Способ изготовления радиопоглощающего элемента
Владельцы патента RU 2682254:
Хрюкин Александр Павлович (RU)
Тагиров Ринат Асиятович (RU)
Елизаров Сергей Валерьевич (RU)
Настоящее изобретение относится к способу изготовления радиопоглощающего элемента, который может быть использован при оснащении безэховых камер и экранированных помещений. Способ включает помещение вкладыша, образующего внешний слой радиопоглощающего элемента, в металлическую форму, приготовление смеси полиэфира с терморасширенным графитом и полиизоцианата с углеродным волокном, перемешивание упомянутых смесей для получения реакционной смеси, заполнение формы с вкладышем полученной реакционной смесью, далее герметично закрывают металлическую форму, по истечении времени, необходимого для образования радиопоглощающего материала, открывают металлическую форму, извлекают из нее вкладыш с радиопоглощающим материалом и окрашивают поверхность радиопоглощающего элемента краской с обеспечением величины диэлектрической проницаемости внешнего слоя от 1,01 до 1,1 в рабочем диапазоне частот. Изобретение обеспечивает возможность создания радиопоглощающего элемента с улучшенными радиотехническими и прочностными характеристиками при одновременном повышении технологичности и сохранении экологичности его изготовления. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл., 3 пр.
Изобретение относится к области антенной техники, а именно, к поглотителям электромагнитных волн, и может быть использовано при оснащении безэховых камер и экранированных помещений.
Известен способ изготовления радиопоглощающего элемента пирамидальной формы из самозатухающего пенополиуретана посредством литья слитка и его последующего разрезания до достижения заданной формы (см. http://el-kor.ru/bezehovye-kamery-i-ekrankamery-radiopogloshchayushchie-materialy/frankonia-epp-32-piramidalnyy, 2017).
Недостатком известного способа является недостаточная прочность получаемого радиопоглощающего элемента, обусловленная низкой прочностью пенополиуретана, приводящая к разрушению радиопоглощающего элемента во время его транспортировки и эксплуатации, что в конечном счете сказывается на стабильности его радиотехнических характеристик.
Известен способ изготовления радиопоглощающего элемента, включающий образование (посредством прессования) его внутренней части из смеси, содержащей полиэфир, полиизоцианат и углеродное волокно, и последующее нанесение на ее поверхность внешнего слоя полиуретана (см. RU 2410777, МПК G21F 1/12, опубл. 27.01.2011).
Недостатками известного способа изготовления радиопоглощающего элемента являются его низкая технологичность, недостаточная прочность получаемого радиопоглощающего элемента и его плохие радиотехнические характеристики, обусловленные резким скачком диэлектрической проницаемости на границе радиопоглощающего элемента с воздухом, связанным с использованием полиуретана в качестве материала внешнего слоя.
Известный способ изготовления радиопоглощающего элемента принят в качестве ближайшего аналога к заявленному способу изготовления радиопоглощающего элемента.
Технической проблемой, решаемой настоящим изобретением, является создание способа изготовления радиопоглощающего элемента, лишенного указанных недостатков.
В результате достигается технический результат, заключающийся в возможности создания радиопоглощающего элемента с улучшенными радиотехническими и
прочностными характеристиками при одновременном повышении технологичности и сохранении экологичности его изготовления.
Указанный технический результат достигается путем осуществления способа изготовления радиопоглощающего элемента, в котором в металлическую форму помещают вкладыш из микрогофрокартона, образующий внешний слой радиопоглощающего элемента, приготавливают смеси полиэфира с терморасширенным графитом и полиизоцианата с углеродным волокном, перемешивают упомянутые смеси для получения реакционной смеси, включающей в себя смесь полиэфира и полиизоцианата, используемую при производстве пенополиуретана, заполняют форму с вкладышем полученной реакционной смесью, герметично закрывают металлическую форму, по истечении времени, необходимого для образования радиопоглощающего материала, открывают металлическую форму, извлекают из нее вкладыш с радиопоглощающим материалом и окрашивают поверхность радиопоглощающего элемента краской с обеспечением величины диэлектрической проницаемости внешнего слоя от 1,01 до 1,1 в рабочем диапазоне частот.
Согласно частному варианту осуществления изготавливают радиопоглощающий элемент, имеющий основную часть в форме правильной четырехгранной пирамиды и основание в форме прямоугольного параллелепипеда, одна из граней которого совпадает с основанием правильной четырехгранной пирамиды, а высота составляет от 17% до 25% от высоты основной части.
Согласно предпочтительному варианту осуществления используют краску на водной основе, в состав которой входит антипирен в количестве 25 мас. %.
Согласно еще одному частному варианту осуществления для образования радиопоглощающего материала используют смесь, включающую в себя смесь полиэфира и полиизоцианата в количестве 86,0-88,0 мас. %, терморасширенный графит в количестве 8,0-10,0 мас. % и углеродное волокно - остальное.
На фиг. 1 представлено фото радиопоглощающего элемента, полученного заявленным способом, в разрезе.
Заявленный способ реализуют следующим образом.
В подготовленной металлической форме, имеющей внутреннюю поверхность, повторяющую внешнюю боковую поверхность радиопоглощающего элемента, размещают вкладыш из микрогофрокартона, образующий внешний слой радиопоглощающего элемента.
Предварительно отдельно приготавливают смеси полиизоцианата с углеродным волокном и полиэфира с терморасширенным графитом.
Затем перемешивают упомянутые смеси для получения реакционной смеси, которая, в частности, может представлять собой смесь, включающую в себя смесь полиэфира и полиизоцианата в количестве 86,0-88,0 мас. % (например, используемую при производстве пенополиуретана, доступного под торговым наименованием «Уремикс-402»), терморасширенный графит в количестве 8,0-10,0 мас. % и углеродное волокно -остальное.
После этого заполняют реакционной смесью металлическую форму с размещенным в ней вкладышем (в объеме равном примерно одной десятой от объема металлической формы с размещенным в ней вкладышем).
Затем герметично закрывают форму и, по истечении времени, необходимого для образования радиопоглощающего материала (в соответствии с типовым технологическим процессом), открывают форму и извлекают из нее вкладыш с радиопоглощающим материалом.
Указанный материал представляет собой пенополиуретан с распределенным по его объему терморасширенным графитом и углеродным волокном, занимающий все пространство герметично закрытой формы с размещенным в ней вкладышем.
Образование пенополиуретана в ограниченном объеме металлической формы, создающим повышенное давление внутри герметичной формы, позволяет обеспечить градиентное распределение терморасширенного графита и углеродного волокна по объему радиопоглощающего элемента с концентрацией, увеличивающейся от поверхности (ограниченной вкладышем) к внутренней части радиопоглощающего материала (см. фиг. 1).
После извлечения вкладыша с радиопоглощающим материалом поверхность радиопоглощающего элемента окрашивают краской с обеспечением величины диэлектрической проницаемости внешнего слоя в рабочем диапазоне частот от 1,01 до 1,1.
В частности, используют краску на водной основе, в состав которой входит антипирен в количестве 25 мас. %. Такая краска легко проникает внутрь микрогофрокартона и снижает его горючесть.
Изготовление радиопоглощающего элемента заявленным способом позволяет уменьшить перепад диэлектрической проницаемости по траектории распространения электромагнитной волны, что, в свою очередь, позволяет уменьшить отражение от радиопоглощающего элемента и тем самым улучшить его радиотехнические характеристики.
Использование в составе реакционной смеси углеродного волокна улучшает отражательные характеристики радиопоглощающего элемента, а использование терморасширенного графита - его огнезащитные свойства.
Использование вкладыша из микрогофрокартона само по себе позволяет избежать контакта смеси с поверхностью металлической формы и, тем самым, упростить процесс извлечения радиопоглощающего элемента из формы и исключить необходимость очистки формы перед изготовлением следующего радиопоглощающего элемента.
Вместе с этим использование вкладыша позволяет за один технологический этап изготовить радиопоглощающий элемент, имеющий внешний диэлектрический слой (в качестве которого и выступает вкладыш), и, тем самым, упростить и ускорить процесс изготовления радиопоглощающего элемента при сохранении его экологичности.
В представленных ниже таблицах 1 и 2 приведены массогабаритные характеристики радиопоглощающих элементов, изготавливаемых заявленным способом, и радиотехнические характеристики радиопоглощающих структур, выполненных из них.
1. Способ изготовления радиопоглощающего элемента, включающий образование его внутренней части из смеси, содержащей полиэфир, полиизоцианат и углеродное волокно, и внешнего слоя из диэлектрического материала, отличающийся тем, что помещают вкладыш из микрогофрокартона, образующий внешний слой радиопоглощающего элемента, в металлическую форму, приготавливают смеси полиэфира с терморасширенным графитом и полиизоцианата с углеродным волокном, перемешивают упомянутые смеси для получения реакционной смеси, включающей в себя смесь полиэфира и полиизоцианата, используемую при производстве пенополиуретана, заполняют форму с вкладышем полученной реакционной смесью, герметично закрывают металлическую форму, по истечении времени, необходимого для образования радиопоглощающего материала, открывают металлическую форму, извлекают из нее вкладыш с радиопоглощающим материалом и окрашивают поверхность радиопоглощающего элемента краской с обеспечением величины диэлектрической проницаемости внешнего слоя от 1,01 до 1,1 в рабочем диапазоне частот.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что изготавливают радиопоглощающий элемент, имеющий основную часть в форме правильной четырехгранной пирамиды и основание в форме прямоугольного параллелепипеда, одна из граней которого совпадает с основанием правильной четырехгранной пирамиды, а высота составляет от 17до 25% от высоты основной части.
3. Способ по п. 1 или п. 2, отличающийся тем, что используют краску на водной основе, в состав которой входит антипирен в количестве 25 мас.%.
4. Способ по п. 1 или п. 2, отличающийся тем, что для образования радиопоглощающего материала используют реакционную смесь, включающую в себя смесь полиэфира и полиизоцианата в количестве 86,0-88,0 мас.%, терморасширенный графит в количестве 8,0-10,0 мас.% и углеродное волокно - остальное.
