RU2340054C1

RU2340054C1 - Electromagnetic wave absorber

Info

Publication number: RU2340054C1
Application number: RU2007138404/09A
Authority: RU
Inventors: Юрий Константинович Александров (RU); Юрий Константинович Александров; Владимир Васильевич Обносов (RU); Владимир Васильевич Обносов; Владимир Михайлович Хохлов (RU); Владимир Михайлович ХОХЛОВ
Original assignee: Юрий Константинович Александров; Владимир Васильевич Обносов; Владимир Михайлович ХОХЛОВ
Priority date: 2007-10-17
Filing date: 2007-10-17
Publication date: 2008-11-27

Abstract

FIELD: physics; electricity.

SUBSTANCE: absorber is a hollow dielectric case in form of a tetrahedral pyramid with a socular base in form of a rectangular prism. The case is made from micro-corugated board, not easily combustible. The filler used is in form of three-dimensional and/or flat figures from not-easily combustible laminated current conducting materials based on paper and/or fabric with electrical resistance ranging from 100 to

EFFECT: light, high quality, fire-safe and ecologically clean absorber, which is made using simple technology from abundant materials.

2 dwg, 1 tbl

Description

Предлагаемое авторами изобретение относится к области антенной техники и может быть применено для создания поглотителей электромагнитных волн (ПЭВ), используемых при оснащении безэховых камер (БЭК) и экранированных помещений.The invention proposed by the authors relates to the field of antenna technology and can be used to create absorbers of electromagnetic waves (SEW) used in equipping anechoic chambers (BEC) and shielded rooms.

При создании многофункциональных универсальных БЭК высокого качества используются, как правило, широкодиапазонные ПЭВ шиловидной конструкции, имеющие, в основном, пирамидальную форму.When creating multifunctional universal BECs of high quality, as a rule, wide-band sewer-shaped sewer-type sewers are used, which have mainly a pyramidal shape.

Известны пирамидальные радиопоглощающие материалы, выполненные с использованием эластичного пенополиуретана с углеродным наполнителем (Мицмахер М.Ю., Торгованов В.А. "Безэховые камеры СВЧ", М.; Радио и связь, 1982 г.). Несмотря на малые весовые характеристики и малый коэффициент отражения в широком диапазоне электромагнитных волн данные поглотители имеют ряд существенных недостатков. Пористая поверхность пирамидальных элементов из пенополиуретана с течением времени покрывается пылью, сам полимер имеет тенденцию к деструкции в процессе эксплуатации, что в конечном счете сказывается на стабильности радиотехнических характеристик. К тому же пенополиуретан является горючим материалом с выделением при горении ядовитых веществ, что требует дополнительных материальных затрат на установку автоматической системы пожаротушения.Pyramidal radar absorbing materials are known that are made using flexible polyurethane foam with carbon filler (Mitsmakher M.Yu., Torganov VA "Anechoic chambers microwave", M .; Radio and communications, 1982). Despite the small weight characteristics and low reflection coefficient in a wide range of electromagnetic waves, these absorbers have a number of significant drawbacks. The porous surface of the pyramidal elements of polyurethane foam is covered with dust over time, the polymer itself has a tendency to destruction during operation, which ultimately affects the stability of the radio characteristics. In addition, polyurethane foam is a combustible material with the release of toxic substances during combustion, which requires additional material costs for the installation of an automatic fire extinguishing system.

Для устранения некоторых отмеченных недостатков используются полые диэлектрические корпусы, которые заполняются поглощающими компонентами. В известном патенте ФРГ №1253780 от 08.05.1969 г. приведен вариант изготовления пирамидального ПЭВ, корпус которого выполнен из склеенных между собой плит пенопласта, а внутренняя полость заполнена брусочками кубической формы с линейными размерами в пределах 5-10 мм, вырезанными из поглощающего пенополимера. Однако сложность крепления данных пирамид к рабочим поверхностям БЭК, недостаточная механическая прочность и горючесть исходных пенополимеров являются серьезными недостатками данного технического решения.To eliminate some of the noted drawbacks, hollow dielectric housings are used, which are filled with absorbing components. In the well-known German patent No. 1253780 dated 05/08/1969, an embodiment of manufacturing a pyramidal SEW is given, the casing of which is made of foam plastic panels glued together and the internal cavity is filled with cubic cubes with linear dimensions of 5-10 mm cut from absorbing foam. However, the difficulty of attaching these pyramids to the working surfaces of BEC, insufficient mechanical strength and combustibility of the initial foam polymers are serious disadvantages of this technical solution.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническому решению является поглотитель электромагнитных волн для безэховых камер, содержащий полый диэлектрический корпус в виде четырехгранной пирамиды с цокольным основанием в форме прямоугольной призмы, во внутренней полости которой находится трудногорючий радиопоглощающий заполнитель (Патент СССР №1755720 от 30.03.89 г.). Данный поглотитель, принятый за прототип, выполнен из пеноасбеста, содержащего углеродное волокно. К недостаткам прототипа следует отнести недостаточно малые весовые и очень низкие прочностные характеристики, технологическую сложность и большую трудоемкость изготовления как исходного материала - пеноасбеста, так и самого поглотителя, а также использование при изготовлении и эксплуатации готовой продукции асбеста, являющегося канцерогенным веществом. К тому же малая механическая прочность корпусов прототипа, выполненных из пеноасбеста, который может деформироваться даже от незначительных механических воздействий, не позволяет удалять пыль, осаждающуюся в процессе эксплуатации на корпусы ПЭВ, что значительно ухудшает экологическую ситуацию в безэховой камере.The closest in technical essence and the achieved result to the claimed technical solution is an electromagnetic wave absorber for anechoic chambers containing a hollow dielectric casing in the form of a tetrahedral pyramid with a basement in the form of a rectangular prism, in the inner cavity of which is a low-combustible radar absorbing aggregate (USSR Patent No. 1755720 from 03/30/89 g.). This absorber, taken as a prototype, is made of foam asbestos containing carbon fiber. The disadvantages of the prototype include insufficiently small weight and very low strength characteristics, technological complexity and the great complexity of manufacturing both the starting material - foam asbestos and the absorber itself, as well as the use of asbestos, which is a carcinogen, in the manufacture and operation of finished products. In addition, the low mechanical strength of the prototype bodies made of foam asbestos, which can be deformed even by insignificant mechanical influences, does not allow dust to be deposited during operation on PEV bodies, which significantly worsens the environmental situation in the anechoic chamber.

Поставленная задача состояла в разработке ПЭВ с малыми весовыми и высокими прочностными показателями при сохранении радиотехнических и пожаробезопасных характеристик, а также в значительном упрощении технологии изготовления, уменьшении номенклатуры исходных компонентов, что наряду с отсутствием вредных и канцерогенных материалов при производстве значительно снижает общую себестоимость готовой продукции и улучшает условия эксплуатации безэховых камер обслуживающим персоналом.The task was to develop a sewage system with low weight and high strength characteristics while maintaining radio-technical and fire-safe characteristics, as well as significantly simplifying the manufacturing technology, reducing the range of initial components, which, along with the absence of harmful and carcinogenic materials in production, significantly reduces the total cost of finished products and improves operating conditions of anechoic chambers by service personnel.

Технический результат достигается тем, что в поглотителе электромагнитных волн для безэховых камер и экранированных помещений, содержащем полый диэлектрический корпус, выполненный в виде четырехгранной пирамиды с цокольным основанием в форме прямоугольной призмы, во внутренней полости которой находится радиопоглощающий заполнитель, корпус выполнен из трудногорючего микрогофрокартона, а заполнитель представляет собой объемные или/и плоские фигуры, изготовляемые из трудногорючих листовых токопроводящих материалов на основе бумаги или/и ткани с электрическим сопротивлением от 100 до

The technical result is achieved by the fact that in an electromagnetic wave absorber for anechoic chambers and shielded rooms containing a hollow dielectric casing, made in the form of a tetrahedral pyramid with a basement in the form of a rectangular prism, in the inner cavity of which there is a radio-absorbing filler, the casing is made of a slow-burning microcorrugated cardboard, and Aggregate is volumetric and / or flat shapes made of slow-burning paper-based conductive materials and / or fabrics with electrical resistance from 100 to

Приведенный заявителем поиск по патентным и научно-техническим источникам и выбранный из перечня аналогов прототип позволили выявить отличительные признаки в заявленном решении, следовательно предлагаемое техническое решение удовлетворяет критерию изобретения "новизна". Дополнительный же поиск, проведенный заявителем, не обнаружил технических решений, имеющих сходные признаки с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа.The search by patent and scientific and technical sources and the prototype selected from the list of analogues resulted in identifying distinctive features in the claimed solution, therefore, the proposed technical solution meets the criteria of the invention of "novelty." An additional search conducted by the applicant did not find technical solutions having similar features with features distinguishing the claimed solution from the prototype.

На Фиг.1 изображен общий вид технического решения заявляемого ПЭВ, где 1 - корпус; 2 - радиопоглощающий заполнитель; 3 - узел крепления ПЭВ к поверхности БЭК.Figure 1 shows a General view of the technical solution of the inventive sew, where 1 is a housing; 2 - radar absorbing aggregate; 3 - node mounting PEV to the surface of BEC.

На Фиг.2 приведены 4-е варианта объемных фигур и вариант ленточной хаотической конфигурации радиопоглощающих заполнителей, располагаемых внутри корпуса ПЭВ.Figure 2 shows the 4th variant of the three-dimensional figures and the variant of the chaotic tape configuration of radar absorbing aggregates located inside the SEW body.

Корпус заявляемого поглотителя изготавливается из микрогофрокартона, выпускаемого по ГОСТ 7376-89, благодаря которому достигается большая механическая прочность изделия. Для придания свойств материалам, классифицируемых по ГОСТ 12.1.044-89 как трудногорючие, вырубленные заготовки первоначально обрабатывают раствором огнезащитного состава НОРТЕКС-Х (ТУ 2499-002-24505934-01), высушивают, а затем формируют в корпус поглотителя и склеивают его в специальной технологической оснастке. После склеивания производится покраска корпуса поглотителя водоэмульсионными красками в любые цветовые тона по усмотрению потребителя.The housing of the inventive absorber is made of microcorrugated cardboard, produced in accordance with GOST 7376-89, due to which greater mechanical strength of the product is achieved. To give properties to materials classified as slow-burning according to GOST 12.1.044-89, the cut blanks are initially treated with a solution of NORTEKS-X flame retardant (TU 2499-002-24505934-01), dried, and then formed into an absorber body and glued it in a special technological equipment. After gluing, the body of the absorber is painted with water-based paints in any color tone at the discretion of the consumer.

Радиопоглощающий заполнитель, располагающийся внутри корпуса ПЭВ, изготавливается из листового бумажного или тканевого токопроводящего материала (выполненного с использованием сажеграфитонаполненных композиций) с электрическим сопротивлением от 100 до

который предварительно обрабатывается также раствором огнезащитного состава НОРТЕКС-Х. После высушивания из листов материала вырубаются необходимые заготовки, из которых сворачиваются и склеиваются объемные фигуры различной конфигурации, часть из которых изображены на Фиг.2. В качестве заполнителя могут использоваться ленты, полоски, нарезанные из указанного и обработанного токопроводящего материала, которые равномерно распределяются по внутреннему объему корпуса поглотителя.The radar absorbing aggregate located inside the PEV casing is made of sheet paper or fabric conductive material (made using carbon black filled compositions) with an electrical resistance of 100 to

which is also pretreated with a NORTEX-X flame retardant solution. After drying, the necessary blanks are cut out from sheets of material, from which volumetric figures of various configurations are folded and glued, some of which are shown in Figure 2. As a filler can be used tapes, strips cut from the specified and processed conductive material, which are evenly distributed throughout the internal volume of the absorber housing.

После расположения заполнителя во внутреннем объеме корпуса последний герметично заклеивают, а затем на внешней стороне крышки корпуса монтируют узлы крепления всего пирамидального элемента к рабочим поверхностям БЭК. Узлы крепления могут быть выполнены в виде металлических "усов", благодаря которым пирамидальные элементы нанизываются по направляющим, закрепленным на поверхности БЭК, либо в виде текстильных застежек, ответная часть которых приклеивается к любым поверхностям камеры в заданном месте.After the filler is located in the internal volume of the housing, the latter is hermetically sealed, and then on the external side of the housing cover mount the attachment points of the entire pyramidal element to the BEC working surfaces. The attachment points can be made in the form of metal "whiskers", due to which the pyramidal elements are strung along the guides fixed on the surface of the BEC, or in the form of textile fasteners, the counterpart of which is glued to any surface of the camera in a given place.

Предлагаемое техническое решение относится к пирамидальным ПЭВ, которые хорошо согласовываются со свободным пространством и имеют высокие радиотехнические характеристики за счет сочетания плавно изменяющегося градиента потерь по высоте с диффузионными свойствами поверхностей граней пирамид, обеспечивающих многократное переотражение электромагнитных волн по мере проникновения в поглощающую структуру. Для данных поглотителей радиотехнические характеристики зависят от размеров и высоты пирамидальных элементов и выбираются в зависимости от заданной минимальной и максимальной длины волны и требуемого коэффициента отражения в этом диапазоне.The proposed technical solution relates to pyramidal SEWs that are in good agreement with free space and have high radio-technical characteristics due to a combination of a smoothly varying gradient of height losses with diffusion properties of the surfaces of the faces of the pyramids, which provide repeated re-reflection of electromagnetic waves as they penetrate the absorbing structure. For these absorbers, the radio technical characteristics depend on the size and height of the pyramidal elements and are selected depending on the specified minimum and maximum wavelength and the required reflection coefficient in this range.

Электрическое сопротивление бумаги или ткани должно составлять величину

Указанный диапазон сопротивления является оптимальным для материала заполнителя, поскольку при указанных величинах взаимозависимые коэффициенты отражения и поглощения электромагнитной волны имеют наиболее рациональные значения для получения высококачественного широкодиапазонного ПЭВ. При выходе за пределы указанных значений электрического сопротивления коэффициент отражения для пирамидальных поглотителей перестает иметь малые величины и резко возрастает в какой-либо части рабочего диапазона ПЭВ, приобретая нежелательный осциллирующий характер, что недопустимо для поглотителей, используемых для оборудования безэховых камер.The electrical resistance of paper or fabric should be

The indicated resistance range is optimal for the filler material, since at the indicated values the interdependent reflection and absorption coefficients of the electromagnetic wave have the most rational values for obtaining high-quality wide-range SEW. When the values of electrical resistance are outside the limits, the reflection coefficient for pyramidal absorbers ceases to be small and increases sharply in any part of the SEW working range, acquiring an undesirable oscillatory character, which is unacceptable for absorbers used for anechoic chamber equipment.

В таблице приведены весовые и радиотехнические характеристики прототипа высотой 300 мм и равного по высоте и габаритным размерам заявляемого поглотителя, в котором использовались различные варианты радиопоглощающего заполнителя, выполненного из материала на основе токопроводящей бумаги, имеющей электрическое сопротивление, равное 100, 400 и 1000

The table shows the weight and radio characteristics of the prototype 300 mm high and of equal height and dimensions of the inventive absorber, in which various versions of the radio-absorbing aggregate made of a material based on conductive paper having an electrical resistance of 100, 400 and 1000 were used

Вариант ПЭВPEV option Масса 1 кв.м, не более, кГWeight is 1 sq.m, no more, kg Электрическое сопротивление,

Electrical resistance,

Coeff. power reflection minus dB Frequency, GHz 0.6 1,0 2.0 5,0 Prototype 12.0 - 20,0 30,0 40,0 40,0 The inventive absorber, placeholder options BUT 10.0 400 23.0 31,0 45.0 - B 9.0 400 22.0 31,0 40,0 40,0 AT 6.0 400 25.0 40,0 47.0 45.0 G 8.0 400 20,0 32,0 45.0 43.0 D 10.0 400 25.0 34.0 43.0 50,0 AT 6.0 one hundred 20,0 25.0 34.0 38,0 AT 6.0 1000 28.0 32,0 40,0 43.0

Как видно из таблицы, любой из вариантов заявляемого поглотителя имеет меньший вес и соизмеримые значения коэффициента отражения в сравнении с прототипом.As can be seen from the table, any of the variants of the claimed absorber has less weight and comparable values of the reflection coefficient in comparison with the prototype.

При эксплуатации ПЭВ в безэховых камерах из-за перемещения воздушных потоков происходят процессы статической электризации с накоплением электрических зарядов на корпусах ПЭВ. Отличительной особенностью заявляемого поглотителя является использование для изготовления корпусов трудногорючего микрогофрокартона, который наряду с увеличением прочностных характеристик готовой продукции имеет меньшее электрическое сопротивление по сравнению с многими диэлектрическими материалами. Дополнительно при окрашивании корпусов в состав красителя могут вводиться антистатические ингредиенты, что позволяет в достаточной степени исключить накопление статического электричества на изделии в целом.During the operation of sewage devices in anechoic chambers, static electrification processes occur with the accumulation of electric charges on the sewer housings due to the movement of air flows. A distinctive feature of the inventive absorber is the use of slow-burning microcorrugated cardboard for the manufacture of cases, which, along with an increase in the strength characteristics of the finished product, has lower electrical resistance compared to many dielectric materials. Additionally, when painting the cases, antistatic ingredients can be introduced into the dye composition, which allows to sufficiently exclude the accumulation of static electricity on the product as a whole.

К достоинствам заявляемого поглотителя следует также отнести возможность удаления пыли с поверхности пирамидальных корпусов, что улучшает условия работы обслуживающего персонала безэховой камеры.The advantages of the inventive absorber should also include the ability to remove dust from the surface of the pyramidal bodies, which improves the working conditions of the maintenance personnel of the anechoic chamber.

Заявляемое техническое решение является высококачественным, пожаробезопасным, экологически чистым поглотителем электромагнитных волн и имеет по сравнению с прототипом упрощенную технологию изготовления, основные операции которой заключаются в формировании и склеивании из микрогофрокартона пирамидального корпуса, в который вставляют вырезанный и склеенный или измельченный из электропроводящей бумаги или ткани объемный заполнитель. Данные технологические операции допускают механизацию и автоматизацию при промышленном изготовлении, что в конечном итоге, с учетом малой номенклатуры исходных материалов, сказывается на низкой стоимости изделия.The claimed technical solution is a high-quality, fireproof, environmentally friendly absorber of electromagnetic waves and has a simplified manufacturing technology compared to the prototype, the main operations of which are the formation and gluing of a pyramidal casing from microcorrugated cardboard into which a volumetric cut and glued or crushed from electrically conductive paper or fabric is inserted aggregate. These technological operations allow mechanization and automation in industrial production, which ultimately, given the small range of raw materials, affects the low cost of the product.

Технико-экономические преимущества заявляемого технического решения имеют место и основываются на следующем.Technical and economic advantages of the proposed technical solution take place and are based on the following.

Во-первых, за счет снижения весовых характеристик уменьшаются расходы на возведение опорных и несущих строительных конструкций, а также упрощаются техпроцессы облицовки безэховых камер и экранированных помещений.Firstly, by reducing the weight characteristics, the cost of erecting supporting and supporting building structures is reduced, and the technological processes of facing anechoic chambers and shielded rooms are simplified.

Во-вторых, за счет повышения прочностных показателей увеличивается срок эксплуатации ПЭВ и снижается себестоимость затрат на проведение испытаний антенной техники.Secondly, due to the increase in strength indicators, the life of the sewage system increases and the cost of testing antenna equipment is reduced.

В-третьих, значительно уменьшаются расходы при изготовлении ПЭВ за счет исключения из технологического процесса затрат на удаление и нейтрализацию вредных, пылевидных и канцерогенных веществ.Thirdly, the costs in the manufacture of sewage devices are significantly reduced due to the exclusion from the technological process of the costs of removal and neutralization of harmful, dust-like and carcinogenic substances.

В-четвертых, снижаются затраты по обеспечению экологически чистых условий для функционирования высокоточного и чувствительного оборудования и нахождения персонала в замкнутых объемах БЭК, оснащенных заявляемым ПЭВ.Fourthly, the costs of providing environmentally friendly conditions for the functioning of high-precision and sensitive equipment and for personnel to be in confined spaces of BEC equipped with the inventive sewer are reduced.

Claims

An electromagnetic wave absorber for anechoic chambers and shielded rooms, containing a hollow dielectric casing in the form of a tetrahedral pyramid with a basement in the form of a rectangular prism, in the inner cavity of which there is a radio-absorbing filler, characterized in that the casing is made of a slow-burning microcorrugated cardboard, and the filler is bulky or / and flat figures made of flame-retardant conductive sheet materials based on paper and / or fabric with electrical resistance from 100 to 1000 Ohm / □.