage aus einem an sich geeigneten Vlies, welches Metall- odsr Kohlefasern enthält, ändern sich die ursprünglichen Funktarneigenschaften, wenn das Tarntuch gefaltet oder geknickt wird. Auch wenn die ursprünglichen funktarnenden Eigenschaften des fabrikneuen Tarntuchs gut sind, verschlechtern sie sich, nachdem das Tuch gefaltet und praktisch benutzt wurde, wobei sich diese Eigenschaften entlang den Falten oder Knicken so ändern, daß die Absorptions- und Reflexionseigenschaften bezüglich Funkwellen nicht mehr der Umgebung entsprechen.

Eine Verstärkungseinlage der eingangs genannten Gattung ist aus der US-PS 31 19 729 bekannt. Die entsprechenden Tarntücher dienen hierbei dazu, Radaranlagen zu tarnen. Da hierbei darauf geachtet werden muß, daß ausgesandte und empfangene elektromagnetische Wellen möglichst störungsfrei durch das Tarntuch hindurch gelangen, wird im Falle des vorgenannten Standes der Technik die Forderung abgeleitet, keinerlei Metallteile zu verwenden.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Verstärkungseinlage dahingehend zu verbessern, daß sie eine Tarnwirkung gegen Funkwellen aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zur Erzielung einer Tarnwirkung gegen Funkwellen die gesponnenen Fäden aus einem Gemisch aus polymeren Stapelkunstfasern und elektrisch leitenden Fasern bestehen.

Die Erfindung laut Hauptanspruch ermöglicht die Verwirklichung eines Vielzwecke-Tarntuchs mit optischer Tarnwirkung, günstiger Funkwellenreflexion, mit sehr dünnen Schichten auf dem Grundmaterial und daher mit geringem Gewicht, und mit hoher Festigkeit. Durch Falten oder sonstige rauhe Behandlung leiden die funktarnenden Eigenschaften fast nicht oder gar nicht.

Aus der US-PS 28 25 168 sind Stahldrähte enthaltende Tarnnetze bekannt. Die Stahldrähte dienen hier ausschließlich der mechanischen Verstärkung der Tarnnetze.

Des weiteren ist aus der DE-OS 21 51 349 eine Radartarnplane bekannt, welche eine Radartarnschicht umfaßt, die jedoch im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung als eigene, zusätzliche Zwischenschicht ausgebildet ist.

Anhand der Zeichnungen werden nachstehend zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Tarntuch, dessen Belag teilweise entfernt ist.

Fig. 2 zeigt in gleicher Weise das Tarntuch nach F i g. 1 in etwas gedehntem Zustand.

F i g. 3 und 4 zeigen ein anderes Tarntuch in gleicher Weise wie F i g. 1 bzw. 2.

Fig. 5 und 6 zeigen je eine mikroskopische Darstellung eines kleinen Teils des Tarntuchs nach F i g. 1 bzw. F i g. 3.

F i g. 7 ist ein gezeichneter Querschnitt entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 5,und

F i g. 8 ist der gleiche Querschnitt, jedoch einschließlich der in F i g. 5—7 nicht abgebildeten Beschichtung.

Fig. 1 zeigt einen Teil eines erfindungsgemäßen Tarntuchs, dessen Beschichtung teilweise emfernt im, so daß man das oben genannte Grundmaterial, d. h. eine m aus einem Gewirk 10 bestehende Einlage sieht, welche beiderseits mit je einem Belag (Schicht) 11 und 12 beschichtet ist und daher ein Schichtluch (Laminat) mit hervorragenden Eigenschiften bildet. Das Gewirk 10 ist gestrickt, gehäkelt oder sonstwie geknotet, und zwar r> aus gesponnenen Fäden oder Garn-Einzelfäden, welche aus ziemlich kurzen Stapelfasern aus Polyamid, z. B. Nylon, und aus elektrisch leitenden Metall- oder Kohlefasern gesponnen sind, wobei die leiterden Fasern beim Spinnen ebenso wie die nichtleitenden Fasern 2< > behandelt und gemeinsam gesponnen werden. Die leitenden Fasern bestehen vorzugsweise aus rostfreiem Stahl und werden nachstehend entsprechend genannt. Fasern aus rostfreiem Stahl können einen Durchmesser von ungefähr zwischen 8 und 20 Mikron (Mikrometer) >ί und eine durchschnittliche Länge von ungefähr zwischen 50 und 90 Millimeter haben und werden durch Abschneiden in gewünschter Länge von langen Drähten aus rostfreiem Stahl fertiggestellt. Für den vorliegenden Zweck scheint die günstigste Länge etwa zwischen 60 in und 80 mm zu liegen. Das gesponnene Garn entspricht etwa der metrischen Nummer Nm 54 und ist etwa 50 bis 100 Mikron stark. Die leitenden Fasern sind also im ganzen Garn verteilt und sind im allgemeinen nicht in leitendem Kontakt miteinander, obwohl dies natürlich )~> vorkommen kann.

Das in dieser Weise gesponnene Garn mit mit einem Muster gewirkt welches das Gewirk geschmeidig und dehnbar macht. F i g. 1 zeigt ein solches Gewirk mit sechseckigen Maschen, wobei die Sechsecke aber nicht ·"> sowohl gleichseitig wie gleichwinklig sind, d. h. keine regelmäßigen Sechsecke sind. Die Maschenweite in Längsrichtung — siehe Pfeil 13 — des Gewirks ist größer als die Maschenweite in der mit dem Pfeil 14 angegebenen Querrichtung. Infolge der besonderen -r> Form der Maschen ist das Gewirk in Querrichtung 14 dehnbarer als in Längsrichtung 13. Die Maschenöffnungen dieses Gewirks haben insgesamt eine Fläche, die mehr als die Hälfte der Gesamtfläche des Gewirks beträgt. ><i

Das fertige Gewirk wird nun mit einem Spannrahmen behandelt, der es an seinen Längskanten (entsprechend den Webkanten eines Gewebes) in gewünschter Form festhält, wonach der Spannrahmen zusammen mit dem gespannten Gewirk durch einen Durchlaufofen bewegt 5> wird. Das Gewirk hat dann eine Dauerform, die durch die Dehnung des Gewirks vor und während dem Durchlaufen durch den Ofen bestimmt wird. Nach der Erhitzung verbleibt im Gewirk eine Art Gedächtnis derart, daß beim Entspannen des Gewirks die bo Maschenform ähnlich derjenigen im Spannrahmen verbleibt.

Das in obiger Art fertiggestellte Gewirk wird dann mit ein oder zwei Belägen, vorzugsweise beiderseitig, beschichtet.

Die Beläge 11 und 12 können aus irgendeinem polymeren thermoplastischem Kunststoff (vorzugsweise PVC) bestehen, der sich zu einer selbsttragenden, etwa 30—70 Mikron starken Folie verarbeiten läßt und dabei in einem weiten Temperaturbereich genügend flexibel ist, um den an Tarnungen gestellten Forderungen zu entsprechen.

D'e Schichten 11 und 12 sollen im allgemeinen Pigmente enthalten, deren besondere Art und Farbe durch die für Tarnzwecke geltenden Bedingungen und Wünsche bestimmt wird. Hauptzweck der Pigmente ist es, das Gewirk 10 unsichtbar zu machen und der Oberfläche des Tarntuchs Reflektionseigenschaften im sichtbaren und nahezu sichtbaren Lichtspektrumbereich zu verleihen, welche Eigenschaften möglichst weitgehend mit denen derjenigen Umgebung übereinstimmen, in der das Tarntuch verwendet werden soll.

Wichtig sind die Reflektionseigenschaften des Tarntuchs- in bezug auf Funkwellen. Beispielsweise in den Vereinigten Staaten von Amerika sollen Tarnungen für Heereszwecke 40% der einfallenden Funkstrahlung reflektieren, wobei dieser Wert auf die Rückstrahlung einer Metallplatte gleicher Größe bezogen wird, wenn man diese Rückstrahlung gleich 100% setzt (es sind gewisse Toleranzen zulässig und die Werte brauchen nur für gewissen Wellenlängenbereiche zutreffen, also nicht für das gesamte Funkwellengebiet). Die Durchlaßdämpfung der Tarnung soll 6 — 7 Dezibel (etwa 7—8 Dezineper) bei einmaligem Durchgang quer durch die Tarnung, d. h. nicht hin und zurück) betragen. Das erfindungsgemäße Tarniuch erfüllt diese Bedingungen, wenn das Gewirk etwa 2—10 Gewichtsprozent Metallfasern enthält, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gewirks.

Eine Rolle spielen ferner die Durchlässigkeit (Transmittanz) des Materials und die Polarisation. Nimmt man an, daß die Metallfasern auf der Oberfläche einer Tarnung alle in gleicher Orientierung angebracht sind, dann würden sie fast so wirken wie eine große Anzahl von kleinen Dipolen und würden eine sehr spezielle oder eigenartige Durchlaß- und Rückstrahlcharakteristik aufweisen. Bei den meisten Funkmeßverfahren wird polarisierte Strahlung verwendet, wobei die Polarisation geändert werden kann, insbesondere durch Drehen der Polarisationsrichtung. Es ist daher möglich, getarnte Gegenstände beispielsweise zunächst mit einer Polarisation zu bestrahlen, deren Richtung parallel zu den Dipolen ist, und dann mit einer hierzu im rechten Winkel gedrehten Polarisation. Nimmt man an, daß alle Metallfasern entlang parallelen Linien orientiert sind, würde man bei der soeben genannten Bestrahlung mit zwei stark verschiedenen Polarisationsrichtungen auch stark verschiedene Reflektionseigenschaften des getarnten Gegenstandes erhalten und könnte dies durch eine einfache Analyse sehr leicht feststellen.

Werden dagegen die leitenden und die nichtleitenden Fasern miteinander versponnen und wird mit dem dabei erhaltenen Garn ein Gewirk z.B. nach Fig. 1 hergestellt, dann haben die leitenden Fasern zwangsläufig verschiedene Richtung. Diese Richtungsverteilung ist zwar nicht völlig willkürlich, aber unterscheidet sich so stark von der Orientierung paralleler Fasern, daß man das Gewirk als isotrop betrachten kann.

Wichtiger ist jedoch, daß man bei dem dehnbaren isotropen erfindungsgemäßen Gewirk oder Tarntuch die isotropen Eigenschaften desselben leicht ändern kann, indem man das Gewirk oder Tuch einfach dehnt, wodurch sich die Maschenform etwas ändert und dann beispielsweise wie in F i g. 2 aussieht, obwohl es sich um dasselbe Gewirk handelt wie in Fig. 1. Durch das Dehnen erhält man im Beispiel nach Fig. 2 Maschen

angenähert in Form regelmäßiger Sechsecke, d. h. je ein ungefähr gleichseitiges und gleichwinkliges Sechseck. Das Gewirk kann z. B. nach Behandlung desselben im Spannrahmen gedehnt werden, und diese Dehnung kann in gewünschter Art dauerhaft gemacht werden, ■-, indem man das Gewirk erst danach mit den Belägen Il und 12 beschichtet, wie schon weiter oben beschrieben. Ist das Gewirk hierdurch fixiert, behält es die durch Dehnung erhaltenen Eigenschaften auch spüler angenähert bei und behält dann seine gewünschten isotropen m Eigenschaften

Fig. 3 und 4 zeigen ein ähnliches Gewirk, dessen Maschenöffnungen jedoch andere Proportionen haben als in Fig. 1 bzw. Fig. 2, was hier das Ergebnis eines anderen Dehnungswertes beim Dehnen während der |-, Behandlung im Spannrahmen ist. Fig.3 zeigt das Gewirk 15 in entspanntem Zustand, während es in F i g. 4 in der durch die Pfeile 16 angedeuteten Richtung gedehnt ist. Es ist dabei zu beachten, daß die Pfeile 16 sich in Längsrichtung des Gewirks erstrecken, und daß hier angenommen wurde, daß das Gewirk in dieser Richtung gedehnt wird. Die Maschen erhalten dadurch eine den Maschen in F i g. 1 ähnlichere Form. Man kann aus den obigen Abbildungen also erkennen, daß das dehnbare Material auch nach seiner Herstellung durch r> Dehnen (Strecken) so eingestellt werden kann, daß die gewünschten Werte der Funkwellenreflektion in einem weiten Bereich erhalten werden, je nach dem besonderen Zweck und je nach den besonderen Wünschen oder Bedingungen, die vom Tarntuch erfüllt werden sollen. «>

Die F i g. 5 und 6 sind zeichnerische Darstellungen von eines kleinen Teils der Gewirke 10 in F i g. 1 bzw. 3. F i g. 5 zeigt im wesentlichen nur eine einzige Masche und deren Umgebung in einem Gewirk nach Fig. 1. Die Maschenöffnung 18 ist durch sechs paarweise parallele r, Seiten 19—24 begrenzt, wobei die Seiten 21—24 durch je drei Garnfäden gebildet werden, die in den parallelen Seiten 19 und 20 zusammengewirkt sind. Ferner kann man sehen, daß das Garn zahlreiche Metallfasern 25 enthält, wenn auch nur einige wenige in den Darstellungen gemäß F i g. 5 und 6 erkennbar sind oder kenntlich gemacht wurden. In dem Beispiel nach A b b. 5 und 6 bestehen die Metallfasern aus rostfreiem Stahl und betragen etwa 7 Gewichtsprozent des gesamten Garngewichts. Jede Faser des hier gezeigten Gewirks hat einen Durchmesser von etwa 8 Mikron und eine durchschnittliche Länge von 70 mm. Die Fasern sind hergestellt durch Abschneiden von langen gleichdünnen Metalldrähten. Die nichtleitenden Fasern des Garns bestehen aus kurzen Nylonfasern von ungefähr gleicher Länge wie die Metallfasern. Die Länge der Nylonfasern ist nicht sehr kritisch, aber wichtig ist, daß es sich um keine sehr langen, durchgehenden Fasern handelt.

In F i g. 5 kann man sehen, daß jede Masche des Gewirks ungefähr sechseckig ist, wobei die Winkel zwischen den Seiten 21 und 22 sowie zwischen den Seiten 23 und 24 ungefähr 50 — 60° betragen. Die Dicke des Gewirks beträgt etwa 0,25 —0,38 mm.

Einzelheiten des in F i g. 3 und 4 dargestellten Gewirks sind in der Darstellung gemäß Fig. 6 erkennbar. Dieses Gewirk unterscheidet sich vom Gewirk nach Fig. 5 dadurch, daß während der Behandlung mit dem Spannrahmen gestreckt wurde und daher scheinbar kürzere Masehcnscitcn hat als das Gewirk nach F i g. 5. Die in F i g. 6 dargestellte Masche wird durch Seiten 27 — 30 begrenzt, die sich ungefähr rechtwinklig aneinander anschließen. Das Gewirk nach Fig. 6 ist in entspanntem Zustand dargestellt, d.h. es wurde nach seiner Behandlung im Spannrahmen nicht gedehnt. Das Garn und das Gewirkmuster des Gewirks sind dieselben wie in Fig. 5 und enthalten dieselbe Art und Menge von Metallfasern.

In Fig. 5 und 6 sind die Gewirke ohne Beläge (Schichten) dargestellt. Fig. 7 ist ein Querschnitt entlang der Linie VlIl-VIII in Fig. 5 und zeigt die Zusammenhänge oder Verknüpfungen der Garnfäden, jedoch ebenfalls ohne die erwähnten Schichten. Fig.8 ist derselbe Querschnitt entlang VIII-VIII in Fig. 5, jedoch mit Beschichtung, wobei man sehen kann, daß die Garne an den Seiten 23 und 24 jeder Masche aus drei bzw. sechs Fäden bestehen. Diese Fäden enthalten rostfreie Stahifasern, die aber in F i g. 8 nicht unmittelbar zu sehen sind.

Die beiden Schichten oder Beläge 33 und 34 auf einander entgegengesetzten Seiten der Garnfädenbündel, welche die Maschenseiten des Gewirks bilden, sind an sich getrennte Schichten, die aber in den Bereichen 35, also in den Maschenöffnungen des Gewirks, ineinander übergehen und dort praktisch eine einzige Schicht bilden. Man erhält also ein Tarntuch hoher Festigkeit mit völlig eingebettetem Gewirk, dessen Widerstandsfähigkeit gegen Aufspaltung sehr hoch ist. Ergänzend sei noch erwähnt, daß die leitenden Fasern zwar vorzugsweise aus Metall oder Kohle, insbesondere aus rostfreiem Stahl bestehen, daß aber auch aus nichtleitendem Werkstoff bestehende Kunstfasern leitendes Material enthalten oder damit überzogen sein können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verstärkungseinlage für ein Tarntuch, die aus einem Gewirk aus mehreren gesponnenen Fäden eines Garns besteht, die so zu einem Netz verknüpft ". sind, daß dieses dehnbar und flexibel ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer Tarnwirkung gegen Funkwellen die gesponnenen Fäden aus einem Gemisch aus polymeren Stapelkunstfasern und elektrisch leitenden Fasern (25) i< > bestehen.

2. Verstärkungseinlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die polymeren Stapelkunstfasern aus Polyamid oder Polyester bestehen.

3. Verstärkungseinlage nach Anspruch 1 oder 2, π dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Fasern (25) aus rostfreiem Stahl bestehen.

4. Verstärkungseinlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Fasern (25) aus chemisch ungebundenem Kohlenstoff bestehen.

5. Verstärkungseinlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die rostfreien Stahlfasern (25) etwa zwischen 2 und 10 Gewichtsprozent des gesamten Gewichts der Verstärkungseinlage betra- -!> gen.

6. Verstärkungseinlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlfasern (25) einen Durchmesser von etwa zwischen 8 und 20 Mikron und eine durchschnittliche Länge von etwa zwischen so 50 und 90 mm, vorzugsweise zwischen 60 und 80 mm, besitzen.

7. Verstärkungseinlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Fasern (25) aus einem Kern aus elektrisch nichtleitendem J5 Material und einem Überzug aus elektrisch leitendem Material bestehen.