Çok katmanlı silindirik yapılarda elektromanyetik darbe ekranlama etkinliği analizi
Electromagnetic pulse shielding effectiveness analysis of multilayered cylindrical structures
Yazar: BAHA KANBEROĞLU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET YAHYA TEŞNELİ
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Elektromanyetik darbeler = Electromagnetic pulses ; Silindirik kabuklar = Cylindrical shells

Özet:
Elektromanyetik etkileşim, gelişen teknoloji ile beraber dikkat edilmesi gereken bir unsur haline gelmiştir. Cihazlar kendi aralarında etkileşime girebilmekte veya dış kaynaklı bir elektromanyetik dalgaya maruz kalarak zarar görebilmektedirler. Kullandığımız cihazların, araçların bu dış kaynaklı elektromanyetik dalgalara karşı gösterdiği ekranlama etkinliği performansı önemli bir çalışma alanı haline gelmiştir. Buradan yola çıkarak, bir uçağın ekseni üzerindeki elektromanyetik alanlar ile bunlara bağlı ekranlama etkinliği performansının, Bessel ve Neumann fonksiyonları kullanılarak oluşturulan bir matris yaklaşımı ile incelenmesi hedeflenmiştir. Uçak gövdesi silindirik kabuk gibi düşünülerek denklemler oluşturulmuştur. Bu matematiksel modelin sonuçları, CST elektromanyetik benzetim programında kurulan modelin sonuçları ile karşılaştırılarak doğrulanmıştır.
Ayrıca bu çalışmada, sivil ve askeri araçların, uçakların ve helikopterlerin camlarının yüksek genlikli elektromanyetik alanlara karşı gösterecekleri ekranlama etkinliğini belirleyen parametrelerin analizi yapılarak yeni bir tasarım ortaya koyulmuştur. Tasarımda, camların birbirine bağlanması ve aynı zamanda camın mekanik dayanımımın arttırılmasında kullanılan PVB veya TPU gibi malzemelerin içine fiber çubuklardan oluşan bir örgü gömülerek kompozit bir malzeme elde edilmesi hedeflenmiştir. Öncelikle düzlemsel panel tasarımı yapılmıştır. Seçilen parametreler ile yapılan hesaplama sonucu düzlemsel kompozit panelin etkin elektriksel parametreleri elde edilerek silindirik çalışma için hazırlanan denklemlerde ve CST modelinde kullanılmıştır. Silindirin dış kabuğunun takviyeli camdan oluştuğu varsayılarak modellemeler ve hesaplamalar yapılmıştır. Böylece, takviyeli cam panelin silindirik kabuk içinde sağlayabileceği ekranlama etkinliği gösterilmiştir. Matematiksel model ve benzetim ile elde edilen ekranlama etkinliği sonuçlarının uyumlu oldukları görülmektedir. Matematiksel modelin kullanıldığı yöntemin avantajı, herhangi bir parametre değişiminin uygulanmasının ve hesaplamanın hızlı şekilde gerçekleşmesidir.

Abstract:
Electromagnetic interference has become an important issue with developing technology. The devices can interact with each other or are exposed to an external electromagnetic wave. The shielding effectiveness performance of the devices against external electromagnetic waves has become an important field of study. From this point of view, it is aimed to investigate the electromagnetic fields and the shielding effectiveness performance of an aircraft on its axis with a matrix approach created by using the Bessel and Neumann functions. Equations are created by considering the aircraft as a cylindrical shell. The results of the mathematical model have been verified by comparing the results of the model established in the CST electromagnetic simulation program.
In addition, a new design has been introduced by analyzing the parameters determining the shielding effectiveness of civil and military vehicles, aircraft and helicopters' windows against high amplitude electromagnetic fields. In the design, it is aimed to obtain a composite material by embedding a mesh of fiber rods into materials such as PVB or TPU, which are used to bind the glass together and increase the mechanical strength of the glass. First of all, a composite panel design is considered. The aim of the design is to reinforce the binding material of the aircraft window(PVB, TPU) by embedding a mesh of fiber rods. The effective electrical parameters are obtained via composite panel design. The shell of the cylinder is considered to be made of reinforced aircraft window and cylindrical calculations and 3D modeling were performed via the effective parameters of composite panel. Thus, the shielding effectiveness provided by the reinforced glass panel in the cylindrical shell has been shown. It is clear that the shielding effectiveness results obtained by the mathematical model and simulation are compatible. The advantage of the method using the mathematical model is that the application of any parameter changes and the calculation takes place quickly.