КОНСТРУКЦИОННОЕ СРЕДСТВО ЗАЩИТЫ ОТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к радиоэлектронике и может быть использована при разработке и эксплуатации технических средств, предназначенных для защиты объектов от радиолокационного обнаружения, локализации электромагнитных излучений приборов, защиты от повышенного уровня электромагнитных излучений радиоэлектронной аппаратуры, носителей информации.
Известно средство защиты объектов от электромагнитного излучения, представляющее собой диэлектрическую прозрачную пленку с нанесенным на нее прозрачным электропроводящим слоем, выполненным из индия или олова, на котором размещена сетка из электропроводящего материала со стабильной электропроводностью. Толщина сетки составляет 0,1 от скин-слоя для максимальной длины падающей электромагнитной волны (RU 2265898 C2, H01Q 17/00, 2003 г.). Защитный материал отличается недолговечностью в эксплуатации, т.к. электропроводные решетки относительно быстро окисляются и осыпаются.
Наиболее близким к полезной модели по обоим вариантам ее выполнения является средство защиты объектов от электромагнитного излучения, представляющее собой многослойную структуру, состоящею из диэлектрического слоя и нижнего металлического экрана. Диэлектрический слой представляет собой градиентную структуру из стеклопластика, содержащую поглощающий наполнитель из науглероженного волокна ((RU 2456722 H01Q 17/00, 2011 г.). Из-за отсутствия магнитных свойств защитного материала устройство имеет низкую эффективность защиты от электромагнитного излучения по его магнитной составляющей. При использовании материала в диапазоне длинных (метровых) волн для обеспечения требуемых радиотехнических характеристик его толщина значительно увеличивается, что ведет к ухудшению масса-габаритных показателей и неудобству в эксплуатации. Защитный материал отличается недолговечностью в эксплуатации, т.к. электропроводные решетки относительно быстро окисляются и осыпаются, что также ухудшает его эксплуатационные характеристики. Кроме того, неравномерность распределения поглощающих элементов, отрицательно влияет на прочность всей структуры.
Техническим результатом, которого можно достичь при использовании полезной модели по обоим вариантам ее осуществления, является повышение эффективности защиты от электромагнитного излучения и улучшение эксплуатационных характеристик.
Технический результат по первому варианту достигается тем, что в конструкционном средстве защиты от электромагнитного воздействия, представляющем собой многослойную структуру, каждый из слоев которой выполнен из стеклоткани, на поверхности которой закреплены либо введены в ее структуру поглощающие элементы, образующие линейную решетку либо однонаправленные параллельные ряды с постоянным шагом чередования, каждый поглощающий элемент выполнен в виде комплексной электропроводящей нити, содержащей наноструктурный ферромагнитный микропровод, причем концентрация поглощающих элементов послойно увеличивается, начиная от верхнего слоя, обращенного к падающей волне, и заканчивая слоем, соответствующим от 1/3 до 2/3 заданной толщины материала, а затем послойно снижается, при этом увеличение и снижение концентрации происходит в соответствии с линейной, параболической либо экспоненциальной зависимостью.
Технический результат по второму варианту достигается тем, что в конструкционном средстве защиты от электромагнитного воздействия, представляющем собой многослойную структуру, состоящую из нескольких слоев стеклоткани, укрепленных на нижнем металлическом слое, на поверхности каждого слоя стеклоткани закреплены либо введены в ее структуру поглощающие элементы, образующие линейную решетку либо однонаправленные параллельные ряды с постоянным шагом чередования, каждый поглощающий элемент выполнен в виде комплексной электропроводящей нити, содержащей наноструктурный ферромагнитный микропровод, причем концентрация поглощающих элементов послойно увеличивается, начиная от верхнего слоя, обращенного к падающей волне, и заканчивая последним диэлектрическим слоем, при этом увеличение концентрации происходит в соответствии с линейной, параболической либо экспоненциальной зависимостью.
Оба варианта полезной модели объединены единым техническим замыслом, направленным на достижение одного и того же технического результата (улучшение радиотехнических и эксплуатационных свойств защитного средства) с помощью использования идентичных технических средств, обеспечивающих при оптимальных масса-габаритных показателях дополнительное поглощение падающей электромагнитной волны по магнитной составляющей и ее плавный вход при минимальном отражении от верхнего слоя.
На Фиг. 1 представлено конструкционное средство защиты от электромагнитного воздействия по первому варианту выполнения.
На Фиг. 2 представлено конструкционное средство защиты от электромагнитного воздействия по второму варианту выполнения.
Устройство по обоим вариантам (Фиг. 1, 2) представляет собой многослойную структуру, содержащую диэлектрические слои из стеклоткани 1, на которой закреплены снаружи ее поверхности либо введены в структуру поглощающие элементы 2. Элементы 2, выполненные в виде комплексной электропроводящей нити, содержащей наноструктурный ферромагнитный микропровод, образуют однонаправленные параллельные ряды либо линейную решетку с постоянным шагом чередования. Конструктивное различие вариантов заключается в том, что по первому варианту (Фиг. 1) устройство выполнено из одних диэлектрических слоев стеклоткани, а по второму варианту (Фиг. 2) диэлектрические слои располагаются на нижнем металлическом слое 3, что определяет их различие по степени послойного изменения поглощающего материала. В каждом диэлектрическом слое расстояние между нитями одинаковое (постоянный шаг чередования рядов).
Электрические и магнитные свойства защитного средства определяются общим количеством его поглощающего материала (концентрацией поглощающих элементов) и свойствами материала образующих его слоев, которые зависят от электрофизических характеристик микропроводов.
При выполнении модели по первому варианту концентрация поглощающих элементов послойно увеличивается, начиная от верхнего слоя, обращенного к падающей волне, и заканчивая слоем, соответствующим от 1/3 до 2/3 заданной толщины материала, а затем послойно снижается.
При выполнении модели по второму варианту концентрация поглощающих элементов послойно увеличивается, начиная от верхнего слоя, обращенного к падающей волне, и заканчивая последним диэлектрическим слоем.
В обоих случаях увеличение и снижение концентрации поглощающих элементов (путем послойного изменения шага между рядами нитей) происходит в соответствии с линейной, параболической либо экспоненциальной зависимостью.
Устройство работает следующим образом.
Защищаемый от электромагнитного воздействия объект размещают под съемным защитным покрытием. Электромагнитные волны, падающие из свободного пространства, попадают на поглощающие элементы покрытия, диффузно рассеиваясь в объеме. При этом наряду с процессами поглощения электромагнитных волн, обусловленными диэлектрическими и магнитными потерями в микропроводах комплексных нитей, имеют место процессы многократного отражения и переотражения падающих волн. Изменением концентрации поглощающих элементов на диэлектрическом слое можно варьировать свойства поглощающего материала, подбирая его таким образом, чтобы обеспечить максимальное поглощение мощности падающей электромагнитной волны при ее минимальном отражении. Послойное постепенное изменение количества поглощающего материала и, следовательно, степени поглощения падающей электромагнитной волны, приводит к ее постепенному затуханию, что обеспечивает минимизацию ее обратного отражения от границы материала и плавный вход. Такое расположение слоев позволяет обеспечить независимость коэффициента отражения от направления падающей волны.
При одинаковых радиотехнических характеристиках в устройстве с металлическим экраном требуется меньшее количество диэлектрических слов, чем без него, т.е. оно проще в изготовлении и более предпочтительно с точки зрения масса-габаритных показателей.
Таким образом, выполнение защитного средства в виде многослойной структуры с послойно изменяющимся количеством поглощающего материала и размещение на каждом слое стеклоткани поглощающих элементов, выполненных в виде комплексной электропроводящей нити, содержащей наноструктурный ферромагнитный микропровод, позволило получить импедансную поверхность с высокими поглощающими свойствами, обеспечивающими минимальное отражение падающей электромагнитной волны от верхнего слоя, и ее плавный вход.
Высокие радиотехнические характеристики защитного средства имеют место в широком частотном диапазоне электромагнитного излучения. Причем рабочий частотный диапазон определяется только количеством необходимых слоев, концентрацией поглощающих элементов и их электрофизическими характеристиками, что позволяет оптимизировать массу и габариты устройства и упростить технологию его изготовления.
Монолитная многослойная конструкция из стеклоткани с поглощающими элементами из комплексной электропроводящей нити является конструкционным стеклопластиком с регулярной структурой, обеспечивающей его высокую прочность. Стеклопластик обладает высокой эффективностью защиты от электромагнитного воздействия, прост в изготовлении, имеет хорошие эксплуатационные характеристики, что позволяют рекомендовать его при производстве средств обеспечения электромагнитной совместимости бортовой аппаратуры и защиты разного вида объектов от электромагнитного излучения.