СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ РАДИОПОГЛОЩАЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ Российский патент 2011 года по МПК B01F13/02 H01Q17/00 

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 и оборудования наземной, авиационной, ракетной и космической техники.

Известно «Радиопоглощающее покрытие» по патенту РФ на изобретение №2370866, включающее основу по меньшей мере из двух слоев переплетенных рядов нитей, скрепленных радиопрозрачным материалом, с нанесенной на каждый слой вакуумным распылением пленкой из гидрогенизированного углерода с вкрапленными в него частицами ферромагнитного материала, при этом направление переплетенных рядов нитей одного слоя тканого материала составляет с направлением переплетенных рядов нитей смежного слоя угол 60…120°, а содержание частиц ферромагнитного материала составляет от 5 мас.% в пленке, нанесенной на наружный слой переплетенных рядов нитей, до 85 мас.% в пленке, нанесенной на слой переплетенных рядов нитей, прилегающий к защищаемой поверхности.

Недостатком известного радиопоглощающего покрытия по патенту РФ №2370866 является низкая однородность в каждом отдельном слое радиопоглощающего покрытия, вызванная сложностью равномерного распределения частиц ферромагнитного материала в пленке из гидрогенизированного углерода, полученной вакуумным распылением.

Известен «Радиопоглощающий материал и способ его приготовления» по патенту РФ на изобретение №2107705, принятый в качестве ближайшего аналога. Радиопоглощающий материал содержит полимерное связующее на основе латекса и магнитный наполнитель - порошкообразный феррит или железо, при этом в качестве полимерного связующего на основе латекса использован синтетический клей «Элатон» при следующем соотношении компонентов: синтетический клей «Элатон» - 80…20 мас.%, порошкообразный феррит или железо - 20…80 мас.%. Способ приготовления радиопоглощающего материала включает последовательную загрузку в смеситель полимерного связующего на основе латекса и магнитного наполнителя - порошкообразного феррита или железа, их перемешивание вращающимся приспособлением, при этом в качестве полимерного связующего на основе латекса использован синтетический клей «Элатон» при следующем соотношении компонентов: синтетический клей «Элатон» - 80…20 мас.%, порошкообразный феррит или железо - 20…80 мас.%, перемешивание компонентов осуществляют в течение 7…15 мин, при этом перемешивающее приспособление поочередно вращают в противоположных направлениях в течение 50…60 с.

Недостатком известного способа по патенту РФ №2107705 является низкая однородность радиопоглощающего покрытия из-за механического способа перемешивания полимерного связующего и магнитного наполнителя с помощью вращающегося приспособления.

Перед заявляемым изобретением поставлена задача повышения функциональных свойств радиопоглощающего покрытия за счет повышения однородности содержания компонентов в каждом отдельном слое покрытия.

Поставленная задача в заявляемом изобретении решается за счет того, что способ формирования радиопоглощающего покрытия включает нанесение на защищаемую поверхность слоев связующего состава с гранулами, укладку между слоями арматуры, при этом для формирования каждого слоя радиопоглощающего покрытия в газодинамический факел распыления подают связующий состав с определенным расходом и, по крайней мере, один или несколько видов гранул с определенным расходом каждого вида гранул, связующий состав и гранулы диспергируют, перемешивают и гомогенизируют в газодинамическом факеле распыления, образованном, по крайней мере, двумя или более взаимодействующими между собой струями рабочего газа, истекающими из сопел, и охватывающих, по крайней мере, одну струю связующего состава, по крайней мере, одну струю каждого вида гранул.

Связующий состав и гранулы могут диспергировать, перемешивать и гомогенизировать в газодинамическом факеле распыления, образованном, по крайней мере, двумя или более взаимодействующими между собой сверхзвуковыми струями рабочего газа, истекающими из сопел, и охватывающих, по крайней мере, одну струю связующего состава, по крайней мере, одну струю каждого вида гранул.

Заявленное изобретение отличается от известного способа по патенту РФ №2107705 тем, что для формирования каждого слоя радиопоглощающего покрытия в газодинамический факел распыления подают связующий состав с определенным расходом и, по крайней мере, один или несколько видов гранул с определенным расходом каждого вида гранул, связующий состав и гранулы диспергируют, перемешивают и гомогенизируют в газодинамическом факеле распыления, образованном, по крайней мере, двумя или более взаимодействующими между собой струями рабочего газа, истекающими из сопел, и охватывающих, по крайней мере, одну струю связующего состава, по крайней мере, одну струю каждого вида гранул.

Указанное отличие позволило получить технический результат, а именно обеспечило повышение функциональных свойств радиопоглощающего покрытия за счет повышения однородности содержания компонентов в каждом отдельном слое покрытия.

На фиг.1 представлена схема формирования радиопоглощающего покрытия, состоящего из нанесенного на защищаемую поверхность слоя связующего состава с мелкими гранулами, арматуры, слоя связующего состава с крупными гранулами и наружного слоя связующего состава. При напылении слоя связующего состава с мелкими гранулами газодинамический факел распыления образован одной струей мелких гранул, одной струей связующего состава, охваченной двумя взаимодействующими между собой дозвуковыми струями рабочего газа, истекающими из цилиндрических сопел. При напылении слоя связующего состава с крупными гранулами газодинамический факел распыления образован одной струей крупных гранул, одной струей связующего состава, охваченной двумя взаимодействующими между собой дозвуковыми струями рабочего газа. При напылении наружного слоя связующего состава газодинамический факел распыления образован одной струей связующего состава, охваченной двумя взаимодействующими между собой дозвуковыми струями рабочего газа.

На фиг.2 представлена схема формирования радиопоглощающего покрытия, состоящего из нанесенного на защищаемую поверхность слоя связующего состава с мелкими и крупными гранулами, арматуры, слоя связующего состава с крупными гранулами и наружного слоя связующего состава. При напылении слоя связующего состава с крупными и мелкими гранулами газодинамический факел распыления образован одной струей мелких гранул, одной струей крупных гранул, одной струей связующего состава, охваченной двумя взаимодействующими между собой сверхзвуковыми струями рабочего газа, истекающими из конических сопел, расширяющихся в направлении истечения рабочего газа. При напылении слоя связующего состава с крупными гранулами газодинамический факел распыления образован одной струей крупных гранул, одной струей связующего состава, охваченной двумя взаимодействующими между собой сверхзвуковыми струями рабочего газа. При напылении наружного слоя связующего состава газодинамический факел распыления образован одной струей связующего состава, охваченной двумя взаимодействующими между собой сверхзвуковыми струями рабочего газа.

Способ формирования радиопоглощающего покрытия (фиг.1) включает нанесение на защищаемую поверхность 1 слоев 2 связующего состава с гранулами 3, укладку между слоями 2 арматуры 4, при этом для формирования каждого слоя 2 радиопоглощающего покрытия в газодинамический факел распыления подают связующий состав с определенным расходом и, по крайней мере, один или несколько видов гранул 3 с определенным расходом каждого вида гранул 3, связующий состав и гранулы 3 диспергируют, перемешивают и гомогенизируют в газодинамическом факеле распыления, образованном, по крайней мере, двумя или более взаимодействующими между собой струями 5 рабочего газа, истекающими из сопел 6, и охватывающих, по крайней мере, одну струю 7 связующего состава, по крайней мере, одну струю 8 каждого вида гранул 3.

Работу по предлагаемому способу осуществляют следующим образом (фиг.1). Анализ радиопоглощающих покрытий показывает, что в качестве связующего состава используют фенолформальдегидные, эпоксидные, полиэфирные связующие, пластические массы, синтетические клеи. В связующий состав в качестве активного поглощающего компонента электромагнитных волн вводят керамические или металлические гранулы 3. Каждый вид гранул 3 характеризуется химическим составом, размерами и формой частиц. В качестве арматуры 4 применяют синтетические волокна, жгуты, нити, ткани, также поглощающие электромагнитные волны. Обычно радиопоглощающее покрытие состоит из нескольких слоев 2. На защищаемую поверхность 1 наносят слой из диэлектрического связующего состава, например эпоксидного связующего, в его объеме может содержаться 5…25% гранул 3, поглощающих электромагнитные волны. Этот слой покрывают арматурой 4, состоящей из синтетических волокон. На арматуру 4 наносят следующий слой 2 из диэлектрического связующего состава, в объеме которого может также содержаться от 25…40% гранул 3. Наружный слой 2 связующего состава может быть выполнен из синтетического эластомера, из эпоксидного или фенольного связующего. Наружный слой 2 связующего состава должен обеспечивать согласование диэлектрических свойств радиопоглощающего покрытия и окружающего пространства. Для изготовления гранул 3 используют углерод, карбонильное железо, ферриты, металлизированные микросферы. Состав слоев 2 радиопоглощающего покрытия и их оптимальные параметры подбирают или рассчитывают исходя из конкретных условий эксплуатации. Энергия электромагнитных волн, падающая на маскируемый объект, поглощается в значительной мере в арматуре 4 и в гранулах 3. Кроме того, слои 2 радиопоглощающего покрытия имеют определенную толщину, что позволяет дополнительно использовать интерференционный механизм гашения энергии электромагнитных волн, отразившихся от арматуры 4 и защищаемой поверхности 1. При формировании радиопоглощающего покрытия в газодинамический факел распыления подают связующий состав и гранулы 3, необходимые для формирования каждого отдельного слоя 2 радиопоглощающего покрытия. При этом связующий состав и каждый вид гранул 3 подают с определенным расходом, чтобы обеспечить заданное соотношение этих компонентов в каждом слое 2 радиопоглощающего покрытия. Рабочий газ подают под давлением к соплам 6. Истекающие из сопел 6 струи 5 рабочего газа охватывают струи 7 связующего состава и струи 8 гранул 3. Струя 7 связующего состава подвергается аэродинамическому воздействию со стороны сверхзвуковых струй 5 рабочего газа, приводящему к распаду струи 7 связующего состава на капли. Применение сопел 6 Лаваля, конических сопел 6 (фиг.2), расширяющихся в направлении истечения рабочего газа, позволяет получить сверхзвуковой режим истечения рабочего газа. Сверхзвуковые струи 5 расположены достаточно близко друг к другу и взаимодействуют между собой. При взаимодействии сверхзвуковых струй 5 образуется газодинамический факел распыления с развитой системой скачков уплотнения. Жидкие капли связующего состава, проходя через скачки уплотнения, дробятся на более мелкие, эти капли в свою очередь, проходя через следующий скачок уплотнения, также подвергаются дроблению. Таким образом, связующий состав в системе скачков уплотнения газодинамического факела распыления диспергируют на мельчайшие капли. Образованное облако капель и гранул 3 движется внутри газодинамического факела распыления, состоящего из отдельных сверхзвуковых струй 5 рабочего газа. По мере падения скорости струй 5 рабочего газа имеет место их смыкание в единый многофазный поток, сопровождающееся резкой турбулизацией потока. Турбулизация потока приводит к интенсивному перемешиваю капель связующего состава и гранул 3. Это приводит к гомогенизации капель и гранул 3 различного вида в поперечном сечении газодинамического факела распыления. Таким образом, на защищаемую поверхность 1 поочередно напыляют слои 2 радиопоглощающего покрытия, при этом каждый слой 2 покрытия имеет высокую однородность, так как капли связующего состава и гранулы 3 различного вида равномерно распределены в объеме этого слоя 2. Необходимо заметить, что соотношение связующего состава и гранул 3 различного вида изменяется при переходе от одного слоя 2 к другому и зависит от изменения расхода связующего состава и изменения расхода каждого вида гранул 3. В качестве примера рассмотрим последовательность формирования слоев 2 радиопоглощающих покрытий, содержащих гранулы 3 различного вида (фиг.1, 2). На фиг.1 представлена схема формирования радиопоглощающего покрытия, состоящего из нанесенного на защищаемую поверхность 1 слоя 2 связующего состава с мелкими гранулами 3, арматуры 4, слоя 2 связующего состава с крупными гранулами 3 и наружного слоя 2 связующего состава. При напылении слоя 2 связующего состава с мелкими гранулами 3 газодинамический факел распыления образован одной струей 8 мелких гранул 3, одной струей 7 связующего состава, охваченной двумя взаимодействующими между собой дозвуковыми струями 5 рабочего газа, истекающими из цилиндрических сопел 6. При напылении слоя 2 связующего состава с крупными гранулами 3 газодинамический факел распыления образован одной струей 8 крупных гранул 3, одной струей 7 связующего состава, охваченной двумя взаимодействующими между собой дозвуковыми струями 5 рабочего газа. При напылении наружного слоя 2 связующего состава газодинамический факел распыления образован одной струей 7 связующего состава, охваченной двумя взаимодействующими между собой дозвуковыми струями 5 рабочего газа. На фиг.2 представлена схема формирования радиопоглощающего покрытия, состоящего из нанесенного на защищаемую поверхность 1 слоя 2 связующего состава с мелкими и крупными гранулами 3, арматуры 4, слоя 2 связующего состава с крупными гранулами 3 и наружного слоя 2 связующего состава. При напылении слоя 2 связующего состава с крупными и мелкими гранулами 3 газодинамический факел распыления образован одной струей 8 мелких гранул 3, одной струей 8 крупных гранул 3, одной струей 7 связующего состава, охваченной двумя взаимодействующими между собой сверхзвуковыми струями 5 рабочего газа, истекающими из конических сопел 6, расширяющихся в направлении истечения рабочего газа. При напылении слоя 2 связующего состава с крупными гранулами 3 газодинамический факел распыления образован одной струей 8 крупных гранул 3, одной струей 7 связующего состава, охваченной двумя взаимодействующими между собой сверхзвуковыми струями 5 рабочего газа. При напылении наружного слоя 2 связующего состава газодинамический факел распыления образован одной струей 7 связующего состава, охваченной двумя взаимодействующими между собой сверхзвуковыми струями 5 рабочего газа. В результате диспергации, перемешивания и турбулизации компонентов радиопоглощающего покрытия в газодинамическом факеле распыления повышается однородность слоев 2 покрытия, а следовательно, повышаются его функциональные свойства.

Изобретение позволило получить технический результат, а именно обеспечило повышение функциональных свойств радиопоглощающего покрытия за счет повышения однородности содержания компонентов в каждом отдельном слое покрытия.

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 и оборудования наземной, авиационной, ракетной и космической техники. Способ включает нанесение на защищаемую поверхность слоев связующего состава с гранулами, укладку между слоями арматуры. Для формирования каждого слоя радиопоглощающего покрытия в газодинамический факел распыления подают связующий состав с определенным расходом и, по крайней мере, один или несколько видов гранул с определенным расходом каждого вида гранул. Связующий состав и гранулы диспергируют, перемешивают и гомогенизируют в газодинамическом факеле распыления, образованном, по крайней мере, двумя или более взаимодействующими между собой струями рабочего газа, истекающими из сопел, и охватывающими, по крайней мере, одну струю связующего состава, и, по крайней мере, одну струю каждого вида гранул. Технический результат состоит в повышении функциональных свойств радиопоглощающего покрытия за счет повышения однородности содержания компонентов в каждом отдельном слое покрытия. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ формирования радиопоглощающего покрытия, включающий нанесение на защищаемую поверхность слоев связующего состава с гранулами, укладку между слоями арматуры, отличающийся тем, что для формирования каждого слоя радиопоглощающего покрытия в газодинамический факел распыления подают связующий состав с определенным расходом и, по крайней мере, один или несколько видов гранул с определенным расходом каждого вида гранул, связующий состав и гранулы диспергируют, перемешивают и гомогенизируют в газодинамическом факеле распыления, образованном, по крайней мере, двумя или более взаимодействующими между собой струями рабочего газа, истекающими из сопел, и охватывающими, по крайней мере, одну струю связующего состава, и, по крайней мере, одну струю каждого вида гранул.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что связующий состав и гранулы диспергируют, перемешивают и гомогенизируют в газодинамическом факеле распыления, образованном, по крайней мере, двумя или более взаимодействующими между собой сверхзвуковыми струями рабочего газа, истекающими из сопел, и охватывающими, по крайней мере, одну струю связующего состава, и, по крайней мере, одну струю каждого вида гранул.