Захисна пластина для радіолокаційної апаратури

Винахід відноситься до конструкційних елементів захисту радіолокаційної апаратури від дії зовнішніх теплових випромінювань, вібрацій, підвищеної вологості і може бути використаний при експлуатації приладів в умовах металургійних, хімічних і аналогічних виробництв. В даний час відомі захисні елементи для приладів радіолокації, наприклад, антенні обтічники, що виготовляються з радіопрозорих термостійких матеріалів з низьким коефіцієнтом термічного розширення. Ефективність захисту залежить від оптимальної відповідності електричних властивостей матеріалу і міцнісних характеристик конструктивного елемента, а також від однорідності матеріалу за об'ємом і збереження його властивостей в широкому діапазоні температур. Відомі захисні радіопрозорі елементи, що виготовляються з кварцової кераміки [1, 2], що має діелектричну проникність e £ 4,0 , міцність при вигині s £ 70 МПа, відкриту пористість ³ 5%. Недоліком даних захисних елементів є недостатня міцність і швидке зменшення в процесі експлуатації радіопрозорості у зв'язку з поглинанням через відкриту пористість вологи з навколишнього середовища. Відомі захисні радіопрозорі елементи [3], що виготовляються з ситалів за скляною технологією, мають нульову пористість, підвищену міцність s £ 120МПа, термостійкість 550°С при діелектричній проникності e £ 4,0 . Недоліком цих захисних елементів є неоднорідність їх електричних і механічних властивостей за об'ємом, яка обумовлена технологією виготовлення. Це не дозволяє забезпечити високу радіопрозорість і міцність в широкому діапазоні температур від -30 до +600°С, характерному для металургійного або аналогічного виробництв. Найближчими за технічною суттю і результатом, що досягається, є захисні радіопрозорі елементи [4], виготовлені із спеченого кристалічного матеріалу літійалюмосилікатного складу, які мають нульову відкриту пористість, підвищену діелектричну проникність і міцність при термостійкості до 1000°С. Недоліком відомих елементів є різка зміна міцності і радіопрозорості в області температур від -30°С до +600°С. В основу винаходу поставлена задача удосконалення захисної пластини для радіолокаційної апаратури шляхом визначення її товщини відповідно до умови радіопрозорості на робочих частотах апаратури, з одного боку, і з умовою забезпечення необхідної міцності, з другого боку, крім того, матеріал пластини вибирають з класу склокристалічних матеріалів за такою сукупністю діелектричних, міцнісних, вологостійких та термостійких властивостей, які забезпечують захист апаратури в діапазоні температур від -30 до +600°С. Задача, що поставлена, вирішується таким чином, що захисна пластина для радіолокаційної апаратури, яка виконана із склокристалічного матеріалу, згідно винаходу, має товщин у d=n l×a 2p e × tg d , де a - коефіцієнт радіопрозорості; l - довжина електромагнітної хвилі; p = 3,1415926 e, tg d - відповідно ; діелектрична проникність і тангенс кута діелектричних втрат матеріалу пластини; n=1, 2, 3, ..., при цьому значення n вибирають в залежності від діаметру пластини D, щільності r і модуля пружності Е її матеріалу так, щоб межа міцності при поперечному вигині пластини була більша за 150МПа; матеріал пластини зберігає у температурному діапазоні від -30 до +600°С наступні фізико-механічні властивості: r £ 2,6кг / м3 ; e £ 8,0; tg d £ 0,05; E £ 100 МПа. Захисна пластина, що заявляється, забезпечує радіопрозорість не менше 90 % і міцність на вигин не менше 150МПа в діапазоні температур від –30 до +600°С. Висока радіопрозорість пластини у всьому діапазоні забезпечується тим, що пластина має товщину, кратну половині довжини електромагнітної хвилі в матеріалі пластини, який, крім того, має тангенс кута діелектричних втрат менше 0,05. Пластина зберігає свої захисні властивості під впливом високих та низьких температур тому, що вона виготовлена з склокристалічного матеріалу літійалюмосилікатного складу, який має нульову відкриту пористість, яка забезпечує низьке водопоглинання і низький коефіцієнт теплового розширення, що забезпечує її термостійкість. Такі властивості пластини забезпечені наявністю основної кристалічної фази b -сподумена, яка забезпечує також стабільність та однорідність діелектричних і міцнісних властивостей за об'ємом пластини. Вибір меж, що замовляються для фізичних та міцністних характеристик матеріалів пластини, заснований на результатах експериментальних досліджень, які показали, що ви хід за дозволені межі хоча б однієї з характеристик веде до погіршення захисних властивостей пластини або порушує те хнологічність її виготовлення. Загальний вид пластини у дво х проекціях наведено на фіг.1. Пластину виготовляють литвом з ситалу літійалюмосилікатного складу, потім термообробляють з метою зміцнення, після чого торцеві поверхні пластини шліфують до отримання її розрахункової товщини, відповідної оптимальній радіопрозорості. Готова пластина піддається випробуванням по ГОСТ 9553-74 для визначення її густини, по ГОСТ 2409-95 для визначення водопоглинання та відкритої загальної пористості. Приклад: захисна пластина, що виготовлена з ситалу, має радіопрозорість (процент проходження електромагнітних хвиль по потужності) при частоті 37,5ГГц: для напівхвильової стінки (d=1,44мм) - 98%, для хвильової стінки (d=2,88мм) - 95%, для півтора хвильової стінки (d=4,32мм) - 93%, для двох хвильової стінки (d=5,76мм) - 90%. При цьому діелектрична проникність при частоті 10ГГц - 7,75, тангенс кута діелектричних втрат при частоті 10ГГц - не більше 0,01. За розрахунковими даними і, враховуючи вимогу по ударним навантаженням, вибір був зроблений на користь пластини з двох хвильовою товщиною (d=5,76мм). При цьому міцність на поперечний вигин склала 180МПа. Пластини з даними параметрами були випробувані у виробничих умовах. Рез ультаті випробувань позитивні. Таким чином, пластина, що заявляється, дозволяє експлуатувати радіолокаційну апаратуру в умовах екстремальних навантажень і забезпечує радіопрозорість більш 90% і міцність на вигин більше 150МПа у діапазоні температур від -30°С до +600°С. Джерела інформації: 1. Пивинский Ю.Е., Ромашин А.Г. Кварцевая керамика. - М.: Металлургия, 1974. - 249с. 2. А. с. СССР №606843 СО 4 В 35/14, 1978. 3. // С текло и керамика. - 1991. - №9. - С.9. 4. Патент Российской Федерации №2170715 С 03 С 10/12, 2001.