RU2658145C1 - Electromagnetic radiation absorption device - Google Patents
Electromagnetic radiation absorption device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2658145C1 RU2658145C1 RU2017118232A RU2017118232A RU2658145C1 RU 2658145 C1 RU2658145 C1 RU 2658145C1 RU 2017118232 A RU2017118232 A RU 2017118232A RU 2017118232 A RU2017118232 A RU 2017118232A RU 2658145 C1 RU2658145 C1 RU 2658145C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electromagnetic radiation
- black body
- model
- coolant
- spherical structure
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q17/00—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q17/00—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems
- H01Q17/008—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems with a particular shape
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к вспомогательным средствам радиоэлектронного оборудования и, дополнительно, может быть использовано в качестве низкопотенциального источника тепловой энергии.The present invention relates to auxiliary means of electronic equipment and, in addition, can be used as a low potential source of thermal energy.
Энергия потока электромагнитного излучения от различных источников, рассеивающаяся в дальнейшем в окружающей среде, может быть преобразована в тепловую энергию. Например, в патенте EP 0124357, Toshiba, 1984 описан электромагнитный радиатор, включающий источники излучения и вакуумный контейнер циклотрона, соединённые между собой волноводом. Волновод встроен в теплоотводящую камеру. В патенте US 3660784, Ratheon, 1972 описано устройство поглощения электромагнитной энергии, содержащее волновод, в который встроен канал движения теплоносителя, связанный с теплообменным аппаратом. В свою очередь, предлагаемая установка для поглощения рассеиваемого электромагнитного излучения позволит расширить область использования данного класса устройств, например, применив их при испытаниях антенной техники. Предполагается увеличение количества поглощаемой тепловой энергии при сохранении простоты конструкции, при возможности использования данной установки в качестве низкопотенциального источника тепловой энергии.The energy of the flow of electromagnetic radiation from various sources, later dissipated in the environment, can be converted into thermal energy. For example, in patent EP 0124357, Toshiba, 1984 describes an electromagnetic radiator comprising radiation sources and a vacuum cyclotron container, interconnected by a waveguide. The waveguide is integrated in the heat sink chamber. In the patent US 3660784, Ratheon, 1972 describes a device for absorbing electromagnetic energy, containing a waveguide, which is embedded in the channel of movement of the coolant associated with the heat exchanger. In turn, the proposed installation for the absorption of scattered electromagnetic radiation will expand the scope of use of this class of devices, for example, by applying them when testing antenna technology. It is supposed to increase the amount of absorbed thermal energy while maintaining the simplicity of the design, if you can use this unit as a low-potential source of thermal energy.
Предложена установка для поглощения рассеиваемого электромагнитного излучения, содержащая средства подвода электромагнитного излучения и теплообменное оборудование, включающее модель абсолютно чёрного тела. Средства подвода электромагнитного излучения включают радиопрозрачную линзу облучателя антенной системы и входной патрубок модели абсолютно чёрного тела. Модель абсолютно чёрного тела включает, по меньшей мере, одну сферическую конструкцию, заполняемую теплоносителем, по преимуществу хладагентом. Пространство теплоносителя в сферической конструкции связано с, по меньшей мере, одним внешним теплообменным аппаратом. Модель абсолютно чёрного тела представляет собой мобильную конструкцию с ограничением на максимальный линейный размер груза.A facility for absorbing scattered electromagnetic radiation is proposed, comprising means for supplying electromagnetic radiation and heat exchange equipment, including a model of a completely black body. Means for supplying electromagnetic radiation include a radiolucent lens of the irradiator of the antenna system and the inlet of the model of a completely black body. The model of a completely black body includes at least one spherical structure filled with a coolant, mainly a refrigerant. The coolant space in a spherical structure is associated with at least one external heat exchanger. The model of an absolutely black body is a mobile design with a restriction on the maximum linear size of the load.
Основой предложенной установки является теплообменный аппарат – практическая модель абсолютно чёрного тела, состоящий из нескольких полых непрозрачных конструкций, по преимуществу сферических, вложенных друг в друга. В предельном случае может быть использована только одна конструкция, в которой образовано пространство (канал, полость, каналы) для циркуляции теплоносителя (хладагента), в качестве теплоносителя может быть использована вода из водопроводной сети. Например, может быть предложена модель абсолютно чёрного тела, состоящая из внешней 1 и внутренней 2 сферической конструкции. Во внутренней сферической конструкции 2 образовано пространство 3 для циркуляции теплоносителя (хладагента). Характерный размер (зазор) пространства 3 для циркуляции теплоносителя может быть рассчитан при решении кубического уравнения вида , где R – радиус внешней сферы (м); h – зазор между внешней и внутренней сферами (м); m – масса теплоносителя, заполняющего зазор; с – плотность теплоносителя. Циркуляция теплоносителя (хладагента) обеспечивает равенство температур на поверхности внутренней сферической конструкции 2, ограничивающей внутреннюю полость 4 внутри которой моделируются характеристики абсолютно чёрного тела. Пространство между внешней 1 и внутренней 2 сферическими конструкциями, а также внутренняя полость 4, образованная сферической конструкцией 2 может быть заполнена теплоизолирующей средой (газом (воздухом), теплоизолирующим материалом) либо в данном пространстве может быть создан вакуум. The basis of the proposed installation is a heat exchanger - a practical model of a completely black body, consisting of several hollow opaque structures, mainly spherical, embedded in each other. In the extreme case, only one design can be used in which space (channel, cavity, channels) is formed for the circulation of the coolant (refrigerant), water from the water supply network can be used as the coolant. For example, a model of a completely black body can be proposed, consisting of an outer 1 and an inner 2 spherical structure. In the inner spherical structure 2, a
Модель абсолютно чёрного тела обеспечивает множество поглощений и переизлучений подводимого потока электромагнитного излучения материалом внутренней сферической конструкции 2, преобразование поглощённой электромагнитной энергии в тепловую энергию, обеспечивающую нагрев теплоносителя в пространстве (канале, полости, каналах) 3 сферической конструкции 2. Внутренняя поверхность сферической конструкции 2, принимающая поток электромагнитного излучения и обращённая к полости 4, изготавливается с применением материалов наиболее эффективно поглощающих электромагнитное излучение. Например, может быть использован сверхширокодиапазонный гибкий тканый радиопоглощающий материал на основе наноструктурного ферромагнитного микропровода, обеспечивающий самозатухание электромагнитного излучения (в настоящее время данный материал используется для оборудования безэховых камер, устранения нежелательного электромагнитного фона, обеспечения биологической или же информационной безопасности). Также, в качестве материала для изготовления внутренней поверхности сферической конструкции 2 могут быть выбраны радиопоглощающие материалы коврового типа серии «Терновник» на основе обработанной полиэтилентерефталатной плёнки (в настоящее время данный материал используется при оборудовании безэховых и радиоэкранированных камер и помещений, обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронного оборудования и т.п.). The model of an absolutely black body provides a lot of absorption and reemission of the input electromagnetic radiation flux by the material of the internal spherical structure 2, the conversion of the absorbed electromagnetic energy into thermal energy, providing heating of the coolant in the space (channel, cavity, channels) 3 of the spherical structure 2. The inner surface of the spherical structure 2, receiving a stream of electromagnetic radiation and facing the cavity 4, is made using materials most effectively but absorbing electromagnetic radiation. For example, an ultra-wide-band flexible woven radar absorbing material based on a nanostructured ferromagnetic microwire can be used, which provides self-attenuation of electromagnetic radiation (this material is currently used to equip anechoic chambers, eliminate unwanted electromagnetic background, ensure biological or information security). Also, as a material for the manufacture of the inner surface of the spherical structure 2, carpet-absorbing materials of the Ternovnik series based on processed polyethylene terephthalate film can be selected (currently this material is used to equip anechoic and radio-shielded cameras and rooms, to ensure electromagnetic compatibility of electronic equipment and etc.).
Средства подвода электромагнитного излучения к модели абсолютно чёрного тела включают входной патрубок (зрачок) абсолютно чёрного тела 5 и радиопрозрачную линзу 6, корпус 7 которой, механически связан с оборудованием – источником электромагнитного излучения, например, облучателем 8 антенной системы, связанным с волноводом 9 и усилителем мощности. Диаметр облучателя 8, как правило, больше чем диаметр входного патрубка 5, что минимизирует рассеивание электромагнитного излучения вне модели абсолютно чёрного тела. Для оперативного присоединения к оборудованию – источнику электромагнитной энергии (типа облучателя антенной системы 8) установка представляет собой мобильную конструкцию на шасси или раме 7 для заданного типа для автомобильной транспортировки с ограничением на максимальный линейный размер груза (2,2 м в поперечнике согласно существующим транспортным нормам, в таком случае масса теплоносителя – технической воды заполняющего зазор составляет ~100 кг).Means for supplying electromagnetic radiation to a model of a completely black body include an inlet pipe (pupil) of a completely
Как и было указано выше, служащее для циркуляции теплоносителя пространство (канал, полости, каналы) 3 сферической конструкции 2 связано с внешним теплообменным аппаратом, например, рекуперативным низкотемпературным теплообменным аппаратом (НТОА), в котором тепло от теплоносителя (хладагента), циркулирующего в модели абсолютно чёрного тела может быть передано теплоносителю, предназначенному для дальнейшего хозяйственного использования. (Может быть использована система из нескольких низкотемпературных теплообменных аппаратов, естественный или искусственный водоём). На линии подвода теплоносителя к пространству 3 сферической конструкции 2 последовательно расположены: клапан V-1, расходомер (Р), фильтр (Ф), сорбент (С), клапан V-2, первая теплообменная поверхность НТОА. На линии отвода теплоносителя от пространства 3 сферической конструкции 2 последовательно расположены: вторая теплообменная поверхность НТОА, клапан V-3, отвод выхода теплоносителя (последовательно расположены клапан V-5, откачной насос (ОН), клапан V-6), отвод гидроаккумулятора (Г) с клапаном V-7, ротационный насос (Н), клапан V-4.As mentioned above, the space (channel, cavities, channels) 3 of the spherical structure 2 used for the circulation of the heat carrier is connected to an external heat exchanger, for example, a regenerative low-temperature heat exchanger (NTOA), in which heat from the heat carrier (refrigerant) circulating in the model a black body can be transferred to a coolant intended for further economic use. (A system of several low-temperature heat exchangers, a natural or artificial pond can be used). On the supply line of the coolant to the
Расход теплоносителя, необходимого для охлаждения внутренней сферической конструкции может быть рассчитан следующим образом, через уравнение теплового баланса , где A – работа, совершаемая подводимой (утилизируемой) мощностью в единицу времени t; С – удельная теплоемкость, кДж/кг⋅К; – масса теплоносителя, кг; – входная температура теплоносителя охлаждающего контура, К; – выходная температура теплоносителя охлаждающего контура, К. Дифференцируя по времени уравнение теплового баланса, получаем, что подводимая мощность W пропорциональна массовому расходу жидкости через контур теплообменник: . Удельный расход теплоносителя , кг/с, , следовательно, расхода теплоносителя . Для обеспечения непрерывной циркуляции теплоносителя (хладагента) в пространстве 3 модели абсолютно чёрного тела, контур циркуляции теплоносителя оборудован ротационным насосом (Н), например, скважинные насосы марок Sprut 90QJD, Aquatica, Pedrollo 4SR, и гидроаккумулятором (Г).The flow rate of the coolant needed to cool the internal spherical structure can be calculated as follows, through the heat balance equation where A is the work performed by the supplied (utilized) power per unit time t; C - specific heat, kJ / kg⋅K; - mass of the heat carrier, kg; - input temperature of the coolant of the cooling circuit, K; - the outlet temperature of the coolant of the cooling circuit, K. Differentiating the heat balance equation with respect to time, we find that the input power W is proportional to the mass flow rate of the liquid through the heat exchanger circuit: . Specific heat carrier flow kg / s therefore, coolant flow rate . To ensure continuous circulation of the coolant (refrigerant) in
Использование установки может быть проиллюстрировано следующим образом.The use of the installation can be illustrated as follows.
При испытании передатчиков электромагнитной энергии происходит её излучение в окружающее пространство. Направление излучения определяется диаграммой передающей системы: «усилитель мощности – волноводный тракт – облучатель – антенная система». Геометрия волнового фронта определяется, в основном, диаграммой направленности антенной системы, которая имеет главный лепесток, а также боковые и задние лепестки. Основная доля энергии излучается в направлении главного лепестка диаграммы направленности антенной системы. При испытаниях передающей системы «усилитель мощности – волноводный тракт – облучатель» на предельных режимах, когда антенная система не используется основной поток электромагнитного излучения выходит из раскрыва облучателя через радиопрозрачную мембрану и может представлять, как опасность для персонала, так и общую экологическую опасность. В свою очередь, обеспечив эффективное поглощение излученной в пространство электромагнитной энергии можно обеспечить экологическую чистоту и безопасность обслуживающего персонала при испытании радиопередатчиков на предельных режимах излучения.When testing transmitters of electromagnetic energy, it emits into the surrounding space. The direction of radiation is determined by the diagram of the transmitting system: "power amplifier - waveguide path - irradiator - antenna system". The wavefront geometry is determined mainly by the radiation pattern of the antenna system, which has a main lobe, as well as side and rear lobes. The bulk of the energy is radiated towards the main lobe of the antenna system. When testing the transmitting system “power amplifier - waveguide path - feed” at extreme conditions, when the antenna system is not used, the main flow of electromagnetic radiation leaves the aperture of the feed through the radiolucent membrane and can pose both a danger to personnel and a general environmental hazard. In turn, by ensuring the effective absorption of electromagnetic energy radiated into space, it is possible to ensure the environmental cleanliness and safety of service personnel when testing radio transmitters at maximum radiation conditions.
После подключения описанной выше модели абсолютно чёрного тела к облучателю 8 антенной системы и начала испытаний поток электромагнитного излучения, проходит через радиопрозрачную линзу 8, входит в патрубок (зрачок) абсолютно чёрного тела 5 и попадает в пространство 3 внутри сферической конструкции 2 модели абсолютно чёрного тела. Радиопрозрачная линза 6 – двояковыпуклая собирающая линза обеспечивает ввода потока электромагнитного излучения во внутреннюю полость 4 сферической конструкции 2 и согласование диаметра излучателя 8 и диаметра входного патрубка 5. Фокус линзы 6 должен совпадать с центром сечения входного патрубка абсолютно чёрного тела 5. After connecting the absolutely black body model described above to the
Электромагнитная энергия полностью поглощается за счёт нагрева материала конструкции. Из-за поглощения тепловой энергии внутренние стенки сферической конструкции 2 постоянно нагреваются. Плавление материала сферической конструкции 2 предотвращается за счёт использования системы охлаждения. Полученное сферической конструкцией 2 тепло отбирается с её внутренней поверхности теплоносителем (хладагентом), циркулирующим в замкнутом контуре и переносится его в низкотемпературный теплообменник (НТОА), в котором оно утилизируется, охлаждаясь встречным потоком теплоносителя и конвективным теплообменом с атмосферой. (Конструкция теплообменника может предусмотреть его использование для нагрева теплоносителя для каких-либо хозяйственных нужд).Electromagnetic energy is completely absorbed by heating the material of the structure. Due to the absorption of thermal energy, the inner walls of the spherical structure 2 are constantly heated. The melting of the material of the spherical structure 2 is prevented by the use of a cooling system. The heat obtained by the spherical structure 2 is taken from its inner surface by a coolant (refrigerant) circulating in a closed circuit and transferred to a low-temperature heat exchanger (NTOA), in which it is utilized, being cooled by an oncoming heat-carrier flow and convective heat exchange with the atmosphere. (The design of the heat exchanger may provide for its use for heating the coolant for any household needs).
Таким образом, предложенная установка обеспечит практически полное поглощение электромагнитного излучения, например, при испытаниях антенных систем, обезопасив тем самым персонал испытаний и окружающую среду. Тепловая энергия, полученная за счёт поглощения электромагнитного излучения, утилизируется в теплообменнике и может быть использована в качестве дополнительного низкопотенциального источника тепла. Конструкция и последовательность работы предложенной установки для поглощения электромагнитного излучения не ограничивается приведёнными выше примерами и может быть, в дальнейшем, усовершенствована и/или видоизменена согласно сущности изобретения.Thus, the proposed installation will provide almost complete absorption of electromagnetic radiation, for example, when testing antenna systems, thereby protecting test personnel and the environment. Thermal energy obtained by absorbing electromagnetic radiation is utilized in a heat exchanger and can be used as an additional low-potential heat source. The design and operation of the proposed installation for the absorption of electromagnetic radiation is not limited to the above examples and can be further improved and / or modified according to the invention.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017118232A RU2658145C1 (en) | 2017-05-25 | 2017-05-25 | Electromagnetic radiation absorption device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017118232A RU2658145C1 (en) | 2017-05-25 | 2017-05-25 | Electromagnetic radiation absorption device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2658145C1 true RU2658145C1 (en) | 2018-06-19 |
Family
ID=62620069
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017118232A RU2658145C1 (en) | 2017-05-25 | 2017-05-25 | Electromagnetic radiation absorption device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2658145C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3660784A (en) * | 1970-08-28 | 1972-05-02 | Raytheon Co | Energy absorber and evaporative cooling system |
US4313024A (en) * | 1977-04-05 | 1982-01-26 | Horne William E | Conversion of solar to electrical energy |
EP0124357B1 (en) * | 1983-04-28 | 1989-10-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Open waveguide electromagnetic wave radiator for heating a plasma |
SU1677459A1 (en) * | 1988-12-13 | 1991-09-15 | Институт Полупроводников Ан Усср | Radiation cooler |
CN103673316A (en) * | 2012-09-19 | 2014-03-26 | 上海新产业光电技术有限公司 | Solar photothermal receiver |
-
2017
- 2017-05-25 RU RU2017118232A patent/RU2658145C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3660784A (en) * | 1970-08-28 | 1972-05-02 | Raytheon Co | Energy absorber and evaporative cooling system |
US4313024A (en) * | 1977-04-05 | 1982-01-26 | Horne William E | Conversion of solar to electrical energy |
EP0124357B1 (en) * | 1983-04-28 | 1989-10-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Open waveguide electromagnetic wave radiator for heating a plasma |
SU1677459A1 (en) * | 1988-12-13 | 1991-09-15 | Институт Полупроводников Ан Усср | Radiation cooler |
CN103673316A (en) * | 2012-09-19 | 2014-03-26 | 上海新产业光电技术有限公司 | Solar photothermal receiver |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ahmed et al. | Natural convection coupled with radiation heat transfer in an inclined porous cavity with corner heater | |
US20150033764A1 (en) | Thermoelectric air conditioner | |
US3316732A (en) | Apparatus for controlling the temperature of the human body | |
RU2658145C1 (en) | Electromagnetic radiation absorption device | |
JP2016200316A5 (en) | ||
BRPI0406191A (en) | Basic structure of an absorption type air conditioner | |
CN108471699A (en) | A kind of deep-sea power supply cooling system | |
KR102156851B1 (en) | Heat exchanger using PCM | |
JP2016521649A (en) | Heat dissipator and associated thermal management circuit | |
CN104457013B (en) | A kind of hydrolock small-scale ammonia system refrigerator | |
KR101227080B1 (en) | Thermo-hygrostat | |
JP2014064864A (en) | Provision of daily necessities such as jacket, underwear, seat cover, helmet, bed pad, sleeping bag, mat for pets, and body bag for wheelchair and baby carriage having both cooling and heating functions, for which cold air/hot air generator (called semi-air-conditioning heat module) with built-in semiconductor heat exchanger (heat pump) and jacket, underwear, helmet, vehicle seat cover, bed pad, mat for pets, sleeping bag and body bag for baby carriage and wheelchair or the like configured with thin and light fiber as material with nearly zero air permeability and configured having special structure therein are integrated | |
ES2717289T3 (en) | Method and apparatus to control the evaporation of a liquefied gas | |
KR20140055417A (en) | Water treatment apparatus | |
RU2548468C2 (en) | Thermal control system of spacecraft | |
US20150083361A1 (en) | Heat transfer system and method | |
CN106304790B (en) | A kind of electronic equipment cooling and dehumidifying system | |
CN113375400A (en) | Liquid loop circulation refrigeration method for sealed cabin in vacuum environment | |
TW201309178A (en) | Cooling system for electronic device | |
CN104320957A (en) | Cooling system for electronic equipment | |
RU2543433C2 (en) | Spacecraft | |
CN203966575U (en) | The non-active cooling system of underground nuclear power station containment heat pipe | |
CN203586594U (en) | Twin-well underground heat exchange device | |
CN208833061U (en) | A kind of heat pipe that blast resistance construction is set | |
CN103863271B (en) | The cooling system of vehicle |