CN111902037A - 一种通风透光柔性电磁屏蔽织物波导窗 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种通风透光柔性电磁屏蔽织物波导窗。包括有窗芯,所述窗芯采用柔性电磁屏蔽织物编织而成。本发明的柔性电磁屏蔽织物波导窗兼具电磁屏蔽、通风和自然采光三项功能,由于重量轻,可设置于电磁屏蔽帐篷篷体上部,为电磁屏蔽帐篷大面积自然通风、采光提供了可能,可为篷内工作人员提供更为舒适的工作环境。
Description
技术领域
本发明涉及一种通风透光柔性电磁屏蔽织物波导窗,属于电磁屏蔽技术领域。
背景技术
电磁屏蔽帐篷是采用柔性电磁屏蔽织物制作的电磁屏蔽装置,具有重量轻、便于运输、架设撤收快捷等优点,可用于野战指挥所的电磁防护,既可防止野战指挥所电子信息系统遭受敌方电磁武器的干扰和毁伤,又可防止野战指挥所电磁信息泄漏。
电磁屏蔽帐篷过去均采用金属材料制成的通风波导窗作为通风窗口,这种通风波导窗存在重量重、成本高等缺点,除此之外,通风波导窗与电磁屏蔽帐篷的连接方式复杂,波导窗需要设置法兰,并采用金属压框和螺丝将连接屏蔽帐篷的套袖状屏蔽织物结构固定在法兰上,电磁屏蔽帐篷架设时,套袖状屏蔽织物结构再与屏蔽帐篷篷体上的屏蔽织物连接结构卷接。在套袖状屏蔽结构安装和屏蔽帐篷架设过程中,常常发生通风波导窗电磁泄漏,造成屏蔽帐篷屏蔽效能下降,是电磁屏蔽帐篷中故障率最高的附件。
电磁屏蔽帐篷过去均采用柔性屏蔽采光窗作为采光窗口,柔性屏蔽采光窗是采用高密度的金属丝网作为屏蔽材料,然后双面各复合一层透明薄膜,这种屏蔽采光窗不仅造价很高,而且透光率很低,对于高屏蔽效能的屏蔽帐篷,需要采用双窗重叠的采光窗,透光率低于25%,屏蔽效能越高,透光率越低。
传统的金属材料制成的通风波导窗和基于金属丝网的柔性屏蔽采光窗,在电磁屏蔽帐篷架设时,需要现场装配在电磁屏蔽帐篷篷体上,撤收时,它们需要从篷体上拆卸并另行包装。不仅增加了电磁屏蔽帐篷的架设撤收时间,而且易造成电磁屏蔽帐篷电磁泄漏,故障率增高,导致电磁屏蔽帐篷整体屏蔽效能下降。
发明内容
本发明针对上述缺陷,目的在于提供一种成本低,重量轻的通风采光两用的通风采光柔性屏蔽织物波导窗。
为此本发明采用的技术方案是:一种通风透光柔性电磁屏蔽织物波导窗,包括有窗芯,所述窗芯采用柔性电磁屏蔽织物编织而成。
进一步的,所述柔性电磁屏蔽织物为以下几种结构形式中的一种:
1)包括镀银纤维基布,所述镀银纤维基布两面由内至外依次设置镀镍层、镀铜层形成所述柔性电磁屏蔽织物;
2)由不锈钢导电丝和高强聚酯纤维混纺形成纱线,然后由所述纱线纺织形成所述柔性电磁屏蔽织物;
3)织物表面涂覆石墨烯形成所述柔性电磁屏蔽织物。
进一步的,其中第1)种的柔性电磁屏蔽织物:所述镀银纤维基布为在高强聚酯纤维布上镀纳米银,在所述镀铜层外设置镍合金层。
柔性波导窗采用纳米合金电磁屏蔽织物,首先在高强聚酯纤维上镀纳米银,采用该镀银纤维织造成电磁屏蔽布基材,由于镀银纤维具有较好的连续导电特性,织造而成的基材在高、低频段均具有较好的屏蔽效能,然后在织好的基材上由内至外分别镀镍、铜和镍合金层,内层镀镍层由于较高的磁导率,可提高屏蔽织物的低频段屏蔽效能,中间镀铜层具有较高的电导率,可有效提高高频段的屏蔽效能,外层镍合金镀层除可以进一步提高屏蔽效能外,主要作用是增强镀层的牢固度和抗氧化性能,单层屏蔽织物克重低于150克/㎡,屏蔽布效能可达到60dB以上。
进一步的,所述窗芯采用将所述织物通过不锈钢缝纫线缝制而成,形成各种不同截面形式的截止波导管。
进一步的,所述波导管的截面可为正方形、菱形、六边形、圆形、三角形中的一种。
进一步的,还包括有柔性屏蔽织物装配连接件和框架;
所述柔性屏蔽织物装配连接件一端将所述窗芯连接在所述框架上,所述柔性屏蔽织物装配连接件另一端直接连接或通过中间件连接在帐篷篷体上。
进一步的,所述柔性屏蔽织物装配连接件由双层屏蔽织物组成;
所述装配连接件通过不锈钢缝纫线和所述窗芯缝合成一体,其中靠近所述框架的屏蔽织物和所述框架固联形成一体结构,原理所述框架的屏蔽织物直接连接或通过中间件连接在帐篷篷体上。
进一步的,还设置有一层透明挡风帘,所述透明挡风帘放下时可遮挡住所述窗芯。
进一步的,所述窗芯按照以下过程进行设计:
1)测试所选用缝制波导窗芯的屏蔽织物电磁屏蔽效能SEb;
2)由(2)式计算波导管截止频率修正系数b1;
3)确定波导管的截止频率fc,fc近似为屏蔽帐篷最高工作频率fm的1.2倍;
4)由(1)式计算出各不同截面波导管的对应截面长度数据;
5)由(4)式计算电磁屏蔽效能修正系数b2;
6)确定电磁电磁屏蔽织物波导窗的电磁屏蔽效能SE,并由(3)式计算波导管的长度L;
7)按照前述方法近似计算获得的截止波导管对应截面长度数据、长度L和测得的屏蔽织物屏蔽效能SEb,采用电磁计算仿真软件计算电磁屏蔽织物波导窗的屏蔽效能,若达到指标要求,完成设计;若达不到指标要求,截止波导截面长度减小,波导管长度增加,再次采用电磁计算仿真软件计算波导窗的屏蔽效能,若达到指标要求,完成设计,否则继续该过程,直到达到设计指标要求;
上述各式说明如下:
波导管截止频率的近似计算公式为:
式(1);
式(1)中:fc为波导管截止频率(Hz),b1是截止频率修正系数,b1的近似计算公式为:
式(2)中SEb 为缝制波导窗芯的屏蔽织物条的电磁屏蔽效能;
电磁屏蔽织物波导窗的电磁屏蔽效能近似计算公式为:
式(3)中,SE为电磁屏蔽织物波导窗的电磁屏蔽效能(dB),l为波导管长度(cm),f为电磁波的频率(Hz),b2是电磁屏蔽效能修正系数,b2的近似计算公式为
本发明的优点是:首次提出采用柔性电磁屏蔽织物制作可用于电磁屏蔽帐篷的电磁屏蔽通风波导窗和采光窗一体化的技术方案,提出屏蔽织物波导管截止频率近似计算公式和屏蔽织物波导窗电磁屏蔽效能近似计算公式,提出采用近似计算与计算机仿真优化混合的屏蔽织物波导窗的快速设计方法,发明的一种通风透光柔性电磁屏蔽织物波导窗具有如下优点:
1、全部采用屏蔽织物缝合而成,工艺简单,成本低,与我军现役电磁屏蔽帐篷采用的金属材料通风波导窗及金属丝网柔性采光窗相比,成本降低数倍。
2、柔性电磁屏蔽织物波导窗可直接缝合在电磁屏蔽帐篷篷体上,不仅有效缩短了架设撤收时间,而且大大降低了非专业人员操作难度和由此引起的电磁屏蔽帐篷电磁泄漏的故障率。
3、大幅减轻了电磁屏蔽帐篷主要附件的重量,同时柔性结构便于包装运输,为电磁屏蔽帐篷的包装、储存、运输提供了有利条件。
本发明的柔性电磁屏蔽织物波导窗兼具电磁屏蔽、通风和自然采光三项功能,由于重量轻,可设置于电磁屏蔽帐篷篷体上部,为电磁屏蔽帐篷大面积自然通风、采光提供了可能,可为篷内工作人员提供更为舒适的工作环境。
附图说明
图1为本发明波导窗结构示意图。
图2为本发明波导窗芯(正方形截面)结构示意图。
图3为本发明其中第1)种织物的结构示意图。
具体实施方式
一种通风透光柔性电磁屏蔽织物波导窗,包括柔性电磁屏蔽织物波导窗芯、柔性屏蔽织物装配连接件、套袖状篷体连接件和塑料定型框架。其结构如图1所示,具体技术方案如下:柔性电磁屏蔽织物波导窗芯采用屏蔽织物条缝合成截止波导管阵列结构,波导管截面可以为正方形/菱形/六边形/圆形/三角形等异边行(下面以正边形为例),其边长尺寸根据截止频率要求设计,波导管长度尺寸根据屏蔽效能指标要求设计。所述柔性屏蔽织物装配连接件由双层屏蔽织物组成,双层屏蔽织物与柔性电磁屏蔽织物波导窗芯采用100%不锈钢缝纫线缝合一体。其中贴近塑料定形框架的屏蔽织物与定形框架固定一体,可将柔性电磁屏蔽织物波导窗芯撑展定形成矩形波导管阵列,一方面依据波导管的截止特性对低于规定频率的电磁波快速衰减,另一方面可提高波导窗的通风性能和透光率,另一层屏蔽织物既可直接缝合在屏蔽帐篷篷体上,也可以通过缝合其上的套袖状篷体连接件与屏蔽帐篷篷体卷接连接。所述塑料定形框架是由塑料制成的矩形框架,起到固定波导窗芯的作用。
柔性电磁屏蔽织物波导窗芯采用屏蔽织物条缝制而成,结构如图1所示,屏蔽织物波导窗芯的结构(1)为正方形截面的截止波导阵列,采用100%不锈钢屏蔽线(2)缝合,每根截止波导管(3)的四个侧面均为高导电屏蔽织物,根据电磁理论和计算机仿真的结果表明,当电磁波频率低于截止波导管(3)的截止频率时,电磁波沿波导管长度方向快速衰减,对电磁波产生屏蔽作用。截止波导管的截止频率和电磁屏蔽织物波导窗的电磁屏蔽效能,近似计算公式是根据计算机仿真结果,结合大量实际测试数据拟合而得。
波导管截止频率的近似计算公式为:
式(1);
式(1)中:fc为波导管截止频率(Hz),b1是截止频率修正系数,b1的近似计算公式为:
式(2)中SEb 为缝制波导窗芯的屏蔽织物条的电磁屏蔽效能;
电磁屏蔽织物波导窗的电磁屏蔽效能近似计算公式为:
式(3)中,SE为电磁屏蔽织物波导窗的电磁屏蔽效能(dB),l为波导管长度(cm),f为电磁波的频率(Hz),b2是电磁屏蔽效能修正系数,b2的近似计算公式为
柔性电磁屏蔽织物波导窗芯的设计方法如下:
1)测试所选用缝制波导窗芯的屏蔽织物电磁屏蔽效能SEb;
2)由(2)式计算波导管截止频率修正系数b1;
3)确定波导管的截止频率fc,fc近似为屏蔽帐篷最高工作频率fm的1.2倍;
4)由(1)式计算出各不同截面波导管的对应截面长度数据;
5)由(4)式计算电磁屏蔽效能修正系数b2;
6)确定电磁电磁屏蔽织物波导窗的电磁屏蔽效能SE,并由(3)式计算波导管的长度L;
7)按照前述方法近似计算获得的截止波导管对应截面长度数据、长度L和测得的屏蔽织物屏蔽效能SEb,采用电磁计算仿真软件计算电磁屏蔽织物波导窗的屏蔽效能,若达到指标要求,完成设计; 若达不到指标要求,截止波导截面长度减小,波导管长度增加,再次采用电磁计算仿真软件计算波导窗的屏蔽效能,若达到指标要求,完成设计,否则继续该过程,直到达到设计指标要求。
Claims (9)
1.一种通风透光柔性电磁屏蔽织物波导窗,其特征在于,包括有窗芯,所述窗芯采用柔性电磁屏蔽织物编织而成。
2.根据权利要求1所述的一种通风透光柔性电磁屏蔽织物波导窗,其特征在于,所述柔性电磁屏蔽织物为以下几种结构形式中的一种:
1)包括镀银纤维基布,所述镀银纤维基布两面由内至外依次设置镀镍层、镀铜层形成所述柔性电磁屏蔽织物;
2)由不锈钢导电丝和高强聚酯纤维混纺形成纱线,然后由所述纱线纺织形成所述柔性电磁屏蔽织物;
3)织物表面涂覆石墨烯形成所述柔性电磁屏蔽织物。
3.根据权利要求2所述的一种通风透光柔性电磁屏蔽织物波导窗,其特征在于,其中第1)种的柔性电磁屏蔽织物:所述镀银纤维基布为在高强聚酯纤维布上镀纳米银,在所述镀铜层外设置镍合金层。
4.根据权利要求1所述的一种通风透光柔性电磁屏蔽织物波导窗,其特征在于,所述窗芯采用将所述织物通过不锈钢缝纫线缝制而成,形成各种不同截面形式的截止波导管。
5.根据权利要求4所述的一种通风透光柔性电磁屏蔽织物波导窗,其特征在于,所述波导管的截面可为正方形、菱形、六边形、圆形、三角形中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种通风透光柔性电磁屏蔽织物波导窗,其特征在于,还包括有柔性屏蔽织物装配连接件和框架;
所述柔性屏蔽织物装配连接件一端将所述窗芯连接在所述框架上,所述柔性屏蔽织物装配连接件另一端直接连接或通过中间件连接在帐篷篷体上。
7.根据权利要求6所述的一种通风透光柔性电磁屏蔽织物波导窗,其特征在于,所述柔性屏蔽织物装配连接件由双层屏蔽织物组成;
所述装配连接件通过不锈钢缝纫线和所述窗芯缝合成一体,其中靠近所述框架的屏蔽织物和所述框架固联形成一体结构,原理所述框架的屏蔽织物直接连接或通过中间件连接在帐篷篷体上。
8.根据权利要求1所述的一种通风透光柔性电磁屏蔽织物波导窗,其特征在于,还设置有一层透明挡风帘,所述透明挡风帘放下时可遮挡住所述窗芯。
9.根据权利要求8所述的一种通风透光柔性电磁屏蔽织物波导窗,其特征在于,所述窗芯按照以下过程进行设计:
1)测试所选用缝制波导窗芯的屏蔽织物电磁屏蔽效能SEb;
2)由(2)式计算波导管截止频率修正系数b1;
3)确定波导管的截止频率fc,fc近似为屏蔽帐篷最高工作频率fm的1.2倍;
4)由(1)式计算出各不同截面波导管的对应截面长度数据;
5)由(4)式计算电磁屏蔽效能修正系数b2;
6)确定电磁电磁屏蔽织物波导窗的电磁屏蔽效能SE,并由(3)式计算波导管的长度L;
7)按照前述方法近似计算获得的截止波导管对应截面长度数据、长度L和测得的屏蔽织物屏蔽效能SEb,采用电磁计算仿真软件计算电磁屏蔽织物波导窗的屏蔽效能,若达到指标要求,完成设计;若达不到指标要求,截止波导截面长度减小,波导管长度增加,再次采用电磁计算仿真软件计算波导窗的屏蔽效能,若达到指标要求,完成设计,否则继续该过程,直到达到设计指标要求;
上述各式说明如下:
波导管截止频率的近似计算公式为:
a为正方形截面波导管的边长(cm);
b为长方形截面波导管的长边边长(cm);
c为菱形截面波导管的长对角线长度(cm);
w为正六边形截面波导管外接圆直径(cm);
式(1);
式(1)中:fc为波导管截止频率(Hz),b1是截止频率修正系数,b1的近似计算公式为:
式(2)中SEb 为缝制波导窗芯的屏蔽织物条的电磁屏蔽效能;
电磁屏蔽织物波导窗的电磁屏蔽效能近似计算公式为:
式(3)中,SE为电磁屏蔽织物波导窗的电磁屏蔽效能(dB),l为波导管长度(cm),f为电磁波的频率(Hz),b2是电磁屏蔽效能修正系数,b2的近似计算公式为
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