Способ защиты от радиации радиоэлектронной аппаратуры

Способ защиты от радиации радиоэлектронной аппаратуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области защиты от ионизирующего излучения и может быть использовано в радиоэлектронной промышленности.

Одна из актуальных задач, стоящих перед разработчиками радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) - обеспечение высокого уровня ее эксплуатационной надежности в условиях повышенного уровня радиации.

Сегодня проблема уменьшения влияния радиационно-индуцированных эффектов на функциональные характеристики бортовой электроники решается несколькими путями или их сочетанием: технологический (применение специализированных технологических процессов и материалов при изготовлении модулей РЭА); схемотехнический (использование резервирования узлов модулей и др.); конструктивный (применение специализированных корпусов для РЭА). Конструктивный способ защиты - один из наиболее перспективных. Он предполагает использование корпусов с интегрированными в них радиационно-защитными экранами. Интегрированная радиационная защита позволяет значительно повысить предельную дозу ионизирующего излучения, которую может выдержать электронное устройство. Для изготовления защитных экранов используются материалы, состоящие из двух или более слоев металлов со значительно различающимися атомными номерами Z. Объединение в одной гетерогенной структуре веществ с малым и большим Z создает условия для многократного отражения частиц и гамма-квантов от поверхностей контакта разных слоев. Такая структура является своеобразной ловушкой для ионизирующего излучения, но ее изготовление связано с большими техническими трудностями.

Известен способ защиты от заряженных частиц космической радиации (патент РФ №2406661 опубликован 20.12.2010) путем создания защитного статического электрического или магнитного поля между двумя вложенными друг в друга замкнутыми несоприкасающимися поверхностями, пространство между которыми заполнено материалом для поглощения заряженных частиц: например жидкий водород, вода или полиэтилен. Конструкция такого защитного средства может быть создана только вокруг космического аппарата, ограничивающего внутреннюю поверхность.

Использование композиционных материалов на алюминиевой или полимерной основе с различными наполнителями, эффективно поглощающими ионизирующие излучения, в качестве экранов для радиационной защиты РЭА соответствует современным тенденциям конструирования бортовой аппаратуры в авиационном и космическом приборостроении и является актуальным направлением работ. В авиационном и космическом приборостроении одним из основных требований к аппаратуре является минимизация массогабаритных характеристик, поэтому предлагается использовать для защиты аппаратуры от радиации имеющиеся на объекте базовые конструкции.

Технический результат, на который направлено изобретение, состоит в использовании конструктивных частей объекта для защиты от радиации радиоэлектронной аппаратуры, работающей в составе этого объекта.

Указанный технический результат достигается тем, что по предлагаемому способу радиоэлектронная аппаратура, критичная к радиации и работающая в составе объекта, располагается внутри топливной емкости объекта, преимущественно в резервной части, на стенке, прилегающей к объекту, при этом радиоэлектронная аппаратура покрыта нерастворимой в топливе оболочкой и имеет герметичные входы и выходы для связи через стенку топливной емкости с внешними средствами оборудования объекта.

В качестве материала для выполнения оболочки РЭА может быть использован полиэтилен или другой пластичный материал, исключающий ударные нагрузки на стенку топливной емкости в случае аварийной ситуации. Объектом с топливной емкостью может быть любое транспортное средство, авиационная и ракетная техника, работающая на жидком топливе и имеющая емкость для хранения топлива. Для уменьшения влияния радиации на работу радиоэлектронной аппаратуры информационные входы и выходы для связи с внешними средствами оборудования объекта могут быть выполнены оптоволоконными.

Для пояснения сущности способа прилагается фиг. 1, на которой условно представлено расположение радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) внутри топливной емкости летательного аппарата:

1 - топливная емкость;

2 - топливо;

3 - РЭА;

4 - герметичный вход-выход РЭА;

5 - корпус летательного аппарата.

Топливная емкость 1 летательного аппарата расположена внутри корпуса летательного аппарата, на фиг.1 показана только нижняя часть корпуса 5, и заполнена полимерным материалом (губкой) для равномерного размещения топлива. Радиоэлектронная аппаратура 3 размещена внутри топливной емкости 1, заполненной топливом 2, и имеет герметичный вход-выход 4 для связи с внешним оборудование летательного аппарата. Как видно из фиг. 1, с трех сторон радиоэлектронная аппаратура защищена корпусом топливной емкости и собственно топливом, которое как все углеводороды является поглотителем ионизирующего излучения. С четвертой стороны радиоэлектронная аппаратура защищена корпусом летательного аппарата, который, как правило, имеет многослойное и многосекционное строение с использованием композиционных материалов (например, алюминий матричный композит), обладающих свойствами защиты от ионизационного излучения. Эффективность радиационной защиты по предлагаемому способу обусловлена тем, что для защиты РЭА используется комбинация из защитного материала, которыми являются корпуса летательного аппарата, топливной емкости, и поглощающего материала, которыми являются полимерная губка с топливом.

Аналогичная защитная конструкция может быть построена с использованием топливной емкости транспортного средства, при этом радиоэлектронная аппаратура устанавливается внутри топливной емкости со стороны транспортного средства, корпус которого также является средством защиты от радиации, так как выполняется из многослойного металла с использованием полимерных покрытий. Предполагается для размещения радиоэлектронной аппаратуры использование резервной части топливной емкости, чтобы обеспечить наибольшее время, а при сохранении резерва топлива - постоянное время нахождения радиоэлектронной аппаратуры под защитой от радиации внутри емкости, заполненной топливом.

Приведенные примеры показывают, что предлагаемый способ защиты от радиации радиоэлектронной аппаратуры достаточно прост в реализации, не требует создания сложных в изготовлении защитных композиций и значительных дополнительных затрат, так как используются имеющиеся на объекте функциональные конструкции и жидкие топливные смеси для эффективной защиты от радиации. Предлагаемый способ защиты позволяет расширить область применения имеющейся радиоэлектронной аппаратуры, содержащей не радиационно стойкие компоненты, и повысить надежность применяемой радиоэлектронной аппаратуры в условиях воздействия радиации.

Способ защиты от радиации радиоэлектронной аппаратуры, заключающийся в том, что радиоэлектронную аппаратуру, критичную к радиации и работающую в составе объекта, располагают внутри топливной емкости объекта, преимущественно в резервной части, на стенке, прилегающей к объекту, при этом радиоэлектронная аппаратура покрыта нерастворимой в топливе оболочкой и имеет герметичные входы и выходы для связи через стенку топливной емкости с внешними средствами оборудования объекта.