Учебно-лабораторная установка по оценке эффективности защиты от воздействия простейшего имитатора мощного радиочастотного излучателя
EDUCATIONAL AND LABORATORY INSTALLATION FOR EVALUATING THE EFFECTIVENESS OF PROTECTION AGAINST THE EFFECTS OF A SIMPLE IMITATOR OF A POWERFUL RADIO FREQUENCY EMITTER

Изобретение является техническим устройством, предназначенным для обучения курсантов и слушателей военных учебных заведений основам поражающего действия и принципов защиты от мощного радиочастотного излучателя, имитации его воздействия на различные материалы и биообъекты, а также оценки эффективности защиты от него.
В войсках РХБ защиты, подобные установки отсутствуют. Однако, известен ряд других полезных моделей (изобретений) относящихся к области использования и развития лабораторных установок, использующихся в учебных заведениях для изучения физических явлений, а именно.
«Учебный прибор по физике для изучения свойств электромагнитных волн» (Автор (ы): Ермакович Константин Константинович (RU), Анисимов Николай Михайлович (RU), Патент на полезную модель SU 1300539 А1 Опубликовано: 30.03.1987, Патентообладатель (и): Липецкий государственный педагогический институт (RU)) [1].
Учебный прибор по физике для изучения свойств электромагнитных волн, содержащий генератор (8) с рупорной антенной, набор преобразователей (15), изменяющих параметры излучения генератора и приемник (14), регистрирующий преобразованное излучение, отличающийся тем, что он имеет выполненный из диэлектрика подвижный стержень (11) с диэлектрической проницаемостью, равной единице, и закрепленную на его торце согласующую металлическую вставку (10), а генератор (8) содержит связанный с источником питания двухполупериодный выпрямитель (13), связанный с ним волновод, один конец которого соединен с волноводом, теплоотводящий стержень (2), закрепленный на волноводе (3), и диод Ганна (1), один электрод которого расположен внутри волновода и закреплен на теплоотводящем стержне, а второй электрод (5) соединен с внутренней обкладкой конденсатора (6) и имеет на конце металлический диск-резонатор (7), расположенный в волноводе, при этом в волноводе на свободном его конце установлена металлическая заглушка (9), а подвижный стержень (11) расположен в рупорной антенне и концом, несущим металлическую вставку - в волноводе (фиг. 1).
«Устройство для демонстрации особенностей распространения радиоволн» (Автор (ы): Добровольский Дмитрий Дмитриевич (RU), Родос Леонид Яковлевич (RU), Чистяков Дмитрий Аркадьевич (RU), Патент на полезную модель SU 1167641 А1 Опубликовано: 15.07.1985, Патентообладатель (и): Северо-Западный заочный политехнический институт (RU)) [2].
Устройство для демонстрации особенностей распространения радиоволн, содержащее размещенную на основании модель участка земной поверхности (1), установленные над моделью передающую (6) и приемную (11) антенны, СВЧ - генератор (10), посредством гибкого волновода (7) соединенный с передающей антенной, и измеритель (15), через другой гибкий волновод (12) связанный с приемной антенной, отличающееся тем, что оно содержит механизмы изменения углового положения антенн, механизм продольного перемещения приемной антенны, а модель участка земной поверхности содержит плоскость с токопроводящей поверхностью и установлена на оси с возможностью вращения (фиг. 2).
«Устройство для измерения свойств материалов в СВЧ диапазоне» (Автор(ы): Миллер Алексей Борисович (RU), Потапов Юрий Федорович (RU), Патент на полезную модель RU 123 955 U1 Опубликовано: 10.01.2013, Патентообладатель(и): Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)) [3].
Устройство для измерения свойств материалов в СВЧ диапазоне, содержащее СВЧ-генератор (1), волноводы (2, 3) с излучающим (4) и принимающим (5) рупорами, блоки измерения и управления (6, 7), а также образец исследуемого материала (8), отличающееся тем, что волноводы с рупорами и образец исследуемого материала установлены в тепловакуумной камере (9) с имитатором (10) солнечного излучения, причем образец исследуемого материала (8) расположен на поворотном устройстве (11) с возможностью его последовательного перемещения сначала в зону нагрева солнечного имитатора (10), а затем при достижении заданной температуры в зону измерения между излучающим (4) и принимающим (5) рупорами (фиг. 3).
Недостатком указанного выше лабораторного оборудования является отсутствие возможности моделирования погодных условий, постановки дымовых образований, а также преград (элементов строительных конструкций или материалов природного происхождения) в лабораторных условиях.
Между тем, потребность в обучении курсантов и слушателей основам поражающего действия и принципов защиты от мощного радиочастотного излучателя, имитации его воздействия на различные материалы и биообъекты, а так же оценки эффективности защиты от него имеет место быть.
Предлагаемое техническое решение в виде учебно-лабораторной установки по оценке эффективности защиты от воздействия простейшего имитатора мощного радиочастотного излучателя (далее - установка) позволяет обучать курсантов и слушателей основам поражающего действия и принципам защиты от мощного радиочастотного излучателя и представляет собой совокупность входящих в нее технических устройств, таких как простейший имитатор мощного радиочастотного излучателя, устройство для имитации погодных условий, измеритель характеристик имитатора и защиты от его воздействия (фиг. 4).
Прототипом изобретения, в качестве наиболее близкого по совокупности существенных признаков является «Устройство для измерения свойств материалов в СВЧ диапазоне» (Авторы: Миллер Алексей Борисович, Потапов Юрий Федорович). Данное лабораторное оборудование позволяет использовать его в учебных процессах на уроках физики, как в высших учебных заведениях, училищах, так и в средних школах.
Целью создания изобретения является возможность обучения курсантов и слушателей основам поражающего действия и принципов защиты от мощного радиочастотного излучателя, имитации его воздействия на различные материалы и биообъекты, а так же оценки эффективности защиты от него.
Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в возможности проведения учебных экспериментов, поиска новых защитных материалов (средств) от воздействия радиочастотного излучения и повышения эффективности изучения основ поражающего действия радиочастотного излучения и принципов защиты от него.
Принцип работы устройства (изобретения) заключается в следующем.
Способ проведения учебного эксперимента.
Установленный в рабочем пространстве установки приемник измерительного устройства вольт-амперной характеристики (далее - приемник) является имитатором части электронного устройства, не использующего никаких средств защиты. Напряжение, наведенное в электрической схеме приемника, будет ключевым показателем работоспособности реального электронного устройства. В устройствах, рассчитанных для работы при определенном напряжении, при превышении допустимого напряжения будут выходить из строя различные элементы, входящие в электрическую (электронную) схему прибора. Мультиметр данной модели (DT-830 DIGITAL MULTIMETER), входящий в комплект измерительного устройства позволяет измерять вольт-амперную характеристику радиочастотного излучения.
При активации магнетрона радиочастотное излучение в виде электромагнитных импульсов, исходящее от него проходит сквозь устройство для имитации погодных условий, попадает на приемник измерителя, представляющего собой электрическую схему, содержащую конденсатор для сглаживания импульсов и, создает в ней наведенный электрический ток, выходным показателем которого является напряжение. О чем можно наглядно убедиться на электронном табло мультиметра в реальном времени.
Во время учебных экспериментов измерения проводятся на разных расстояниях до максимума в 1 метр измерительной линейки.
Во время учебных экспериментов при помощи устройства для имитации погодных условий имитируется: дождь из распылительного устройства, туман (пар, аэрозоль) при помощи устройства термической возгонки смесей, который распределяется в объеме камеры (стеклянном контейнере), через который и проходит радиочастотное излучение.
Кроме того во время учебных экспериментов вместо устройства для имитации погодных условий или после него размещаются различные защитные материалы, а также преграды (элементы строительных конструкций или материалы природного происхождения) в пределах рабочего пространства установки и проводятся измерения при помощи измерительного устройства.
В дальнейшем полученные значения обрабатываются с помощью электронно-вычислительной машины (ЭВМ), в составе устройства не представлена, для проведения необходимых расчетов и составления выводов об эффективности защиты от воздействия радиочастотного излучения.
Описание устройства. Устройство состоит из ряда взаимосвязанных между собой входящих в его состав основных технических устройств, таких как простейший имитатор мощного радиочастотного излучателя, устройство для имитации погодных условий, измерителя характеристик имитатора и защиты от его воздействия.
На фиг. 4 представлено устройство в общем виде. В состав устройства входят: действующая модель простейшего имитатора мощного радиочастотного излучателя на основе магнетрона - 1 шт. - 1; измерительная линейка - 1 шт. - 2; устройство для имитации погодных условий - 1 к-т. - 3; измерительное устройство, для оценки характеристик имитатора - 1 к-т. - 4, секундомер - 1 шт. - 5; сменные антенны - 3 шт. - 6; лампа накаливания для визуальной демонстрации наличия радиочастотного излучения при работе устройства - 1 шт. - 7; металлическая защитная сетка - 8; на фиг. 5 представлено внутреннее содержание приемника измерителя вольт-амперной характеристики радиочастотного излучения (двух резисторов соединенных с конденсатором и антенной, а так же выведенными из диэлектрической коробки контактами).
Устройство в собранном виде компактно, масса составляет 25 кг, помещается на стандартной парте (столе), просто в использовании, экономично, в том числе при техническом обслуживании и ремонте. Стоимость изготовления и комплектование техническими устройствами, входящими в его состав составляет порядка двадцати пяти тысяч рублей, без учета стоимости ЭВМ не входящего в состав устройства.
Таким образом, предлагаемая учебно-лабораторная установка по оценке эффективности защиты от воздействия простейшего имитатора мощного радиочастотного излучателя имеет ряд достоинств по сравнению с его аналогами, а именно:
- возможность использования в ВУЗах Министерства обороны Российской Федерации для проведения занятий и лабораторных работ по оценке эффективности защиты от воздействия простейшего имитатора мощного радиочастотного излучателя и в учебных процессах на уроках физики, как в высших учебных заведениях, училищах, так и в средних школах для изучения физических явлений и свойств радиочастотного излучения;
- возможность моделирования погодных условий, постановки дымовых образований, а также преград (элементов строительных конструкций или материалов природного происхождения) в лабораторных условиях;
- возможность ручной переноски или перевозки легковым транспортным средством;
- простота использования заключается в возможности использовать установку, имея базовые знания работы в лаборатории;
- экономичность.
Данная установка по затратам, в сравнении с имеющимися аналогами, имеет значительно меньшую стоимость всех элементов. При этом достигнутые результаты позволяют провести более подробный анализ радиочастотного излучения в лабораторных условиях.
Данные отличия позволяют использовать изобретение в учебном процессе для проведения учебных экспериментов, поиска новых защитных материалов (средств) от воздействия радиочастотного излучения и повышения эффективности изучения основ поражающего действия радиочастотного излучения и принципов защиты от него.
Литература
1. Пат. № SU 1300539 А1 Рос. Федерация, МПК G09B 23/14. Учебный прибор по физике для изучения свойств электромагнитных волн / Ермакович К.К., Анисимов Н.М; заявитель и патентообладатель Липецкий государственный педагогический институт; опубл. 30.03.1987, - 3 с.
2. Пат. № SU 1167641 А1 Рос. Федерация, МПК G09B 23/18. Устройство для демонстрации особенностей распространения радиоволн / Добровольский Д.Д., Родос Л.Я., Чистяков Д.А.; заявитель и патентообладатель Северо-Западный заочный политехнический институт; опубл. 15.07.1985, - 3 с.
3. Пат. № RU 123 955 U1 Рос. Федерация, МПК G01N 22/00. Устройство для измерения свойств материалов в СВЧ диапазоне / Миллер А.Ю., Потапов Ю.Ф.; заявитель и патентообладатель Минпромторг России; опубл. 10.01.2013, - 4 с.