Установка для поглощения электромагнитного излучения



Установка для поглощения электромагнитного излучения
Установка для поглощения электромагнитного излучения

Владельцы патента RU 2658145:

Акционерное общество "Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем" (АО "Российские космические системы") (RU)

Изобретение относится к области вспомогательных средств радиоэлектронного оборудования и, дополнительно, может быть использовано в качестве низкопотенциального источника тепловой энергии. Заявлена установка для поглощения рассеиваемого электромагнитного излучения, которая содержит средства подвода электромагнитного излучения и теплообменное оборудование, обеспечивающее формирование практической модели абсолютно чёрного тела. Причем теплообменное оборудование включает модель абсолютно черного тела, представляющую собой по меньшей мере одну сферическую конструкцию, заполняемую теплоносителем, по преимуществу хладагентом, внутренняя поверхность которой выполнена из радиопоглощающего материала. Средства подвода электромагнитного излучения включают радиопрозрачную линзу и входной патрубок модели абсолютно черного тела. Технический результат – увеличение количества поглощаемой энергии при сохранении простоты конструкции. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к вспомогательным средствам радиоэлектронного оборудования и, дополнительно, может быть использовано в качестве низкопотенциального источника тепловой энергии.

Энергия потока электромагнитного излучения от различных источников, рассеивающаяся в дальнейшем в окружающей среде, может быть преобразована в тепловую энергию. Например, в патенте EP 0124357, Toshiba, 1984 описан электромагнитный радиатор, включающий источники излучения и вакуумный контейнер циклотрона, соединённые между собой волноводом. Волновод встроен в теплоотводящую камеру. В патенте US 3660784, Ratheon, 1972 описано устройство поглощения электромагнитной энергии, содержащее волновод, в который встроен канал движения теплоносителя, связанный с теплообменным аппаратом. В свою очередь, предлагаемая установка для поглощения рассеиваемого электромагнитного излучения позволит расширить область использования данного класса устройств, например, применив их при испытаниях антенной техники. Предполагается увеличение количества поглощаемой тепловой энергии при сохранении простоты конструкции, при возможности использования данной установки в качестве низкопотенциального источника тепловой энергии.

Предложена установка для поглощения рассеиваемого электромагнитного излучения, содержащая средства подвода электромагнитного излучения и теплообменное оборудование, включающее модель абсолютно чёрного тела. Средства подвода электромагнитного излучения включают радиопрозрачную линзу облучателя антенной системы и входной патрубок модели абсолютно чёрного тела. Модель абсолютно чёрного тела включает, по меньшей мере, одну сферическую конструкцию, заполняемую теплоносителем, по преимуществу хладагентом. Пространство теплоносителя в сферической конструкции связано с, по меньшей мере, одним внешним теплообменным аппаратом. Модель абсолютно чёрного тела представляет собой мобильную конструкцию с ограничением на максимальный линейный размер груза.

Основой предложенной установки является теплообменный аппарат – практическая модель абсолютно чёрного тела, состоящий из нескольких полых непрозрачных конструкций, по преимуществу сферических, вложенных друг в друга. В предельном случае может быть использована только одна конструкция, в которой образовано пространство (канал, полость, каналы) для циркуляции теплоносителя (хладагента), в качестве теплоносителя может быть использована вода из водопроводной сети. Например, может быть предложена модель абсолютно чёрного тела, состоящая из внешней 1 и внутренней 2 сферической конструкции. Во внутренней сферической конструкции 2 образовано пространство 3 для циркуляции теплоносителя (хладагента). Характерный размер (зазор) пространства 3 для циркуляции теплоносителя может быть рассчитан при решении кубического уравнения вида , где R – радиус внешней сферы (м); h – зазор между внешней и внутренней сферами (м); m – масса теплоносителя, заполняющего зазор; с – плотность теплоносителя. Циркуляция теплоносителя (хладагента) обеспечивает равенство температур на поверхности внутренней сферической конструкции 2, ограничивающей внутреннюю полость 4 внутри которой моделируются характеристики абсолютно чёрного тела. Пространство между внешней 1 и внутренней 2 сферическими конструкциями, а также внутренняя полость 4, образованная сферической конструкцией 2 может быть заполнена теплоизолирующей средой (газом (воздухом), теплоизолирующим материалом) либо в данном пространстве может быть создан вакуум.

Модель абсолютно чёрного тела обеспечивает множество поглощений и переизлучений подводимого потока электромагнитного излучения материалом внутренней сферической конструкции 2, преобразование поглощённой электромагнитной энергии в тепловую энергию, обеспечивающую нагрев теплоносителя в пространстве (канале, полости, каналах) 3 сферической конструкции 2. Внутренняя поверхность сферической конструкции 2, принимающая поток электромагнитного излучения и обращённая к полости 4, изготавливается с применением материалов наиболее эффективно поглощающих электромагнитное излучение. Например, может быть использован сверхширокодиапазонный гибкий тканый радиопоглощающий материал на основе наноструктурного ферромагнитного микропровода, обеспечивающий самозатухание электромагнитного излучения (в настоящее время данный материал используется для оборудования безэховых камер, устранения нежелательного электромагнитного фона, обеспечения биологической или же информационной безопасности). Также, в качестве материала для изготовления внутренней поверхности сферической конструкции 2 могут быть выбраны радиопоглощающие материалы коврового типа серии «Терновник» на основе обработанной полиэтилентерефталатной плёнки (в настоящее время данный материал используется при оборудовании безэховых и радиоэкранированных камер и помещений, обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронного оборудования и т.п.).

Средства подвода электромагнитного излучения к модели абсолютно чёрного тела включают входной патрубок (зрачок) абсолютно чёрного тела 5 и радиопрозрачную линзу 6, корпус 7 которой, механически связан с оборудованием – источником электромагнитного излучения, например, облучателем 8 антенной системы, связанным с волноводом 9 и усилителем мощности. Диаметр облучателя 8, как правило, больше чем диаметр входного патрубка 5, что минимизирует рассеивание электромагнитного излучения вне модели абсолютно чёрного тела. Для оперативного присоединения к оборудованию – источнику электромагнитной энергии (типа облучателя антенной системы 8) установка представляет собой мобильную конструкцию на шасси или раме 7 для заданного типа для автомобильной транспортировки с ограничением на максимальный линейный размер груза (2,2 м в поперечнике согласно существующим транспортным нормам, в таком случае масса теплоносителя – технической воды заполняющего зазор составляет ~100 кг).

Как и было указано выше, служащее для циркуляции теплоносителя пространство (канал, полости, каналы) 3 сферической конструкции 2 связано с внешним теплообменным аппаратом, например, рекуперативным низкотемпературным теплообменным аппаратом (НТОА), в котором тепло от теплоносителя (хладагента), циркулирующего в модели абсолютно чёрного тела может быть передано теплоносителю, предназначенному для дальнейшего хозяйственного использования. (Может быть использована система из нескольких низкотемпературных теплообменных аппаратов, естественный или искусственный водоём). На линии подвода теплоносителя к пространству 3 сферической конструкции 2 последовательно расположены: клапан V-1, расходомер (Р), фильтр (Ф), сорбент (С), клапан V-2, первая теплообменная поверхность НТОА. На линии отвода теплоносителя от пространства 3 сферической конструкции 2 последовательно расположены: вторая теплообменная поверхность НТОА, клапан V-3, отвод выхода теплоносителя (последовательно расположены клапан V-5, откачной насос (ОН), клапан V-6), отвод гидроаккумулятора (Г) с клапаном V-7, ротационный насос (Н), клапан V-4.

Расход теплоносителя, необходимого для охлаждения внутренней сферической конструкции может быть рассчитан следующим образом, через уравнение теплового баланса , где A – работа, совершаемая подводимой (утилизируемой) мощностью в единицу времени t; С – удельная теплоемкость, кДж/кг⋅К; – масса теплоносителя, кг; – входная температура теплоносителя охлаждающего контура, К; – выходная температура теплоносителя охлаждающего контура, К. Дифференцируя по времени уравнение теплового баланса, получаем, что подводимая мощность W пропорциональна массовому расходу жидкости через контур теплообменник: . Удельный расход теплоносителя , кг/с, , следовательно, расхода теплоносителя . Для обеспечения непрерывной циркуляции теплоносителя (хладагента) в пространстве 3 модели абсолютно чёрного тела, контур циркуляции теплоносителя оборудован ротационным насосом (Н), например, скважинные насосы марок Sprut 90QJD, Aquatica, Pedrollo 4SR, и гидроаккумулятором (Г).

Использование установки может быть проиллюстрировано следующим образом.

При испытании передатчиков электромагнитной энергии происходит её излучение в окружающее пространство. Направление излучения определяется диаграммой передающей системы: «усилитель мощности – волноводный тракт – облучатель – антенная система». Геометрия волнового фронта определяется, в основном, диаграммой направленности антенной системы, которая имеет главный лепесток, а также боковые и задние лепестки. Основная доля энергии излучается в направлении главного лепестка диаграммы направленности антенной системы. При испытаниях передающей системы «усилитель мощности – волноводный тракт – облучатель» на предельных режимах, когда антенная система не используется основной поток электромагнитного излучения выходит из раскрыва облучателя через радиопрозрачную мембрану и может представлять, как опасность для персонала, так и общую экологическую опасность. В свою очередь, обеспечив эффективное поглощение излученной в пространство электромагнитной энергии можно обеспечить экологическую чистоту и безопасность обслуживающего персонала при испытании радиопередатчиков на предельных режимах излучения.

После подключения описанной выше модели абсолютно чёрного тела к облучателю 8 антенной системы и начала испытаний поток электромагнитного излучения, проходит через радиопрозрачную линзу 8, входит в патрубок (зрачок) абсолютно чёрного тела 5 и попадает в пространство 3 внутри сферической конструкции 2 модели абсолютно чёрного тела. Радиопрозрачная линза 6 – двояковыпуклая собирающая линза обеспечивает ввода потока электромагнитного излучения во внутреннюю полость 4 сферической конструкции 2 и согласование диаметра излучателя 8 и диаметра входного патрубка 5. Фокус линзы 6 должен совпадать с центром сечения входного патрубка абсолютно чёрного тела 5.

Электромагнитная энергия полностью поглощается за счёт нагрева материала конструкции. Из-за поглощения тепловой энергии внутренние стенки сферической конструкции 2 постоянно нагреваются. Плавление материала сферической конструкции 2 предотвращается за счёт использования системы охлаждения. Полученное сферической конструкцией 2 тепло отбирается с её внутренней поверхности теплоносителем (хладагентом), циркулирующим в замкнутом контуре и переносится его в низкотемпературный теплообменник (НТОА), в котором оно утилизируется, охлаждаясь встречным потоком теплоносителя и конвективным теплообменом с атмосферой. (Конструкция теплообменника может предусмотреть его использование для нагрева теплоносителя для каких-либо хозяйственных нужд).

Таким образом, предложенная установка обеспечит практически полное поглощение электромагнитного излучения, например, при испытаниях антенных систем, обезопасив тем самым персонал испытаний и окружающую среду. Тепловая энергия, полученная за счёт поглощения электромагнитного излучения, утилизируется в теплообменнике и может быть использована в качестве дополнительного низкопотенциального источника тепла. Конструкция и последовательность работы предложенной установки для поглощения электромагнитного излучения не ограничивается приведёнными выше примерами и может быть, в дальнейшем, усовершенствована и/или видоизменена согласно сущности изобретения.

1. Установка для поглощения электромагнитного излучения, содержащая средства подвода электромагнитного излучения и теплообменное оборудование, отличающаяся тем, что

теплообменное оборудование включает модель абсолютно черного тела, представляющую собой по меньшей мере одну сферическую конструкцию, заполняемую теплоносителем, по преимуществу хладагентом, внутренняя поверхность которой выполнена из радиопоглощающего материала, а

средства подвода электромагнитного излучения включают радиопрозрачную линзу и входной патрубок модели абсолютно черного тела.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что средства подвода электромагнитного излучения включают радиопрозрачную линзу облучателя антенной системы.

3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что пространство теплоносителя в сферической конструкции связано с по меньшей мере одним внешним теплообменным аппаратом.

4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что модель абсолютно черного тела представляет собой мобильную конструкцию с ограничением на максимальный линейный размер груза.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиопоглощающих материалов и конструкциям поглотителей, а конкретней к системам защиты от сверхвысокочастотного электромагнитного излучения, и может быть использовано для решения задач электромагнитной совместимости радиоэлектронных систем и комплексов, при создании безэховых камер и многофункциональных экранированных помещений, а также для снижения вредного воздействия высокочастотного излучения на организм человека.

Изобретение относится к получению магнитно-диэлектрических материалов, поглощающих электромагнитное излучение, и может быть использовано в радиоэлектронной технике при производстве принимающих антенн, осуществляющих селективное радиопоглощение в субтерагерцовом диапазоне (0,09-0,1 ТГц).

Изобретение относится к области радиолокационной маскировки объектов и может быть использовано для снижения эффективной площади рассеяния воздухозаборника самолетного двигателя в передней полусфере.

Изобретение относится к средствам для защиты от электромагнитных полей: электротехнических и электронных. Композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения, состоящий из полимерной основы с распределенными в ней частицами сплава системы Fe-Cu-Nb-Si-B, представляющий собой многослойную конструкцию, каждый слой которой выполнен из указанного состава, а содержание частиц сплава в каждом слое составляет 70-90 мас.

Изобретение относится к электротехнике, к системе обеспечения транспортных средств энергией посредством магнитной индукции. Технический результат состоит в использовании намагничиваемого материала для экранирования части окружающей среды.

Изобретение относится к радиоэлектронной технике, в частности к получению полимерных композиций, предназначенных для поглощения высокочастотной энергии в СВЧ-устройствах.

Изобретение относится к радиотехнике, а более конкретно 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.

Изобретение относится к радиотехнике, а более конкретно 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.

Изобретение относится к поглотителям электромагнитных волн (ЭМВ) в диапазоне сверхвысоких частот. Техническим результатом является электрическое управление величиной поглощения ЭМВ независимо на различных участках защищаемой поверхности объектов; управление диаграммой направленности и поляризацией отраженных ЭМВ; модуляция и фрагментация отраженных сигналов.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к радиопоглощающим покрытиям (РПП) электромагнитных волн (ЭМВ), и может быть использовано в сверхширокополосных антенных системах.

Данное изобретение относится к станции для мытья рук. Она содержит приёмную ёмкость, имеющую сток, причём приёмная ёмкость содержит теплообменник, имеющий внешнюю поверхность для теплового контакта с текучей средой, находящейся при первой температуре, и внутреннюю поверхность для теплового контакта с текучей средой, находящейся при второй температуре, при этом внешняя поверхность теплообменника образует по меньшей мере часть внешней поверхности приёмной ёмкости, при этом приёмная ёмкость содержит средство для передачи потока текучей среды рядом с внутренней поверхностью теплообменника, причем средство для передачи текучей среды предназначено для передачи потока текучей среды внутри по направлению к вершине выпуклой секции теплообменника.

Изобретение относится к области энергосбережения, в частности к устройствам для рекуперации тепловой энергии в сушильных установках, и может быть использовано, главным образом, в бытовых электросушителях для овощей, ягод, фруктов и прочей продукции с обеспечением резкого сокращения расхода электроэнергии.

Теплообменник (10) теплообменного устройства, применяемого для водоохладителей с воздушным охлаждением или промышленных расположенных на крыше машин, способ изготовления теплообменника (10), теплообменный модуль, теплообменное устройство и блок источника тепла.

Предлагаются теплообменное устройство и блок источника тепла, предназначенные для применения в блоке охладителя. Теплообменное устройство содержит по меньшей мере один модуль (100) теплообменника.

Изобретение относится к энергетике. Подогреватель жидких или газообразных сред содержит дымовую трубу и корпус, в котором расположены теплообменник, выполненный в виде U-образных трубок с входом и выходом нагреваемого продукта, и теплогенератор, снабженный выходным фланцем и включающий горелочное устройство, жаровую трубу и пучок дымогарных труб, общий линзовый компенсатор дымогарных труб и второй съемный теплообменник, расположенный в корпусе симметрично с первым теплообменником относительно теплогенератора.

Изобретение относится к устройству для извлечения тепловой энергии из отходящих газов. Предлагаемое устройство установлено в контакте с отходящими газами (2) внутри вмещающей камеры (22) или внутри одной или большего числа труб, относящихся к установке, на которой осуществляются упомянутые производственные или вспомогательные процессы.

Изобретение относится к способу производства углеводородов посредством термического разложения углеводородсодержащего загружаемого материала в печи для крекинга.

Рекуперативный теплообменник, в котором один из теплоносителей, прежде чем попасть в теплообменник, проходит через смеситель, в котором смешивается с этим же теплоносителем, но уже прошедшим через теплообменник, нагнетаемым компрессором.

Изобретение относится к теплообменной технике и может использоваться в микроканальных теплообменниках. Микроканальный теплообменник состоит из жесткого корпуса, содержащего теплообменную матрицу, образованную из спаянных между собой тонких гладких теплопроводных пластин одинаковой конструкции, патрубков для подвода и отвода горячего и холодного теплоносителей, теплообменная матрица крепится к расположенным на входе и выходе теплоносителей пластинам с отверстиями, обеспечивающими подачу каждого из теплоносителей к коллекторным каналам горячего и холодного теплоносителей, расположенным противоположно друг другу, далее подачу теплоносителя к основным каналам горячего и холодного теплоносителей, при этом соседние пластины теплообменной матрицы по-разному ориентированы, что обеспечивает возможность подвода и отвода потока теплоносителя с разных сторон, при этом гладкие теплопроводные пластины спаяны между собой с помощью тонкой проволоки, образуя микроканалы.

Изобретение относится к способу изготовления охлаждающего модуля (10) в виде корпуса с внутренним пространством (24) для размещения батарейных ячеек (22), причем корпус имеет между впускной и выпускной зонами один или несколько параллельных друг другу охлаждающих каналов (20) и выполняется, по меньшей мере, частично из одного или нескольких отрезков полого профиля (30).

Изобретение относится к области вспомогательных средств радиоэлектронного оборудования и, дополнительно, может быть использовано в качестве низкопотенциального источника тепловой энергии. Заявлена установка для поглощения рассеиваемого электромагнитного излучения, которая содержит средства подвода электромагнитного излучения и теплообменное оборудование, обеспечивающее формирование практической модели абсолютно чёрного тела. Причем теплообменное оборудование включает модель абсолютно черного тела, представляющую собой по меньшей мере одну сферическую конструкцию, заполняемую теплоносителем, по преимуществу хладагентом, внутренняя поверхность которой выполнена из радиопоглощающего материала. Средства подвода электромагнитного излучения включают радиопрозрачную линзу и входной патрубок модели абсолютно черного тела. Технический результат – увеличение количества поглощаемой энергии при сохранении простоты конструкции. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх