Устройство из полимерных композитных материалов для снижения радиолокационной заметности объектов различного назначения

Изобретение относится к области радиотехники. Устройство представляет собой многослойную конструкцию, состоящую из нескольких слоев: наружного слоя, выполненного из диэлектрического материала, поглощающих внутренних слоев электропроводящей ткани, соединенных прослойками диэлектрического вещества, и тыльного слоя. Наружный слой выполнен из легковесного стеклопластика, тыльный слой выполнен из углепластика с высокой проводимостью для исключения попадания электромагнитного излучения внутрь помещения, а поглощающие внутренние слои электропроводящей ткани имеют поверхностное электрическое сопротивление 100÷1000 Ом. Наружный слой выполнен из материала с пониженной относительной диэлектрической проницаемостью от 1,7 до 2,5, обеспечивающего мягкий электродинамический вход радиоволн внутрь материала и снижение коэффициента отражения от поверхности устройства. Технический результат - расширение частотного диапазона поглощаемых радиоизлучений. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области радиотехники и касается вопроса снижения радиолокационной заметности объектов с помощью применения полимерных композитов в составе устройства.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является покрытие для поглощения электромагнитных волн, сформированное в виде слоя на основе ткани, размещенного между наружным и внутренними слоями из диэлектрических материалов, причем тканый слой по толщине сформирован из нескольких полотен текстильного материала из синтетических нитей с покрытием из углерода с удельным электрическим сопротивлением нити от 4 до 6 кОм/см; наружный слой выполнен из резины, а внутренний слой выполнен из диэлектрического связующего вещества, содержащего гранулированный материал в количестве от 5 до 25%, в качестве которого используются гранулы углерода и микросферы на основе фенола (патент «Радиопоглощающее покрытие» RU №2243899 С2, 2001 г. - прототип).

Данное изобретение направлено на повышение прочности, жесткости и надежности конструкций из композитных материалов, позволяющих существенно снизить массу конструкции.

Недостатком прототипа является то, что данная конструкция не обеспечивает широкодиапазонного радиопоглощения, включающего диапазоны сверхвысоких частот S, С, X, Ku, Ka, а дает радиопоглощение только в одном диапазоне X (8÷12 ГГц) при падении радиоволн на покрытие за счет их интерференции при отражении на внешних и внутренних слоях, а также поглощения в нитях и в гранулах, входящих в состав покрытия.

Основной задачей предлагаемого изобретения является расширение частотного диапазона радиопоглощения падающего электромагнитного излучения за счет изменения структуры конструкции, которое приведет к снижению радиолокационной заметности объектов и воздействия высокочастотного радиоизлучения на людей.

Устройство представляет собой многослойную конструкцию, состоящую из нескольких слоев: наружный слой конструкции выполнен из легковесного стеклопластика, внутренние поглощающие слои из электропроводящей ткани, соединенные прослойками диэлектрического вещества, а тыльный слой со стороны помещений выполнен из углепластика с высокой проводимостью для исключения попадания электромагнитного излучения внутрь помещения. Внутренние слои устройства содержат электропроводящие материалы с поверхностным электрическим сопротивлением 100÷1000 Ом, что обеспечивает поглощение падающих электромагнитных волн и приводит к снижению коэффициента отражения радиоволн от поверхности устройства в диапазонах сверхвысоких частот S, С, X, Ku, Ka относительно полимерных композитов в 2÷5 раз, а относительно металлической поверхности - в среднем в 30 раз.

Входной наружный слой конструкции, выполненный из легковесного стеклопластика толщиной 1÷4 мм, содержит материал с пониженной относительной диэлектрической проницаемостью от 1,7 до 2,5 для обеспечения мягкого электродинамического входа электромагнитных волн и снижения коэффициента отражения радиоволн от входной поверхности конструкции, состоящей из композитных материалов.

Входной для излучения наружный слой устройства может быть как однослойным, так и многослойным стеклопластиком со сниженной диэлектрической проницаемостью 1,7<ε<2,5, выполненный на основе стекломата из полиэфирных волокон с микросферами типа Lantor Soric SF (XF) и связующего, например винилэфирной смолы DION FR 9300.

За входным наружным слоем находятся несколько поглощающих внутренних слоев из электропроводящей ткани толщиной 200÷400 мкм, разделенных между собой диэлектрическими прокладками толщиной от 2 до 5 мм.

Тыльный слой со стороны помещений выполнен из углепластика толщиной больше 200 мкм и с электрическим сопротивлением меньше 5 Ом.

С точки зрения электродинамических свойств слои имеют различные функциональные назначения. Наружный к окружающей среде слой является радиопрозрачным в широком диапазоне частот и свободно пропускает через себя электромагнитные волны. Он изготавливается из легковесного стеклопластика. Тыльный слой со стороны внутренних помещений имеет противоположное назначение: он полностью отражает электромагнитное излучение обратно, не пропуская его внутрь помещений, то есть обеспечивает полное экранирование излучения, подобно металлу, отражая более 95% излучения в диапазоне радиолокационных длин волн.

Кроме того, в тыльном слое происходит поглощение остаточных электромагнитных волн, которые просачиваются сквозь внутренние слои.

Электропроводящие ткани (внутренние слои) - это поглотители электромагнитных волн. Диэлектрические прослойки между электропроводящими внутренними слоями изготовлены из стеклопластика, обладают хорошими теплоизолирующими свойствами и обеспечивают достаточную прочность и жесткость конструкции.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется фигурами 1 и 2.

На фигуре 1 представлена схема плоскостной многослойной конструкции в составе устройства для снижения радиолокационной заметности объектов.

Между входным наружным слоем 1, контактирующим с окружающей средой, и тыльным слоем 2 находится средний слой, состоящий из нескольких, например от 3 до 6, внутренних поглощающих слоев 3, соединенных прослойками диэлектрического вещества.

На фигуре 2 представлена спектральная зависимость коэффициента отражения падающей радиоволны от поверхности устройства в частотном диапазоне для двух ортогональных поляризаций.

На фигуре 2: 4 - теоретический коэффициент отражения; 5 - экспериментальный коэффициент отражения при параллельной поляризации; 6 - экспериментальный коэффициент отражения при перпендикулярной поляризации.

На фигуре 2 коэффициент отражения Г2 от устройства представлен в логарифмической шкале - в децибелах (дБ) (левая ордината), а правая ордината отображает значение коэффициента отражения от устройства в процентах относительно металлического образца. По оси абсцисс отложена частота падающей электромагнитной волны, выраженная в гигагерцах (ГГц).

Коэффициент отражения электромагнитной волны от металла составляет 0 дБ для всего частотного диапазона, а для разработанного устройства в диапазонах сверхвысоких частот S, С, X, Ku, Ka в среднем составляет менее чем минус 15 дБ (3%), причем в диапазоне X в среднем достигает минус 20 дБ (1%), а в отдельных точках этого диапазона - минус 25 дБ (менее 1%). Таким образом, эффективность снижения коэффициента отражения составляет в среднем 30 раз.

Предлагаемое устройство из полимерных композитных материалов обеспечивает необходимое широкодиапазонное поглощение электромагнитных волн и приводит к эффективному снижению коэффициента отражения радиоволн от поверхности устройства, состоящего из композитных материалов в диапазонах сверхвысоких частот S, С, X, Ku, Ka в 2÷5 раз.

Предлагаемое устройство позволит радикально решить задачу снижения радиолокационной заметности объектов в широком диапазоне радиочастот, включающем диапазоны S, С, X, Ku, Ka, и использовать такую конструкцию, изготовленную из полимерных материалов, для создания объектов различного назначения, что выгодно отличает его от прототипа.

1. Устройство для снижения радиолокационной заметности объектов представляет собой многослойную конструкцию, состоящую из нескольких слоев: наружного слоя, выполненного из диэлектрического материала, поглощающих внутренних слоев электропроводящей ткани, соединенных прослойками диэлектрического вещества, и тыльного слоя, отличающееся тем, что наружный слой выполнен из легковесного стеклопластика, тыльный слой выполнен из углепластика с высокой проводимостью для исключения попадания электромагнитного излучения внутрь помещения, а поглощающие внутренние слои электропроводящей ткани имеют поверхностное электрическое сопротивление 100÷1000 Ом.

2. Устройство для снижения радиолокационной заметности объектов по п. 1, отличающееся тем, что наружный слой выполнен из материала с пониженной относительной диэлектрической проницаемостью от 1,7 до 2,5, обеспечивающего мягкий электродинамический вход радиоволн внутрь материала и снижение коэффициента отражения от поверхности устройства.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к маскировке, в частности, к маскировочным покрытиям для упреждения обнаружения радиолокаторами противника воздушных и наземных объектов. Технический результат заключается в малой удельной массе поглощающего покрытия, низкой трудоемкости его изготовления в связи с простотой конструкции его исполнения, а также в улучшении аэродинамической поверхности защищаемого объекта.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к радиопоглощающим покрытиям (РПП), и может быть использовано в сверхширокополосных антенных системах. Сверхширокополосное радиопоглощающее покрытие выполнено в виде многослойного металлополимероматричного композиционного материала, слои которого имеют различную толщину: первый слой, состоящий из частиц чешуйчатой формы размером от 5 до 25 мкм, толщиной от 2,0 до 3,0 мм, второй слой из частиц чешуйчатой формы размером от 3 до 10 мкм толщиной от 1,0 до 1,5 мм, третий слой из частиц сфероидальной формы размером от 1 до 5 мкм толщиной от 0,5 до 1,0 мм, четвертый слой из частиц сфероидальной формы размером 1 до 5 мкм толщиной от 1,0 до 2,0 мм, пятый слой из частиц сфероидальной формы размером от 1 до 5 мкм толщиной от 3,0 до 3,5 мм.

Изобретение относится к материалам для поглощения электромагнитных волн и может быть использовано для получения нанопористых углеродных микроволокон, предназначенных для создания эффективных неотражающих радиопоглощающих материалов, работающих в диапазоне от 50 ГГц до 4 ТГц.

Изобретение относится к лакокрасочным покрытиям, в частности к полимерным радиопрозрачным композициям, предназначенным для устранения поверхностных дефектов радиопрозрачных обтекателей из ПКМ, и может быть использовано в изделиях ГА и других конструкциях из ПКМ.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для изготовления поглотителей электромагнитного излучения 5-миллиметрового диапазона (52-73 ГГц). Радиопоглощающий материал содержит полимерное связующее и наполнитель - углеродные нанотрубки, предварительно обработанные в смеси серной и азотной кислот, при следующем содержании компонентов, мас.%: полимерное связующее - 95-99,9; углеродные нанотрубки - 0,1-5.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к пирамидальным поглотителям электромагнитных волн. Заявленный способ предполагает механическое крепление пирамидальных контейнерных поглотителей к рабочим поверхностям безэховых камер и экранированных помещений.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для создания экранов и панелей, поглощающих электромагнитное излучение (далее ЭМИ) в широком СВЧ-диапазоне.

Изобретение относится к защитным устройствам летательного аппарата. Способ снижения радиолокационной заметности летательного аппарата заключается в размещении антенны головки самонаведения в герметичной полости радиопрозрачного обтекателя, заполнении полости плазмообразующей газовой смесью давлением 1-100 кПа и введении пучка электронов в плазмообразующую газовую смесь с образованием поглощающего плазменного объема.
Заявленное изобретение относится к материалу, поглощающему электромагнитные волны в широком диапазоне длин волн, вплоть до частот инфракрасного диапазона, который может быть использован для предотвращения нежелательного воздействия высокочастотного излучения на элементную базу микроэлектроники и человека, и для предотвращения несанкционированного обнаружения наземных и воздушных объектов.
Изобретение относится к композиционным материалам, поглощающим инфракрасное излучение в ближней инфракрасной области, и может быть использовано, например, в оптических фильтрах и специальных панелях сложной формы.

Изобретение относится к защитным композиционным материалам на текстильной основе, которые используются в электро- и радиотехнике, медицине, военной технике, астрономии, строительной и бытовой технике. Текстильный композит состоит из синтетического нетканого полотна, содержащего 5-10 мас.% углеродного волокна, и электропроводящей ткани, выполненной мелкоузорчатым переплетением, при поверхностной плотности нетканого полотна и ткани в пределах 175-300 г/м2 и соотношении их толщин, равном соответственно (4-6):(0,44-0,56). Синтетическое полотно выполнено из полиэфирного и/или полипропиленового волокна и сформировано из одного или нескольких волокнистых слоев. Техническим результатом является повышение эффективности защиты от ЭМИ за счет повышения абсолютной величины коэффициента отражения при сохранении высоких антистатических свойств. 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 7 пр.

Изобретение относится к поглотителям электромагнитных волн. Технический результат - создание слоистого поглотителя электромагнитных волн с коэффициентом поглощения по мощности не менее 99% в диапазоне частот 42-76 Гц и в видимой области. Для этого слоистый поглотитель выполнен из элементов, состоящих: из основного поглощающего слоя толщиной 1,0-2,0 мм, выполненного в виде собранных в пакет слоев ткани, причем первый и последний слои ткани металлизированы медью; из согласующего поглощающего слоя, выполненного в виде слоя сетки металлизированной медью с размером ячейки от 1,5 до 2,5 мм и толщиной 3-4 мм, с удельным электрическим сопротивлением 330-360 Ом, причем сетка изготовлена из минеральных волокон и расположена на верхней поверхности основного поглощающего слоя; из защитного слоя, нанесенного на верхнюю поверхность основного поглощающего слоя; из электропроводящего слоя, выполненного из ткани с нанесенным на нижнюю ее сторону, соприкасающейся с защитным объектом, слоем никеля толщиной 15-20 мкм, а электропроводящий слой расположен на нижней поверхности основного металлизированного медью поглощающего слоя. Готовое изделие покрывают слоем краски или лака с красителем зеленого цвета. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение предназначено для авиационной, космической и ракетной техники и может быть использовано при изготовлении объемных термостойких широкодиапазонных радиопоглощающих материалов (РПМ) для защиты от электромагнитного излучения. Водно-спиртовую дисперсию графита, содержащую гидроокись аммония, 5-10 мас.% дисперсионной среды и более 5 мас.% этилового или изопропилового спирта, подвергают мокрому размолу и стабилизируют. Частицы графита расщепляют по слоям и активируют ультразвуком в режиме кавитации при протекании постоянного тока напряжением 0,4-0,6 В в присутствии перекиси водорода и йода. Изобретение позволяет улучшить адгезию пластинчатого графита к ультратонким стеклянным волокнам и исключить вредные испарения. 4 ил., 2 табл., 10 пр.
Предложенное изобретение относится к технологии изготовления радиопоглощающих ферритов, которые находят все более широкое применение в безэховых камерах, для значительного снижения отражения радиоволн от стен. Изобретение направленно на получение никель-цинковых ферритов с высокими радиопоглощающими свойствами в интервале частот от 30 МГц до 1000 МГц. Повышение радиопоглощающих свойств никель-цинкового феррита является техническим результатом предложенного изобретения и достигается за счет того, что синтезированный ферритовый порошок из оксидов никеля, цинка и железа предварительно измельчают до размеров частиц 1-3 мкм, после чего проводят гранулирование шихты с введением связки и прессование заготовок с последующим их спеканием в воздушной среде, при этом охлаждение заготовок после спекания ведут при температуре ниже 900°С в среде с пониженным парциальным давлением кислорода в интервале от 0,1 до 5,0 кПа. 1 табл.

Изобретение относится к области радиотехники, к материалам для поглощения электромагнитных волн, и может найти применение для повышения скрытности и уменьшения вероятности обнаружения радиолокаторами объектов морской, наземной, авиационной и космической техники, а также обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных и радиотехнических приборов и устройств. Радиопоглощающее покрытие содержит от двух до восьми слоев нетканого диэлектрического материала с нанесенной с одной стороны на каждый слой магнетронным распылением пленкой из гидрогенизированного углерода с нанокластерами атомов металлов, защищенное с помощью тонкого стеклопластикового слоя от внешнего воздействия. Слои скрепляют путем термической обработки и в качестве подложек для сплошных поглощающих пленок используют лутрасил и геотекстиль. Изобретение позволяет повысить эффективность покрытия при поглощении электромагнитного излучения в широком диапазоне длин волн при одновременном повышении его гибкости, уменьшении толщины и веса всей конструкции покрытия. 1 ил., 1 табл.
Наверх