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
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 title claims abstract description 19
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 claims abstract description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 6
- 230000005855 radiation Effects 0.000 abstract description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 abstract description 3
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 abstract description 3
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 abstract 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 abstract 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 23
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 3
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 3
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 239000006101 laboratory sample Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000004923 Acrylic lacquer Substances 0.000 description 1
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- 210000003850 cellular structure Anatomy 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000011231 conductive filler Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000009828 non-uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000001931 thermography Methods 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
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 (2)
| 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 |
| RU2822137C1 (ru) * | 2023-07-18 | 2024-07-02 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Краснодарское высшее военное авиационное училище летчиков имени Героя Советского Союза А.К. Серова" Министерства обороны РФ | Самолет с пониженной радиолокационной заметностью |
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 (2)
| 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 |
| RU2822137C1 (ru) * | 2023-07-18 | 2024-07-02 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Краснодарское высшее военное авиационное училище летчиков имени Героя Советского Союза А.К. Серова" Министерства обороны РФ | Самолет с пониженной радиолокационной заметностью |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Fan et al. | Microwave absorbing composite lattice grids | |
| Wang et al. | Multi-band microwave metamaterial absorber based on coplanar Jerusalem crosses | |
| Mishra et al. | Development of analytical approach to fabricate composites for microwave absorption | |
| 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 | |
| Kazantsev et al. | Broadening of operating frequency band of magnetic-type radio absorbers by FSS incorporation | |
| Ahmed et al. | A multiband bianisotropic FSS with polarization-insensitive and angularly stable properties | |
| RU2688635C1 (ru) | Устройство для защиты от электромагнитного излучения | |
| RU2500704C2 (ru) | Поглотитель электромагнитных волн и радиопоглощающий материал для его изготовления | |
| 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 | |
| Basyigit et al. | A new fire-resistant thin pyramidal absorber based straw and gypsum powder for cost-effective EMC test chambers | |
| Park et al. | Design of wide bandwidth pyramidal microwave absorbers using ferrite composites with broad magnetic loss spectra | |
| Rezende et al. | Radar cross section measurements (8-12 GHz) of magnetic and dielectric microwave absorbing thin sheets | |
| Lee et al. | Electromagnetic wave absorber with multiple resonance periodic pattern design for oblique incidence | |
| RU2589250C1 (ru) | Радиолокационная антенна с уменьшенной эффективной площадью рассеяния | |
| Mitrano et al. | CFRP-based broad-band radar absorbing materials | |
| Kaur et al. | A Review Based on Effects of Change in Thickness and Number of Layers on Microwave Absorbing Materials | |
| Nicolaescu | Radar absorbing materials used for target camouflage | |
| Tripathi et al. | Electromagnetic & microwave absorption properties of carbon black/PU di-electric nano-composite absorber | |
| RU2231181C2 (ru) | Слоистый поглотитель электромагнитных волн | |
| D'Aloia et al. | Analytical Modeling of Microwave Transmission Through Metasurfaces Made of Perforated Metal Plates, Arrays of Metal Patches, and Wire Grids | |
| Savi et al. | Shielding Effectiveness Measurements of Drywall Panel Coated with Biochar Layers. Electronics. 2022; 11: 2312 | |
| Dubey et al. | Multilayer broadband absorbing structures for terahertz region | |
| 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 |