RU2688635C1 - Устройство для защиты от электромагнитного излучения - Google Patents
Устройство для защиты от электромагнитного излучения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2688635C1 RU2688635C1 RU2018112515A RU2018112515A RU2688635C1 RU 2688635 C1 RU2688635 C1 RU 2688635C1 RU 2018112515 A RU2018112515 A RU 2018112515A RU 2018112515 A RU2018112515 A RU 2018112515A RU 2688635 C1 RU2688635 C1 RU 2688635C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cell
- electromagnetic radiation
- radar
- lattice
- heat
- 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
- H01Q17/002—Devices for absorbing waves radiated from an antenna; Combinations of such devices with active antenna elements or systems using short elongated elements as dissipative material, e.g. metallic threads or flake-like particles
Landscapes
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
- Aerials With Secondary Devices (AREA)
Abstract
Изобретение относится к материалам для поглощения электромагнитных волн и конструкциям поглотителей, может быть использовано для создания экранов и панелей, для уменьшения инфракрасной и радиолокационной заметности объектов, в частности к использованию поглощающих и изоляционных материалов для уменьшения отражения радиолокационных сигналов и количества испускаемого инфракрасного излучения от объектов. Устройство содержит конструктивные элементы, ограничивающие толщину устройства, выполненные в виде диэлектрической решетки, образующей ячейки, размеры которых выбраны из условия λ/4≤a, b, h≤λ, где а - длина ячейки, b - ширина ячейки, h - высота ячейки, λ - длина волны электромагнитного излучения. Ячейка решетки покрыта радиопоглощающим материалом в составе полимерного связующего и высокодисперсного графитового поглотителя с поверхностной плотностью ρ=3…6 мг/см, взятым в соотношении компонентов по сухому остатку 1:1, основание решетки покрыто теплоотражающим материалом, а ячейки заполнены теплоизоляционным материалом. Технический результат заключается в улучшении стабильности характеристик коэффициента ослабления радиолокационного сигнала и в повышении теплоизоляционных свойств устройства для защиты от электромагнитного излучения. 2 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к материалам для поглощения электромагнитных волн и конструкциям поглотителей, может быть использовано для создания экранов и панелей, для уменьшения инфракрасной и радиолокационной заметности объектов, в частности к использованию поглощающих и изоляционных материалов для уменьшения отражения радиолокационных сигналов и количества испускаемого инфракрасного излучения от объектов. Предлагаемый материал и конструкция позволяют повысить скрытность объектов, вооружения и военной техники и уменьшить вероятность обнаружения их радиолокационными и тепловизионными средствами разведки и наведения оружия.
Известен поглотитель электромагнитных волн [патент RU №2383089, МПК H01Q 17/00 (2006, 1), опубл. 27.02.2010 г.], выполненный в виде диэлектрического слоя заданного размера - связующего и наполнителя, распределенного в объеме связующего. При этом наполнитель содержит множество дискретных электропроводящих резонансных элементов. Электропроводящие резонансные элементы выполнены в виде спиралей и/или меандров и распределены в объеме связующего равномерно, при этом они дополнительно распределены и по их длине.
Недостатками данного поглотителя являются высокие значения характеристик отражения на частотах ниже 5 ГГц, зависимость характеристик отражения от поляризации падающей волны электромагнитного излучения (ЭМИ).
Известны объемные поглотители электромагнитных волн, изготавливаемые на основе пенопласта (заявка ФРГ №159114, МПК H01Q 17/00, 1972 г.). В данной заявке пенопластовые элементы покрываются лаком, наполненным графитом или сажей.
Недостатком таких поглотителей является то, что они имеют нестабильность характеристик, зависящих от качества пропитки, низкую прочность пенопластовых фасонных элементов, высокий коэффициент отражения и низкие поглощающие качества.
Наиболее близким к заявленному изобретению является устройство для защиты от электромагнитного излучения [патент RU 2566338, МПК H01Q 17/00 (2006, 1), 20.10.2015 г., опубл. 27.10.2016 г.], которое включает углеродосодержащий поглощающий материал и ограничивающие толщину устройства радиопрозрачные конструктивные элементы, выполненные в виде диэлектрических решеток, образующих ячейки.
Недостатком устройства является нестабильность характеристик коэффициента ослабления в зависимости от частоты электромагнитного поля, обусловленная неоднородностью распределения углеграфитовых филаментов (поглощающий материал выполнен в виде хаотично спутанных углеграфитовых филаментов) в матрице полимерного связующего как в виде отдельных частиц (меньшая часть), так и в виде агрегатов различного размера (большая часть). Кроме того, устройство обладает оптической прозрачностью в инфракрасном диапазоне длин волн, тем самым не поглощает инфракрасное излучение испускаемое объектом.
Техническим результатом изобретения является улучшение стабильности характеристик коэффициента ослабления радиолокационного сигнала и повышение теплоизоляционных свойств устройства для защиты от электромагнитного излучения.
Технический результат достигается тем, что устройство для защиты от электромагнитного излучения, содержащее конструктивные элементы, ограничивающие толщину устройства, выполненные в виде диэлектрической решетки, образующей ячейки, согласно изобретению размеры ячеек решетки выбраны из условия λ/4≤a, b, h≤λ, где а - длина ячейки, b - ширина ячейки, h - высота ячейки, λ - длина волны электромагнитного излучения, ячейка решетки покрыта радиопоглощающим материалом в составе полимерного связующего и высокодисперсного графитового поглотителя, с поверхностной плотностью ρг=3…6 мг/см2, взятым в соотношении компонентов по сухому остатку 1:1, основание решетки покрыто теплоотражающим материалом, а ячейки - заполнены теплоизоляционным материалом.
Сущность изобретения заключается в том, что размеры ячеек решетки выбраны из условия λ/4≤a, b, h≤λ, где а - длина ячейки, b - ширина ячейки, h - высота ячейки, λ - длина волны электромагнитного излучения, ячейка решетки покрыта радиопоглощающим материалом в составе полимерного связующего и высокодисперсного графитового поглотителя, с поверхностной плотностью ρг=3…6 мг/см2, взятым в соотношении компонентов по сухому остатку 1:1, основание решетки покрыто теплоотражающим материалом, а ячейки - заполнены теплоизоляционным материалом.
Поглощения радиоволн в предлагаемом устройстве происходит в радиопоглощающей решетке с размерами ячейки, удовлетворяющими условию λ/4≤а, b, h≤λ, где а - длина ячейки, b - ширина ячейки, h - высота ячейки, λ - длина волны электромагнитного излучения [см. Кобак В.О. Радиолокационные отражатели / под ред. О.Н. Леонтьевского. - М.: Советское радио, 1975. - 348 с.]. Ячеистая структура радиопоглощающей решетки обеспечивает «плавный» вход электромагнитных волн и затухание падающего радиолокационного излучения за счет поглощающих стенок решетки.
В предлагаемом изобретении диэлектрической основой конструкции радиопоглощающей решетки служит полимерный композит (поликарбонат, углепластик, стеклопластик и т.п.), на поверхность которого нанесен радиопоглощающий материал.
В качестве поглотителя радиопоглощающего материала может использоваться, например, коллоидно-графитовый препарат с поверхностной плотностью ρг=3…6 мг/см2. Применение такого вида электропроводящего наполнителя дает возможность регулировать значения коэффициента отражения в широком диапазоне длин волн путем варьирования концентрации поглотителя в исходной рецептуре и его удельного электрического сопротивления [см. Малешко А.И., Половников С.П. Углерод, углеродные волокна, углеродные композиты. - М.: Сайнс-пресс, 2007. - 192 с., Симамура. Углеродные волокна. М.: Мир, 1987. - 297 с.].
В качестве связующего радиопоглощающего состава может использоваться, например, акриловый лак с малым значение сухого остатка (6-9%), обладающий повышенной твердостью [см. URL: http://www.himtek-yar.ru/catalog/paints/ak_113.html, дата обращения: 18.01.2018 г.].
Для снижения инфракрасного излучения объектов, пустоты ячеек радиопоглощающей решетки заполнены теплоизоляционным материалом с низким значением теплопроводности.
В качестве теплоизоляционного материала может использоваться, например, пенополиуретан, обладающий коэффициентом теплопроводности 0,019-0,035 ВТ/м2К при толщине 50 мм и плотности 35-160 кг/м2 [см. URL: http://www.ppu21.ru/article/12.html, дата обращения: 08.10.2017 г.].
В качестве материала с высокой отражающей способностью, для предотвращения прохождения собственного инфракрасного излучения от объектов наружу, может использоваться, например, алюминиевая фольга, которая отражает до 97% теплового излучения [см. URL: http://ingenerka.su/catalog/zashhitnye-pokrytiya/alyuminievaya-folga, дата обращения: 08.10.2017 г.], что значительно повышает эффективность используемого теплоизоляционного материала.
Измерения отражательных характеристик поглотителя электромагнитных волн в радиолокационном диапазоне длин волн проводились в соответствии с «Единой межотраслевой методикой измерения характеристик конструкционных материалов и покрытий, определяющих РЛ и оптическую заметность наземных объектов ВВТ видов Вооруженных Сил». Исследования проводились волноводным методом на установке, включающей панорамный измеритель КСВН и ослабления типа Р2-59, Р2-61, Р2-65, Р2-67.
На фигуре 1 представлена блок-схема лабораторной установки измерения радиолокационных характеристик лабораторных образцов устройства для защиты от электромагнитного излучения, где 1 - индикатор КСВН; 2 - генератор качающейся частоты; 3 - направленный ответвитель падающей волны; 4 - направленный ответвитель отраженной волны; 5 - рупорная антенна; 6 - исследуемый образец с отражательной пластиной.
Для получения частотных зависимостей отражательных характеристик лабораторных образцов устройства для защиты от электромагнитного излучения проводились измерения коэффициента отражения по мощности при нормальном падении электромагнитной волны длинной λ=1…5 см.
В ходе экспериментальных исследований установлено, что наименьшим коэффициентом отражения Котр обладают образцы устройства с конструктивными параметрами радиопоглощающей решетки, в которой линейные размеры ячейки удовлетворяют условию λ/4≤a, b, h≤λ, где а - длина ячейки, b - ширина ячейки, h - высота ячейки, λ - длина волны ЭМИ, и поверхностной плотностью поглотителя ρг:
на длине волны λ=1 см: a,b,=1 см, h=1 см, ρг=6 мг/см2, Котр=-16 дБ;
на длине волны λ=2 см: а,b,=2 см, h=2 см, ρг=4 мг/см2, Котр=-18 дБ;
на длине волны λ=3 см: a,b,=2 см, h=3 см, ρг=3…4 мг/см2, Котр=-16 дБ;
на длине волны λ=5 см: a,b,=4 см, h=4 см, ρг=3 мг/см2, Котр=-12 дБ.
Устройство для защиты от электромагнитного излучения работает следующим образом (фигура 2).
Электромагнитные волны радиолокационного диапазона, падающие из свободного пространства, поглощаются на элементах радиопоглощающей решетки 1. Снижение инфракрасной заметности объекта происходит за счет того, что теплоизоляционный материал 2 удерживает, а теплоотражающее покрытие 3 отражает собственное инфракрасное излучение испускаемое объектом.
Устройство для защиты от электромагнитного излучения может быть использовано при разработке средств маскировки для обеспечения скрытности объектов, вооружения и военной техники от аппаратуры наблюдения, систем обнаружения, распознавания и захвата цели, работающих в радиолокационном и инфракрасном диапазонах длин волн ЭМИ.
Claims (1)
- Устройство для защиты от электромагнитного излучения, содержащее конструктивные элементы, ограничивающие толщину устройства, выполненные в виде диэлектрической решетки, образующей ячейки, отличающееся тем, что размеры ячеек решетки выбраны из условия λ/4≤a, b, h≤λ, где а - длина ячейки, b - ширина ячейки, h - высота ячейки, λ - длина волны электромагнитного излучения, ячейка решетки покрыта радиопоглощающим материалом в составе полимерного связующего и высокодисперсного графитового поглотителя с поверхностной плотностью ρг=3…6 мг/см2, взятым в соотношении компонентов по сухому остатку 1:1, основание решетки покрыто теплоотражающим материалом, а ячейки заполнены теплоизоляционным материалом.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018112515A RU2688635C1 (ru) | 2018-04-06 | 2018-04-06 | Устройство для защиты от электромагнитного излучения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018112515A RU2688635C1 (ru) | 2018-04-06 | 2018-04-06 | Устройство для защиты от электромагнитного излучения |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2688635C1 true RU2688635C1 (ru) | 2019-05-22 |
Family
ID=66637016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018112515A RU2688635C1 (ru) | 2018-04-06 | 2018-04-06 | Устройство для защиты от электромагнитного излучения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2688635C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6217978B1 (en) * | 1998-08-28 | 2001-04-17 | Tdk Corporation | Incombustible honeycomb radio absorptive material and radio absorber using the same |
| JP3772187B2 (ja) * | 2002-07-18 | 2006-05-10 | 国立大学法人 北海道大学 | 電磁波吸収体 |
| RU2383089C2 (ru) * | 2008-04-24 | 2010-02-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") | Поглотитель электромагнитных волн |
| RU2566338C2 (ru) * | 2014-02-05 | 2015-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") | Устройство для защиты от электромагнитного излучения |
-
2018
- 2018-04-06 RU RU2018112515A patent/RU2688635C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6217978B1 (en) * | 1998-08-28 | 2001-04-17 | Tdk Corporation | Incombustible honeycomb radio absorptive material and radio absorber using the same |
| JP3772187B2 (ja) * | 2002-07-18 | 2006-05-10 | 国立大学法人 北海道大学 | 電磁波吸収体 |
| RU2383089C2 (ru) * | 2008-04-24 | 2010-02-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") | Поглотитель электромагнитных волн |
| RU2566338C2 (ru) * | 2014-02-05 | 2015-10-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт химии и механики" (ФГУП "ЦНИИХМ") | Устройство для защиты от электромагнитного излучения |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Multi-band microwave metamaterial absorber based on coplanar Jerusalem crosses | |
| Fan et al. | Microwave absorbing composite lattice grids | |
| Engheta | Thin absorbing screens using metamaterial surfaces | |
| Kazantsev et al. | Broadening of operating frequency band of magnetic-type radio absorbers by FSS incorporation | |
| Zelenchuk et al. | Split-ring FSS spiral phase plate | |
| Hou et al. | Planar multilayer structure for broadband broad-angle RCS reduction | |
| Folgueras et al. | Multilayer radar absorbing material processing by using polymeric nonwoven and conducting polymer | |
| Folgueras et al. | Evaluation of a nanostructured microwave absorbent coating applied to a glass fiber/polyphenylene sulfide laminated composite | |
| Mishra et al. | Development of analytical approach to fabricate composites for microwave absorption | |
| RU2688635C1 (ru) | Устройство для защиты от электромагнитного излучения | |
| Saleem et al. | Coding artificial magnetic conductor ground and their application to high‐gain, wideband radar cross‐section reduction of a 2× 2 antenna array | |
| RU2500704C2 (ru) | Поглотитель электромагнитных волн и радиопоглощающий материал для его изготовления | |
| Rezende et al. | Radar cross section measurements (8-12 GHz) of magnetic and dielectric microwave absorbing thin sheets | |
| Park et al. | Design of wide bandwidth pyramidal microwave absorbers using ferrite composites with broad magnetic loss spectra | |
| Lee et al. | Electromagnetic wave absorber with multiple resonance periodic pattern design for oblique incidence | |
| RU2589250C1 (ru) | Радиолокационная антенна с уменьшенной эффективной площадью рассеяния | |
| Nicolaescu | Radar absorbing materials used for target camouflage | |
| Kaur et al. | A Review Based on Effects of Change in Thickness and Number of Layers on Microwave Absorbing Materials | |
| Tripathi et al. | Electromagnetic & microwave absorption properties of Carbon black/PU di-electric Nano-composite absorber | |
| Säily et al. | Studies on specular and non-specular reflectivities of radar absorbing materials (RAM) at submillimetre wavelengths | |
| Mitrano et al. | CFRP-based broad-band radar absorbing materials | |
| Savi et al. | Shielding Effectiveness Measurements of Drywall Panel Coated with Biochar Layers. Electronics. 2022; 11: 2312 | |
| RU2231181C2 (ru) | Слоистый поглотитель электромагнитных волн | |
| Tellakula et al. | Carbon nanotubes, fillers, and FSS as potential EM absorbers | |
| Grinev et al. | A Theoretical and Experimental Study of Frequency-Selective Structures for Reducing the Scattering Properties of a Phased Antenna Array |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210407 |