Устройство защиты от мощных сверхкоротких электромагнитных импульсов
Устройство защиты от мощных сверхкоротких электромагнитных импульсов относится к области электрорадиотехники и может быть использовано для защиты приемопередающего радиоэлектронного оборудования от воздействия мощных сверхкоротких электромагнитных импульсов. Достигаемым техническим результатом является обеспечение устойчивой работы приемопередающего радиоэлектронного оборудования при воздействии на них мощных сверхкоротких электромагнитных импульсов за счет того, что в устройство защиты, содержащее высоковольтный газонаполненный разрядник, дополнительно введены элементы запирающей, решающей и исполнительной схем, включенных в цепь параллельно разряднику: включатель, симметрирующий автотрансформатор, запирающая катушка, исполнительный механизм, мультивибратор, блок конденсаторов, блок сравнения, динамический триггер, блок питания и нагрузочная емкость, обеспечивающие запирание крутого переднего фронта мощного электромагнитного импульса на входе (выходе) приемопередающего радиоэлектронного оборудования, а также своевременную нейтрализацию накопленного высокого потенциала. Ил.1.
Полезная модель относится к области электрорадиотехники и может быть использована для защиты приемопередающего радиоэлектронного оборудования от воздействия мощных сверхкоротких электромагнитных импульсов (ЭМИ).
Известен газонаполненный разрядник, патент РФ 
2096855, кл. Н01J 17/00, Н01Т 1/00. Газонаполненный разрядник, содержащий оболочку, образованную металлическим цилиндрическим корпусом и изолятором в виде полого усеченного конуса, два электрода, один из которых расположен на внутренней поверхности одного из торцов корпуса, а другой на меньшем основании конического изолятора, большее основание которого закреплено с другого торца корпуса, причем электрод, расположенный на внутренней поверхности одного из торцов корпуса, выполнен с диаметром рабочей поверхности, по меньшей мере, в 1,5 раза большим, чем диаметр рабочей поверхности электрода, расположенного на коническом изоляторе.
За прототип принят газонаполненный разрядник, патент РФ 2120153, кл. H01J 17/02. Газонаполненный разрядник, содержащий, по меньшей мере, один электрод, расположенный на меньшем основании конического изолятора, и манжету, одна поверхность которой соединена с торцевой поверхностью конического изолятора, отличающийся тем, что манжета выполнена с дисковым или плоским кольцевым участком, другая поверхность манжеты соединена с внутренней плоской поверхностью электрода, причем электрод, конический изолятор и манжета выполнены из материалов с близкими по значению коэффициентами термического расширения.
Основным недостатком аналога и прототипа является низкая эффективность выполнения функции защиты радиоэлектронного оборудования от воздействия мощных ЭМИ, имеющих крутой передний фронт нано и субнаносекундной длительности.
Целью полезной модели является обеспечение устойчивой работы приемопередающего радиоэлектронного оборудования при воздействии на них мощных сверхкоротких ЭМИ.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство защиты (УЗ) от мощных сверхкоротких ЭМИ, содержащее высоковольтный газонаполненный разрядник, дополнительно введены элементы запирающей, решающей и исполнительной схем, включенные в цепь параллельно разряднику: включатель, симметрирующий автотрансформатор, запирающая катушка, исполнительный механизм, мультивибратор, блок конденсаторов, блок сравнения, динамический триггер, блок питания и нагрузочная емкость, обеспечивающие запирание крутого переднего фронта мощного ЭМИ на входе (выходе) приемопередающего радиоэлектронного оборудования, а также своевременную нейтрализацию накопленного высокого потенциала.
Функциональная схема УЗ от мощных сверхкоротких ЭМИ (далее УЗ) приведена на Фиг.1 и содержит: включатель - 2, симметрирующий автотрансформатор - 3, запирающая катушка - 4, исполнительный механизм - 5, мультивибратор - 6, блок конденсаторов - 7, блок сравнения - 8, динамический триггер - 9, блок питания - 10, нагрузочная емкость - 11, высоковольтный газонаполненный разрядник - 12.
Принцип работы УЗ заключается в следующем:
Под действием поля ЭМИ в антенне - 1 наводится электродвижущая сила (ЭДС), которая поступает на симметрирующий автотрансформатор - 3, который преобразует напряжение кабеля несимметричного питания (центральная жила - экранная оболочка) в напряжение симметричное для работы запирающей катушки - 4. Запирающая катушка - 4 обеспечивает запирание токов одного направления по ее обмоткам при возрастании уровня ЭДС пропорционально переднему фронту ЭМИ. Таким образом, данная схема обеспечивает достаточную эффективность защиты при действии переднего фронта ЭМИ. Однако при спаде ЭМИ напряжение падает, и симметрирующий трансформатор - 3 не обеспечивает должного симметрирования, что приводит к частичной передаче энергии ЭМИ по запирающей катушке - 4. Следовательно, эффективность устройства защиты нарушается. Для устранения данного эффекта и повышения защитных свойств устройства в УЗ реализуется процесс, обеспечивающий заземление антенны и входов обмоток запирающей катушки - 4 через высоковольтный разрядник - 12 с помощью включателя - 2 только на длительность, не превышающую период действия ЭМИ и время, необходимое для локализации накопленного в антенне и на входах обмоток запирающей катушки - 4 высокого потенциала. Для реализации данного процесса используется наведенная мощным ЭМИ ЭДС в антенне - 1 (Uант), к которой подключен блок конденсаторов - 7, состоящий из последовательно включенных высоковольтных конденсаторов. Эти конденсаторы образуют делитель напряжения, сопротивление которого подбирается по максимальной величине возможного (ожидаемого) ЭМИ, а также по величине вносимых потерь для приема полезного сигнала. Блок конденсаторов - 7 состоит из n - конденсаторов. Подключение блока сравнения - 8 к блоку конденсаторов - 7 осуществляется исходя из предельно возможного (порогового) напряжения (Uпop) для защищаемого приемопередающего радиоэлектронного оборудования.
Напряжение, наведенное полем ЭМИ в антенне - 1, поступает через блок конденсаторов - 7 на блок сравнения - 8. Блок 8 совместно с блоком 10, выдающим опорное импульсное напряжение (Uoп), равное по номинальному значению Uпop, обеспечивают выдачу информации о превышении последнего на антенне - 1 в блок динамического триггера - 9, который создает импульс для запуска мультивибратора - 6, работающего в ждущем режиме и выдающего один импульс тока для срабатывания исполнительного механизма (реле) - 5, которое замыкает включатель - 2, обеспечивая заземление второго электрода разрядника - 12. При этом высокое напряжение на антенне - 1 и запирающей катушке - 4 будет заземлено через разрядник - 12 на время, необходимое для локализации накопленного высокого потенциала.
Возвращение УЗ в исходное состояние производится аналогичным образом при спаде напряжения Uант до уровня ниже порогового - Uпop.
Эффективность от использования такого предложения будет заключаться в повышении устойчивости функционирования приемопередающего радиоэлектронного оборудования при воздействии на них мощных сверхкоротких ЭМИ.
Устройство защиты от мощных сверхкоротких электромагнитных импульсов, содержащее высоковольтный газонаполненный разрядник, отличающееся тем, что дополнительно введены элементы запирающей, решающей и исполнительной схем, включенные в цепь параллельно разряднику: включатель, симметрирующий автотрансформатор, запирающая катушка, исполнительный механизм, мультивибратор, блок конденсаторов, блок сравнения, динамический триггер, блок питания и нагрузочная емкость, при этом выход симметрирующего автотрансформатора подключен к обмоткам запирающей катушки и к блоку сравнения через блок конденсаторов, выход блока питания подключен к последовательно соединенным блоку сравнения и динамическому триггеру, выход которого через мультивибратор подключен к исполнительному механизму и включателю.
