УСТРОЙСТВО ВОССТАНОВЛЕНИЯ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ПОМЕЩЕНИЯ

Полезная модель относится к области измерения и экранирования магнитного поля и предназначена для защиты биологических и физических объектов в помещении.
Известно устройство для восстановления геомагнитного поля в экранированном помещении путем размещения трех пар компенсационных обмоток, располагаемых ортогонально на стенах, потолке и полу внутри помещения, по которым протекает компенсирующий постоянный ток (Фоминич Э.Н., Белов О.Е. «Электромагнитная обстановка экранированных сооружений». «Технологии электромагнитной совместимости» №1, 2005).
Недостатками такого устройства являются размагничивающее действие поля катушек на экраны помещения, а также большая энергия, необходимая для питания катушек постоянным током (>3,0 кВт), при этом требуется дополнительная энергия отвода тепла, кроме того, целесообразно применять такие устройства только для полезного рабочего объема не более 2-3-х кубических метров, при больших объемах помещений использование устройства является не эффективным.
Наиболее близким, и выбранным в качестве прототипа, является устройство стабилизации геомагнитного поля в рабочем объеме (патент РФ №2274870, МПК G01R 33/02, опубл. 20.04.2006 г.), в котором оси трехкомпонентного феррозондового стержневого магнитометра совмещены с осями пар катушек Гельмгольца, причем полуэлементы дифференциальных стержневых феррозондов разнесены по осям от центра рабочего объема, поэтому рабочий объем является единым для размещения объекта воздействия и магнитометра.
Недостатком устройства является небольшой полезный объем. При увеличении размеров полезного объема более 10 кубических метров повышается сложность и размеры конструкций, (для рабочего места требуется 12-16 кубических метров по СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03). Случайные воздействия на феррозонд стальным ферромагнитным предметом вызовет недопустимый для человека или технического средства ненормированный скачок магнитного поля. Размагничивающее действие в двух направлениях поля катушек на экраны помещения вызывает снижение эффективности экранирования по постоянному току.
Задачей полезной модели является создание простого и эффективного устройства восстановления геомагнитного поля, которое можно использовать для различных размеров помещений.
R
Технический результат, получаемый от использования устройства восстановления геомагнитного поля, заключается в возможности контролирования эффективности экранирования помещения магнитометром в локальных местах действия источников переменного магнитного поля. Перемещая элементы из магнитотвердой стали снаружи (и внутри), добиваются максимальной эффективности экранирующего слоя, за счет оптимального выбора рабочей точки нелинейной зависимости относительной магнитной проницаемости µ от действующих значений напряженности магнитного поля Нмакс - Нмин, причем в местах максимального эффекта экранирования, элементы закрепляют.
Поставленная задача и технический результат от использования полезной модели достигается тем, что устройство восстановления геомагнитного поля помещения содержит элементы из магнитотвердой стали, размещенные по периферии помещения, один из них выполнен в форме фигуры «└», а другой элемент выполнен в форме фигуры «┐», с размерами горизонтальной и вертикальной частей пропорциональными напряженности составляющих геомагнитного поля открытого пространства, причем угол наклонения вектора собственной намагниченности каждого элемента в их средней части соответствует наклонению вектора напряженности геомагнитного поля в данной местности.
В
Г
Г
В
Н
Н
S
C
Длина h вертикальной части каждого элемента определяется высотой потолка помещения, а длина h горизонтальной части определяется из следующего выражения: h=h·ctg I в зависимости от угла наклонения I в данной местности. Элементы «└» и «┐» выполнены из полосы магнитотвердой стали толщиной не менее 2 мм и шириной не менее 20 мм, или прямоугольной трубы, или другого профиля имеющих напряженность коэрцитивной силы не менее H≥1 кА/м. Элементы «└» и «┐» набраны из коротких полос 0,4-0,6 м с коэрцитивной силой более H≥5 кА/м соблюдая полярность Север-Юг (N-S) собственной намагниченности, встык через тонкую изоляционную прокладку 0,01-0,1 мм, например из лавсана.
Элементы «└» и «┐» установлены на диэлектрические стойки, выполненные, например, из дерева с возможностью передвижения по полу экранированного помещения и закреплены после настройки параметров геомагнитного поля с использованием магнитометра. При расширении площади защищаемого пространства, увеличении числа рабочих мест в помещении на расстоянии 1,5-2,5 метра влево и вправо от оси расположения первой пары, размещают вторую и третью пару элементов восстановления «└» и «┐». Для имитации вектора геомагнитного поля южного полушария в пространстве между парными элементами «└» и «┐» в экранированном помещении изменяют полярность этих элементов, развернув их в вертикальной плоскости на 180° градусов, установив положение элементов «└» и «┐» по магнитному меридиану от южного полюса.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид устройства, а на фиг2 показан проекция рабочего места и расположение на ней устройства.
На фиг.1 изображены конструктивно выполненные элементы «└» и «┐», показаны вектора напряженности и действующие магнитные силы.
А именно,
- направление вектора напряженности открытого пространства
1 и 2 - элементы восстановления
3 - a×b×c - объем защищаемого пространства
4 - направление магнитного меридиана в данной местности
- вектор гипогеомагнитного поля
- вектор напряженности открытого пространства
Н
I - угол наклонения открытого пространства
- угол наклонения
d и t - ширина и толщина полосы каждого элемента
p
n - расстояние между элементами
Г
В
Н
h=h×ctgI
Устройство восстановления геомагнитного поля содержит первый элемент, выполненный из магнитотвердой стали в форме фигуры «└» и второй элемент, выполненный в форме фигуры «┐».
ГМП
Э
Длина горизонтальной и вертикальной частей этих элементов пропорциональны напряженности составляющих геомагнитного поля открытого пространства, выполненных с возможностью направления вектора напряженности соответствующего наклонению вектора напряженности геомагнитного поля в данной местности. При перемещении этих элементов на периферии рабочего места, одновременно контролируя магнитометром напряженность модуля вектора |Н| и угол наклонения I добиваются получения в объеме защищаемого пространства этих показателей напряженности вектора , соответствующего нормативу.
Элементы восстановления «└» и «┐» изготавливают из полосы магнитотвердой стали толщиной не менее 2 мм и шириной не менее 20 мм, или прямоугольной трубы, или другого профиля или может быть набраны из коротких полос 0,4-0,6 м, соблюдая полярность север-юг собственной намагниченности, встык через тонкую изоляционную прокладку 0,01-0,4 мм, например, из лавсана:
Элементы восстановления «└» и «┐» устанавливают на вертикальных диэлектрических стойках 4, выполненных, например, из дерева, имеющих возможность передвижения по полу экранированного помещения, вектором собственной намагниченности, направленным вниз для северного полушария, как показано на фиг.2, где
5 - фальш-потолок
6 - перекрытие потолка помещения
7 - экран электромагнитный
8 - стойка элемента «└»
9 - элемент «└»
10 - фальш-пол
11 - контролируемый объем по п.4.2.4 СанПиН 2.1.8/2.2.4 2489-09
12 - перекрытие пола
13 - стойка элемента «┐»
10 - элемент «┐»
k
h - контролируемая высота на рабочем месте от 0,5 до 1,7 (2,0) по п.4.2.4 СанПиН 2.1.8/2.2.42489-09
Г
h - горизонтальная часть элементов
В
h - высота потолка помещения
Н
I - угол наклонения вектора  в открытом пространстве в данной местности
В
Г
Г
В
Н
Н
ГМП
Э
Концы каждого парного элемента отогнуты на 90°, первый внизу - конец полюса N в виде фигуры «└», второй вверху - конец полюса S в виде фигуры «┐» и развернуты вдоль направления вектора напряженности геомагнитного поля открытого пространства. Длина вертикальной части каждого элемента определяется высотой потолка помещения h, а горизонтальной отогнутой части пропорциональна горизонтальной составляющей вектора геомагнитного поля h и определяется из следующего выражения h=h*ctgI в зависимости от угла наклонения I в данной местности, соблюдая полярность, отгибают под углом 90° первый элемент по форме фигуры «L», второй по форме фигуры «┐»  и размещают их на периферии рабочего места по направлению вектора напряженности геомагнитного поля помещения сначала первый, затем второй элемент, контролируя магнитометром показатели напряженности суперпозиции векторов , , и  путем перемещения элементов «└» и «┐» вдоль направления 4 и разворота горизонтальных частей элементов от направления 4, добиваясь соответствия показателей |Н| и I вектора напряженности  заданным значениям.
В
h - высота потолка помещения
Н
I - угол наклонения вектора  в открытом пространстве в данной местности
э1
э2
Э
Н
Н
На фиг.1 показаны направления действия вектора напряженностей от первого Н, и второго Н элементов и суперпозиция (векторная сумма) векторов гипогеомагнитного поля  и суммарного вектора  элементов 1 и 2, которые обеспечивают результирующую напряженность модуля вектора , соответствующего нормативному уровню и углу наклонения I=I±30° в защищаемом пространстве относительно I открытого пространства.
ГМП
0
Размеры a, b и c защищаемого пространства 3 внутри экранированных помещений, в кабине транспортных и транспортно-технологических средств и на территории, прилегающей к месту их расположения определяются в соответствии с требованиями и нормативами, приведенными в ГОСТ Р 51724-01 и СанПиН 2.1.8/2.2.4.2489-09 (раздел IV), в частности, при контроле рабочего места на высоте от пола от 0,5 до 1,7 м уровень восстановления напряженности |Н| не должен быть меньше, чем уровень |H| открытого пространства, в 2 раза.
В случае необходимости расширения площади восстановления геомагнитного поля помещения в защищаемом пространстве вдоль стороны «b» на расстояниях 1,5-2,5 метра влево-вправо от оси 4 расположения первой пары размещают вторую и третью пары элементов восстановления.
ГМП
В локальных местах защищаемого пространства 3, в местах неравномерного распределения напряженности вектора геомагнитного поля помещения, градиента геомагнитного поля помещения, более чем допустимое нормативное снижение поля, короткую полосу магнитотвердой стали укрепляют на конструкционных частях рабочего места, восстанавливая показатели Н.
Для имитации вектора геомагнитного поля помещения южного полушария в пространстве 3 между парными элементами «└» и «┐», в экранированном помещении изменяют полярность элементов, развернув их в вертикальной плоскости на 180° и установив положение элементов «└» и «┐» по магнитному меридиану.
В развитии устройства из коротких полос 0,4-0,6 высокоэффективной магнитотвердой стали, например, ЕХ3 или ЕХ5К5 собирают встык через изоляционную прокладку 0,01-0,05 м на диэлектрической стойке необходимую высоту и длину горизонтальной части элемента и перемещая и разворачивая стойки, добиваются восстановления показателей  на большой площади защищаемого пространства 3.