RU2425018C2 - Method of shielding electromagnetic radiation of object required wavelengths - Google Patents
Method of shielding electromagnetic radiation of object required wavelengths Download PDFInfo
- Publication number
- RU2425018C2 RU2425018C2 RU2009121132/05A RU2009121132A RU2425018C2 RU 2425018 C2 RU2425018 C2 RU 2425018C2 RU 2009121132/05 A RU2009121132/05 A RU 2009121132/05A RU 2009121132 A RU2009121132 A RU 2009121132A RU 2425018 C2 RU2425018 C2 RU 2425018C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aerosol
- radiation
- electromagnetic radiation
- nanoparticles
- wavelength range
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 claims description 23
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 15
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 9
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 8
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 25
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 12
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 abstract description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 5
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 3
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 3
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 3
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 3
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011370 conductive nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000003721 gunpowder Substances 0.000 description 1
- CKAPSXZOOQJIBF-UHFFFAOYSA-N hexachlorobenzene Chemical compound ClC1=C(Cl)C(Cl)=C(Cl)C(Cl)=C1Cl CKAPSXZOOQJIBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VHHHONWQHHHLTI-UHFFFAOYSA-N hexachloroethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)C(Cl)(Cl)Cl VHHHONWQHHHLTI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000004509 smoke generator Substances 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
- Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам защиты летательных аппаратов и наземных транспортных средств от обнаружения, сопровождения, определения точного местонахождения и наведения оружия по исходящим от них электромагнитным излучениям.The invention relates to methods for protecting aircraft and ground vehicles from detecting, tracking, determining the exact location and pointing a weapon by electromagnetic radiation emanating from them.
С появлением комбинированных головок самонаведения, реагирующих одновременно на несколько видов электромагнитных излучений, возникла необходимость создания на борту объекта системы, обеспечивающей эффективное экранирование излучений требуемых диапазонов длин волн. Известные способы в основном экранируют инфракрасное и/или радиолокационное излучения объекта.With the advent of combined homing heads that respond simultaneously to several types of electromagnetic radiation, it became necessary to create a system on board the object that provides effective shielding of radiation of the required wavelength ranges. Known methods mainly screen infrared and / or radar radiation of the object.
Известен способ экранировки инфракрасного излучения объекта путем формирования объема V, заполненного при взрыве пиротехнических средств аэрозолем из микро- и/или наночастиц, причем для повышения эффективности рассеяния инфракрасного излучения в состав аэрозоля добавляют частицы латунной или бронзовой фольги с размерами K1Δx≈Δy≈Δz≈λИК/2, K1=5…200 (см. патент США №4704966, МПК C06D 3/00, опубл.10.11.1987). Указанные частицы предварительно компактируют и обеспечивают их диспергирование при взрыве пиротехнических средств. Сечение рассеяния частицы фольги больше, чем у соответствующей диэлектрической квазисферической частицы, т.к. проводящие частицы более эффективны как излучающие диполи. Объем же частицы фольги ΔV в K1 раз меньше, чем у соответствующей квазисферической частицы. В результате эффективность ослабления инфракрасного излучения оказывается существенно выше.A known method of shielding infrared radiation of an object by forming a volume V filled with an explosion of pyrotechnic means with an aerosol of micro- and / or nanoparticles, and to increase the efficiency of scattering of infrared radiation, particles of brass or bronze foil with sizes K 1 Δx≈Δy≈Δz are added to the aerosol ≈λ IR / 2, K 1 = 5 ... 200 (see US patent No. 4704966, IPC C06D 3/00, publ. 10.11.1987). These particles are pre-compacted and ensure their dispersion in the explosion of pyrotechnic products. The scattering cross section of the foil particle is larger than that of the corresponding dielectric quasispherical particle, because conductive particles are more effective as emitting dipoles. The volume of the foil particle ΔV in K 1 times less than that of the corresponding quasispherical particles. As a result, the attenuation efficiency of infrared radiation is significantly higher.
Кроме того, этот способ маскировки излучения объекта обеспечивает также экранировку от излучения миллиметрового диапазона длин волн при включении в состав взрывного устройства нитей электропроводного углеволокна (с металлическим покрытием или без него), причем Δx≈Δy≈7 мкм, Δz≈λРЛ/2, т.е. K2=Δz/Δx=120…1200. Метод реализован в принятой на вооружение в США и НАТО 66-мм гранате М81.In addition, this method of masking the radiation of an object also provides shielding from radiation of the millimeter wavelength range when an electrically conductive carbon fiber filament (with or without metal coating) is included in an explosive device, with Δx≈Δy≈7 μm, Δz≈λ RL / 2, those. K 2 = Δz / Δx = 120 ... 1200. The method is implemented in the adopted in the US and NATO 66-mm M81 grenade.
При импульсном характере формирования аэрозольного объема трудно обеспечить непрерывную экранировку объекта. Кроме того, при взрыве выделяется тепловая энергия, и само облако аэрозоля оказывается источником инфракрасного излучения. Эти недостатки ограничивают применение данного способа для ослабления инфракрасного излучения на летательных аппаратах.With the pulsed nature of the formation of the aerosol volume, it is difficult to provide continuous screening of the object. In addition, thermal energy is released during the explosion, and the aerosol cloud itself is a source of infrared radiation. These disadvantages limit the use of this method to attenuate infrared radiation in aircraft.
Разработаны устройства и способы образования в инфракрасном диапазоне аэрозольных облаков из порошкообразного аэрозолеобразующего состава (АОС), который включает транспортирующую жидкость и суспендированный в этой жидкости порошок (см. патент США H1124 "Particle smoke generator and method», МПК F02C 6/04, НПК 106-504, опубл. 1993). Частицы порошка состоят из непрозрачного в ИК диапазоне зерна, покрытого оболочкой. Для зерен порошка могут использоваться металлы, сплавы и окиси этих металлов, углерод или второпласт. Для покрытия зерна применяются материалы, химически инертные относительно зерна и устойчивые при воздействовании температуры 400-500°С. В качестве таких материалов могут служить тонкодисперсные окислы кремния или алюминия.Devices and methods have been developed for the formation in the infrared range of aerosol clouds from a powder aerosol-forming composition (AOS), which includes a transporting liquid and a powder suspended in this liquid (see US patent H1124 "Particle smoke generator and method", IPC F02C 6/04, NPK 106 -504, publ. 1993). Powder particles consist of coated grains that are opaque in the infrared range. Metals, alloys and oxides of these metals, carbon or second-layer materials can be used for powder grains. Materials used chemically to coat the grains nertnye grains and relatively stable at the temperature vozdeystvovanii 400-500 ° C. As such materials can serve as finely divided oxides of silicon or aluminum.
В Германии для снижения ИК излучения предлагаются новые пиротехнические АОС на основе фосфорсодержащих композиций (см. патент США №5340395 «Material for efficient masking in the infrared region», МПК C09C 1/00, НПК 106-504, опубл. 23.08.1994).In Germany, to reduce IR radiation, new pyrotechnic AOS based on phosphorus-containing compositions are proposed (see US Patent No. 5340395 Material for efficient masking in the infrared region, IPC C09C 1/00, NPK 106-504, publ. 08.23.1994).
В Англии разработан пиротехнический АОС для поглощения ИК излучения, содержащий красный аморфный фосфор (95%), введенный в стирол-бутадиеновый каучук с углеродным наполнителем.In England, a pyrotechnic AOS for the absorption of IR radiation was developed, containing red amorphous phosphorus (95%), introduced into styrene-butadiene rubber with carbon filler.
Во Франции создан пиротехнический АОС, содержащий в качестве углеродовыделяющих соединений ароматические (нафталин, антрацен и др.) и хлорированные (гексахлорэтан, гексахлорбензол и др.) углеводороды. Термическое разложение этого состава происходит при Т=1000°С, при котором углеродосодержащий компонент проходит через паровую фазу, формируя наноразмерные частицы углерода, обеспечивающие ослабление ИК излучение объекта.In France, a pyrotechnic AOC was created containing aromatic (naphthalene, anthracene, etc.) and chlorinated (hexachloroethane, hexachlorobenzene, etc.) hydrocarbons as carbon-releasing compounds. The thermal decomposition of this composition occurs at T = 1000 ° C, at which the carbon-containing component passes through the vapor phase, forming nanosized carbon particles, which attenuate the IR radiation of the object.
Таким образом, анализ зарубежных разработок позволяет сделать вывод, что в основном экранирование излучения защищаемого объекта обеспечивается в инфракрасном и/или радиолокационном диапазонах длин волн при взрыве пиротехнических средств.Thus, an analysis of foreign developments allows us to conclude that basically the radiation shielding of the protected object is provided in the infrared and / or radar wavelength ranges during the explosion of pyrotechnic devices.
Известны технологии образования объемно распределенных поглощающих образований (ОРПО), состоящих из паутинообразных микро- и наноструктур из проводящих материалов (см. Издательский дом «Алмаз Медиа», Журнал «Воздушно-космическая оборона», статья «Волосы ангела», с.55).Known are the technologies for the formation of volumetric distributed absorption formations (ORPOs), consisting of cobweb-shaped micro- and nanostructures of conductive materials (see the Publishing House Almaz Media, Journal of Aerospace Defense, article “Angel Hair”, p.55).
ОРПО обладают слабыми рассеивающими свойствами, а эффективно поглощают электромагнитное излучение в сверхширокополосном диапазоне длин волн (от 109 до 1015 Гц). Характеристики ослабления практически не зависят от длины волны и угла наблюдения (В.А.Алексашенко и др. «Радиоэлектронная защита вооружения и военной техники сухопутных войск от высокоточного оружия». Обмен опытом в области создания сверхширокополосных радиоэлектронных систем. Сборник докладов научно-технической конференции. Омск, 2008).ORPOs have weak scattering properties, and effectively absorb electromagnetic radiation in the ultra-wideband wavelength range (from 10 9 to 10 15 Hz). The attenuation characteristics are practically independent of the wavelength and the angle of observation (V.A. Aleksashenko et al. “Electronic Defense of Arms and Military Equipment of Land Forces from High-Precision Weapons.” Exchange of experience in the development of ultra-wideband electronic systems. Collection of reports of a scientific and technical conference. Omsk, 2008).
Для создания ОРПО необходимо на борту объекта иметь спецвещество или несколько типов спецвеществ, представляющих собой легколетучие металлоорганические вещества с примесью мелкодисперсных порошков различных металлов (Al или Cu или Ti или C). Формирование ОРПО происходит при высокотемпературном (2000…3000°С) воздействии на спецвещество при его взрыве или горении в смеси с порохом.To create an ORPO, it is necessary to have special substance or several types of special substances on board the facility, which are volatile organometallic substances mixed with finely divided powders of various metals (Al or Cu or Ti or C). The formation of ORPO occurs during high-temperature (2000 ... 3000 ° C) exposure to a special substance during its explosion or combustion in a mixture with gunpowder.
Например, ОРПО объемом 104 м3, полученное при сжигании шашки с массой пороха 1.5 кг и массой спецвещества 0.3 кг в течение 120 с, обеспечивает ослабление электромагнитного излучения с длиной волны λ~3 см на 10 дБ.For example, an ORPO with a volume of 10 4 m 3 obtained by burning drafts with a powder mass of 1.5 kg and a mass of special substance 0.3 kg for 120 s provides attenuation of electromagnetic radiation with a wavelength of λ ~ 3 cm by 10 dB.
У такого ОРПО удельное сечение поглощения изменяется на порядок в зависимости от длины волны:In such an ORPO, the specific absorption cross section changes by an order of magnitude depending on the wavelength:
σуд=8·103 м2/кг при λ=3 см;σ beats = 8 · 10 3 m 2 / kg at λ = 3 cm;
σуд=1.3·104 м2/кг при λ=0.63 мкм;σ beats = 1.3 · 10 4 m 2 / kg at λ = 0.63 μm;
σуд=5·104…7·104 м2/кг при λ=(3…5) мкм; (8…14) мкм.σ beats = 5 · 10 4 ... 7 · 10 4 m 2 / kg at λ = (3 ... 5) microns; (8 ... 14) microns.
Существует оптимальная плотность ОРПО для конкретных диапазонов длин волн, поэтому в наземных условиях можно искусственно создать порошок или суспензию из токопроводящих наночастиц по структуре подобных ОРПО с эффективными характеристиками ослабления излучений для заданных диапазонов длин волн. Такой состав назовем аэрозолеобразующим наносоставом (АНС). При диспергировании АНС в воздушный поток будет создаваться аэрозольный экран вокруг объекта, эффективно ослабляющий его излучения в заданных диапазонах длин волн.There is an optimal ODPO density for specific wavelength ranges, therefore, under ground conditions it is possible to artificially create a powder or suspension of conductive nanoparticles according to the structure of such ODPOs with effective radiation attenuation characteristics for given wavelength ranges. Such a composition will be called aerosol forming nanostructure (ANS). When ANS is dispersed into the air stream, an aerosol screen will be created around the object, effectively attenuating its radiation in the given wavelength ranges.
Важным параметром, определяющим использование аэрозольной системы, являются ее массогабаритные характеристики.An important parameter that determines the use of the aerosol system is its weight and size characteristics.
При полете в воздушном пространстве у летательного аппарата (ЛА) относительная скорость спутного воздушного потока высокая, и поэтому необходимый объем аэрозольного экрана V велик. При защите объекта в течение интервала времени Δt>10 мин для заполнения объема V с использованием квазисферических аэрозольных частиц потребуется большая масса АОС, а следовательно, и большая емкость на борту ЛА. Учитывая высокие требования к массогабаритным характеристикам систем ЛА, применение такой аэрозольной системы становится проблематичным.When flying in the airspace of an aircraft (LA), the relative speed of the satellite air flow is high, and therefore the necessary volume of the aerosol screen V is large. When protecting an object for a time interval Δt> 10 min, to fill the volume V using quasispherical aerosol particles, a large mass of AOS will be required, and therefore a large capacity on board the aircraft. Given the high requirements for the weight and size characteristics of aircraft systems, the use of such an aerosol system becomes problematic.
Для формирования аэрозольного экрана по технологии ОРПО необходимо иметь на борту спецвещество и пиротехнические средства, поэтому массогабаритные характеристики такой системы также высокие. Основные параметры пяти типов спецвеществ приведены в таблице.To form an aerosol screen using the ORPO technology, it is necessary to have special equipment and pyrotechnic means on board, therefore the overall dimensions of such a system are also high. The main parameters of the five types of special substances are given in the table.
При реализации нанотехнологий, например при использовании в качестве АОС углеродных нанотрубок, масса экранирующего аэрозоля будет очень небольшой. Прикидочные расчеты показали, что при длине волны λ=10 мкм, среднем сечении рассеяния одиночной нанотрубки σ=0,1·(λ/2)2, надежная экранировка с оптической плотностью τ при длине экрана L=10 см достигается при концентрации нанотрубок n=4·1013 м-3, что при погонной массе нанотрубки 0,3·10-14 кг/м соответствует плотности аэрозоля ρ=6·10-7 кг/м3. При экранировке сопла реактивного двигателя диаметром 1 м и при полете самолета со скоростью v=300 м/с в течение часа (t - 3,6·103 с) расход массы аэрозоля составит:When implementing nanotechnology, for example, when using carbon nanotubes as AOS, the mass of the shielding aerosol will be very small. Estimated calculations showed that at a wavelength of λ = 10 μm, an average scattering cross section of a single nanotube σ = 0.1 · (λ / 2) 2 , reliable shielding with optical density τ at a screen length of L = 10 cm is achieved at a nanotube concentration of n = 4 · 10 13 m -3 , which with a linear mass of the nanotube of 0.3 · 10 -14 kg / m corresponds to an aerosol density ρ = 6 · 10 -7 kg / m 3 . When screening a jet engine nozzle with a diameter of 1 m and when the aircraft is flying at a speed of v = 300 m / s for an hour (t - 3.6 · 10 3 s), the aerosol mass consumption will be
m=ρ·π·d·L·v·t=6·10-7·3,14·1·0,1·300·3,6·103=0,2 кг.m = ρ · π · d · L · v · t = 6 · 10 -7 · 3.14 · 1 · 0.1 · 300 · 3.6 · 10 3 = 0.2 kg.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому нами является способ экранирования электромагнитных излучений требуемых диапазонов длин волн объекта, включающий диспергирование в воздух между объектом и приемниками излучений аэрозолеобразующего наносостава из микро- и наночастиц проводящих материалов, формирующих пространство (см. патент РФ №2342353, МПК C06D 3/00, опубл. 27.12.2008). Аэрозоль содержит более 5 массовых процентов рассеивающих излучение частиц, каждая из которых содержит, по меньшей мере, одну протяженную электропроводную часть с характерными размерами во взаимно перпендикулярных направлениях Δx, Δy, Δz, удовлетворяющими условиям K0 Δx≅K0 Δy=Δz, где K0=100…3000, Δz=0.25λmin…λmax,The closest technical solution to our proposed one is a method of shielding electromagnetic radiation of the required wavelength ranges of an object, including dispersing into the air between the object and the radiation receivers of the aerosol-forming nanostructure from micro- and nanoparticles of conductive materials that form the space (see RF patent No. 2342353, IPC C06D 3 / 00, published on December 27, 2008). The aerosol contains more than 5 mass percent of radiation scattering particles, each of which contains at least one extended electrically conductive part with characteristic dimensions in mutually perpendicular directions Δx, Δy, Δz satisfying the conditions K 0 Δx≅K 0 Δy = Δz, where K 0 = 100 ... 3000, Δz = 0.25λ min ... λ max ,
где λmin…λmax - диапазон длин волн работы приемника инфракрасного излучения.where λ min ... λ max - the wavelength range of the receiver of infrared radiation.
В качестве рассеивающих излучение частиц могут быть использованы углеродные нанотрубки, пучки углеродных нанотрубок или протяженные монокристаллы металла. Изобретение направлено на повышение эффективности рассеяния инфракрасного излучения, исходящего от объекта, позволяет снизить массогабаритные характеристики системы и увеличить время маскировки.As radiation-scattering particles, carbon nanotubes, carbon nanotube bundles, or extended metal single crystals can be used. The invention is aimed at increasing the scattering efficiency of infrared radiation coming from the object, allows to reduce the overall dimensions of the system and increase the masking time.
Однако указанный способ, как видно уже из названия, экранирует только инфракрасное излучение.However, this method, as can be seen from the name, shields only infrared radiation.
Задача изобретения - создание аэрозолеобразующих наносоставов, обеспечивающих эффективное экранирование электромагнитных излучений объекта в течение не менее 10 минут для требуемых диапазонов длин волн и с приемлемыми для бортового использования массогабаритными характеристиками. При этом в качестве объектов защиты подразумеваются летательные аппараты воздушного и космического базирования.The objective of the invention is the creation of aerosol-forming nanostructures that provide effective shielding of electromagnetic radiation of the object for at least 10 minutes for the required wavelength ranges and with acceptable mass and size characteristics for on-board use. Moreover, the objects of protection are airborne and space-based aircraft.
Указанную задачу достигают тем, что в способе экранирования электромагнитных излучений требуемых диапазонов длин волн объекта в воздух между объектом и приемником диспергируют аэрозолеобразующий наносостав, состоящий из нескольких наноподсоставов, каждый из которых формируют из совокупности наночастиц, обеспечивающих максимальное значение сечения поглощения и/или рассеяния излучения требуемого диапазона длин волн. Аэрозолеобразующий наносостав может быть в виде порошка или суспензии и представляет собой искусственно созданную совокупность микро- и наночастиц из проводящих материалов.This task is achieved by the fact that in the method of shielding electromagnetic radiation of the required wavelength ranges of an object into the air, an aerosol-forming nanostructure is dispersed between the object and the receiver, consisting of several nanoparticles, each of which is formed from a combination of nanoparticles providing the maximum value of the absorption and / or scattering radiation cross section required wavelength range. The aerosol-forming nanostructure can be in the form of a powder or suspension and is an artificially created combination of micro- and nanoparticles from conductive materials.
Аэрозолеобразующий наноподсостав для конкретного диапазона длин волн синтезируют из различных компонентов (химических веществ) с целью получения наночастиц, имеющих химический состав, форму и размеры, обеспечивающие максимальное сечение поглощения и/или рассеяния для требуемого диапазона длин волн.Aerosol-forming nanosubstitution for a specific wavelength range is synthesized from various components (chemicals) in order to obtain nanoparticles having a chemical composition, shape and size that provide the maximum absorption and / or scattering cross section for the desired wavelength range.
Аэрозольные наночастицы формируют с размерами ΔХ, ΔY, ΔZ во взаимно перпендикулярных плоскостях, где ΔZ - длина, а ΔХ≈ΔY=30…100 нм - поперечный размер частиц, при этом K0Δx≅K0Δy=Δz,Aerosol nanoparticles are formed with dimensions ΔX, ΔY, ΔZ in mutually perpendicular planes, where ΔZ is the length, and ΔX≈ΔY = 30 ... 100 nm is the transverse particle size, with K 0 Δx≅K 0 Δy = Δz,
где K0=100…3000. На наземном оборудовании управляемый синтез наночастиц обеспечивают варьированием состава и соотношений химических веществ, изменением параметров рабочих режимов, позволяющих создавать наночастицы для i-го наноподсостава длинойwhere K 0 = 100 ... 3000. On the ground-based equipment, controlled synthesis of nanoparticles is provided by varying the composition and ratios of chemicals, changing the parameters of the operating modes that allow creating nanoparticles for the i-th nanosubstance
ΔZTi=λTi/2, где λTi - требуемый диапазон длин волн.ΔZ Ti = λ Ti / 2, where λ Ti is the desired wavelength range.
Для требуемого диапазона длин волн формируют несколько вариантов одного подсостава, имеющих совокупность наночастиц с различными параметрами удельного сечения поглощения и/или рассеяния.For the desired wavelength range, several variants of the same sub composition are formed, having a combination of nanoparticles with various parameters of the specific absorption and / or scattering cross sections.
Для обеспечения минимальных массогабаритных характеристик системы из полученной совокупности вариантов наноподсостава для конкретного диапазона длин волн выбирается такой, у которого наночастицы будут с минимальной массой ma и объемом Va, но с максимальным сечением поглощения и рассеяния, т.е. максимизируется следующий критерийTo ensure the minimum weight and size characteristics of the system, from the obtained set of variants of the nanosubstitution for a specific wavelength range, one is selected such that the nanoparticles have a minimum mass m a and volume V a , but with a maximum absorption and scattering cross section, i.e. the following criterion is maximized
ϑ=(σrλ+σsλ)/ma+Va.ϑ = (σ rλ + σ sλ ) / m a + V a .
Технический результат - ослабление одной системой нескольких требуемых диапазонов излучения объекта - достигают благодаря тому, что аэрозолеобразующий наносостав формируют из нескольких наноподсоставов, каждый из которых представляет совокупность наночастиц с такими характеристиками, которые обеспечивают ослабление излучения в конкретном, требуемом диапазоне длин волн. Например, могут быть сформированы наноподсоставы для ослабления в радиолокационном, инфракрасном, лазерном диапазонах для конкретных участков длин волн.The technical result - attenuation by one system of several required ranges of radiation of an object - is achieved due to the fact that the aerosol-forming nanostructure is formed of several nanoparticles, each of which represents a set of nanoparticles with such characteristics that provide attenuation of radiation in a specific, required wavelength range. For example, nanoparticles can be formed to attenuate in the radar, infrared, laser ranges for specific sections of wavelengths.
Важным техническим результатом является снижение на несколько порядков массогабаритных характеристик аэрозольной системы за счет использования нанотехнологий, обеспечивших создание аэрозолеобразующих наносоставов.An important technical result is the reduction of the mass and size characteristics of the aerosol system by several orders of magnitude through the use of nanotechnology, which ensured the creation of aerosol-forming nanostructures.
Небольшие массогабаритные характеристики аэрозолеобразующего наносостава позволяют увеличить количество АНС на борту объекта, а следовательно, и время непрерывной экранировки аэрозольной системой.The small weight and size characteristics of the aerosol-forming nanostructure can increase the number of ANS on board the object, and therefore the time of continuous screening by the aerosol system.
Осуществление изобретения не вызывает особых проблем, так как создание аэрозольных наночастиц требуемой структуры освоено на наземных специализированных установках в Институте Общей Физики РАН, Государственном научно-исследовательском институте химии и технологии элементов органических соединений (г.Москва), ООО «НаноТехЦентр» (г.Тамбов) и других организациях. Измерения характеристик наночастиц, в том числе и параметров ослабления различных электромагнитных излучений, могут быть выполнены на стенде в Московском авиационном институте и на других предприятиях. Оценка эффективности аэрозолеобразующего наносостава будет произведена на специализированном наземном стенде в процессе измерения характеристик аэрозольной системы.The implementation of the invention does not cause any particular problems, since the creation of aerosol nanoparticles of the required structure has been mastered at specialized ground-based installations at the Institute of General Physics of the Russian Academy of Sciences, the State Research Institute of Chemistry and Technology of Elements of Organic Compounds (Moscow), NanoTechCenter LLC (Tambov ) and other organizations. Measurements of the characteristics of nanoparticles, including the attenuation parameters of various electromagnetic radiation, can be performed at a stand at the Moscow Aviation Institute and other enterprises. Evaluation of the effectiveness of aerosol-forming nanostructure will be made on a specialized ground test bench in the process of measuring the characteristics of the aerosol system.
Claims (2)
где λTi - требуемый диапазон волн.1. A method of shielding electromagnetic radiation of an object, in which using on-board devices provide dispersion into the air between the object and the receivers of the aerosol forming nanostructure, forming the space of the screen, characterized in that the aerosol forming nanostructure is made up of several nanoparticles, each of which is produced in the form of powder in ground conditions or suspensions with transverse particle sizes ΔX≈ΔY = 30 ... 100 nm, length ΔZ Ti = λ Ti / 2 and the ratio ΔZ Ti / Δx = ΔZ Ti / Δy≅100 ... 3000 for each i-th sub-composition,
where λ Ti is the required wavelength range.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009121132/05A RU2425018C2 (en) | 2009-06-03 | 2009-06-03 | Method of shielding electromagnetic radiation of object required wavelengths |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009121132/05A RU2425018C2 (en) | 2009-06-03 | 2009-06-03 | Method of shielding electromagnetic radiation of object required wavelengths |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009121132A RU2009121132A (en) | 2010-12-10 |
| RU2425018C2 true RU2425018C2 (en) | 2011-07-27 |
Family
ID=44753722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009121132/05A RU2425018C2 (en) | 2009-06-03 | 2009-06-03 | Method of shielding electromagnetic radiation of object required wavelengths |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2425018C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2502082C2 (en) * | 2011-11-22 | 2013-12-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Дельта" | Method of protecting object from missile |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4704966A (en) * | 1986-05-16 | 1987-11-10 | Aai Corporation | Method of forming IR smoke screen |
| US5340395A (en) * | 1990-11-22 | 1994-08-23 | Giat Industries | Material for efficient masking in the infrared region |
| RU2113427C1 (en) * | 1996-05-13 | 1998-06-20 | Войсковая часть 61469 | Process of production of aerosol attenuating electromagnetic radiation of ehf range |
| RU2187062C2 (en) * | 2000-08-04 | 2002-08-10 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт транспортного машиностроения" | Method and device for protection of armored objective |
| US6484640B1 (en) * | 1999-03-27 | 2002-11-26 | Pepete Gmbh | Method of producing a screening smoke with one-way transparency in the infrared spectrum |
| RU2342353C1 (en) * | 2007-05-22 | 2008-12-27 | Сергей Николаевич Чувашев | Screening technique of infrared light |
-
2009
- 2009-06-03 RU RU2009121132/05A patent/RU2425018C2/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4704966A (en) * | 1986-05-16 | 1987-11-10 | Aai Corporation | Method of forming IR smoke screen |
| US5340395A (en) * | 1990-11-22 | 1994-08-23 | Giat Industries | Material for efficient masking in the infrared region |
| RU2113427C1 (en) * | 1996-05-13 | 1998-06-20 | Войсковая часть 61469 | Process of production of aerosol attenuating electromagnetic radiation of ehf range |
| US6484640B1 (en) * | 1999-03-27 | 2002-11-26 | Pepete Gmbh | Method of producing a screening smoke with one-way transparency in the infrared spectrum |
| RU2187062C2 (en) * | 2000-08-04 | 2002-08-10 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт транспортного машиностроения" | Method and device for protection of armored objective |
| RU2342353C1 (en) * | 2007-05-22 | 2008-12-27 | Сергей Николаевич Чувашев | Screening technique of infrared light |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2502082C2 (en) * | 2011-11-22 | 2013-12-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Дельта" | Method of protecting object from missile |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009121132A (en) | 2010-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4100102A (en) | Composition for screening infra-red radiation | |
| US6989525B2 (en) | Method for using very small particles as obscurants and taggants | |
| Chylek et al. | Enhanced absorption of solar radiation by cloud droplets containing soot particles in their surface | |
| Rao et al. | Effect of atmospheric transmission and radiance on aircraft infared signatures | |
| RU2425018C2 (en) | Method of shielding electromagnetic radiation of object required wavelengths | |
| Fussman | High energy laser propagation in various atmospheric conditions utilizing a new accelerated scaling code | |
| Zhang et al. | The real part of the refractive indices and effective densities for chemically segregated ambient aerosols in Guangzhou measured by a single-particle aerosol mass spectrometer | |
| Kelley | A new explanation for long-duration meteor radar echoes: Persistent charged dust trains | |
| Hu et al. | On-the-fly green generation and dispersion of AgI nanoparticles for cloud seeding nuclei | |
| Xu et al. | Echo characteristics of pulsed lasers in non-uniform smoke environments | |
| Johnstone et al. | The Dispersion and Deposition of Aerosols. | |
| Zhilyaev et al. | The physics of space intrusions. I. Features of the trajectories | |
| RU2546470C1 (en) | Camouflage net | |
| Freeland | Under an Ionized sky: From chemtrails to space fence lockdown | |
| RU2609816C1 (en) | Method of reducing visibility of aircraft plane | |
| Sun et al. | Research progress on composite interference of infrared/millimeter smoke material and its extinction performance | |
| Dremin et al. | High energy Cherenkov gluons at RHIC and LHC | |
| RU2326815C1 (en) | Aerosol-forming compound | |
| Li et al. | Research on anti-infrared smoke screen material technology | |
| Wang et al. | Multiple scattering of light by water cloud droplets with external and internal mixing of black carbon aerosols | |
| Ter Haar | An electrostatic-chemical model of ball lightning | |
| CN104134009B (en) | Blinding grenade radiation energy numerical simulation system and method | |
| RU2342353C1 (en) | Screening technique of infrared light | |
| KR101478643B1 (en) | Pyrotechnic smoke material for obscruing multi-spectrum using expanded graphite and red phosphorus | |
| Besedina et al. | Synoptic-scale cyclonic vortices and possible transport of fine particles from the troposphere into the stratosphere |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20130926 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner |