Учебно-лабораторная установка по оценке эффективности защиты от воздействия простейшего имитатора мощного радиочастотного излучателя Российский патент 2022 года по МПК G09B23/06 

Изобретение является техническим устройством, предназначенным для обучения курсантов и слушателей военных учебных заведений основам поражающего действия и принципов защиты от мощного радиочастотного излучателя, имитации его воздействия на различные материалы и биообъекты, а также оценки эффективности защиты от него.

В войсках РХБ защиты, подобные установки отсутствуют. Однако, известен ряд других полезных моделей (изобретений) относящихся к области использования и развития лабораторных установок, использующихся в учебных заведениях для изучения физических явлений, а именно.

«Учебный прибор по физике для изучения свойств электромагнитных волн» (Автор (ы): Ермакович Константин Константинович (RU), Анисимов Николай Михайлович (RU), Патент на полезную модель SU 1300539 А1 Опубликовано: 30.03.1987, Патентообладатель (и): Липецкий государственный педагогический институт (RU)) [1].

Учебный прибор по физике для изучения свойств электромагнитных волн, содержащий генератор (8) с рупорной антенной, набор преобразователей (15), изменяющих параметры излучения генератора и приемник (14), регистрирующий преобразованное излучение, отличающийся тем, что он имеет выполненный из диэлектрика подвижный стержень (11) с диэлектрической проницаемостью, равной единице, и закрепленную на его торце согласующую металлическую вставку (10), а генератор (8) содержит связанный с источником питания двухполупериодный выпрямитель (13), связанный с ним волновод, один конец которого соединен с волноводом, теплоотводящий стержень (2), закрепленный на волноводе (3), и диод Ганна (1), один электрод которого расположен внутри волновода и закреплен на теплоотводящем стержне, а второй электрод (5) соединен с внутренней обкладкой конденсатора (6) и имеет на конце металлический диск-резонатор (7), расположенный в волноводе, при этом в волноводе на свободном его конце установлена металлическая заглушка (9), а подвижный стержень (11) расположен в рупорной антенне и концом, несущим металлическую вставку - в волноводе (фиг. 1).

«Устройство для демонстрации особенностей распространения радиоволн» (Автор (ы): Добровольский Дмитрий Дмитриевич (RU), Родос Леонид Яковлевич (RU), Чистяков Дмитрий Аркадьевич (RU), Патент на полезную модель SU 1167641 А1 Опубликовано: 15.07.1985, Патентообладатель (и): Северо-Западный заочный политехнический институт (RU)) [2].

Устройство для демонстрации особенностей распространения радиоволн, содержащее размещенную на основании модель участка земной поверхности (1), установленные над моделью передающую (6) и приемную (11) антенны, СВЧ - генератор (10), посредством гибкого волновода (7) соединенный с передающей антенной, и измеритель (15), через другой гибкий волновод (12) связанный с приемной антенной, отличающееся тем, что оно содержит механизмы изменения углового положения антенн, механизм продольного перемещения приемной антенны, а модель участка земной поверхности содержит плоскость с токопроводящей поверхностью и установлена на оси с возможностью вращения (фиг. 2).

«Устройство для измерения свойств материалов в СВЧ диапазоне» (Автор(ы): Миллер Алексей Борисович (RU), Потапов Юрий Федорович (RU), Патент на полезную модель RU 123 955 U1 Опубликовано: 10.01.2013, Патентообладатель(и): Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) (RU)) [3].

Устройство для измерения свойств материалов в СВЧ диапазоне, содержащее СВЧ-генератор (1), волноводы (2, 3) с излучающим (4) и принимающим (5) рупорами, блоки измерения и управления (6, 7), а также образец исследуемого материала (8), отличающееся тем, что волноводы с рупорами и образец исследуемого материала установлены в тепловакуумной камере (9) с имитатором (10) солнечного излучения, причем образец исследуемого материала (8) расположен на поворотном устройстве (11) с возможностью его последовательного перемещения сначала в зону нагрева солнечного имитатора (10), а затем при достижении заданной температуры в зону измерения между излучающим (4) и принимающим (5) рупорами (фиг. 3).

Недостатком указанного выше лабораторного оборудования является отсутствие возможности моделирования погодных условий, постановки дымовых образований, а также преград (элементов строительных конструкций или материалов природного происхождения) в лабораторных условиях.

Между тем, потребность в обучении курсантов и слушателей основам поражающего действия и принципов защиты от мощного радиочастотного излучателя, имитации его воздействия на различные материалы и биообъекты, а так же оценки эффективности защиты от него имеет место быть.

Предлагаемое техническое решение в виде учебно-лабораторной установки по оценке эффективности защиты от воздействия простейшего имитатора мощного радиочастотного излучателя (далее - установка) позволяет обучать курсантов и слушателей основам поражающего действия и принципам защиты от мощного радиочастотного излучателя и представляет собой совокупность входящих в нее технических устройств, таких как простейший имитатор мощного радиочастотного излучателя, устройство для имитации погодных условий, измеритель характеристик имитатора и защиты от его воздействия (фиг. 4).

Прототипом изобретения, в качестве наиболее близкого по совокупности существенных признаков является «Устройство для измерения свойств материалов в СВЧ диапазоне» (Авторы: Миллер Алексей Борисович, Потапов Юрий Федорович). Данное лабораторное оборудование позволяет использовать его в учебных процессах на уроках физики, как в высших учебных заведениях, училищах, так и в средних школах.

Целью создания изобретения является возможность обучения курсантов и слушателей основам поражающего действия и принципов защиты от мощного радиочастотного излучателя, имитации его воздействия на различные материалы и биообъекты, а так же оценки эффективности защиты от него.

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в возможности проведения учебных экспериментов, поиска новых защитных материалов (средств) от воздействия радиочастотного излучения и повышения эффективности изучения основ поражающего действия радиочастотного излучения и принципов защиты от него.

Принцип работы устройства (изобретения) заключается в следующем.

Способ проведения учебного эксперимента.

Установленный в рабочем пространстве установки приемник измерительного устройства вольт-амперной характеристики (далее - приемник) является имитатором части электронного устройства, не использующего никаких средств защиты. Напряжение, наведенное в электрической схеме приемника, будет ключевым показателем работоспособности реального электронного устройства. В устройствах, рассчитанных для работы при определенном напряжении, при превышении допустимого напряжения будут выходить из строя различные элементы, входящие в электрическую (электронную) схему прибора. Мультиметр данной модели (DT-830 DIGITAL MULTIMETER), входящий в комплект измерительного устройства позволяет измерять вольт-амперную характеристику радиочастотного излучения.

При активации магнетрона радиочастотное излучение в виде электромагнитных импульсов, исходящее от него проходит сквозь устройство для имитации погодных условий, попадает на приемник измерителя, представляющего собой электрическую схему, содержащую конденсатор для сглаживания импульсов и, создает в ней наведенный электрический ток, выходным показателем которого является напряжение. О чем можно наглядно убедиться на электронном табло мультиметра в реальном времени.

Во время учебных экспериментов измерения проводятся на разных расстояниях до максимума в 1 метр измерительной линейки.

Во время учебных экспериментов при помощи устройства для имитации погодных условий имитируется: дождь из распылительного устройства, туман (пар, аэрозоль) при помощи устройства термической возгонки смесей, который распределяется в объеме камеры (стеклянном контейнере), через который и проходит радиочастотное излучение.

Кроме того во время учебных экспериментов вместо устройства для имитации погодных условий или после него размещаются различные защитные материалы, а также преграды (элементы строительных конструкций или материалы природного происхождения) в пределах рабочего пространства установки и проводятся измерения при помощи измерительного устройства.

В дальнейшем полученные значения обрабатываются с помощью электронно-вычислительной машины (ЭВМ), в составе устройства не представлена, для проведения необходимых расчетов и составления выводов об эффективности защиты от воздействия радиочастотного излучения.

Описание устройства. Устройство состоит из ряда взаимосвязанных между собой входящих в его состав основных технических устройств, таких как простейший имитатор мощного радиочастотного излучателя, устройство для имитации погодных условий, измерителя характеристик имитатора и защиты от его воздействия.

На фиг. 4 представлено устройство в общем виде. В состав устройства входят: действующая модель простейшего имитатора мощного радиочастотного излучателя на основе магнетрона - 1 шт. - 1; измерительная линейка - 1 шт. - 2; устройство для имитации погодных условий - 1 к-т. - 3; измерительное устройство, для оценки характеристик имитатора - 1 к-т. - 4, секундомер - 1 шт. - 5; сменные антенны - 3 шт. - 6; лампа накаливания для визуальной демонстрации наличия радиочастотного излучения при работе устройства - 1 шт. - 7; металлическая защитная сетка - 8; на фиг. 5 представлено внутреннее содержание приемника измерителя вольт-амперной характеристики радиочастотного излучения (двух резисторов соединенных с конденсатором и антенной, а так же выведенными из диэлектрической коробки контактами).

Устройство в собранном виде компактно, масса составляет 25 кг, помещается на стандартной парте (столе), просто в использовании, экономично, в том числе при техническом обслуживании и ремонте. Стоимость изготовления и комплектование техническими устройствами, входящими в его состав составляет порядка двадцати пяти тысяч рублей, без учета стоимости ЭВМ не входящего в состав устройства.

Таким образом, предлагаемая учебно-лабораторная установка по оценке эффективности защиты от воздействия простейшего имитатора мощного радиочастотного излучателя имеет ряд достоинств по сравнению с его аналогами, а именно:

- возможность использования в ВУЗах Министерства обороны Российской Федерации для проведения занятий и лабораторных работ по оценке эффективности защиты от воздействия простейшего имитатора мощного радиочастотного излучателя и в учебных процессах на уроках физики, как в высших учебных заведениях, училищах, так и в средних школах для изучения физических явлений и свойств радиочастотного излучения;

- возможность моделирования погодных условий, постановки дымовых образований, а также преград (элементов строительных конструкций или материалов природного происхождения) в лабораторных условиях;

- возможность ручной переноски или перевозки легковым транспортным средством;

- простота использования заключается в возможности использовать установку, имея базовые знания работы в лаборатории;

- экономичность.

Данная установка по затратам, в сравнении с имеющимися аналогами, имеет значительно меньшую стоимость всех элементов. При этом достигнутые результаты позволяют провести более подробный анализ радиочастотного излучения в лабораторных условиях.

Данные отличия позволяют использовать изобретение в учебном процессе для проведения учебных экспериментов, поиска новых защитных материалов (средств) от воздействия радиочастотного излучения и повышения эффективности изучения основ поражающего действия радиочастотного излучения и принципов защиты от него.

Литература

1. Пат. № SU 1300539 А1 Рос. Федерация, МПК G09B 23/14. Учебный прибор по физике для изучения свойств электромагнитных волн / Ермакович К.К., Анисимов Н.М; заявитель и патентообладатель Липецкий государственный педагогический институт; опубл. 30.03.1987, - 3 с.

2. Пат. № SU 1167641 А1 Рос. Федерация, МПК G09B 23/18. Устройство для демонстрации особенностей распространения радиоволн / Добровольский Д.Д., Родос Л.Я., Чистяков Д.А.; заявитель и патентообладатель Северо-Западный заочный политехнический институт; опубл. 15.07.1985, - 3 с.

3. Пат. № RU 123 955 U1 Рос. Федерация, МПК G01N 22/00. Устройство для измерения свойств материалов в СВЧ диапазоне / Миллер А.Ю., Потапов Ю.Ф.; заявитель и патентообладатель Минпромторг России; опубл. 10.01.2013, - 4 с.

Использование: для оценки защиты от воздействия мощного радиочастотного излучателя. Сущность изобретения заключается в том, что учебно-лабораторная установка по оценке эффективности защиты от воздействия простейшего имитатора мощного радиочастотного излучателя на основе магнетрона представляет собой ряд взаимосвязанных между собой технических устройств, таких как простейший имитатор мощного радиочастотного излучателя, устройство для имитации погодных условий, измеритель характеристик имитатора и защиты от его воздействия, при этом для имитации погодных условий имитируется дождь из распылительного устройства, туман при помощи устройства термической возгонки смесей, который распределяется в объеме камеры, через который и проходит радиочастотное излучение, кроме того, для имитации погодных условий также размещаются различные защитные материалы и преграды в пределах рабочего пространства установки и проводятся измерения при помощи измерительного устройства. Технический результат: обеспечение возможности исследовать радиочастотное излучение в различных погодных условиях, при выпадении осадков, в условиях дымовых образований и наличия преград по пути следования излучения. 5 ил.

Учебно-лабораторная установка по оценке эффективности защиты от воздействия простейшего имитатора мощного радиочастотного излучателя на основе магнетрона, характеризующаяся тем, что представляет собой ряд взаимосвязанных между собой технических устройств, таких как простейший имитатор мощного радиочастотного излучателя, устройство для имитации погодных условий, измеритель характеристик имитатора и защиты от его воздействия, при этом для имитации погодных условий имитируется дождь из распылительного устройства, туман при помощи устройства термической возгонки смесей, который распределяется в объеме камеры, через который и проходит радиочастотное излучение, кроме того, для имитации погодных условий также размещаются различные защитные материалы и преграды в пределах рабочего пространства установки и проводятся измерения при помощи измерительного устройства.