ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ЭКРАНОВ БОРТОВОЙ КОСМИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ

© В.А.Тришкин, А.А.Позин, В.М.Шершаков
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и научное прогнозирование"
2015 г.

За годы, прошедшие после создания К.Э. Циолковским научных работ по освоению космического пространства, космос прочно вошёл во многие важные сферы человеческой деятельности и уже в недалёком будущем прогнозируется значительное увеличение числа космических аппаратов различного назначения, способными создавать в окружающем пространстве мощные электромагнитные помехи. Помехи, воздействуя на электронные узлы и компоненты, вызывают отказы и сбои в работе приборов. Следствием процесса совершенствования электронных компонентов, миниатюризации, уменьшения рабочих напряжений, является снижение пороговых значений энергии, приводящих к повреждению электроники или сбою, поэтому одной из основных конструкторских задач, при проектировании аппаратуры, является обеспечение устойчивой работы при наличии внутренних и внешних источников электромагнитных излучений. Одним из основных средств обеспечения надёжной работы в условиях воздействия помех, является экранирование.

Задача проектирования заключается в создании такой конструкции, которая выполняла бы все возложенные на неё функции, не влияя существенно на параметры экранируемых и окружающих элементов. Конструкция экрана должна учитывать функциональное назначение защищаемого элемента. При экранировании отдельного узла, экран проектируется, прежде всего, исходя из размеров данного узла и влияния экрана на характеристики окружающих элементов. В случае экранирования прибора, экраном, как правило, служит корпус, который должен совмещать в себе ряд других важных функций: защиту от пыли, влаги, механических воздействий и перегрузок, ионизирующих излучений, поддержание заданного теплового режима и т.д.

Характеристикой, определяющей защитные свойства конструкции экрана, принято считать эффективность экранирования, вычисляемую как отношение напряжённостей электрического или магнитного поля в отсутствии экрана и при его наличии. Эффективность конструкции экрана складывается из ряда факторов, где наибольшую роль играют влияние на эффективность наличия отверстий, щелей, зазоров, служащих путями проникновения электромагнитной волны в пределы экранированного пространства, а также резонансные процессы, снижающие, при определённых условиях, эффективность экранирования до неприемлемого уровня. Таким образом, проектирование конструкций экранов заключается в создании замкнутого сплошного электропроводящего контура, удовлетворяющего необходимым заданным расчётным значениям эффективности, конструктивным, технологическим и другим требованиям и ограничениям. Заранее точно определить характеристики эффективности реального экрана практически невозможно, так как очень трудно учесть влияние всех действующих факторов, поэтому для определения эффективности экранирования используют расчётные и экспериментальные методы оценки.

В данной работе приведены основные способы создания экранированных конструкций космических приборов, различные виды материалов, применяемых при экранировании, а также краткий обзор методик для расчётов эффективности экранирования различных типов экранов.