CC BY
8
УДК 621.317
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-12-92-96
СПОСОБЫ ПРИМЕНЕНИЯ ДИСТАНЦИОННО УПРАВЛЯЕМЫХ СРЕДСТВ ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ПРОНИКНОВЕНИЙ НА ОХРАНЯЕМЫЕ ОБЪЕКТЫ
А.Г. Здоровцов, А.М. Пушкарёв
Рассматриваются основные принципы по созданию и применению дистанционно устанавливаемых средств охранной сигнализации для устройства рубежей обнаружения на охраняемом объекте. Приведен способ дистанционной установки комбинированного средства охранной сигнализации и предложения по применению дистанционно устанавливаемых средств охранной сигнализации для устройства рубежей обнаружения на охраняемом объекте систем охраны периметра.
Ключевые слова: нарушитель, обнаружение, охраняемый объект, система охраны, средство охранной сигнализации.
В соответствии со Стратегией национальной безопасности Российской Федерации одной из приоритетных задач в обеспечении государственной и общественной безопасности является защита прав и свобод человека и гражданина, выполнение которой, в соответствии с Федеральным законом от 03.08.2016 г. «О войсках национальной гвардии Российской Федерации» возложено на войска национальной гвардии. Этим законом войскам национальной гвардии определен ряд задач, одной из которых является охрана важных государственных объектов в соответствии с перечнями, утвержденными Правительством Российской Федерации. Главным требованием, предъявляемым к охране этих объектов, является обеспечение их надежности, которая достигается рациональным построением систем охраны и эффективным применением комплексов инженерно-технических средств охраны в их составе [1].
Характерной особенностью этих объектов является большая протяженность периметра охраняемого объекта, и, как следствие, относительно большая удаленность участков инженерно-технических средств охраны от мест расположения сил охраны, непростые физико-географические условия местности районов расположения, представляющие собой сложные горные рельефы с густонаселенными лесами, заболоченными участками, обширными акваториями и с малоразвитой дорожной сетью. Эти факторы в совокупности оказывают негативное влияние на охрану важных государственных объектов.
Основным назначением систем охраны периметра является раннее обнаружение факта проникновения на объект нарушителя для последующего предупреждения сил охраны и принятия адекватных или превентивных мер. Следовательно, важным показателем эффективности системы охраны важных государственных объектов является вероятность пресечения несанкционированных действий нарушителя силами охраны
P = P P P , (1)
пр.акции обн зад.ИЗ нейтр.нар.
где Рпр. шщии - вероятность пресечения акции; Робн - вероятность обнаружения нарушителя техническими средствами обнаружения; Рзад. ИЗ - вероятность задержания нарушителя инженерными заграждениями на время, необходимое для прибытия сил охраны; Рнещр. нар. - вероятность нейтрализации нарушителя.
Из выражения (1) следует, что успех или не успех в пресечении акции зависит от эффективности применения технических средств обнаружения, инженерных заграждений и действий сил охраны. Низкие показатели этих компонентов эффективности системы охраны будут являться прямой угрозой охраняемым объектам. Особую значимость в достижении конечного результата имеют средства обнаружения, соответственно, создаваемые на их основе рубежи обнаружения. Таким образом, важнейшим свойством системы охраны протяженного рубежа или периметра охраняемого объекта является надежность обнаружения физического вторжения нарушителя на его территорию. Поэтому исследования по созданию более эффективных рубежей обнаружения на основе мобильных, современных средств на этих объектах являются актуальными.
Анализ отечественной и зарубежной литературы, изучение опыта применения технических средств обнаружения для прикрытия подобных объектов охраны показывают, что в целях повышения эффективности применения рубежей обнаружения в обеспечении охраны протяженного рубежа или периметра охраняемого объекта одним из перспективных направлений по этой проблеме являются исследования по созданию дистанционно устанавливаемого и управляемого на расстоянии радиоволнового извещателя, принцип работы которого основан на использовании эффекта Доплера, отличительные технические решения которого позволяют производить быструю доставку и установку на местах использования с применением беспилотного летательного аппарата вертолетного типа [2-4].
Зона обнаружения такого средства формируется по ширине за счет диаграммы направленности излучающей антенны, а по длине - согласно параметрам излученного сигнала (обычно частота).
Суть способа обнаружения и определения количества нарушителей (одиночный или группа) в предлагаемом средстве обнаружения выражается в следующем. Извещатель излучает в пространство радиоволны определенного диапазона частот. При отражении от неподвижных объектов, эти волны попадают обратно на приемник, не изменяя своей скорости распространения. В случае отражения от подвижных объектов (движущийся нарушитель), частота принимаемого излучения изменится [5]
/ = с/ X, (2)
где f - частота излученной радиоволны; с - скорость распространения радиоволны; X - длина волны.
Изменение частоты радиоволны происходит в случае ее отражения от движущегося объекта, или от неподвижного объекта, когда источник излучения сам находится в движении
f = -
J отр
c ± с
X
(3)
где снар - скорость движущегося объекта (нарушителя); ^^ - частота отраженной волны от нарушителя или ^ - частота Доплера.
Как видно из выражения (3) частота волны прямо пропорциональна скорости ее распространения, и будет увеличиваться при движении нарушителя к источнику распространения, а уменьшаться - в случае движения нарушителя от источника. При движении от датчика, возникает обратный эффект, длина волны увеличивается, с учетом этого, выражение (3) примет вид:
f =■
J отр
c ± с,.
(4)
к.
где Хнар - длина отраженной волны от объекта обнаружения (нарушителя).
Выражения (3) и (4) применимы для идеальных условий обнаружения нарушителя, когда он движется к средству обнаружения, либо от него. В случае движения нарушителя ровно перпендикулярно распространяющейся волне, скорость ее распространения не изменится. В сложных системах в обязательном порядке должен учитываться угол между траекторией движения и вектором направления распространения волны и радиальная скорость нарушителя. Тогда сущность эффекта Доплера будет выражаться:
f = f
С v \ 1 —^ _c_
1+^ С У
cos а
(5)
где vr - радиальная скорость движения объекта обнаружения; а - угол между траекторией движения объекта обнаружения и вектором направления распространения радиоволны.
Однако, радиоволны в пространстве имеют форму не линейную, а полусферическую, в зависимости от диаграммы направленности излучающей антенны, поэтому угол а не всегда будет оказывать влияние на уверенное обнаружение нарушителя.
Поскольку Vr << с, то доплеровская частота будет определяться выражением:
f = 2 f — cos а, (6)
д С
В случае прохождения через зону обнаружения более чем одного нарушителя, радиоволна будет отражена от нескольких движущихся объектов, соответственно изменение ее частоты и длины волны будет существенно отличаться от отраженной однократно.
На рис. 1 изображено многократное отражение волн.
зона обнаружения
— —> -излученная волн! от средства обнаружения
— — - — * - отраженная волна от объекта обнаружения
— ■ • ► - многократно отраженная волна от двух объектов обнаружения
Рис. 1. Отражение радиоволны в зоне обнаружения от нескольких объектов обнаружения
Как видно из рис. 1, в зоне обнаружения радиоволна отразится от объектов обнаружения минимум два раза, тогда выражение (6), определяющее доплеровскую частоту будет иметь вид:
f = 4 fV- cos а, (7)
Из выражений (6) и (7) видно, что частота отраженного излучения от одного нарушителя будет меньше частоты многократно отраженного излучения. Исходя из этого, разницу показателей частоты в дальнейшей их обработке необходимо учитывать для определения нарушителя как одиночного либо группы нарушителей.
Схемотехническое решение средств обнаружения на доплеровском эффекте представляет собой использование в одном корпусе передатчика волн и их приемника с последующей обработкой (рис. 2).
/отр приёмное полосовой
устройство фильтр
/
передающее генератор ф ормирователь выходного сигнала
устройство частоты
Рис. 2. Структурная схема построения средства обнаружения
Работа средства по схеме осуществляется следующим образом. Генератор формирует сигнал определенной частоты, который одновременно поступает на смеситель и через передатчик излучается в пространство для формирования зоны обнаружения. При попадании в зону обнаружения нарушителя, отраженный от него сигнал с уже изменившейся частотой через приемник попадает на смеситель, который сравнивает оба сигнала и при обнаружении разницы частот, через полосовой фильтр поступает для дальнейшей обработки и формирования сигнала тревоги.
Способ применения дистанционно устанавливаемого радиоволнового извещателя осуществляется с использованием беспилотного летательного аппарата вертолетного типа по команде оператора. Управление радиоволновым извещателем, соответственно рубежом обнаружения, осуществляется оператором дистанционно. Создаваемый таким способом рубеж обнаружения позволяет использовать его по предназначению при различных физико-географических и климатических условиях в любое время года на неподготовленной местности.
Для повышения эффективности применения предлагаемого радиоволнового средства обнаружения (повышения вероятности обнаружения нарушителя) в условиях высокой травы и густого кустарника, необходимо применение в предлагаемых средствах двух физических принципов действия, что позволит использовать комбинированное средство охранной сигнализации с двумя каналами обнаружения, взаимоисключающими пропуск сигнала тревоги от обнаружения нарушителя.
Одним из направлений создания комбинированного средства охранной сигнализации с двумя каналами обнаружения является использование средств охранной сигнализации на основе проводновол-нового принципа действия, который основан на регистрации изменения параметров электромагнитного поля при воздействии объекта обнаружения (нарушителя) на объемную зону обнаружения, создаваемую между излучающим и приемным проводами чувствительного элемента, и преобразовании этого изменения в электрический сигнал и радиоволнового принципа обнаружения, который заключается в изменении частоты принимаемого излучения в зависимости от скорости отклонения движения приемника относительно передатчика [5].
Таким образом, проводноволновое средство обнаружения будет являться проводноволновым каналом обнаружения комбинированного средства, радиоволновое средство обнаружения - радиоволновым каналом.
В случаях применения комбинированного средства обнаружения на местности с высоким травяным покровом и (или) в кустарнике (мелколесье), трава, кустарник и мелкие деревья будут являться помехами для работы радиоволнового средства обнаружения, сильно искажая зону обнаружения. Компенсацией данного рода помех будет являться применение проводно-волнового средства обнаружения, чувствительным элементом которого будет являться двухжильный микропровод, вокруг которого образуется объемная зона обнаружения. Для проводноволнового средства обнаружения трава, кусты и мелкие деревья создавать помехи не будут, так как чувствительные элементы после срабатывания датчика цели будут располагаться сверху них.
Способ дистанционной установки комбинированного средства обнаружения осуществляется с использованием беспилотного летательного аппарата вертолетного типа [6]. Автоматически или по команде оператора беспилотный летательный аппарат со стартовой площадки взлетает и перемещается по маршруту до места установки средств обнаружения. После установки комбинированного средства обнаружения производится срабатывание датчиков цели (которые представляют собой якоря с двухжильными микропроводами, при этом одна жила микропровода является излучающей и подключена к приемному устройству проводноволнового средства обнаружения), якоря с микропроводом выбрасываются в стороны. При наличии кустов или мелких деревьев, микропровод оказывается сверху них. После срабатывания датчика цели производится автоматическое включение двух каналов средства обнаружения и радиопередающего устройства для установления связи со средством сбора и отображения информации. Вариант применения предлагаемого мобильного средства обнаружения показан на рис. 3. На рис. 3 изображена схема установки комбинированного средства охранной сигнализации, где корпус (4) при
помощи откидных лапок (1) системы стабилизации находится на поверхности в горизонтальном положении, якоря (2) и микропроводы (3) раскиданы в стороны на открытый грунт и поверх кустарника. Устройство стабилизации срабатывает во время сброса средства обнаружения с беспилотного летательного аппарата
Обнаружение нарушителя осуществляется по логической схеме «ИЛИ», в случаях срабатывания хотя бы одного канала обнаружения. Передача сигналов срабатывания на средства сбора и отображения информации осуществляется через радиопередающее устройство по радиоканалу на частотах, позволяющих устанавливать устойчивую радиосвязь на заданные расстояния.
Таким образом, приведенные исследования и их результаты позволяют обосновать перспективные подходы по повышению эффективности мобильных средств обнаружения за счет повышения их помехоустойчивости путем комбинирования двух средств обнаружения, работа которых основана на различных физических принципах действия, а также за счет их быстрой установки дистанционным способом (доставка и установка комбинированного средства обнаружения осуществляется с применением беспилотного летательного аппарата). Кроме того, использование способа устройства рубежа обнаружения с применением дистанционно устанавливаемого и управляемого на расстоянии средства обнаружения возможно также при выборе структуры системы физической защиты для конкретного объекта, в частности важных государственных объектов, что позволит значительно повысить эффективность выполнения задачи по охране важных государственных объектов посредством оперативного устройства дополнительных рубежей обнаружения в случаях резко осложняющейся обстановки.
Список литературы
1. Постановление Правительства Российской Федерации «Об утверждении требований к оборудованию инженерно-техническими средствами охраны важных государственных объектов, специальных грузов, сооружений на коммуникациях, подлежащих охране войсками национальной гвардии Российской Федерации» № 646 от 27.05.2017 г.
2. Шанаев Г., Леус А. Системы защиты периметра. М.: Секьюрити Фокус, 2011. 280 с.
3. Средства обнаружения и системы охранной сигнализации. Учебное пособие для вузов / Под ред. проф. А.В. Петракова. М.: МТУСИ, 2008. 260 с.
4. Мелик-Адамов М.Л., Андрианов Н.В. Технические средства охраны. М.: РИО ВИПТШ МВД СССР, 1978. 640 с.
5. Магауенов Р.Г. Системы охранной сигнализации: основы теории и принципы построения. М.: Горячая линия-Телеком, 2004. 367 с.
6. Патент РФ на изобретение № 2780146. Способ дистанционной установки комбинированного средства охранной сигнализации / С.А. Пензин, В.Л. Архипов, А.Н. Синицын, А.А. Суслов, А.Г. Здоров-цов.
Здоровцов Анатолий Геннадьевич, адъюнкт, zdorovtsovag@list.ru, Россия, Пермь, Пермский военный институт войск национальной гвардии Российской Федерации,
Пушкарёв Александр Михайлович, канд. техн. наук, профессор, alex.pushkarev2018@yandex.ru, Россия, Пермь, Пермский военный институт войск национальной гвардии Российской Федерации
METHODS OF USING REMOTELY CONTROLLED SECURITY ALARM TOOLS TO DETECT PENETRATIONS ON PROTECTED OBJECTS
A.G. Zdorovtsov, A.M. Pushkaryov 95
The basic principles are considered to create and use remotely established security alarm tools for the installation of extinguishing borders at a protected facility. A method of remote installation of a combined protective alarm and proposal for the use of remotely installed security alarm tools for the installation of lines of detection at the protected facility ofperimeter protection systems.
Key words: offender, detection, protected object, security system, security alarm.
Zdorovtsov Anatoly Gennadevich, postgraduated, zdorovtsovag@list.ru, Russia, Perm, the Perm Military Institute of the National Guard's Forces of the Russian Federation,
Pushkaryov Aleksander Mikhailovich, candidate of technical sciences, professor, alex.pushkarev2018@yandex.ru, Russia, Perm, the Perm Military Institute of the National Guard's Forces of the Russian Federation
УДК 662.36:536.46
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-12-96-99
ОБЕСПЕЧЕНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ БАЛЛИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ВЫСТРЕЛА РЕЦЕПТУРНЫМИ МЕТОДАМИ
Э.Н. Ибрагимов, Д.Р. Гарифов
Среди причин нестабильных выходных баллистических характеристик артиллерийского выстрела является разрушение пороховых элементов, особенно при резко отрицательных температурах. В статье приведены методы регулирования прочностных характеристик баллиститных порохов и выбраны наиболее перспективные из них: применение упрочняющих добавок и ввод дополнительного пластификатора нитратов целлюлозы.
Ключевые слова: баллиститный порох, температура стеклования, физико-механические характеристики, прочность пороха.
Развитие пороховой отрасли привело к тому, что созданные в середине XX века двухосновные баллиститные пороха, вытесняются высоконаполненными трехосновными составами с неизбежным ухудшением физико-механических, технологических и эксплуатационных характеристик. Кроме того, баллиститные пороха при отрицательных температурах, входящих в температурный диапазон эксплуатации, находятся в стеклообразном физическом состоянии и при приложении нагрузки проявляют нестабильные вынужденно-эластические свойства [1]. При функционировании зарядов ниже температуры стеклования порохов, под действием значительных напряжений, возникающих в процессе их воспламенения и горения, пороховые элементы способны хрупко разрушаться, создавая условия нерегулируемого колебания баллистических параметров выстрела. Эти процессы могут вызвать разрыв гильзы или даже орудия и резко ухудшают выходные баллистические параметры выстрела и их стабильность.
Поэтому исследования по повышению физико-механических характеристик (ФМХ) балли-ститных порохов являются актуальными.
Существуют различные методы, которые можно разделить на несколько групп: технологические, рецептурные, химические.
Технологические методы в основном связаны с введением легколетучих растворителей на разных фазах изготовления и переработки пороховой массы. Для получения зарядов из баллиститного топлива коллоксилиновую смесь предварительно растворяли в смеси труднолетучих и легколетучих растворителей. Можно пластифицировать пороховые элементы в смеси летучих растворителей с последующей экструзией и сушкой или после длительного вальцевания. Все вышеуказанные приемы в той или иной степени переплетаются с так называемой «кордитной» технологией изготовления баллиститных порохов на основе труднолетучего растворителя с добавлением в состав дополнительно легколетучего растворителя (например, ацетона и др.). Такая технология достаточно широко распространена в Канаде, Великобритании и других странах. Однако все эти способы малоэффективны для промышленного производства, т. к. резко увеличивают трудоемкость и время процесса изготовления порохов.
Также предлагалась наружная пропитка элементов труднолетучим активным пластификатором. Показано, что за счет устранения внешних дефектов наблюдается резкое повышение физико-механической прочности изучаемых порохов. В качестве эффективного пластификатора исследован ди-нитрил адипиновой кислоты (ДНАК). Получено, что с увеличением времени обработки (до 15 минут) увеличивается количество проникающего в порох ДНАК, что приводит к увеличению в 3 раза значения удельной ударной вязкости (ак) и способствует улучшению характера разрушения при Т = -50оС (количество мелкой фракции уменьшается в 2,5 раза).
