РАДИОПОГЛОЩАЮЩЕЕ ПОКРЫТИЕ Российский патент 2003 года по МПК H01Q17/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для создания экранов, поглощающих электромагнитные волны (далее - ЭМВ) в СВЧ-диапазоне.

Известно покрытие для поглощения ЭМВ, выполненное в виде трех слоев, из которых внешний и внутренний слои выполнены из диэлектрических материалов с диэлектрической проницаемостью 1,2-1,4 и толщиной 0,5-1 мм и 0,15-0,25 мм, соответственно, а между ними расположен слой из электропроводящего материала с удельным сопротивлением 0,1-15 Ом/см и толщиной 0,5 мм (см. SU 1786567 А1, Н 01 Q 17/00, 1993). Недостатком покрытия является достаточно узкий диапазон поглощения ЭМВ.

Известно многослойное покрытие для поглощения ЭМВ на основе дисперсных систем в виде порошкообразного феррита или карбонильного железа со связующим, в качестве которого используют синтетический клей "Элатон" на основе латекса (см. патент РФ 2107705, 1998, С 09 Д 5/32). Такое покрытие обеспечивает ослабление энергии ЭМВ на 7-18 дБ в СВЧ-диапазоне при толщине покрытия порядка 1 мм. Недостатком такого покрытия является сложность обеспечения равномерности заданных свойств покрытия в процессе его нанесения на поверхности защищаемого оборудования, имеющие различную геометрическую форму и различным образом ориентированные в пространстве. Для устранения этого недостатка приходится выполнять покрытие многослойным с дистанционным контролем отражающих свойств покрытий на объектах после нанесения каждого слоя (см. патент РФ 2155420, 2000, С 09 Д 5/32). Применение такой технологии связано с использованием сложного оборудования и с существенным усложнением процесса изготовления покрытия.

Известно покрытие для поглощения электромагнитных волн, выполненное в виде плоского слоя диэлектрического материала (жидкого стекла) толщиной 1-2 мм из хаотически распределенных в количестве 6,8 об.% отрезков нитей длиной 2-5 мм из углеродного волокна "углен", перпендикулярно ему расположены с плотностью 6,8-8,5 об.% нити длиной 15-18 мм из углеродных волокон "углен" и нити длиной 20 мм из диэлектрического материала (см. SU 1790795 A3, Н 01 Q 17/00, 1990). Изготовление такого покрытия сопряжено со сложной подготовкой исходных компонентов - нитей заданной длины для каждого слоя, а также с необходимостью в процессе изготовления покрытия обеспечить строгую ориентацию нитей в слое покрытия.

Известен текстильный материал, ослабляющий отражение сигналов радара, представляющий собой размещенную между двумя слоями полимера ткань, полости между нитями ткани заполнены материалом, ослабляющим отражение ЭМВ (см. патент США 5817583, В 32 В 7/00, 1994). В качестве материала, ослабляющего отражение ЭМВ, может быть использованы гранулы углерода, углеродное волокно с малой длиной волокон, карбонильное железо, ферриты, металлизированные микросферы. Для усиления эффективности покрытия полимеры также могут содержать компоненты, ослабляющие отражение ЭМВ. Достоинством покрытия является то, что текстильная основа позволяет наносить его на оборудование различной формы. Недостатком такого покрытия является сложность изготовления такого покрытия из-за сложности обеспечения надежного сцепления между поглощающим слоем покрытия и слоями полимерного покрытия.

Известно покрытие для поглощения излучения радаров, которое изложено в патенте США 5661484, кл. H 01 Q 17/00, 1996. Согласно этому патенту поглощающее покрытие содержит электропроводные немагнитные прямолинейные волокна первого типа, длина, диаметр и объем которых подобраны для получения первой диэлектрической проницаемости, электропроводные немагнитные прямолинейные волокна второго типа, длина, диаметр и объем которых подобраны для получения второй диэлектрической проницаемости, и диэлектрическое связующее вещество с относительно низкими диэлектрическими потерями для связывания волокон первого и второго типов в единый материал таким образом, что волокна первого и второго типов произвольно ориентированы и равномерно распределены в объеме связующего вещества в одном слое. Такой поглощающий материал имеет комплексную диэлектрическую проницаемость, что позволяет материалу поглощать ЭМВ в широком диапазоне. Волокна первого типа выполняются из графита марки Т300 или AS-4 с малым диаметром и обладают относительно высоким электрическим сопротивлением. Волокна второго типа изготовлены из металлов - нержавеющей стали, Ni, Сu - и покрыты графитом. В качестве диэлектрического материала используют резину или полимеры. Недостатком покрытия является сложность технологии его получения и высокая стоимость.

Известно покрытие для поглощения радиоволн широкого спектра, состоящее из спеченной магнитной плитки и приклеенного к ней слоя волоконной сборки (патент US 5453745, Н 05 К 9/00, 1995). Волоконная сборка представляет собой спутанные волокна, на которые нанесен ферритный порошок. Порошок наносится на волокна различными способами: а) напылением смеси магнитного порошка с латексом; б) термическим напылением; в) напылением порошка на волокна, на которые предварительно нанесен слой клея. Плотность волокон и содержание ферритного порошка в покрытии возрастают в направлении от верхней поверхности волоконной сборки к поверхности магнитной плитки. Достоинством покрытия является его высокая поглощающая способность в широком диапазоне частот ЭМВ. Недостатком покрытия является сложность его изготовления, а также размещение на поверхностях различной формы. Это покрытие является наиболее близким к заявляемому.

Технической задачей изобретения является достижение более равномерных характеристик поглощения ЭМВ при облучении радаром под различными углами защищаемых объектов различной формы. Кроме того, ставится задача использования материалов, которые обеспечили бы простоту изготовления покрытий и стабильность их характеристик.

Технический результат достигается тем, что в радиопоглощающем покрытии (включающим поглощающий слой в виде спутанных волокон с покрытием) покрытие выполнено в форме рядов валиков, размещенных плотно друг к другу на защищаемой поверхности, каждый валик представляет собой помещенный в тканевую оболочку и свернутый в рулон поглощающий материал из углеродсодержащих спутанных нитей.

В частном варианте выполнения изобретения внутри рулона размещена спиральная пружина из диэлектрического материала.

В другом частном варианте выполнения изобретения поглощающий материал выполнен из нитей на синтетической основе с углеродным покрытием, длиной от 15 до 30 см и удельным сопротивлением от 4 до 6 кОм/см.

В другом частном варианте выполнения изобретения диаметр валиков составляет от 20 до 50 мм, диаметр спиральной пружины от 10 до 25 мм.

В другом частном варианте выполнения изобретения масса нитей на погонный метр каждого рулона составляет от 10 до 15 г.

В другом частном варианте выполнения изобретения спиральная пружина выполнена из синтетической лески диаметром от 0,8 до 1,4 мм.

В частном варианте выполнения изобретения тканевая оболочка каждого из валиков закреплена на тканевом полотне.

В частном варианте выполнения изобретения размещенное по защищаемой поверхности тканевое полотно выполнено из лавсана.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 приведен общий вид защищаемой поверхности с нанесенным на нее заявляемым поглощающим покрытием в виде рядов плотно размещенных друг к другу рулонов поглощающего материала в тканевой оболочке, изготовленного из углеродсодержащих спутанных нитей.

На фиг.2 представлен продольный разрез валика заявляемого покрытия.

На фиг.3 представлен поперечный разрез валика заявляемого покрытия.

Радиопоглощающее покрытие выполнено (см. фиг.1) в виде плотно прилегающих друг к другу рядов из валиков (1), которые изготовлены из рулонов поглощающего материала (2), размещенных в тканевой оболочке (3). Тканевая оболочка (3) каждого валика закреплена на тканевом полотне (4), которое размещено на защищаемой поверхности (5). Оболочка (3) может быть выполнена из хлопчатобумажной ткани, а полотно (4) - из лавсановой ткани. Поглощающий ЭМВ материал (2) выполнен (см. фиг.2 и 3) в виде рулона диаметром от 20 до 50 мм из спутанных углеродсодержащих нитей (6), внутри которого размещена спиральная пружина (7) из диэлектрического материала, например, из капроновой лески диаметром от 0,8 до 1,4 мм. Нити (6) выполнены на синтетической основе с углеродным покрытием, длина каждой нити составляет от 15 до 30 см, а удельное электрическое сопротивление от 4 до 6 кОм /см. Массу нитей на погонный метр каждого рулона задают в пределах от 10 до 15 г.

Изготовление заявляемого покрытия включает следующие основные операции: нарезание кусков нитей с углеродным покрытием длиной от 15 до 30 см; формирование плоского слоя толщиной от 3 до 5 см из кусков спутанных нитей; нанесение на слой из спутанных нитей раствора клея, дополнительно деформирующего нити при высыхании; разрезание полученного плоского слоя на полосы для формирования рулона; изготовление спиральной пружины из капроновой лески термическим формованием; сворачивание полосы из поглощающего материала по спиральной пружине в рулон; помещение рулона в тканевую оболочку и формирование валика; закрепление оболочки валиков на тканевом полотне и формирование плотно размещенных друг к другу рядов валиков. Полученное таким образом покрытие размещается полотном внутрь или наружу на поверхности защищаемого оборудования.

Исследования показали, что предложенное покрытие имеет уровень отражения энергии ЭМВ в пределах 5-10% по мощности в диапазоне 8-12 ГГц. Минимальный коэффициент отражения на частоте 10 ГГц достигает 25 дБ. Особенностью заявляемого покрытия является высокая равномерность характеристик отражения в широком диапазоне длин ЭМВ, а также малая зависимость коэффициента отражения от угла падения ЭМВ на защищаемую поверхность. Свойства покрытия объясняются эффектом объемно распределенного рассеивания и поглощения ЭМВ в заявляемом поглощающем материале.

Таким образом, заявляемое покрытие позволяет обеспечить высокую поглощающую способность в широком диапазоне длин ЭМВ и требуемый уровень понижения отраженной мощности от поверхности защищаемого оборудования при обеспечении высокой стабильности характеристик поглощения и отражения в широком диапазоне длин ЭМВ, а также малой зависимости коэффициента отражения от угла падения волн на защищаемую поверхность.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для создания экранов, поглощающих электромагнитные волны в СВЧ-диапазоне. Технический результат заключается в достижении более равномерных характеристик поглощения энергии при облучении радаром защищаемых объектов под различными углами. Сущность изобретения заключается в наличии ряда валиков, размещенных плотно друг к другу на защищаемой поверхности. Каждый валик представляет собой помещенный в тканевую оболочку и свернутый в рулон поглощающий материал из углеродсодержащих спутанных нитей. Внутри рулона может быть размещена спиральная пружина из диэлектрического материала. Поглощающий материал может быть выполнен из нитей на синтетической основе с углеродным покрытием длиной 15 - 30 см и удельным сопротивлением 4 - 6 кОм/см; диаметр валиков составляет 20 - 50 мм, диаметр спиральной пружины 10 - 25 мм; масса нитей на погонный метр каждого рулона составляет 10 - 15 г. 7 с.п. ф-лы, 3 ил.

1. Радиопоглощающее покрытие, включающее поглощающий материал в виде сетчатого слоя из спутанных электропроводных нитей, отличающееся тем, что покрытие выполнено в форме рядов валиков, размещенных вплотную друг к другу на защищаемой поверхности, каждый валик представляет собой помещенный в тканевую оболочку и свернутый в рулон поглощающий материал из спутанных, углеродсодержащих нитей. 2. Радиопоглощающее покрытие по п. 1, отличающееся тем, что внутри каждого рулона из поглощающего материала размещена спиральная пружина из диэлектрического материала. 3. Радиопоглощающее покрытие по п. 1, отличающееся тем, что поглощающий материал выполнен из нитей на синтетической основе с углеродным покрытием длиной 15 - 30 см и удельным сопротивлением 4 - 6 кОм/см. 4. Радиопоглощающее покрытие по п. 2, отличающееся тем, что диаметр валиков составляет 20 - 50 мм, а диаметр спиральной пружины 10 - 25 мм. 5. Радиопоглощающее покрытие по п. 1, отличающееся тем, что масса нитей на погонный метр каждого рулона составляет 10 - 15 г. 6. Радиопоглощающее покрытие по п. 2, отличающееся тем, что спиральная пружина выполнена из синтетической лески диаметром 0,8 - 1,4 мм. 7. Радиопоглощающее покрытие по п. 1, отличающееся тем, что тканевая оболочка каждого из валиков закреплена на тканевом полотне. 8. Радиопоглощающее покрытие по п. 7, отличающееся тем, что размещенное по защищаемой поверхности тканевое полотно выполнено из лавсана.