Пристрій для захисту оптико-електронної системи від надвисокочастотних випромінювань

Реферат: Пристрій для захисту оптико-електронної системи від надвисокочастотних випромінювань, що містить корпус головки самонаведення, обтічник, установлений поперед корпусу головки самонаведення, металеву сітку. В ньому на поверхню металевої сітки, розташованої на внутрішній поверхні обтічника, нанесене радіоактивне покриття, наприклад, з полонію-208. UA 94958 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ЗАХИСТУ ОПТИКО-ЕЛЕКТРОННОЇ СИСТЕМИ ВІД НАДВИСОКОЧАСТОТНИХ ВИПРОМІНЮВАНЬ UA 94958 U UA 94958 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до військової техніки й може бути використана для екранування оптико-електронних систем від впливу потужних імпульсних НВЧ електромагнітних випромінювань. Відомий пристрій для захисту радіоелектронної апаратури від дії перешкодових випромінювань і вражаючих НВЧ імпульсів, заснованих на екрануванні найбільш чутливих елементів і блоків [І]. Недоліком цього пристрою є те, що він не перешкоджає проникненню електромагнітного випромінювання усередину апаратури по вхідних ланцюгах. Відомі телевізійні головки самонаведення (ТГС) з безперервним спостереженням за об'єктом наведення [2], яким необхідне повне тимчасове екранування від електромагнітних випромінювань (у тому числі й по вхідних трактах). Тому у вхідних пристроях радіоелектронної апаратури (PEA) для зменшення потоку енергії перешкодового сигналу роблять фільтрацію випромінювання [3, 4], для чого використовують твердотільні оптичні фільтри. Недолік цього пристрою полягає в тому, що він не ефективно для впливу позадіапазонного випромінювання, зокрема, для впливу НВЧ випромінювання на ТГС із різними видами модуляції [5]. Не ефективно й вплив коротких НВЧ імпульсів і пристроїв для захисту головок самонаведення, що включають регулярні електродинамічні структури на поверхні обтічника головок (наприклад, сіток) [6]. Відомий пристрій для захисту оптико-електронної системи, узяте як прототип [7], містить корпус головки самонаведення, обтічник, установлений поперед корпуса головки самонаведення, металеву сітку, розміщену на зовнішній поверхні обтічника. Оптико-електронна система включає приймач променистої енергії (ППЕ) і пристрій обробки сигналу. Металева сітка з певним кроком, розміщена на зовнішній поверхні обтічника, захищає оптико-електронну систему від впливу потужних НВЧ випромінювань. Відомо [8], що метали (у тому числі й металеві сітки) мають здатність відбивати електромагнітні хвилі й тому широко застосовуються для екранування. Недоліком відомого пристрою є те, що нанесена на зовнішню поверхню обтічника металева сітка, не перешкоджає проходженню електромагнітних хвиль із довжиною хвилі λλ крізь сітку, хоча й із загасанням, але відбувається проникнення електромагнітних хвиль широкосмугових імпульсних сигналів усередину пристрою. Однак величина такого загасання буде незначною. Як показали експерименти з опроміненням прототипу (L=4 см) при λ=16 см (тривалість імпульсу сигналу 10 мкс) величина загасання не перевищувала 8 дБ. Таким чином, при падінні на головку самонаведення потужного НВЧ імпульсу, сітка не в змозі захистити бортову апаратуру від такого впливу [6]. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалити пристрій для захисту оптикоелектронних систем від впливу надвисокочастотних випромінювань шляхом створення усередині обтічника низькотемпературної слабкоіонізованої плазми, що дозволяє підвищити ефективність екранування електронно-оптичної системи від впливу потужних імпульсних НВЧ випромінювань. Поставлена задача вирішується тим, що у відомому пристрої для захисту оптикоелектронної системи від надвисокочастотних випромінювань, що містить корпус головки самонаведення, обтічник, установлений поперед корпусу головки самонаведення, металеву сітку, на поверхню металевої сітки, розташованої на внутрішній поверхні обтічника, нанесене радіоактивне покриття, наприклад, з полонію-208. Таким чином, нанесення радіоактивного покриття, наприклад, з полонію-208 на поверхню металевої сітки, розташованої на внутрішній поверхні обтічника, дозволяє підвищити ефективність екранування електронно-оптичної системи від впливу потужних імпульсних НВЧ випромінювань. Сутність корисної моделі пояснюється ілюстраціями, де на фіг. 1 показана структурна схема пристрою, що заявляється, а на фіг. 2 даний розріз гнізда металевої сітки із дроту з нанесеним на її поверхню радіоактивним покриттям. Пристрій для захисту оптико-електронної системи від НВЧ випромінювання включає радіоактивне покриття 1, наприклад, з полонію-208, розміщене на поверхні металевої сітки 2. Металева сітка 2 розташована на внутрішній поверхні обтічника 3, установленого поперед корпуса головки самонаведення 4. Низькотемпературна слабкоіонізована плазма 5, що утворювалася усередині обтічника 3, розташовано перед оптико-електронною системою 6. Пристрій для захисту оптико-електронної системи працює в такий спосіб. Радіоактивне покриття 1, наприклад, з полонію-208 (α-розпад), яке розташовано на поверхні металевої сітки 2, установленої на внутрішній поверхні обтічника 3, створює попередню іонізацію газу усередині 1 UA 94958 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 обтічника 3, який розміщений поперед корпуса головки самонаведення 4. Низькотемпературна слабкоіонізована плазма 5, що утворювалася усередині обтічника 3 буде захищати оптикоелектронну систему 6 від впливу потужних надвисокочастотних випромінювань (щільність 10 9 -3 плазми підтримується порядку (10 …10 ) см ). Захист оптико-електронної системи 6 саме й здійснюється плазмою, утвореної усередині обтічника 3, по-перше, за рахунок попередньо створеної плазми радіоактивним покриттям 1, а, по-друге, за рахунок енергії прихожого НВЧ випромінювання. Наявність попередня іонізованого газу суттєво знижує пробивну напругу НВЧ розряду [10], зменшує час створення досить щільної плазми [11]. При падінні НВЧ 10 -3 електромагнітної хвилі на іонізований газ із щільністю порядку 10 см пробій виникає при щільності потоку енергії, достатніх для функціональної поразки головок самонаведення із ППЕ. Також важливою обставиною, що знижують величину пробійного НВЧ поля (а, отже, і ППЕ) у порівнянні з вільним простором, є наявність конструкційних елементів в області іонізованого газу. Визначити вплив геометрії елементів конструкції можна тільки експериментально [12]. У наших досвідах зі стандартними конструкціями головки зниження пробійної напруженості електричного поля в порівнянні з вільним простором становило (8-10) раз на довжині хвилі λ=2,5 см. Таким чином, критичне значення щільності енергії поля, що забезпечує захист ОЕС 2 становить десятки, сотні Вт/см , що прийнятні для існуючих систем [13]. Щодо вибору радіоактивного матеріалу Ро-208. Він має порівняно великий період напіврозпаду - 3 роки [14] α-радіоактивний з енергією α-часток 5,2 МеВ майже при повній відсутності γ-випромінювання, що робить його радіаційно безпечним в експлуатації (без використання захисних засобів). Область ефективної іонізації в повітрі при тиску в І атм становить порядку 4 см [15], що порівнянне з довжиною НВЧ хвилі, а тому забезпечує сприятливі умови для НВЧ пробою й поглинання енергії хвилі особливо в початковий період [16]. Ро-208 має прийнятні питомі характеристики: питому потужність тепловиділення 140 Вт/г, 5 питому випромінювальну здатність 0,4 мкА α-часток/1 кюрі й іонізаційну здатність 1,5 10 пара іонів/ α-частку [17, 18]. Доцільно використовувати Ро-208 з матрицями (РbРо або ZnPo), які й 10 -3 наносяться на поверхню сітки. Для одержання іонізованого повітря із щільністю 10 см 2 необхідно мати джерело Ро-208 вагою 40 мг/см . Таким чином технічний розв'язок, що заявляється, може бути використане не тільки для захисту ТГС, але й інших типів головок з ОЕС. Дотепер захисту від НВЧ випромінювання для ОЕС не було. Це пов'язане з тим, що спектр власного випромінювання плазми НВЧ розряду високого тиску лежить в іншому діапазоні, чім випромінювання від цілі [19], а найголовніше, значна частка енергії НВЧ випромінювання переходить у кінетичну енергію молекул газу [20]. Механізми поглинання, трансформації й відбиття електромагнітної хвилі НВЧ діапазону від дисипативній зіткненої плазми в магнітнім полі розглянуті в [21-22]. Оцінки показують, що для атмосферного тиску в повітрі при стимульованому НВЧ розряді на довжині хвилі 5…6 см щільність потоку енергії буде знижено на 30…35 дБ. Оцінки проводилися за методикою, викладеної в [23, 24, 25]. Джерела інформації: 1. Волин М.Л. Паразитные процессы в РЄА. - М.: Радио и связь, 1981. - с. 27. 2. Техническое описание изделия ДИСС-5, МО, 1982. 3. Пашков В.В. Оптимальные высокочастотные тракты радиоприемников. - М.: Радио и связь, 1981. 4. Ивандиков Я.М. Оптические приборы наведения и ориентации космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1970. - С. 190-191. 5. Протоколы испытаний изделия "Комар", "Маяк", *Иней*. - ИОФАН, в/ч 26271, ВВИА, 1990. 6. Протоколы испытаний изделия 9ЖБ. - ИОФАН, ВВИА, 1990. 7. Техническое описание изделия 8ЖБ. - МО, 1985 (телевизионная головка наведения) прототип. 8. Крылов В.А., Юченкова Т.В. Защита от электромагнитных излучений. М.: Советское радио, 1972. 9. Рамо С., Уиннери Дж. - Поля и волны. - М.: Л., 1948. - ОГШ. - С.474-475. 10. Карфидов Д.М. и др. - ФП, 1981. - С. 312. 11. Deloroix Proc. 11 Int. Conf. On Phenomenain Jouniver Gases, 1973 In Papers. - P. 301. 12. Линия передачи сантиметровых волн. - Под ред. Г.А. Ремеза. М.: Советское радио, 1951. - Т. 1. - С. 244. 13. Райзер М.Д. Доклад на НТК по защите оптико-электронных систем. ВВИА, 1990. 14. Экспериментальная ядерная физика. - Под ред. Сэгре. - М.: ИЛ, 1955. - Т. 1. - С. 199. 15. Кеппер К. Радиохимия. М.: АИ, 1979. 16. Черный Ф.Б. Распространение радиоволн. - М.: Советское радио, 1962. 2 UA 94958 U 5 10 15 20 17. Мурин А.Н. Физические основы радиохимии. М.: ВШ, 1971. 18. Пшезецкий. Радиационные физико-химические процессы в воздушной среде. М.: ИЛ, 1978. - С. 62. 19. Radher Jonir radiation accomp a spark disehurge Ztschr. Phus., 1938. - Bd. 110. - P. 611. 20. Труды ФИАН. - М.: Наука, 1985. - Т. 160. - С. 201. 21. Кондратенко А.Н. Проникновение поля в плазму. М.: Атомиздат, 1979. 22. Кондратенко А.Н. Плазменные волноводы. М: Атомиздат, 1976. 23. Кондратенко А.Н, Поверхностные и объемные волны в ограниченной плазме. М.: Энергоатомиздат, 1985. - Параграф 6.2. 24. Кондратенко А.Н. Кинетическая теория электромагнитных волн в ограниченной плазме. Ядерный синтез. 1965. - Т. 5. - С. 267-274. 25. Кондратенко А.Н. О затухании волн в плазме // Ж Т Ф, 1965. - Т. 35. - № 6. - С. 10151021. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Пристрій для захисту оптико-електронної системи від надвисокочастотних випромінювань, що містить корпус головки самонаведення, обтічник, установлений поперед корпусу головки самонаведення, металеву сітку, який відрізняється тим, що в ньому на поверхню металевої сітки, розташованої на внутрішній поверхні обтічника, нанесене радіоактивне покриття, наприклад, з полонію-208. 3 UA 94958 U Комп’ютерна верстка М. Шамоніна Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4