Устройство молниезащиты обтекателя Советский патент 1993 года по МПК H01Q1/42 

Изобретение относится к конструкции устройств молниезащиты, а точнее к устройствам для молниезащиты радиопрозрачных обтекателей и укрытий для антенн СВЧ.

Целью изобретения является улучшение радиотехнических характеристик обтекателя при одновременном повышении надежности, путем обеспечения прохождения разряда над поверхностью обтекателя.

На фиг. 1 показан пример конкретного выполнения стенки обтекателя с использованием предложенного устройства; на фиг.. 2 и .3 показаны примеры конкретного выполнения предложенного устройства молниезащиты.

На фиг. 1 показан элемент стенки обтекателя из пяти слоев диэлектрика 1, 2, 3, 4, 5 с решеткой круглых металлических дисков 6, расположенных на внешнем слое 1 стенки обтекателя. Диски 6 имеют диаметр 0,16 Я, где А - рабочая длина волны обтекателя и расположены в виде тетрагональной решетки .с периодом 0,22 А , толщина каждого диска 6 0,2 мм. Слои 1, 3 и 5 выполнены из стеклотекстолита, слои 2 и 4 имеют сотовую конструкцию. На работоспособность устройства конструктивные размеры стенки влияния практически не оказывают. На

внутреннем слое 5 также может быть размещена решетка из реактивных элементов, например, с проводимостью, равной проводимости решетки из дисков 6.

Диски 6 размещены по всей поверхности обтекателя или укрытия антенны до заделки в корпус, которая должна быть металлической. При этом расстояние от крайних дисков б решетки до металлической заделки не превышает расстояния между дисками 6.

На фиг. 2 показана схема расположения реактивных элементов 7 на поверхности 1 обтекателя или укрытия. Здесь элементы 7 расположены в виде взаимопересекающихся полос. Они представляют из себя металлические квадраты размером 0,2x0,2 Я, расстояние между углами соседних квадратов ,01 Я{может быть в пределах (0,015- 0,05) Я. Пересечение полос может происходить через один, два, три, четыре или пять элементов 7. Каждый элеме нт 7 имеет толщину не более 0,2 мм. Требования к расположению устройства, показанного на фиг. 2, на поверхности 1 обтекателя или укрытия соответствуют требованиям для устройства, показанного на фиг. 1.

fe

00 СА СО

ю со

о

Устройство, показанное на фиг. 3, состоит из решетки, соосно расположенных элементов 8 и 9, находящихся на внешней поверхности 1 обтекателя или укрытия. Элементы 8 представляют из себя металличе-. ские кольца диаметром 0,17 А, толщиной менее 0,3 мм.

Расстояния между центрами колец О,ЗА .Элементы 9 это квадратные решетки из металлической проволоки толщиной менее 0,3 мм со стороной 0,27 А. Это устройство располагается на поверхности обтекателя полосами, ориентированными вдоль образующей обтекателя или укрытия. Число полос может быть от трех и более, в зависимости от размеров обтекателя или укрытия, ширина от трех элементов и более. Чрезмерное увеличение ширины полосы (свыше десяти элементов) не приводит к росту положительного эффекта. В вершине обтекателя предпочтительным является отсутствие пересечения полос по крайней мере в области, где г 2 А, здесь г - радиус сечения обтекателя или укрытия.

При возникновении разряда молнии ток , молнии протекает через элементы 6 или 7 или 8 и 9, расположенные на внешнем слое обтекателя 1 .замыкая цепь поверхность обтекателя - металлическая заделка. При этом происходит ионизация воздуха непосредственно над элементами, участвующими в разряде, и основная часть тока течет через этот ионизированный канал, так что выгорание элементов незначительно и повреждения поверхности обтекателя практически не происходит. При падении же электромагнитной волны длины А на устройство, показанное на фиг. 1, излучение проходит устройство без отражения электромагнитной энергии, так как стенка является согласованной с учетом емкости решетки из дисков 6, что позволяет улучшить характеристики системы антенна-обтекатель, оборудованной устройством молниезащиты.

То же самое происходит и при падении электромагнитной волны длиной А на устройство, показанное на фиг. 2. Отличие в том, что величина емкости решетки полос из элементов 7 значительно меньше, чем устройства на фиг. 1, что во многих случаях является предпочтительным. Покрытие всей поверхности обтекателя или укрытия устройствами, показанными на фиг. 1 или

фиг. 2, позволяет снизить до минимума электростатические помехи радиоэлектронным устройством, возникающие из-за коронных разрядов в известных устройствах молниезащиты.

При попадании электромагнитной волны длиной А на устройство, показанное на фиг. 3, волна проходит устройство без отражения, так как его параметры выбраны так,

что емкость кольцевой решетки и индуктивность квадратов равны. Электростатические шумы не возникают из-за того, что элементы выполнены из круглой проволоки. Частичное выгорание элемента 6, 7, 8 или 9 в процессе разряда не приводит в дальнейшем к нарушению работоспособности устройства,-так как общее число элементов велико.

Проведенные исследования показали,

что предложенное устройство молниезащиты обтекателя имеет молниезащитные свойства, близкие к свойствам металлической пластины, а именно: защитный угол 140- 145°, по сравнению с защитным углом 150°

для металла. Устройство показало также высокую молниестойкость. При испытании волной тока до 200 кА происходит выгорание не более 10% площади у некоторых элементов. Повторные разряды не приводят к

нарушению работоспособности устройства как с точки зрения молниезащиты, так и с точки зрения радиотехнических характеристик системы антенна - обтекатель.

С другой стороны, применение реактивной решетки металлических элементов в качестве устройства молниезащиты позволяет отказаться от использования металлических шин, которые существенно ухудшают радиотехнические характеристики системы антенна - обтекатель.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Устройство молниезащиты обтекателя, содержащее дискретно расположенные на обтекателе металлические элементы, о т л и

ч а ю щ е е с я тем, что, с целью улучшения

радиотехнических характеристик обтекателя при одновременном повышении надежности путем обеспечения прохождения разряда над поверхностью обтекателя, ука- занные элементы выполнены плоскими и расположены на обтекателе с образованием по меньшей мере одной реактивной решетки.

6.

/

Сущность изобретения: на обтекателе дискретно расположены плоские металлические элементы, образующие по меньшей мере одну реактивную решетку. 3 ил.

ФигЛ

Фиг. 2

/

Фиг 5