Устройство электромагнитной защиты экранированных помещений
Владельцы патента RU 2580939:
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к области экранировки аппаратов или их деталей от электрических или магнитных полей с индикацией электрических величин и предназначено для защиты корабельных радиоэлектронных средств от поражающих факторов электромагнитного оружия. Технический результат - снижение уровня электромагнитной заметности объектов с экранированными помещениями, двери которых снабжены защитой от преднамеренных поражающих электромагнитных воздействий, и повышение уровня электробезопасности защищенных от этих воздействий объектов. Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве, содержащем экранированную дверь, генератор радиочастотного сигнала (генератор) с антеннами, установленными с внутренней стороны двери, приемник радиочастотного сигнала (приемник) с антеннами, установленными с наружной стороны двери, и с подключенным к его выходу регистратором уровня принимаемого сигнала, а также датчик закрытия двери, взаимодействующий с входом запуска генератора, дополнено двумя пороговыми схемами, тремя модулями задержки, двумя коммутаторами, двумя индикаторами с входами сброса, генератор выполнен в виде формирователя одиночных импульсов, датчик механического закрытия двери выполнен с выходом, соответствующим направлению ее открывания, и выходом, соответствующим направлению ее закрывания, выход приемника подключен к двум пороговым схемам, приемник снабжен автоматическим регулятором уровня усиления обратно пропорционально уровню шумов на его входе, обусловленных электромагнитной обстановкой, генератор также снабжен переключателем на дополнительное увеличение уровня выходного сигнала на величину нормативного значения коэффициента экранирования двери (это нормативное значение может определяться, например, величиной коэффициента экранирования двери, задаваемой техническими условиями на нее) и автоматическим регулятором уровня выходного сигнала прямо пропорционально уровню шумов на входе приемника, выход датчика движения двери, соответствующий направлению ее движения в сторону закрывания, подключен на вход регистратора и на вход первого модуля задержки, выход которого подключен на вход запуска второго модуля задержки, на вход запуска генератора и на управляющий вход коммутатора автоматических регуляторов, выходы второго модуля задержки подключены на вход третьего модуля задержки и на управляющий вход переключателя уровня выходного сигнала генератора на его дополнительное увеличение на величину нормативного значения коэффициента экранирования двери, выходы первой пороговой схемы подключены к управляющему входу коммутатора запуска генератора и индикатору некачественного закрытия двери, выход третьего модуля задержки подключен через коммутатор запуска генератора, управляемый первой пороговой схемой, на вход запуска генератора, выход регистратора подключен через коммутатор автоматических регуляторов, управляемый первым модулем задержки, к автоматическим регуляторам приемника и генератора, выход второй пороговой схемы подключен к индикатору качественного закрытия двери, выход датчика направления движения двери в сторону ее открывания подключен на входы сброса показаний индикаторов некачественного закрытия и качественного закрытия двери. 2 ил.
Изобретение относится к области экранировки аппаратов или их деталей от электрических или магнитных полей с индикацией электрических величин и предназначено для совершенствования средств защиты корабельных радиоэлектронных средств от поражающих факторов электромагнитного оружия.
Известно устройство электромагнитной защиты экранированных помещений от преднамеренных силовых электромагнитных воздействий, в частности электромагнитного импульса высотного ядерного взрыва, содержащее тамбур с экранированными дверями. Экранированные двери снабжены датчиками и индикаторами состояния ее закрытия, а также модулями управления и взаимного контроля состояния узлов их закрытия (заявка на патент Республики Корея KR 20110043168, МПК E05F 3/04; E06B 5/18).
Однако это устройство не в полной мере обеспечивает защиту экранированного помещения от преднамеренного поражающего электромагнитного воздействия, так как независимо от состояния закрытия экранирующей двери в процессе эксплуатации, качество экранирования непрерывно ухудшается. Это обусловлено изменением физико-химических свойств электромагнитных прокладок, через которые экранированная дверь взаимодействует с корпусными конструкциями экранированного помещения (непрерывно возрастают электрическое и/или магнитное сопротивления поверхностей, контактирующих с электромагнитными прокладками). Особенно отрицательно этот эффект проявляется в случае морской среды, характерной для морских объектов. Указанные обстоятельства приводят к необходимости регулярного регламентного обслуживания устройства.
Задача устранения необходимости регулярного регламентного обслуживания электромагнитной защиты экранированных помещений от преднамеренных силовых электромагнитных воздействий решается в наиболее близком по технической сущности устройстве электромагнитной защиты экранированных помещений по заявке на патент Японии JP 2007183211, МПК G01R 29/08; H05K 9/00. Это устройство содержит экранированную дверь, генератор радиочастотного сигнала с подключенными к нему антеннами, установленными с внутренней стороны двери, приемник радиочастотного сигнала, подключенный к антеннам, установленным с наружной стороны двери. К выходу приемника подключен регистратор уровня принимаемого сигнала и индикатор механического закрытия двери, взаимодействующий с модулем запуска генератора.
Такое техническое решение позволяет исключить необходимость регулярного регламентного обслуживания двери, так как в процессе эксплуатации качество экранирования непрерывно диагностируется. Поэтому мероприятия по обслуживанию средств электромагнитной защиты проводятся в оперативном порядке только по мере необходимости, что снижает эксплуатационные затраты. Известное устройство при закрытой двери обеспечивает относительно низкий (допустимый) уровень излучения в эфир электромагнитного поля, обеспечивающий выполнение требований его электромагнитной совместимости с оборудованием, размещенным в экранированном помещении. Однако и этому устройству присущи недостатки, обусловленные недостаточным уровнем защищенности объекта с экранированными помещениями от средств радиоэлектронной разведки потенциального противника. Эти недостатки обусловлены характером излучения в эфир генерируемого электромагнитного излучения с постепенным увеличением его уровня в нестабильной электромагнитной обстановке. Средства радиоэлектронной разведки потенциального противника, используя методы корреляционного анализа, могут выявлять непрерывное излучение, уровень которого лежит ниже уровня нестабильных электромагнитных полей, характеризуемых электромагнитной обстановкой, особенно в моменты эпизодического снижения их уровня. Это приводит к появлению дополнительного демаскирующего признака и снижает уровень электромагнитной скрытности, что ограничивает применение устройства на объектах, действующих в относительной близости от средств радиоэлектронной разведки потенциального противника, использующего электромагнитное оружие, например, на литоральных кораблях. В известном устройстве непрерывное электромагнитное излучение возрастающего уровня можно зафиксировать на удалении от объекта с экранированной дверью корреляционными методами, анализируя спектральный состав электромагнитного излучения объекта на уровне шума, определяемого электромагнитной обстановкой.
Кроме того, известное устройство ухудшает электромагнитную безопасность внутреннего помещения объекта, так при высоких требованиях к уровню экранирования двери личный состав подвергается значительному облучению.
Описанное выше устройство по заявке на патент Японии JP 2007183211 принято за прототип.
Задачей настоящего изобретения является снижение уровня электромагнитной заметности объектов с экранированными помещениями, двери которых снабжены защитой от преднамеренных поражающих электромагнитных воздействий, и повышение уровня электробезопасности защищенных от этих воздействий объектов.
Указанная задача решается тем, что в предлагаемом устройстве электромагнитной защиты экранированных помещений, содержащем экранированную дверь, генератор радиочастотного сигнала (генератор) с антеннами, установленными с внутренней стороны двери, приемник радиочастотного сигнала (приемник) с антеннами, установленными с наружной стороны двери, и с подключенным к его выходу регистратором уровня принимаемого сигнала, а также датчик закрытия двери, взаимодействующий с входом запуска генератора, дополнено двумя пороговыми схемами, тремя модулями задержки, двумя коммутаторами, двумя индикаторами с входами сброса, генератор выполнен в виде формирователя одиночных импульсов, датчик механического закрытия двери выполнен с выходом, соответствующим направлению ее открывания, и выходом, соответствующим направлению ее закрывания, выход приемника подключен к двум пороговым схемам, приемник снабжен автоматическим регулятором уровня усиления обратно пропорционально уровню шумов на его входе, обусловленных электромагнитной обстановкой, генератор также снабжен переключателем на дополнительное увеличение уровня выходного сигнала на величину нормативного значения коэффициента экранирования двери (это нормативное значение может определяться, например, величиной коэффициента экранирования двери, задаваемой техническими условиями на нее) и автоматическим регулятором уровня выходного сигнала прямо пропорционально уровню шумов на входе приемника, выход датчика движения двери, соответствующий направлению ее движения в сторону закрывания, подключен на вход регистратора и на вход первого модуля задержки, выход которого подключен на вход запуска второго модуля задержки, на вход запуска генератора и на управляющий вход коммутатора автоматических регуляторов, выходы второго модуля задержки подключены на вход третьего модуля задержки и на управляющий вход переключателя уровня выходного сигнала генератора на его дополнительное увеличение на величину нормативного значения коэффициента экранирования двери, выходы первой пороговой схемы подключены к управляющему входу коммутатора запуска генератора и индикатору некачественного закрытия двери, выход третьего модуля задержки подключен через коммутатор запуска генератора, управляемый первой пороговой схемой, на вход запуска генератора, выход регистратора подключен через коммутатор автоматических регуляторов, управляемый первым модулем задержки, к автоматическим регуляторам приемника и генератора, выход второй пороговой схемы подключен к индикатору качественного закрытия двери, выход датчика направления движения двери в сторону ее открывания подключен на входы сброса показаний индикаторов некачественного закрытия и качественного закрытия двери.
Совокупность признаков, характеризующих предлагаемое устройство, дает новый эффект - повышенную защищенность объекта от обнаружения средствами радиоэлектронной разведки потенциального противника (скрытность объекта). Этот эффект обусловлен тем, что предлагаемое техническое решение основано на использовании одиночных широкополосных импульсов, генерируемых на уровне эфирных шумов, определяемых электромагнитной обстановкой. Длительность сверхширокополосных одиночных импульсов не превосходит длительности определения местоположения их источника средствами радиоэлектронной разведки потенциального противника на расчетном удалении от защищаемого объекта, и их уровень настолько мал, что их выделение на фоне электромагнитной обстановки, в отличие от излучения известного устройства, становится невозможным. Это обуславливает практически полное отсутствие электромагнитной заметности объектов с экранированными помещениями, двери которых снабжены защитой от поражающих факторов электромагнитного оружия.
Ограниченность длительности импульсного воздействия повышает уровень электромагнитной безопасности устройства, так как время экспозиции личного состава при воздействии сверхширокополосного импульса ничтожно мало по сравнению с временем облучения, обусловленным непрерывно возрастающим напряжением. При требуемой эффективности экранирования порядка 110-120 дБ для получения заметного сигнала при разумных требованиях к чувствительности и селективности приемника, входящего в состав устройства, уровень излучения антенн должен быть достаточно мощным.
Изобретение поясняется рисунками - Фиг. 1, на которой изображена блок-схема предлагаемого устройства, и Фиг. 2, поясняющей алгоритм его работы.
Устройство электромагнитной защиты экранированных помещений содержит экранированную дверь 1, генератор 2, выполненный в виде формирователя одиночных импульсов, с подключенными к нему антеннами 3, установленными по периметру с внутренней стороны двери 1, и приемник 4, подключенный к антеннам 5, установленным по периметру с наружной стороны двери 1, с подключенным к его выходу регистратором 6 уровня принимаемого сигнала. Дверь 1 снабжена датчиком 7 ее открывания или закрывания, с выходами, соответственно, открывания 8 и закрывания 9.
Выход приемника 4 подключен к пороговым схемам - первой 10 и второй - 11. Приемник 4 снабжен автоматическим регулятором 12 уровня усиления, обратно пропорционально уровню шумов на его входе, обусловленных электромагнитной обстановкой. Генератор 2 снабжен автоматическим регулятором 13 уровня выходного сигнала, прямо пропорционально уровню шумов на входе приемника 4. Генератор также снабжен переключателем уровня 14 на дополнительное увеличение уровня выходного сигнала на величину нормативного значения коэффициента экранирования двери 1. Выход 9 датчика 7 подключен на вход первого модуля задержки 15, выходы которого подключены на вход второго модуля задержки 16, на вход запуска 21 генератора 2 и на управляющий вход коммутатора 20.
Выход регистратора 6 через коммутатор 20 подключен к автоматическим регуляторам приемника и генератора 12 и 13.
Выход второго модуля задержки 16 подключен на вход третьего модуля задержки 17 и на переключатель 14 уровня излучения генератора 2.
Выходы первой пороговой схемы 10 подключены к управляющему входу коммутатора 18 запуска генератора 2 и индикатору 19 некачественного закрытия двери 1.
Выход третьего модуля задержки 17 через коммутатор 18 подключен к входу запуска 21 генератора 2.
Выход второго модуля задержки 16 также подключен на управляющий вход переключателя 14. Выход второй пороговой схемы 11 подключен к индикатору 22 качественного закрытия двери 1. Выход 8 датчика 7 подключен на входы сброса 23 и 24, показаний соответственно индикатора 19 и индикатора 22.
Устройство работает следующим образом.
При открывании двери 1 (шаг 1) по сигналу датчика 7 с выхода 8, поступившего на входы сброса 23 и 24, сбрасываются имеющиеся показания индикаторов 19 и 22 (шаг 2). При открытом состоянии двери 1 излучение антенн 3 отсутствует, и регистратор 6 осуществляет циклическую запись уровня электромагнитного шума, фиксируя при этом его максимальные значения в период каждого цикла (шаг 3). Предпочтительно, процессор регистратора 6 (на чертеже не показан) осуществляет циклическую выборку этих сигналов с вычислением доверительных интервалов уровня для определения максимального уровня сигнала электромагнитных шумов с заданной степенью вероятности.
При закрывании двери 1 (шаг 4) датчик 7 сигналом с выхода 9 запускает регистратор 6 в режим считывания зафиксированного на текущий, заданный по длительности промежуток времени максимального уровня шумового сигнала, характеризующего электромагнитную обстановку во внешнем пространстве за дверью 1, и запускает первый модуль задержки 15 (шаг 5).
Выходной сигнал первого модуля задержки 15 воздействует на коммутатор 20, который включает регулятор уровня 12 и регулятор уровня 13, устанавливающие уровень сигнала генератора 2, прошедшего через антенны 3 и 5 и фиксированного приемником 4, на максимальном зарегистрированном уровне электромагнитных шумов, обусловленных электромагнитной обстановкой (шаг 6). Сигнал датчика 7 с выхода 9, задержанный первым модулем задержки 15 на время, превышающее максимальную длительность периода запирания двери 1 (шаг 7), запускает второй модуль задержки 16 (шаг 8) и запускает генератор 2 на излучение одиночного импульса через антенны 3 (шаг 9).
Приемник 4 через антенны 5 фиксирует наличие и уровень импульса, прошедшего через экранированную дверь 1 (шаг 10). Если при этом на шаге 11 срабатывает первая пороговая схема 10, индикатор 19 показывает прохождение электромагнитного излучения через дверь 1 в эфир (шаг 12). Это может произойти, например, при образовании щели из-за заклинивания замков двери 1 (которая обуславливает повышенную электромагнитную связь между антеннами 3 и 5).
Коммутатор 18 блокирует вход запуска 17 генератора 2 (шаг 13), чем предотвращается излучение электромагнитных импульсов антеннами 3, и дальнейшая работа устройства прекращается до вмешательства оператора (шаг 14) путем открытия двери 1, при котором сбрасывается показание индикатора 19, после чего устройство снова готово к функционированию. При последующем закрытии двери 1, вышеприведенная последовательность операций повторяется.
При отсутствии на шаге 11 сигнала срабатывания пороговой схемы 10 через промежуток времени, определяемый на шаге 15 установкой второго модуля задержки 16, переключателем уровня 14 устанавливают нормативное превышение уровня выходного сигнала генератора 2 и, соответственно, уровень излучения антенн 3, дополняющего превышение уровня излучения, установленное на шаге 6 (шаг 16).
Спустя промежуток времени, определяемый на шаге 17 третьим модулем задержки 17, через разблокированный коммутатор 18 и вход запуска 21 запускают генератор 2 и воспроизводят импульс, который излучают через антенны 3 (шаг 18) и принимают антеннами 5 (шаг 19).
Фиксируют состояние второй пороговой схемы 11 (шаг 20). При срабатывании второй пороговой схемы 11 (шаг 21) индикатор 19 указывает на ухудшение качества электромагнитной герметизации двери 1 и на необходимость открывания двери 1 (шаг 22) для принятия дополнительных мер по обеспечению эффективности экранирования - зачистке контактных поверхностей дверных конструкций, замене экранирующих прокладок, регулировке усилий обжатия этих прокладок и т.п. (шаг 23) с переходом к повторному закрыванию двери (шаг 4) при последующем цикле работы устройства.
При отсутствии срабатывания второй пороговой схемы 11 индикатор 22 указывает качественное закрытие двери, чем гарантируется защита экранированного помещения от преднамеренного силового электромагнитного воздействия (шаг 24) до последующего открывания двери, определяемого условиями ее эксплуатации.
Отдельные компоненты блок-схемы устройства могут быть оформлены в микропроцессорном исполнении с машиночитаемым носителем, реализующим алгоритм, приведенный в описании его работы.
Предложение позволяет при относительно невысоких требованиях к уровню квалификации личного состава кораблей и обеспечении его электромагнитной безопасности обеспечить удобство эксплуатации экранированных дверей и люков, защищающих корабельные помещения от преднамеренного поражающего электромагнитного воздействия.
Устройство электромагнитной защиты экранированных помещений, содержащее экранированную дверь, генератор радиочастотного сигнала (генератор) с подключенными к нему антеннами, установленными с внутренней стороны двери, приемник радиочастотного сигнала (приемник) с подключенными к нему антеннами, установленными с наружной стороны двери, и с подключенным к его выходу регистратором уровня принимаемого сигнала, а также датчик механического закрытия двери, взаимодействующий с входом запуска генератора, отличающееся тем, что оно дополнено двумя пороговыми схемами, тремя модулями задержки, двумя коммутаторами, двумя индикаторами с входами сброса, генератор выполнен в виде формирователя одиночных импульсов, датчик механического закрытия двери выполнен с выходом, соответствующим направлению ее открывания, и выходом, соответствующим направлению ее закрывания, выход приемника подключен к двум пороговым схемам, приемник снабжен автоматическим регулятором уровня усиления обратно пропорционально уровню шумов на его входе, обусловленных электромагнитной обстановкой, генератор снабжен переключателем уровня выходного сигнала на его дополнительное увеличение на величину нормативного значения коэффициента экранирования двери и автоматическим регулятором уровня выходного сигнала прямо пропорционально уровню шумов на входе приемника, выход датчика движения двери, соответствующий направлению ее движения в сторону закрывания, подключен на вход регистратора и на вход первого модуля задержки, выходы которого подключены на вход второго модуля задержки, на вход запуска генератора и на управляющий вход коммутатора автоматических регуляторов, выходы второго модуля задержки подключены на вход третьего модуля задержки и на управляющий вход переключателя уровня выходного сигнала генератора, выходы первой пороговой схемы подключены к управляющему входу коммутатора запуска генератора и индикатору некачественного закрытия двери, выход третьего модуля задержки подключен через коммутатор запуска генератора, управляемый первой пороговой схемой, на вход запуска генератора, выход регистратора подключен через коммутатор автоматических регуляторов, управляемый первым модулем задержки, к автоматическим регуляторам приемника и генератора, выход второй пороговой схемы подключен к индикатору качественного закрытия двери, выход датчика направления движения двери в сторону ее открывания подключен на входы сброса показаний индикаторов некачественного закрытия и качественного закрытия двери.
