АНТЕННОЕ УКРЫТИЕ КОРАБЕЛЬНЫХ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам для снижения радиолокационной заметности антенн корабельных радиоэлектронных средств.
Известно устройство противодействия радиолокационному обнаружению плоских палубных надстроек корабля, возвышающихся над уровнем его главной палубы [1], например, ракетной батареи. Устройство содержит четыре плоских наклонных отражающих экрана, образующих четырехгранник, окружающий укрываемый объект, и натянутую сверху металлическую сетку. Экраны, установленные с наклоном 60° относительно палубы корабля, выполнены также из металла.
Достоинством известного устройства является то, что оно, обеспечивая скрытность защищаемого объекта от радиолокационных станций обнаружения в широком диапазоне углов падения электромагнитных волн, кроме этого, обладает достаточной механической прочностью и устойчивостью к вибрациям, обеспечивающими его эффективность в условиях повышенных ветровых и волновых нагрузок, воздействующих на носитель (корабль).
Однако данное устройство не обладает радиопрозрачностью и не обеспечивают возможности работы собственных радиоэлектронных средств носителя.
Известно устройство радиолокационной маскировки [2], обеспечивающее радиолокационную маскировку бортовой антенны в полосе ее рабочих частот за счет создания компенсирующего переизлучающего поля специальной переотражающей решеткой, установленной в раскрыве бортовой антенны.
Устройство содержит бортовую антенну и установленный на ее раскрыве трехслойный частотно-селективный обтекатель, состоящий из внешнего и внутреннего металлических слоев, разделенных слоем диэлектрика толщиной λ/4, в которых выполнены Н-образные щели, повернутые одна относительно другой на 90°, причем центры симметрии каждых четырех Н-образных щелей образуют квадрат.
Кроме этого, устройство содержит переотражающую антенную решетку, содержащую пары излучателей, соединенные между собой отрезками линии передачи равной длины.
Недостатком данного устройства является сложность его изготовления и невысокая несущая способность конструкции.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип предлагаемой полезной модели, является антенное укрытие [3], предназначенное для укрытия зеркальных антенн радиоэлектронных средств (РЭС) от неблагоприятного воздействия внешней среды. Антенное укрытие по прототипу выполнено в виде закрытого кожуха, внутри которого размещена антенна. Нижняя секция кожуха с тыльной стороны антенны имеет форму цилиндра высотой, равной высоте нижней кромке апертуры антенны укрываемой РЭС, и выполнена из радиопоглощающего материала. Верхняя секция укрытия по форме близка к сферической, причем часть ее, расположенная выше верхней кромки апертуры антенны, выполнена из радиопоглощающего материала, а оставшаяся часть выполнена из диэлектрика, внутрь которого введен перфорированный металлический слой с отверстиями (щелями) уголковой формы. Внутри каждого из отверстий установлены 2m пар встречно включенных pin-диодов, соединенных в столбцы, каждый из которых через соответствующий электронный коммутатор связан с источником смещения диодов.
Таким образом, в верхней секции укрытия создается бегущее «радиопрозрачное окно» с апертурой, равной апертуре укрываемой антенны, в том направлении, куда в данный момент времени направлен главный луч диаграммы направленности антенны.
Это позволяет улучшить характеристики помехозащищенности, электромагнитной совместимости и пространственной селекции сигналов РЭС.
Недостатком прототипа является невысокие несущая способность и механическая прочность укрытия, снижающие его эксплуатационную надежность при вибрациях, тряске, качке, воздействующих на конструкции, возвышающиеся над палубой корабля. Кроме этого, устройство не предусматривает возможности объединения в единую конструкцию нескольких антенных постов РЭС одного носителя.
Решаемой задачей является повышение эксплуатационной надежности антенного укрытия при одновременном улучшении электромагнитной совместимости РЭС одного носителя.
Сущность полезной модели заключается в том, что в антенном укрытии, выполненном в виде кожуха, содержащего радиопрозрачную секцию с излучающей стороны антенны и радиопоглощающую секцию с тыльной стороны антенны, указанная радиопоглощающая секция состоит из нижней, задней и верхней стенок кожуха, которые выполнены из металла с радиопоглощающим покрытием поверхности, обращенной внутрь кожуха, причем задняя стенка имеет форму двугранника с наклонными под углом 6°-8° к вертикали гранями, а радиопрозрачная секция, имеющая форму выпуклого многогранника с наклонными под углом 6°-8° к вертикали гранями, выполнена в виде единой детали из стеклопластика на основе полиэфирной ненасыщенной смолы, модифицированной метакрилат фосфорсодержащим полимером.
Кроме этого, при наличии на носителе нескольких радиоэлектронных средств антенные устройства каждого из них размещены в собственных кожухах, установленных друг над другом с образованием башенно-мачтовой конструкции, при этом соответствующие наклонные грани радиопрозрачных секций смежных кожухов стыкуются, образуя выпуклые или вогнутые двугранники.
Сущность полезной модели поясняется чертежами фиг.1, 2 видов сбоку и сверху антенного укрытия.
Согласно фиг.1 антенное укрытие радиоэлектронного средства (РЭС), выполнено в виде кожуха 1, в котором размещено антенное устройство 2 РЭС.
Нижняя, задняя и верхняя стенки 3, 4, 5 кожуха, образующие радиопоглощающую секцию кожуха 1, выполнены из металла, на поверхность которого, обращенную внутрь кожуха, нанесено радиопоглощающее покрытие 6, известное, например, из [4]. Радиопоглощающее покрытие нанесено также на тыльную сторону рефлектора антенны, тумбу и элементы крепежа.
Задняя стенка 4 кожуха имеет форму выпуклого кнаружи двугранника с наклонными под углом 6°-8° гранями, а горизонтальное ребро двугранника расположено на уровне оси симметрии рефлектора антенны.
Остальная часть кожуха 1, перекрывающая область сканирования диаграммы направленности антенны, образует радиопрозрачную секцию (обшивку) 7 кожуха, имеющую форму выпуклого многогранника с наклонными под углом 6°-8° к вертикали гранями.
Радиопрозрачная секция 7 выполняется в виде единой детали из огнестойкого стеклопластика, которую формуют, используя в качестве армирующей основы ткань конструкционного назначения Т-11-ГВС-9
(сатин 8/3). В качестве связующего используют смолу ненасыщенную полиэфирную марки ПН-609-21М (ТУ 2226-041-050152123), модифицированную фосфорсодержащим металлокрилатом марки ФОМ-11 (ТУ 6-02-3-388) в количестве 100 м.ч. (массовых частей). В качестве добавок используют ускоритель марки НК-2 по ТУ 6-05-1075 (5,0 м.ч.), катализатор металлоорганический марки МОК по ТУ 3638-007-00209906 (1,5 м.ч.) и изопропилбензол гидропероксид по ТУ 38.402-62-121 (4,0 м.ч.)
Формование производят пакетами по продольно-диагональной структуре. Так, при толщине обшивки 16 мм сначала укладывают и уплотняют 9 слоев с продольным направлением основы ткани, затем 18 слоев с диагональным направление основы, с затем еще 9 слоев с продольным направлением. В зоне формованного соединения (без соединительных накладок) слои наружной (продольной) части пакета по торцам полотен укладывают с образованием ступенчатого сбега с шириной ступеньки 100 мм. Ступенчатый сбег располагают так, чтобы половина сбега слоев по ширине была по одну сторону плоскости, а вторая - по другую, благодаря чему соединение имеет одинаковую ширину по обе стороны от диаметральной плоскости.
Толщину стенки радиопрозрачной секции выбирают с учетом несущей частоты излучаемого сигнала так, чтобы в ней укладывалось целое число полуволн электромагнитного поля в среде.
Для повышения механической прочности обшивки с ее внутренней стороны закреплены ребра жесткости (пиллерсы) 8 из алюминиевого сплава, равномерно распределенные по периметру обшивки. Металлические полосы, через которые заводят болты, крепящие пиллерсы к обшивке, закладывают в оснастку при формовании обшивки.
Нижняя, верхняя и боковые задние кромки обшивки по всему контуру соединены с радиопоглощающей секцией кожуха с применением
Ч-образного клееболтового соединения. Для этого в оснастку также по всему периметру закладывают наружную плоскую металлическую накладку соединения, по которой формуют обшивку, образуя по кромкам свободные от стеклопластика полости. В дальнейшем, после приклейки внутренней металлической накладки с отогнутым фланцем, выполнения клееболтового соединения и сварки наружных накладок и фланца внутренних накладок, свободные полости заполняют герметиком.
При наличии на носителе нескольких радиоэлектронных средств антенные устройства каждого из них размещаются в собственных кожухах 1, которые устанавливаются друг на друга, как показано на фиг.1, образуя башенно-мачтовую конструкцию. При этом у первого кожуха стенка радиопрозрачной секции имеет наклон сверху вниз вглубь кожуха, у второго - снизу вверх и т.д. так, что по высоте башни чередуются выпуклые и вогнутые двугранники.
Устройство работает следующим образом.
В активном режиме работы радиолокационной станции носителя излучаемые антенной электромагнитные волны проходят через стенку радиопрозрачной секции укрытия, толщина которой выбрана с учетом максимального коэффициента прохождения на данной рабочей частоте.
В тоже время укрытие обеспечивает снижение радиолокационной заметности РЭС носителя благодаря наклонному расположению стенок радиопрозрачных секций, исключающему образование уголковых отражателей и, соответственно, отражение электромагнитных волн в направлении падающей волны поисковой радиолокационной станции. Угол наклона (6°-8°) выбран расчетным путем исходя из того, что угол наблюдения корабля в вертикальной плоскости при использовании противокорабельных ракет составляет 1°.
Проведенные расчеты показали, что усредненная по направлению наблюдения эффективная площадь рассеяния (ЭПР) радиопрозрачной стенки укрытия на 1,5-2 порядка ниже ЭПР остальных надстроек корабля и практически может не учитываться.
Затухание электромагнитных волн станции, ведущей обнаружение укрываемого антенного устройства, по расчетам, составляет в узком диапазоне работы РЭС не менее 30%, а в остальной части диапазона - не менее 90%. Причем указанные значения затухания являются минимальными, т.к. относятся к случаю падения волн на плоские панели радиопрозрачной секции под углами, близкими к нормали, что для предлагаемой конструкции выполняется только в нескольких достаточно узких секторах. При увеличении угла падения кожффициет отражения волны будет увеличиваться, что приведет к дополнительным потерям мощности падающего и отраженного от антенного устройства РЭС сигнала радиолокационной станции обнаружителя.
В походном положении благодаря развороту рефлектора антенного устройства к задней металлической стенке 4 кожуха с нанесенным на нее радиопоглощающим покрытием полностью устраняется блестящая радиолокационная точка, которую антенное устройство РЭС образует в направлении максимума своей диаграммы направленности (обычно, при размещении антенного устройства на открытой площадке, в целях улучшения дизайна корабля его разворачивают по направлению движения).
Улучшение электромагнитной совместимости между несколькими РЭС одного носителя достигается за счет того, что конструкция укрытия имеет достаточные прочностные характеристики, позволяющие размещать их один над другим в виде башни. При этом металлические пол/потолок смежных кожухов обеспечивают экранирование антенных устройств от
прямых излучений друг на друга и частично от переизлучений от других надстроек носителя. Кроме того, полупрозрачность стенок радиопрозрачных секций обеспечивает дополнительное затухание сигналов других РЭС носителя, работающих в другом диапазоне длин волн.
Промышленная применимость полезной модели определяется тем, что предлагаемая конструкция может быть изготовлена согласно приведенным описанию и чертежам из известных материалов по известной технологии, используемой в приборостроении, и использована для снижения радиолокационной заметности антенных устройств корабельных РЭС.
Список литературы
1. РФ, патент №2225326, на изобретение, МПК H01Q 17/00, B63G 13/02, F41H 3/02, публикация 29.03.2002 г.
2. РФ, патент №2045798 на изобретение, МПК H01Q 17/00 публикация 10.10.1995 г.
3. РФ, патент №2073947 на изобретение, МПК H01Q 1/42, публикация 27.02.1997 г., прототип.
4. Алимин Б.Ф. современные разработки поглотителей электромагнитных волн и радиопоглощающих материалов. - Зарубежная радиоэлектрника. - 1989, №2. - С.75-82