Влияние методов формирования радиопоглощающего покрытия на основе влагосодержащего керамзита на его радиопоглощающие свойства

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВЛИЯНИЕ МЕТОДОВ ФОРМИРОВАНИЯ РАДИОПОГЛОЩАЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ ВЛАГОСОДЕРЖАЩЕГО КЕРАМЗИТА НА ЕГО РАДИОПОГЛОЩАЮЩИЕ СВОЙСТВА

С.Э. Саванович, Т.В. Борботько

Белорусский государственный университет

информатики и радиоэлектроники, г. Минск

Возможности современных средств технической разведки выдвигают в число приоритетных проблему защиты наземных объектов от обнаружения. Снижение вероятности обнаружения таких объектов достигается за счет реализации комплекса мероприятий включающих управление вторичным электромагнитным излучением (ЭМИ) объекта, за счет придания ему малоотражающих форм и применения радиопоглощающих покрытий (РПП) [1]. Выбор материалов, используемых для изготовления РПП, осуществляется исходя из требуемых радиопоглощающих характеристик.

В работе [2] в качестве материала для формирования РПП предложено использовать влагосодержащий керамзит. Показано, что радиопоглощающие характеристики РПП на его основе зависят от размера фракций керамзита, в целом определяющего размеры пор и их распределение в структуре пористого материала; концентрации водных растворов электролитов, вводимых в поры керамзита; вязкостью применяемых растворных наполнителей; толщиной РПП. Помимо указанных факторов можно предположить, что значения коэффициентов отражения и передачи таких покрытий также определяются методом введения в поры керамзита водных растворов электролитов.

Целью данной работы является определение влияния метода введения растворного наполнителя в поры керамзита на значения коэффициентов отражения и передачи конструкций РПП, выполненных на его основе, в диапазоне частот 2-17 ГГц.

Для проведения исследований на основе полиуретановой мастики и влагосодержащего керамзита с размером фракций 1-2 мм изготовлены три конструкции РПП (№1-3) в виде листов толщиной 5 мм, линейный размер которых составлял 470 х 360 мм.

В качестве растворного наполнителя для пропитки пористого материала применялся водный раствор, выполненный на основе хлорида натрия (NaCl) и натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы (Na-карбоксиметилцеллюлоза) с концентрацией растворенных веществ 20 % и 2 % соответственно. Вязкость водного раствора при температуре 50° С и скорости сдвига составляла .

Определение радиопоглощающих характеристик конструкций РПП в диапазоне частот 2-17 ГГц осуществлялось с помощью панорамного измерителя коэффициентов передачи и отражения SNA 0,01-18 с рупорными антеннами П6-23 М по методике, приведенной в [3]. При измерении значений коэффициентов отражения конструкция РПП размещалась на металлической подложке, которая имитировала поверхность наземной техники.

Учитывая технологические особенности получения керамзита, определяющие наличие в его структуре пор, заполненных воздухом, и физические свойства водного раствора, предложено применить для формирования влагосодержащего наполнителя метод иммерсионного смачивания и вакуумный метод.

Использование метода иммерсионного смачивания позволяет исключить влияние окружающей среды на пропитку керамзита, частично заменить воздух в пористой структуре материала на водный раствор и зафиксировать его в капиллярах и порах матрицы в результате увеличения вязкости растворного наполнителя при снижении его температуры.

Применение вакуумного метода обеспечивает ускорение массопереноса пропитывающего раствора и определенную глубину его проникновения в структуру пористого материала, за счет разности давлений, создаваемых в контейнере и порах керамзита.

Глубина проникновения водного раствора в структуру керамзита определяется размерами пор, приложенным давлением, временем выдержки и количеством пропиток [4]. Учитывая, что размеры пор керамзита, применяемого в конструкциях РПП, варьируются в пределах 0,01…0,03 мм, предложено пропитывать керамзит водным раствором под давлением 0,7…1,3 кПа при постепенном его изменении до величины атмосферного давлении одно- и трехкратно.

В конструкции РПП №1 применялся влагосодержащий керамзит, сформированный методом иммерсионного смачивания. Время выдержки керамзита в пропиточном растворе составляло 48 часов. В РПП №2 использовался керамзит, пропитанный однократно под давлением 0,7…1,3 кПа в течение часа при постепенном его изменении до величины атмосферного давлении. В РПП №3 -керамзит, пропитанный три раза под давлением 0,7…1,3 кПа при постепенном уменьшении вакуума в пропиточной камере до величины атмосферного давления. Время выдержки керамзита при каждой пропитке составляло 20 минут.

Учитывая влияния температур на вязкость водного раствора и, соответственно, эффективность заполнения пор жидкостью, во всех случаях начальная температура пропиточного раствора составляла 50° С. Влагосодержание пористого материала в конструкции РПП №1, №2 и №3 варьировалось в пределах 33-35, 39-42 и 43-45 % соответственно.

На основании анализа полученных результатов определено, что для конструкции РПП №2 наблюдается снижение значений коэффициента отражения на частотах 3,8-14,5 ГГц (рисунок 1). Разница в значениях коэффициентов отражения для конструкций РПП №1 и №2 на указанных частотах составляет до 10 дБ.

Установлено, что конструкция РПП №3 обеспечивает снижение значений коэффициентов отражения на частотах 4,2-8,6 ГГц и 10,2-10,5 ГГц, разница в значениях коэффициентов отражения для конструкций РПП №2 и №3 на указанных частотах составляет 7,4 и 6,2 дБ соответственно.

Показано, что разница в значениях коэффициентов отражения для конструкций №1 и №3 на частотах 4,2-6,2 ГГц составляет от 1,0 до 7,4 дБ, на частотах 6,2-8,6 ГГц от 2,0 до 11,5 дБ, на частотах 10,2-10,5 ГГц до 8,0 дБ.

Определено, что для конструкций РПП №1-3 методы пропитки керамзита водным раствором не оказывают существенного влияния на значения коэффициента передачи в рассматриваемом диапазоне частот, что обусловлено незначительным увеличением влагосодержания пористого материала.

Можно предположить, что снижение значений коэффициентов отражения конструкциями РПП №2 и №3 в рассматриваемом диапазоне частот обусловлено максимальным замещением воздуха, содержащегося в порах керамзита, на растворный наполнитель, обеспечивающим более высокую интенсивность взаимодействия проводящей жидкости, распределенной в порах, и ЭМИ.

радиопоглощающее покрытие растворный керамзит

Рисунок 1 - Частотные зависимости (диапазон частот 2-17 ГГц) значений коэффициента отражения конструкций РПП №1-3, размещенных на металлической подложке, выполненного на основе керамзита: 1-РПП №1; 2-РПП №2, 3-РПП №3

Показано, что в диапазоне частот 2-17 ГГц снижение значений коэффициентов отражения конструкциями РПП №2 и №3 обеспечивается в результате формирования влагосодержащего керамзита вакуумным методом, включающим одно и трехкратную пропитку пористого материала под давлением 0,7 … 1,3 кПа при постепенном его изменении до величины атмосферного давлении при температуре водного раствора 50° С.

Список литературы

1. Алексеев, А.Г. Физические основы технологии Stealth / А.Г. Алексеев, Е.А. Штагер, С.В. Козырев. - СПб.: ВВМ, 2007. - 284 с.

2. Саванович, С.Э. Влияние вязкости водного раствора хлорида натрия, введенного в поры керамзита, на его радиопоглощающие свойства / С.Э. Саванович, Т.В. Борботько // Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя фізіка-тэхнічных навук. - 2016 № 2. С. 115 - 119.

3. Неамах, М.Р. Радиоэкранирующие модульные конструкции на основе порошкообразных материалов / М.Р. Неамах, О.В. Бойправ, Т.В. Борботько, Л.М. Лыньков, В.Б. Соколов; под ред. Л.М. Лынькова. - Мн.: Бестпринт, 2013. - 210 с.

4. Способ обработки пористых строительных материалов: пат. 2255075, РФ, МПК C04B41/45 / Л.К. Матросов, В.И. Баранков; заявители Матросов Леонид Константинович, Баранков Владимир Иванович. - № 2003121097/03; заявл. 14.07.2003; опубл. 27.06.2005.

Размещено на Allbest.ru