Результат интеллектуальной деятельности: МАГНИТНЫЙ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ЭКРАН

Изобретение относится к устройству для экранирования магнитных полей промышленной частоты и электромагнитных полей радиочастотного диапазона и может применяться для защиты биологических объектов от воздействия магнитных и электромагнитных полей, а также для обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) технических средств в различных отраслях промышленности.

Известны патенты США №: 4126287, 5578359, 5706867, а также авторское свидетельство СССР №1762430, в которых устройство для экранирования магнитных и электромагнитных полей предлагается изготавливать в виде полотна ткацкого плетения из лент аморфных магнитомягких сплавов.

Однако в таких экранах невозможно добиться высокого коэффициента экранирования за счет несплошностей, имеющихся в материале экрана, и увеличивающихся при нанесении экрана на криволинейные деформируемые поверхности, что приводит к понижению коэффициента экранирования. Увеличение коэффициента экранирования возможно только увеличением числа слоев экрана, что экономически нецелесообразно.

Известен патент РФ на изобретение №2442233, в котором электромагнитный экран состоит из лент аморфного металлического сплава, зафиксированных относительно друг друга, в котором каждая лента выполнена «Ω»-образной формы, представляя собой электрический соединитель, в котором одна сторона является штырем, другая сторона - гнездом. Формирование экрана осуществляется вводом штыревых частей в гнездовые.

Недостатком этого экрана является отсутствие гибкости в направлении вдоль лент, обусловленное большим моментом инерции их «Ω»-образного сечения и большой величиной модуля упругости ленты из аморфного металлического сплава. При изгибе в этом направлении ленты необратимо деформируются, и экран теряет защитные свойства.

Наиболее близким по технической сущности и принятым за прототип является изобретение по патенту РФ №2274914, опубликованное 20.04.2006 г., суть которого заключается в следующем: магнитный и электромагнитный экран выполнен из ленточных пленок аморфного металлического сплава с начальной относительной магнитной проницаемостью не ниже 10³, ленточные пленки расположены внахлест с перекрытием не менее их толщины и зафиксированы друг относительно друга между слоями гибких материалов.

Недостатком прототипа является ограниченная гибкость, обусловливающая появление трещин и остаточных деформаций его поверхности при трехмерном изгибе, приводящих к отслоению ленточных пленок от слоев гибких материалов. Форма ортотропного композита из эластичного листового материала, армированного металлическими ленточными пленками, при его изгибе в области упругих деформаций ограничена цилиндрическими поверхностями. Причиной накапливания остаточных деформаций и трещин на поверхности экрана является избыточная жесткость и хрупкий характер разрушения металлических ленточных пленок при сложном его изгибе в двух и более направлениях. При накапливании на поверхности экрана трещин и остаточных деформаций с характерным малым радиусом кривизны, образуемым при смятии, необратимо ухудшается магнитная проницаемость аморфного металлического сплава, и экран теряет защитные свойства.

Техническим результатом настоящего изобретения является обеспечение стабильности защитных свойств экрана в случае сложного изгиба его поверхности в нескольких плоскостях.

Указанный технический результат достигается за счет применения предложенного изобретения - магнитного и электромагнитного экрана, в котором металлические пленки выполнены в виде лепестков с соотношением продольного и поперечного размеров не более чем одного порядка величин. Лепестки расположены внахлест с взаимным перекрытием их краев по периметру и скреплены с листовыми эластичными материалами на участках поверхности, находящихся за пределами зоны взаимного перекрытия их краев. Величина перекрытия лепестков превышает величину взаимного смещения их краев при предельно допустимом радиусе кривизны поверхности экрана.

Лепестковая (чешуйчатая) конструкция экрана обеспечивает возможность его изгиба в ортогональных плоскостях в пределах, лимитированных величиной взаимного перекрытия краев смежных лепестков, гарантирующих сохранение защитных свойств. Магнитный контакт между лепестками (чешуйками) обеспечивается упругостью эластичных листовых материалов, скрепленных через чешуйки друг с другом. Поэтому экранирующие свойства экрана не ухудшаются при его изгибе в разных плоскостях. Это позволяет использовать экран для защиты от магнитного и электромагнитного излучения произвольно деформируемых поверхностей, например деталей одежды, защищающей от электромагнитного поля.

Сущность изобретения поясняется чертежами: на Фиг. 1 изображен лицевой вид магнитного и электромагнитного экрана, на Фиг. 2 и 3 - его поперечное сечение при изгибе.

Магнитный и электромагнитный экран состоит из пленок аморфного металлического сплава с начальной магнитной проницаемостью не ниже 10³ в виде лепестков 1, расположенных с взаимным перекрытием их краев по периметру на ширину L1 в одном направлении и L2 в другом направлении. Лепестки 1 взаимно скреплены с прилегающими к их поверхностям листовыми эластичными материалами 2 и 3. Лепестки 1 выполнены с соотношением продольного и поперечного размеров не более чем одного порядка величин. Лепестки 1 скреплены креплениями 4 с листовыми эластичными материалами 2 и 3 на участках их поверхности, находящихся за пределами зоны взаимного перекрытия краев лепестков 1 при предельно допустимом радиусе кривизны поверхности экрана (Фиг. 1).

Крепления 4 могут быть выполнены заклепками, клеевыми соединениями и другими подобными методами.

Лепестки 1 могут иметь осесимметричную форму, например квадратную. При этом экран имеет одинаковую гибкость в направлении осей симметрии. При прямоугольной или ромбической форме лепестков 1, обусловливающей преимущественную гибкость в заданных направлениях, их продольные и поперечные размеры могут в пределах одного порядка величин различаться. При большем различии величин продольных и поперечных размеров форма лепестка приближается к форме ленты и гибкость экрана в случае трехмерной деформации становится недостаточной.

Лепестки 1 могут быть выполнены из магнитомягких листовых материалов, а на поверхность лепестков нанесены пленки аморфного металлического сплава 5 с обеспечением магнитного контакта между ними.

Для снижения вероятности повреждения лепестков толщина и эластичность листовых материалов 2 и 3 должны обеспечивать предельно допустимый радиус кривизны поверхности экрана. Эти материалы в зависимости от условий эксплуатации, механических воздействий и прочих факторов могут быть выполнены из диэлектрического полотна ткацкого плетения, в том числе металлизированной экранирующей ткани или эластомера, или другого материала, реализующего предъявляемые к экрану эксплуатационные требования.

При деформации экрана, показанной на Фиг.2, края лепестков 1 смещаются друг относительно друга в пределах, ограниченных величиной минимально допустимого радиуса кривизны экрана при его изгибе. На выпуклых участках поверхности экрана за счет натяжения эластичных материалов 2 и 3, деформируемых при изгибе экрана, края лепестков 1 прижимаются друг к другу. На вогнутой поверхности экрана лепестки 1 прижимаются друг к другу по краям как участки пересекающихся плоскостей, касательных к поверхности экрана в местах крепления 4.

В том и другом случае при изгибе экрана в нескольких плоскостях, как и при отсутствии такого изгиба, обеспечивается магнитный и электрический контакт краев лепестков 1, а следовательно, обеспечивается эффективность экранирования.

Стабильность защитных свойств экрана в случае сложного изгиба его поверхности в нескольких плоскостях позволяет обеспечить эффективную защиту людей от преднамеренных силовых электромагнитных воздействий и производственного персонала при его работе в условиях воздействия сильных электромагнитных полей при сохранении подвижности для выполнения моторных функций, требуемых технологическим процессом.