DE2600326C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Tragkörper zur Aufnahme von elektromagnetische Wellen absorbierendem geschäumten Absorbermaterial der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Gattung.

Derartige Absorber-Tragkörper sind bereits bekannt (DE-AS 12 53 780, DE-OS 14 41 872 und GB-PS 10 01 814). Das Absor­ bermaterial hat die Aufgabe, elektromagnetische Wellen mög­ lichst gut zu dämpfen, so daß keine Reflexionen auftreten. So werden reflektierende Wände, Bauteile oder andere Gegen­ stände mit solchem Absorbermaterial überzogen bzw. verkleidet, wodurch die einfallenden elektromagnetischen Wellen bis zum Erreichen der reflektierenden Flächen weitgehend gedämpft werden. Darüber hinaus bieten solche Absorber auch die Mög­ lichkeit, daß reflektierte Anteile beim Hindurchtreten durch die Absorber in umgekehrter Richtung noch weiter gedämpft werden. Hierdurch ist es möglich, die mit den Absorbern ver­ kleideten bzw. überzogenen Gegenstände gegenüber beispiels­ weise Radarortung zu "tarnen", wie dies nicht nur für mili­ tärische Zwecke oftmals erwünscht ist. Ein wichtiges An­ wendungsgebiet ist aber auch die Ausrüstung von Meßräumen, in denen die zu messenden Gegenstände möglichst genau gemessen werden sollen, als wären sie im freien Raum aufgestellt.

Die Wände des Meßraums selbst sind so ausgebildet, daß sie Fremdwellen abschirmen. Die im Inneren des Meßraums erzeug­ ten Wellen werden dagegen durch das Absorbermaterial so ge­ dämpft, daß die Wandteile keine Reflexionen in den Meßraum hinein zurückwerfen.

Sofern die Bautiefe der Tragkörper für das Absorbermaterial relativ gering ist und wenige Zentimeter beträgt, sind die vorbekannten tütchenartigen Gebilde aufgrund ihres leichten Gewichts gut als Tragkörper für das Absorberma­ terial geeignet, das beispielsweise in Form von Graphit oder einem Ruß-Graphit-Lack besteht und unmittelbar auf dem Tragkörper und/oder auf geschäumten Kunststoff aufge­ bracht oder in solchem eingebracht ist, den der Tragkörper in der richtigen Position hält.

Sofern elektromagnetische Wellen aus einem breiten Frequenz­ band, insbesondere im GHz-Bereich, gedämpft werden sollen, sind die vorbekannten tütchenartigen Tragkörper jedoch un­ befriedigend. Die mechanische Stabilität dieser einige Dezimeter oder Meter langen Tragkörper läßt zu wünschen übrig, insbesondere wenn Wind, Temperaturwechsel u. dgl. in Erscheinung treten. Ändert sich aber die Form und/oder die Anordnung der Tragkörper, dann wird auch die Verteilung von Absorbermaterial geändert. Die Folge ist eine Veränderung des ab­ sorbierenden Gesamtverhaltens und die Notwendigkeit einer neuen Eichung des Meßraumes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Tragkörper dieser Gattung dahingehend zu verbessern, daß sie auch bei ver­ hältnismäßig großen Dimensionen nicht nur leicht, sondern auch genügend stabil sind und einfach hergestellt werden können.

Diese Aufgabe wird bei einem Tragkörper der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Verwendung an sich bekannter kunststoffgetränkter Faser­ stränge, beispielsweise GFK-Stränge, und die Anordnung der­ selben derart, daß sie bei sich kreuzender Anordnung Durch­ brechungen freilassen, löst die obengenannte Aufgabe: Trotz eines geringen Gesamtgewichtes ist der Tragkörper außer­ ordentlich stabil und vermag er auch starken Temperatur­ schwankungen, Winddrücken und anderen Erschütterungen ohne wesentliche Formveränderungen standzuhalten. Entsprechend kann auch eine gute Langzeitstabilität der Absorbtions­ eigenschaften erzielt werden.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Hohlkörper nach dem bekannten Filament-Winding-Verfahren gewickelt werden, in­ dem auf einen insbesondere durch längliche Verstärkungs­ elemente gebildeten "Kern" die kunststoffgetränkten Faser­ stränge beispielsweise bandagenartig so gewickelt werden, daß sie sich kreuzen und insbesondere rautenartige Durch­ brechungen freilassen.

Das Absorbermaterial ist auf Schaumkörper aufgebracht oder in diese eingebracht; es ist jedoch al­ ternativ oder zusätzlich ebenso möglich, das Absorberma­ terial auf den Tragkörper selbst, beispielsweise durch Aufsprühen, aufzutragen. Als Absorbermaterial wird bei­ spielsweise Graphit oder elektrisch leitfähiger Ruß ver­ wendet, und zwar bevorzugt in einem Anteil zwischen 2 und 10 Vol.-% in bezug zum Kunststoff, mit dem die Faserstränge getränkt sind.

Der Kunststoff sollte eine relative Dielektrizitätskonstante von weniger als 6 aufweisen. Es kann sowohl härtbarer als auch thermoplastischer Kunststoff verwendet werden. So eignen sich beispielsweise ungesättigte Polyesterharze und Epoxid­ harze mit den entsprechenden Härtern.

Die Fasern bestehen bevorzugt aus Glas und/oder Kohlenstoff, darunter Graphit. Es können jedoch auch Asbestfasern und/oder Kunststoff-Fasern aus Polyester und/oder Polyamiden Ver­ wendung finden.

Der Tragkörper selbst wird bevorzugt nach Art einer Pyrami­ de aufgebaut; die in Richtung zur Spitze der Pyramide zu­ laufenden Kanten werden bevorzugt durch längliche Verstär­ kungselemente in Form von beispielsweise Stäben gebildet, um die die kunststoffgetränkten Faserstränge so gewickelt werden, daß die insbesondere rautenartigen Durchbrechungen freibleiben.

Anhand der Zeichnung sind bevorzugte Ausbildungen der Er­ findung im folgenden näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Tragkörpers mit pyramidaler Zuspitzung;

Fig. 2 und 3 zwei unterschiedliche längliche Verstärkungs­ elemente in schematischer Seitenansicht; und

Fig. 4 einen vergrößerten Querschnitt eines winkelförmigen länglichen Verstärkungselements mit einem rauhen Überzug auf denjenigen Abstützflächen, auf denen sich die Faserstränge abstützen.

Gemäß Fig. 1 wird der Hohlkörper 10 gebildet aus einem Un­ terteil 12 in Form eines im wesentlichen prismatischen Kastens mit dreieckförmigem oder rechteckförmigem Querschnitt sowie durch einen im wesentlichen pyramidenförmigen Ober­ teil 14, der den in der Zeichnung nicht dargestellten Kern aus elektromagnetische Wellen absorbierenden Absorberma­ terial aufnimmt. Dieses besteht insbesondere aus mit elek­ trisch leitfähigen Graphit versehenem Schaumstoff, der in den Oberteil 14 und gegebenenfalls den Unterteil 12 einge­ füllt ist. Der Hohlkörper 14 wird mit seiner Basis auf einer senkrechten oder waagerechten Wand befestigt.

Der Hohlkörper 10 selbst wird gebildet durch in Richtung zur Spitze desselben verlaufende längliche Verstärkungs­ elemente 20, um die Faserstränge 16 a, 16 b insbesondere im Filament-Winding-Verfahren gewickelt sind, so daß sich die Faserstränge 16 a, 16 b kreuzen und im wesentlichen rauten­ förmige Durchbrechungen 18 gebildet werden. Die größte Breite dieser insbesondere vieleckigen Durchbrechungen 18 sollte größer als ¹/₁₀ der größten zu absorbierenden Wellen­ länge (Wellenlänge im freien Raum) betragen, so daß ent­ sprechende elektromagnetische Wellen auch in das Innere des Hohlkörpers 10 eindringen können.

Zur Verstärkung der Rautenanordnung empfiehlt es sich, mehre­ re Faserstränge (16 a, 16 b) übereinanderzuwickeln. Die Dicke der Wicklung kann beispielsweise bis 10 mm betragen bei axialen Längen des pyramidenförmigen Hohlkörpers 10 von bis zu etwa 2 m.

Die Flächen-Dielektrizitätskonstante ist bei Außeracht­ lassen der geringen Fläche der Faserstränge minimal und der Einfluß auf den Absorbtionseffekt des Absorbtionskerns gering. Die Absorbtionswirkung wird jedoch dadurch noch vergrößert, daß der Hohlkörper bzw. dessen Faserstränge 16 a, 16 b selbst mit elektrisch leitfähigem Füllstoff, wie Graphit oder leitfähigem Ruß, versehen sind.

Die länglichen Verstärkungselemente 20 sind beispielshaft in Fig. 2, 3 und 4 gezeigt; sie können im Querschnitt drei­ eckig, rechteckig, rund und sogar - gemäß Fig. 4 - in Form eines rechten Winkels mit gleichen Schenkeln ausgebildet sein.

Damit die Faserstränge beim Herstellen des Tragkörpers nicht von den länglichen Verstärkungselementen abrutschen, empfiehlt sich die rauhe Ausbildung der Außenseiten dersel­ ben, die den Fasersträngen zugewandt sind. Zu diesem Zweck hat die den Fasersträngen zugewandte äußere Abstützfläche des länglichen Verstärkungselements 20 nach Fig. 2 eine Sägezahnform 22, bei der Vertiefungen und Erhöhungen ab­ wechseln.

Gemäß Fig. 3 weist das längliche Verstärkungselement 20 Einschnitte 24 im Abstand voneinander auf.

Gemäß Fig. 4 sind die Abstützflächen mit einem Überzug 26 aus körnigem Material, wie Sand, Quarz u. dgl., versehen.

Zur Herstellung werden die Faserstränge 16 a, 16 b zweckmäßi­ gerweise auf einen entsprechend geformten Wickeldorn, der gegebenenfalls mit den Verstärkungselementen 20 versehen ist, aufgewickelt, worauf die mit kunststoffgetränkten Fa­ sern gehärtet und vom Dorn abgezogen werden, so daß schließ­ lich der fertige Hohlkörper 10 bereitsteht.

Claims (6)

1. Tragkörper zur Aufnahme von elektromagnetische Wellen absorbierendem geschäumten Absorbermaterial, bei dem Kunststoffmaterial einen im wesentlichen pyrami­ dalen oder kegelförmigen Hohlkörper bildet, dessen Mantel mit Durchbrechungen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (10) unter Verwendung von kunst­ stoffgetränkten Fasersträngen (16 a, 16 b) gebildet ist, welche sich unter Bildung der Durchbrechungen (18) kreuzen.

2. Tragkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Innenseite des Hohlkörpers (10) in Richtung zu dessen Spitze verlaufende längliche Verstärkungselemente (20) zur Abstützung der Faserstränge (16 a, 16 b) angeordnet sind.

3. Tragkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützflächen der länglichen Verstärkungselementen (20) für die Faserstränge (16 a, 16 b) mit einem kornför­ migen Überzug (26) versehen sind.

4. Tragkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstränge (16 a, 16 b) Glasfasern und/oder Kohlenstoff-Fasern aufweisen.

5. Tragkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstränge (16 a, 16 b) mit einem Kunststoff getränkt sind, dessen relative Dielektrizitätskonstante kleiner als 6 ist.

6. Tragkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff, mit dem die Faserstränge (16 a, 16 b) getränkt sind, Graphit oder elektrisch leitfähigen Ruß in einem Anteil zwischen 2 und 10 Vol.-% aufweist.