RU2456722C1 - Конструкционный радиопоглощающий материал - Google Patents
Конструкционный радиопоглощающий материал Download PDFInfo
- Publication number
- RU2456722C1 RU2456722C1 RU2011118711/07A RU2011118711A RU2456722C1 RU 2456722 C1 RU2456722 C1 RU 2456722C1 RU 2011118711/07 A RU2011118711/07 A RU 2011118711/07A RU 2011118711 A RU2011118711 A RU 2011118711A RU 2456722 C1 RU2456722 C1 RU 2456722C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- structural
- radar absorbing
- absorbing material
- dielectric layer
- filler
- Prior art date
Links
Landscapes
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области конструкционных радиопоглощающих материалов, которые используются для обеспечения электромагнитной совместимости бортовой аппаратуры, защиты персонала от электромагнитного излучения в СВЧ диапазоне. Предложенный конструкционный радиопоглощающий материал содержит последовательно расположенные внешний конструкционный слой, диэлектрический слой и металлический экран, при этом диэлектрический слой является конструкционным и представляет собой градиентную структуру, выполненную из стеклопластика, содержащего поглощающий наполнитель в виде науглероженного волокна. Диэлектрическая проницаемость материала увеличивается от внешнего конструкционного слоя к металлическому экрану. Поглощающий наполнитель представляет собой науглероженное рубленое волокно в виде диполей с отношением длины волокна к диаметру 200-1000. Содержание поглощающего наполнителя в каждом пакете составляет не более 1% по объему. Диэлектрический слой включает, по крайней мере, два пакета из конструкционных монослоев стеклопластика с различным содержанием поглощающего наполнителя. Повышение эффективности защиты от электромагнитного излучения при высоких прочностных характеристиках материала является техническим результатом изобретения. 5 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.
Description
Изобретение относится к области конструкционных радиопоглощающих материалов, которые используются для обеспечения электромагнитной совместимости бортовой аппаратуры, защиты персонала от электромагнитного излучения в СВЧ диапазоне.
В настоящее время существует множество радиопоглощающих материалов в виде покрытий, напыляемых или приклеиваемых на защищаемые объекты или изделия. При их применении увеличивается вес изделия, что приводит к ограничению толщины и диапазона частот эффективного действия. Кроме того, возникает опасность уноса (отклеивания) покрытия в процессе эксплуатации.
Известен конструкционный материал, поглощающий электромагнитное излучение, представляющий собой многослойную структуру, имеющую в своем составе поглощающие диэлектрические слои, пропитанные полимерным связующим. Поглощающие слои содержат наполнитель в виде диполей из углеродсодержащих волокон и располагаются между диэлектрическими слоями на основе кевлара, пластика или вспененного полиуретана (пат. EP №0742095).
Данная структура материала обеспечивает уровень ослабления ЭМИ более чем на 20 дБ в дискретных частотных диапазонах в пределах от 5 до 26 ГГц и обладает механической прочностью (прочность при растяжении 15 МПа, модуль упругости - 2,5 ГПа).
Известен также трехслойный радиопоглощающий материал диэлектрического типа, включающий слои с разной диэлектрической проницаемостью, возрастающей от внешнего слоя к внутреннему, наполненному электрически проводящими частицами (пат. US №6111534).
Материал эффективен в диапазонах частот 8-18 ГГц, 35 ГГц и 94 ГГц. В качестве поглощающего наполнителя (электрически проводящих частиц) используются гранулы углерода, диаметром меньше 0,1 мм. Количество его не превышает по массе 10% и обеспечивает ослабление электромагнитной энергии отраженной волны более 10 дБ в указанных частотных диапазонах. Кроме того, данный материал имеет прочность на сжатие около 100 МПа.
Недостатком известных технических решений является низкая механическая прочность радиопоглощающих материалов, которая не позволяет изготавливать из них детали и элементы изделий для обеспечения электромагнитной совместимости бортовой аппаратуры, защиты персонала от электромагнитного излучения в СВЧ диапазоне.
Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является конструкционный радиопоглощающий материал, состоящий из собранных в плоский пакет внешнего конструкционного слоя, тонкого электропроводящего слоя, согласующего диэлектрического слоя и металлического экрана, при этом электропроводящий слой расположен между конструкционным и согласующим диэлектрическим слоем, а с другой стороны согласующего диэлектрического слоя расположен металлический экран (пат. РФ №2367069).
Недостатком прототипа является то, что слои, обеспечивающие прочностные характеристики, не используются как радиопоглощающие, а электропроводящий и согласующий (диэлектрический) слои не являются конструкционными, при этом электропроводящий слой не может обеспечить эффективность в широкой полосе частот. Так, при толщине 14 мм данная структура эффективна только в диапазоне длин волн 3,32-8,62 см (перекрытие всего в 2,6 раза).
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение прочностных характеристик радиопоглощающего конструкционного материала при расширении диапазона длин волн, в котором сохраняются радиотехнические характеристики.
Поставленная техническая задача достигается тем, что предлагается конструкционный радиопоглощающий материал, включающий последовательно расположенные внешний конструкционный слой, диэлектрический слой и металлический экран, в котором диэлектрический слой является конструкционным и представляет собой градиентную структуру из стеклопластика, содержащего поглощающий наполнитель в виде науглероженного волокна, при этом диэлектрическая проницаемость увеличивается от внешнего конструкционного слоя к металлическому экрану.
Поглощающий наполнитель выполнен из науглероженного рубленого волокна в виде диполей с отношением длины волокна к диаметру 200÷1000.
Содержание поглощающего наполнителя в каждом пакете составляет не более 1% по объему.
Диэлектрический слой включает, по крайней мере, два пакета из конструкционных монослоев стеклопластика с различным содержанием поглощающего наполнителя.
Внешний конструкционный слой дополнительно содержит поглощающий наполнитель.
В качестве металлического экрана используют электропроводящую ткань или ткань с электропроводящим покрытием.
В отличие от прототипа, в предлагаемом изобретении диэлектрический слой является конструкционным и выполнен в виде градиентной структуры из нескольких пакетов монослоев из стеклопластика, содержащего в качестве наполнителя науглероженное волокно, что позволяет значительно увеличить прочность на разрыв и получить удовлетворительные радиотехнические характеристики в широком диапазоне частот радиопоглощающего материала. В качестве поглощающего наполнителя используются распределенные по объему длинномерные резистивные элементы (диполи с отношением длины к диаметру порядка сотен). Правильно выбранные отношение длины к диаметру науглероженного волокна, толщины структуры и объемного распределения наполнителя по слоям обеспечивают наиболее полное поглощение электромагнитной энергии в материале и уровень отражения электромагнитных волн от материала, равный примерно уровню отражения на границе раздела воздух - материал в широком диапазоне частот. Применение одного электропроводящего слоя (в прототипе) за счет интерференции может обеспечить величину уровня отражения менее, чем на границе раздела, но в очень узкой полосе частот, вне этой полосы уровень отражения будет значительно выше, чем на границе раздела. При отношении длины диполей к их диаметру порядка сотен коэффициент деполяризации очень мал и благодаря этому необходимая их концентрация также очень мала (не более 1% по объему). При такой концентрации конструкционные свойства слоев не ухудшаются.
Примеры осуществления.
Конструкционный радиопоглощающий материал, состоящий из внешнего конструкционного слоя, диэлектрического слоя и металлического экрана, получали методом прессования.
Внешний конструкционный слой состоял из 14 монослоев стеклоткани Т-60 (ТУ 6-48-057-86904-111-92), пропитанной связующим ВСЭ-1212 (ТУ 1-595-12-1068-2009), и имел толщину 2,3 мм.
Диэлектрический слой состоял из трех пакетов с разным содержанием поглощающего наполнителя и толщиной.
В качестве поглощающего наполнителя использовали науглероженные волокна (ТУ 1-595-19-1022-2007) - «Углен-ЦШЭ» и «Углен-9» длиной 5 мм.
Пакет №1 (отсчет номеров пакетов от металлического экрана) состоял из 10-ти монослоев стеклоткани Т-60 (ТУ 6-48-057-86904-111-92), пропитанной связующим ВСЭ-1212 (ТУ 1-595-12-1068-2009), и равномерно распределенного в нем поглощающего наполнителя «Углен-9» в количестве 0,16 об.%. Толщина пакета составляла 1,77 мм.
Пакет №2 состоял из 19-ти монослоев стеклоткани Т-60 (ТУ 6-48-057-86904-111-92), пропитанной связующим ВСЭ-1212 (ТУ 1-595-12-1068-2009), и равномерно распределенного в нем поглощающего наполнителя «Углен-ЦШЭ» в количестве 0,27 об.%. Толщина пакета составляла 3,23 мм.
Пакет №3 состоял из 24-х монослоев стеклоткани Т-60 (ТУ 6-48-057-86904-111-92), пропитанной связующим ВСЭ-1212 (ТУ 1-595-12-1068-2009), и равномерно распределенного в нем поглощающего наполнителя «Углен-ЦШЭ» в количестве 0,10 об.%. Толщина пакета составляла 4,1 мм.
Полученные слои соединяли с металлическим экраном в соответствии с фигурой 1 и подвергали прессованию.
В качестве металлического экрана использовали металлизированную стеклоткань Э-0,1Н (ТУ-11-501-79).
Общая толщина материала в результате составила 11,4 мм.
В таблице 1 приведены значения коэффициентов отражения предложенного материала и прототипа.
Из таблицы 1 видно, что предлагаемый материал в отличие от слаборезонансного прототипа имеет удовлетворительные радиотехнические характеристики в широком диапазоне частот (длин волн), имеет преимущество по прочности на разрыв не менее чем в 2 раза, частотному диапазону в 2,3 раза и толщине в 1,2 раз при величине коэффициента отражения не выше - 10 дБ.
| Таблица 1 | |||||||
| Частота, ГГц | Длина волны, см | Коэффициент отражения, дБ | Прочность на разрыв, МПа | Толщина, мм | |||
| Предлагаемый материал | Прототип | Предлагаемый материал | Прототип | Предлагаемый материал | Прототип | ||
| 2,0 | 15 | -10,8 | -6,0 | не менее 300 | не более 130 | 11,4 | 14,0 |
| 3,0 | 10 | -10,8 | -9,0 | ||||
| 4,0 | 7,5 | -11,4 | -15,0 | ||||
| 5,0 | 6,0 | -10,2 | -14,0 | ||||
| 6,0 | 5,0 | -10,0 | -14,0 | ||||
| 7,5 | 4,0 | -11,7 | -14,0 | ||||
| 10,0 | 3,0 | -13,1 | -7,0 | ||||
| 12,0 | 2,5 | -10,0 | -5,0 | ||||
Предлагаемое изобретение позволит обеспечить электромагнитную совместимость бортового радиоэлектронного оборудования летательных аппаратов и защиту от электромагнитного излучения.
Высокие прочностные характеристики конструкционного радиопоглощающего материала позволяют использовать его для изготовления конструктивных узлов и элементов.
Claims (6)
1. Конструкционный радиопоглощающий материал, включающий последовательно расположенные внешний конструкционный слой, диэлектрический слой и металлический экран, отличающийся тем, что диэлектрический слой является конструкционным и представляет собой градиентную структуру из стеклопластика, содержащего поглощающий наполнитель в виде науглероженного волокна, при этом диэлектрическая проницаемость увеличивается от внешнего конструкционного слоя к металлическому экрану.
2. Конструкционный радиопоглощающий материал по п.1, отличающийся тем, что поглощающий наполнитель выполнен из науглероженного рубленого волокна в виде диполей с отношением длины волокна к диаметру 200÷1000.
3. Конструкционный радиопоглощающий материал по п.1, отличающийся тем, что содержание поглощающего наполнителя в каждом пакете составляет не более 1% по объему.
4. Конструкционный радиопоглощающий материал по п.1, отличающийся тем, что диэлектрический слой включает, по крайней мере, два пакета из конструкционных монослоев стеклопластика с различным содержанием поглощающего наполнителя.
5. Конструкционный радиопоглощающий материал по п.1, отличающийся тем, что внешний конструкционный слой дополнительно содержит поглощающий наполнитель.
6. Конструкционный радиопоглощающий материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве металлического экрана используют электропроводящую ткань или ткань с электропроводящим покрытием.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011118711/07A RU2456722C1 (ru) | 2011-05-11 | 2011-05-11 | Конструкционный радиопоглощающий материал |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011118711/07A RU2456722C1 (ru) | 2011-05-11 | 2011-05-11 | Конструкционный радиопоглощающий материал |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2456722C1 true RU2456722C1 (ru) | 2012-07-20 |
Family
ID=46847596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011118711/07A RU2456722C1 (ru) | 2011-05-11 | 2011-05-11 | Конструкционный радиопоглощающий материал |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2456722C1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2578769C2 (ru) * | 2014-02-14 | 2016-03-27 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Устройство из полимерных композитных материалов для снижения радиолокационной заметности объектов различного назначения |
| RU2623577C1 (ru) * | 2016-07-11 | 2017-06-28 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Феррит-Домен" | Композиционный радиопоглощающий конструкционный материал |
| RU2714110C1 (ru) * | 2019-07-30 | 2020-02-12 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" | Многослойное сверхширокополосное поглощающее покрытие |
| RU2781764C1 (ru) * | 2021-12-09 | 2022-10-17 | Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") | Планарная СВЧ поглощающая структура и способ ее изготовления |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991005376A1 (en) * | 1989-10-02 | 1991-04-18 | General Atomics | Bulk rf absorber apparatus and method |
| EP0742095A2 (en) * | 1995-05-12 | 1996-11-13 | Oto Melara S.p.A. | Composite material structure able to absorb and dissipate incident electromagnetic radiation power, in particular for air, water and land craft and for fixed ground installations |
| WO1999027612A1 (de) * | 1997-11-25 | 1999-06-03 | Daimler-Chrysler Ag | Verfahren zur herstellung eines radarreflexionsmindernden bauelementes |
| US6406783B1 (en) * | 1998-07-15 | 2002-06-18 | Mcdonnell Douglas Helicopter, Co. | Bulk absorber and process for manufacturing same |
| RU2242487C1 (ru) * | 2003-06-26 | 2004-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "РАДИОСТРИМ" | Композицонный материал для поглощения электромагнитного излучения и способ его получения |
| RU2309495C2 (ru) * | 2005-12-23 | 2007-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. академика М.Ф.Решетнева" | Поглотитель электромагнитных волн |
| RU2367069C2 (ru) * | 2007-02-19 | 2009-09-10 | Академия Гражданской Защиты МЧС РФ | Конструкционный материал для поглощения электромагнитного излучения в широком диапазоне рабочих длин волн |
-
2011
- 2011-05-11 RU RU2011118711/07A patent/RU2456722C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991005376A1 (en) * | 1989-10-02 | 1991-04-18 | General Atomics | Bulk rf absorber apparatus and method |
| EP0742095A2 (en) * | 1995-05-12 | 1996-11-13 | Oto Melara S.p.A. | Composite material structure able to absorb and dissipate incident electromagnetic radiation power, in particular for air, water and land craft and for fixed ground installations |
| WO1999027612A1 (de) * | 1997-11-25 | 1999-06-03 | Daimler-Chrysler Ag | Verfahren zur herstellung eines radarreflexionsmindernden bauelementes |
| US6406783B1 (en) * | 1998-07-15 | 2002-06-18 | Mcdonnell Douglas Helicopter, Co. | Bulk absorber and process for manufacturing same |
| RU2242487C1 (ru) * | 2003-06-26 | 2004-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "РАДИОСТРИМ" | Композицонный материал для поглощения электромагнитного излучения и способ его получения |
| RU2309495C2 (ru) * | 2005-12-23 | 2007-10-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. академика М.Ф.Решетнева" | Поглотитель электромагнитных волн |
| RU2367069C2 (ru) * | 2007-02-19 | 2009-09-10 | Академия Гражданской Защиты МЧС РФ | Конструкционный материал для поглощения электромагнитного излучения в широком диапазоне рабочих длин волн |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2578769C2 (ru) * | 2014-02-14 | 2016-03-27 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | Устройство из полимерных композитных материалов для снижения радиолокационной заметности объектов различного назначения |
| RU2623577C1 (ru) * | 2016-07-11 | 2017-06-28 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Феррит-Домен" | Композиционный радиопоглощающий конструкционный материал |
| RU2714110C1 (ru) * | 2019-07-30 | 2020-02-12 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр "Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук" | Многослойное сверхширокополосное поглощающее покрытие |
| RU2781764C1 (ru) * | 2021-12-09 | 2022-10-17 | Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") | Планарная СВЧ поглощающая структура и способ ее изготовления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4012738A (en) | Combined layers in a microwave radiation absorber | |
| RU2456722C1 (ru) | Конструкционный радиопоглощающий материал | |
| CN107968265A (zh) | 一种基于缩比理论的高性能吸波体设计方法 | |
| CN109228587A (zh) | 一种吸波材料及其制备方法 | |
| CN108045060A (zh) | 一种防爆宽频吸波复合材料及其制备方法 | |
| Wang et al. | Design of an ultra-thin absorption layer with magnetic materials based on genetic algorithm at the S band | |
| Zhuravlev et al. | Composite radio-absorbing material based on carbonyl iron for millimeter wavelength range | |
| CN210725887U (zh) | 一种用于亚毫米波频段的轻质宽频吸波结构 | |
| KR101614716B1 (ko) | 근역장 노이즈를 흡수하기 위한 도체 주기구조를 가지는 전자파 흡수필름 및 흡수체 | |
| CN110614824A (zh) | 一种组合吸波角锥及其制备方法 | |
| US20070052575A1 (en) | Near-field electromagnetic wave absorber | |
| TWI716155B (zh) | 電容式匿蹤複合結構 | |
| CN210123261U (zh) | 一种隐身防弹板 | |
| ITMI950970A1 (it) | Struttura di materiale composito atta ad assorbire e dissipare la potenza della radiazione elettromagnetica incidente in particolare | |
| RU115127U1 (ru) | Радиопоглощающее покрытие | |
| RU2470967C2 (ru) | Защитное покрытие | |
| Lakhtakia et al. | Comment on:‘Wide incidence angle and polarization insensitive dual broad-band metamaterial absorber based on concentric split and continuous rings resonator structure’ | |
| Kaur et al. | A Review Based on Effects of Change in Thickness and Number of Layers on Microwave Absorbing Materials | |
| RU2566338C2 (ru) | Устройство для защиты от электромагнитного излучения | |
| Keskin et al. | Analysis and measurement of the electromagnetic shielding efficiency of the multi-layered carbon fiber composite fabrics | |
| RU2578769C2 (ru) | Устройство из полимерных композитных материалов для снижения радиолокационной заметности объектов различного назначения | |
| RU2504053C2 (ru) | Широкодиапазонное многослойное радиопрозрачное укрытие для антенн | |
| JP2015162647A (ja) | マイクロ波領域用の電磁波吸収体 | |
| RU2243899C2 (ru) | Радиопоглощающее покрытие | |
| EA201800485A1 (ru) | Универсальное теплорадиопоглощающее покрытие |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130512 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20150620 |