СПОСОБ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ЭКРАНИРОВАНИЯ УЗЛА УПЛОТНЕНИЯ ОТВЕРСТИЯ В ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕМ ЭКРАНЕ С ЗАКРЫВАЮЩЕЙ ЕГО ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕЙ КОНСТРУКЦИЕЙ Российский патент 2016 года по МПК G01R29/00 G01R31/00 G01N25/72 

Изобретение относится к экранировке аппаратов или их деталей от электрических или магнитных полей и может быть использовано для контроля эффективности электромагнитного экранирования корабельных помещений, защищенных от преднамеренных электромагнитных воздействий (ПД ЭМВ).

Для оценки качества электромагнитного экранирования узла уплотнения отверстия в электропроводящем экране с закрывающей его электропроводящей конструкцией обычно используют стандартные способы оценки эффективности электромагнитного экранирования. При этих способах облучают электропроводящий экран с одной стороны электромагнитным полем и фиксируют уровень электромагнитного поля с другой стороны электропроводящего экрана (MIL-STD 285 Military Standard Attenuation Measurements for Enclosures, Electromagnetic Shielding, for Electronic Test Purposes, Method of. Office of the Assistant Secretary of Defense. Washington 25, D.C. 25 June 1956).

Однако эти способы недостаточно технологичны для использования при строительстве и эксплуатации кораблей. Это обусловлено тем обстоятельством, что для защиты от ПД ЭМВ требуется высокая степень экранировки - до 120 дБ. Корпусные конструкции корабля сами по себе обеспечивают эту норму, но слабым местом, в целом, оказываются узлы электромагнитного уплотнения дверей, съемных крышек и т.п. изделий. В условиях корабельной среды их контактные поверхности подвержены сильной коррозии, загрязнению и механическому износу, из-за чего эффективность экранирования резко падает. Это обуславливает необходимость регулярного контроля качества электромагнитного экранирования как при строительстве корабля, длительность которого может достигать нескольких лет, так и во время эксплуатации. По данным военного справочника США MIL-HDBK-1195 Radio Frequency Shielded Enclosures коэффициент экранирования ухудшается на 15-20 дБ через три года даже в идеальных лабораторных условиях. Оценка качества электромагнитного экранирования корабельных конструкций с указанным выше коэффициентом экранирования достаточна трудоемкая операция, требующая крупногабаритных антенн, прецизионной измерительной аппаратуры и высокой квалификации персонала, что исключает возможность ее широкого использования при строительстве и эксплуатации кораблей. Это обстоятельство обуславливает необходимость косвенных методов оценки качества электромагнитного экранирования узлов уплотнения отверстий в электропроводящих экранах.

Известен косвенный способ оценки качества электромагнитного экранирования, основанный на использовании щупов, используемых для измерения величины электрического сопротивления участков проводящей экранирующей оболочки по патенту США 5512835, G01R 29/08, 1996 г. Этот способ характеризуется высокой трудоемкостью, обусловленной необходимостью сканирования щупами вдоль всей линии сочленения электропроводящего экрана с закрывающей его электропроводящей конструкции с непрерывной фиксацией результатов для их последующего взаимного сравнения.

Более производителен способ оценки качества электромагнитного экранирования узла уплотнения отверстия в электропроводящем экране с закрывающей его электропроводящей конструкцией, при котором пропускают ток вдоль части поверхности электропроводящего экрана, пересекающей отверстие в этом экране и фиксируют распределение электромагнитного поля в полости электропроводящего экрана (Электромагнитный импульс и методы защиты. Л.У. Рикетс, и др., Москва, Атомиздат, 1979 с. 184, рис. 5.7).

Недостатком этого способа является ограниченная чувствительность при использовании в эксплуатационных условиях, обусловленная невозможностью обеспечения абсолютно равномерного распределения силы тока по сечению экрана в направлении, поперечном его силовым линиям. Этот недостаток обусловлен геометрической сложностью формы корпусных конструкций корабля, используемых в качестве электромагнитных экранов, приводящей к искажению электромагнитного поля, величина которого существенно превосходит искажение электромагнитного поля от неравномерного прохождения через уплотнение.

Для визуализации дефектов в распределении электромагнитного поля известно техническое решение по патентной публикации Японии 2001050999, G01R 29/08, 2001 г., согласно которой определяют положение перемещаемого датчика электромагнитного поля в плоскости, параллельной диагностируемой плате, фиксируют его координаты, а также уровень напряженности этого поля и отображают это распределение на дисплее вычислительного устройства.

Недостатком этого способа является сложность используемой измерительно-регистрирующей аппаратуры, требующей квалифицированного персонала, и повышенная трудоемкость использования как при монтаже и эксплуатации корабельных экранирующих конструкций производственным персоналом, осуществляющим механомонтажные работы, так и личным составом кораблей, непосредственно обслуживающим двери экранированных помещений и отвечающим за состояние экранирующих крышек, люков и других элементов корпусных конструкций.

Известен также способ оценки качества электромагнитного экранирования узла уплотнения по патентной публикации Республики Корея №101245603, G01R 29/08, 2013 г. Согласно этому способу фиксируют электрическое сопротивление прокладки в узле электромагнитного уплотнения. По этому сопротивлению судят о качестве экранирования узла в целом.

Наиболее близким по технической сущности является способ оценки качества электромагнитного экранирования узла уплотнения отверстия в электропроводящем экране с закрывающей его электропроводящей конструкцией, при котором пропускают ток от проводящего экрана до съемной конструкции с электромагнитным уплотнением и измеряют величину падения напряжения между экраном и съемной конструкцией (Электромагнитный импульс и методы защиты. Л.У. Рикетс, Дж. Э. Бриджес, Дж. Майлетта, Москва, Атомиздат, 1979, с. 184, рис. 5.6).

Однако и этим способам присущи недостатки, заключающиеся в низкой точности оценки качества электромагнитного экранирования, обусловленные тем, что достаточно качественная электрическая проводимость отдельных участков узла уплотнения по периметру отверстия компенсирует снижение проводимости на других участках. Устройства, реализующие эти способы, не позволяют документировать наличие или отсутствие непроводящих участков электромагнитных уплотнений, обусловленных некачественным механическим креплением съемной конструкции, некачественной зачисткой контактных поверхностей, коррозионными процессами и т.п.

При защите от радиочастотных электромагнитных полей упомянутый недостаток не всегда является определяющим, например, для защиты радиоприема от помех (в диапазоне частот радиосвязи) этот способ обеспечивает приемлемые результаты контроля. Ужесточение требований к экранирующим конструкциям кораблей в части защиты от ПД ЭМВ, таких как электромагнитный импульс высотного ядерного взрыва, электромагнитное оружие и т.п., обусловило необходимость более тщательного и высокопроизводительного контроля качества электромагнитных уплотнений условиях эксплуатации, так как образующиеся неоднородности являются излучающими антеннами, через которые проходит значительная энергетическая часть сверхширокополосного импульса. Поэтому для обеспечения равномерной затяжки болтовых креплений по периметру съемных крышек на корпусных конструкциях экранированных помещений корабля, а также регулировки креплений и средств запирания их дверей, с точки зрения защиты от ПД ЭМВ известный способ не обеспечивает точность оценки качества экранирования и документирования в условиях монтажа и эксплуатации.

Таким образом, известные способы оценки качества электромагнитного экранирования не обеспечивают удобства оценки и документирования качества монтажа электромагнитного уплотнения в процессе строительства корабля и в условиях эксплуатации.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности и упрощение технологического процесса оценки и документирования качества электромагнитного экранирования узла уплотнения отверстия в электропроводящем экране с закрывающей его электропроводящей конструкцией в процессе строительства корабля и в условиях его эксплуатации.

Этот результат достигается за счет того, что в предлагаемом способе оценки качества электромагнитного экранирования узла уплотнения отверстия в электропроводящем экране с закрывающей его электропроводящей конструкцией фиксируют распределение температуры на поверхностях электропроводящего экрана и/или электропроводящей конструкции по периметру отверстия в электропроводящем экране и, по величине неравномерности этого распределения температуры, судят об эффективности электромагнитного экранирования, причем фиксацию распределения температуры по периметру отверстия в электропроводящем экране осуществляют тепловизионной съемкой.

Визуальный контроль позволяет оперативно, не проводя специальных измерений, выявить неравномерность протекания тока через узел уплотнения, указывающую на наличие и расположение загрязненных, коррозировавших или недостаточно поджатых участков электромагнитной прокладки, через которые возможны проникновения энергии электромагнитного воздействия в полость, защищенную проводящим экраном. Эта визуальная информация удобна для оперативной зачистки их контактирующих поверхностей узла, регулировки механизмов закрывания и запирания дверей и т.п. операций, так как процесс оценки качества экранирования можно производить производственным и эксплуатационным персоналом, не имеющим специальной подготовки, даже непосредственно в процессе регулировочных работ.

Предложенный способ поясняется рисунком, на котором изображен пример его реализации.

Способ реализуется устройством, содержащим понижающий сетевой трансформатор 1 со вторичной обмоткой, рассчитанной на напряжение от одного до трех вольт и ток до 100 А. Эта обмотка подключена на электропроводящий экран 2 в точке, по возможности максимально удаленной от отверстия с узлом уплотнения 3 закрывающей это отверстие электропроводящей конструкции 4 (металлической крышки, двери и т.п.). Электропроводящая конструкция 4 зафиксирована в закрытом положении креплениями 5. Поверхности электропроводящего экрана 2 и электропроводящей конструкции 4 в зоне, прилегающей к периметру закрываемого отверстия, могут быть покрыты термоиндикаторной краской. В качестве средства оценки и документирования качества экранирования также может быть использован тепловизор (на рисунке не показан).

Для оценки качества электромагнитного экранирования узла уплотнения отверстия в электропроводящем экране с закрывающей его электропроводящей конструкцией подключают трансформатор 1 к сети электропитания и пропускают ток от электропроводящего экрана 2 до электропроводящей конструкции 4.

При использовании термокраски визуально фиксируют распределение температуры на поверхностях электропроводящего экрана 2 и/или электропроводящей конструкции 4 по периметру отверстия в электропроводящем экране 2. По неравномерности этого распределения температуры судят об эффективности электромагнитного экранирования. При наличии зон с пониженной температурой, прилегающих к отверстию в электропроводящем экране 2, регулируют усилия затягивания креплений 5 и повторяют оценку до получения равномерного распределения температур при пропускании электрического тока от крышки к экранирующей конструкции.

При невозможности достичь равномерного распределения температуры по периметру отверстия демонтируют электропроводящую конструкцию 4, производят зачистку контактирующих участков поверхностей этой конструкции и электропроводящего экрана 2, очистку поверхности уплотнительного узла 3 или его замену и после скрепления электропроводящей конструкции 4 с электропроводящим экраном 2 через узел уплотнения 3 повторяют оценку качества экранирования.

При тепловизионной оценке качества экранирования распределение температуры по периметру отверстия в электропроводящем экране 2 фиксируют на дисплее тепловизора и после достижения равномерности нагрева поверхностей по периметру отверстия в электропроводящем экране фиксируют термограмму на носитель информации, который используют для документирования этой оценки качества. Так как фиксируется только относительная неравномерность распределения температуры, а не ее абсолютное значение, требования к особой точности фиксации этой величины не предъявляются, поэтому отпадает необходимость температурной калибровки тепловизора и могут быть использованы простейшие тепловизоры, работающие в инфракрасном диапазоне, обеспечивающие различимость нагрева в доли градусов.

Равномерность распределения температуры нагрева по периметру отверстия указывает на отсутствие щелей, загрязненных или коррозировавших участков в сочленении узла уплотнения с электропроводящим экраном 2 и электропроводящей конструкцией 4, которые в электромагнитном поле являются источниками возбуждения электромагнитного поля в полости электропроводящего экрана 2 от внешнего источника, то есть подтверждает качество экранирования всей конструкции в целом.

Предложенный способ позволяет простыми и общераспространенными техническими средствами контролировать качество экранирования корабельных конструкций как при монтаже оборудования, так и в процессе эксплуатации, исключая необходимость измерения эффективности экранирования помещений радиоэлектронными средствами путем облучения электромагнитным полем с фиксацией уровня электромагнитного поля в полости экранированной конструкции.

Изобретение относится к экранировке аппаратов или их деталей от электрических или магнитных полей и может быть использовано для контроля эффективности электромагнитного экранирования корабельных помещений, защищенных от преднамеренных электромагнитных воздействий. В предлагаемом способе оценки качества электромагнитного экранирования узла уплотнения отверстия в электропроводящем экране с закрывающей его электропроводящей конструкцией фиксируют распределение температуры на поверхностях электропроводящего экрана и/или электропроводящей конструкции по периметру отверстия в электропроводящем экране. По величине неравномерности этого распределения температуры судят об эффективности электромагнитного экранирования. Причем фиксацию распределения температуры по периметру отверстия в электропроводящем экране осуществляют тепловизионной съемкой. Технический результат - повышение точности и упрощение технологического процесса оценки и документирования качества электромагнитного экранирования узла уплотнения отверстия в электропроводящем экране с закрывающей его электропроводящей конструкцией в процессе строительства корабля и в условиях его эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ оценки качества электромагнитного экранирования узла уплотнения отверстия в электропроводящем экране с закрывающей его электропроводящей конструкцией, при котором пропускают ток от электропроводящего экрана до съемной электропроводящей конструкции, отличающийся тем, что определяют распределение температуры на поверхностях электропроводящего экрана и/или электропроводящей конструкции по периметру отверстия в электропроводящем экране и по неравномерности этого распределения температуры делают вывод о качестве электромагнитного экранирования.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что определение распределения температуры по периметру отверстия в электропроводящем экране осуществляют тепловизионной съемкой.