Способ защиты объектов от несанкционированного проникновения с помощью сфокусированного пучка квч-излучения и устройство для его осуществления

Изобретение относится к технике защиты охраняемой территории от несанкционированного проникновения с помощью КВЧ-излучения (электромагнитное излучение миллиметрового диапазона длин волн), плотность потока энергии которого выбирается таким образом, что воздействие излучения вызывает у нарушителя непереносимые болевые ощущения. Техническим результатом является уменьшение массогабаритных характеристик и энергопотребления генератора миллиметровых волн по сравнению с ранее заявленным способом защиты объектов с помощью КВЧ-излучения. Сущность изобретения состоит в том, что поток КВЧ-излучения преобразуется в сфокусированный волновой пучок, характерной особенностью которого является наличие области повышенной плотности потока энергии излучения, поэтому у нарушителя, находящегося в центре этой области, непереносимые болевые ощущения возникают при меньшей мощности генератора КВЧ-излучения. Формирование такого пучка осуществляется с помощью антенны Кассегрена, в которой на основе поступающей из блока управления команды фокус контррефлектора отодвигается от фокуса рефлектора на расстояние, соответствующее созданию области повышенной плотности потока энергии КВЧ-излучения вблизи места нахождения нарушителя. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к технике защиты охраняемой территории от несанкционированного проникновения нарушителя и может быть использовано на особо важных военных и государственных объектах, складах с ядерными материалами, в хранилищах драгметаллов, банках и офисах коммерческих фирм.

Известны способы защиты объектов (заявка Франции №2654239, патент РФ №2211427), которые заключаются в воздействии на нарушителя электрическим током. Однако эти способы имеют пассивный характер, т.к. воздействие на нарушителя происходит только при его прикосновении к защитному ограждению объекта, что делает возможным преодолеть защиту с помощью материалов, изолирующих от электрического тока.

Известен способ и система защиты охраняемой территории посредством воздействия на нарушителя шаговым напряжением (патент РФ №2226001). Недостатком этого способа является то, что токопроводящие элементы находятся в земном грунте, поэтому вследствие коррозии этих элементов срок службы системы существенно снижается.

Известен способ и система защиты охраняемой территории посредством пропускания высоковольтного импульса тока на нарушителя, для чего предварительно создается электропроводящая зона (патент РФ №2210115). Недостаток этого способа состоит в том, что электропроводящая зона получается при распылении токопроводящей аэрозоли, поэтому проблематично обеспечить большую дальность воздействия. Кроме этого, порыв ветра может отнести аэрозоль в сторону от места нахождения нарушителя, в результате чего вероятность его поражения существенно снизится.

Известен способ защиты охраняемой территории с помощью потока электромагнитного излучения миллиметрового диапазона длин волн (КВЧ-излучение), заключающийся в обнаружении несанкционированного проникновения нарушителя, определении места нарушителя в момент вторжения, ориентации антенны в направлении нарушителя, генерации потока КВЧ-излучения с длинами волн в окнах прозрачности атмосферы и плотностью потока энергии, вызывающей у нарушителя непереносимые болевые ощущения. Устройство для осуществления этого способа защиты объектов содержит датчики обнаружения проникновения, генератор КВЧ-излучения, излучающую антенну и устройство управления, обрабатывающее сигналы с датчиков обнаружения проникновения и выдающее команду на ориентацию излучающей антенны в направлении нарушителя (патент РФ №2279137). Этот способ и устройство выбраны в качестве прототипа.

Недостатком этого способа являются большие массогабаритные характеристики и энергопотребление генератора КВЧ-излучения, обусловленные высокими требованиями к его мощности для обеспечения необходимых уровней воздействия на нарушителя.

Решаемая техническая задача состоит в разработке способа защиты объекта от несанкционированного проникновения с помощью КВЧ-излучения при меньших требованиях к мощности генератора этого излучения.

Технический результат заключается в уменьшении массогабаритных характеристик и энергопотребления генератора КВЧ-излучения.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что в заявляемом способе защиты объекта от несанкционированного проникновения используют антенну Кассегрена для преобразования потока электромагнитного излучения миллиметрового диапазона в сфокусированный пучок КВЧ-излучения, при этом область повышенной плотности потока энергии излучения создают вблизи места нахождения нарушителя.

Поток электромагнитного излучения, излучаемый обычной антенной, расширяется вследствие эффекта дифракции, и на расстоянии r от антенны характерный радиус потока больше радиуса антенны a:

,

где λ - длина волны КВЧ-излучения [Виноградова М.Б., Руденко О.В., Сухоруков А.П. Теория волн. - М.: Наука, 1990, с. 257]. Отсюда для плотности потока энергии излучения I(r) в месте нахождения нарушителя найдем:

где r - расстояние от антенны до нарушителя, I - начальная плотность потока энергии, которая определяется мощностью генератора КВЧ-излучения Р и радиусом антенны a: I=P/πa2.

Пусть Ic - характерная плотность потока энергии излучения, необходимая для возникновения у нарушителя непереносимых болевых ощущений. Очевидно, что для поражения нарушителя мощность генератора КВЧ-излучения должна быть выбрана таким образом, чтобы I(r)=Ic. Выражение (1) позволяет определить как радиус антенны , который соответствует минимально возможной мощности генератора КВЧ-излучения, необходимой для выполнения указанного выше условия, так и само значение этой мощности: Pm=2λrIc.

Особенностью сфокусированного волнового пучка является наличие у него так называемой области "перетяжки", положение центра которой определяется кривизной фазового фронта R:

В центре области "перетяжки" характерный радиус волнового пучка a(r) имеет минимальное значение, которое меньше радиуса антенны a:

,

поэтому здесь плотность потока энергии излучения будет больше ее начального значения I:

т.е. область "перетяжки" пучка является областью повышенной плотности потока энергии излучения [Виноградова М.Б., Руденко О.В., Сухоруков А.П. Теория волн. - М.: Наука, 1990, с. 260].

В частности, для радиуса антенны из выражения (2) получим, что r=16R/17; в этом случае, как следует из выражения (3), условие I(r)=Ic выполняется при мощности генератора P=0,125Pm. Это означает, что при использовании сфокусированного пучка возникновение непереносимых болевых ощущений у нарушителя можно обеспечить при заметно меньшей мощности генератора КВЧ-излучения.

Чтобы получить сфокусированный пучок электромагнитных волн, нужно создать искривленный фазовый фронт на апертуре излучающей антенны [Виноградова М.Б., Руденко О.В., Сухоруков А.П. Теория волн. - М.: Наука, 1990, с. 259]. Для решения этой задачи удобно использовать антенну Кассегрена. Обычно в этой антенне фокус контррефлектора совпадает с фокусом рефлектора, что обеспечивает формирование плоского фазового фронта [Кочержевский Г.Н. Антенно-фидерные устройства. - М.: Радио и связь, 1981, с. 192]. Если же фокус контррефлектора находится дальше, чем фокус рефлектора, то фазовый фронт будет иметь необходимую кривизну, и поток электромагнитного излучения преобразуется в сфокусированный волновой пучок [Наумов Н.Д. О фокусировке волнового пучка с помощью параболического рефлектора // Прикладная физика, 2011, №5, с.48-51].

Положение области "перетяжки" пучка однозначно определяется расстоянием между фокусами рефлектора и контррефлектора. Проведенные расчетно-экспериментальные исследования позволили установить следующую зависимость:

где s - расстояние между фокусами рефлектора и контррефлектора, F - фокусное расстояние рефлектора, r - расстояние от антенны до нарушителя.

Указанный выше технический результат достигается системой, реализующей заявляемый способ и содержащей датчики обнаружения проникновения нарушителя, дальномер для определения расстояния от антенны до нарушителя, генератор электромагнитного излучения миллиметрового диапазона с длинами волн в окнах прозрачности атмосферы и плотностью потока энергии, вызывающей у нарушителя непереносимые болевые ощущения, излучающую антенну, выполненную в виде антенны Кассегрена, устройство управления, обрабатывающее данные с датчиков обнаружения проникновения и дальномера и выдающее команды на ориентацию антенны в направлении нарушителя и сдвиг контррефлектора от рефлектора на расстояние, соответствующее формированию области повышенной плотности потока энергии излучения вблизи места нахождения нарушителя, а также устройство для перемещения контррефлектора.

В подтверждение критерия "промышленная применимость" рассмотрим пример осуществления заявляемого способа.

На рисунке 1 представлена система защиты охраняемого объекта от несанкционированного проникновения с помощью сфокусированного пучка КВЧ-излучения.

На рисунке 1:

1 - датчики обнаружения;

2 - нарушитель;

3 - генератор КВЧ-излучения;

4 - антенна Кассегрена;

5 - устройство управления;

6 - сдвигаемый контррефлектор;

7 - рефлектор;

8 - дальномер;

9 - устройство для перемещения контррефлектора.

Датчик обнаружения 1, например, вибрационного, или емкостного, или инфракрасного, или другого принципа действия срабатывает при несанкционированном проникновении нарушителя 2 на охраняемую территорию. Сигнал от датчика поступает в устройство управления 5, которое включает дальномер 8. После обработки данных от датчиков и дальномера устройство управления 5 подает команды на ориентацию рефлектора 7 антенны Кассегрена 4 в направлении нарушителя 2 и на сдвиг контррефлектора 6 с помощью устройства 9, которое может быть реализовано в виде прецизионного сервопривода. Затем устройство управления 5 включает генератор КВЧ-излучения 3 и нарушитель 2 оказывается под воздействием сфокусированного пучка КВЧ-излучения. В дальнейшем устройство управления 5 обрабатывает данные дальномера 8 и выдает команду на перемещение контррефлектора 6 в соответствии с расстоянием до нарушителя 2.

Таким образом, предложенный способ и система защиты объектов от несанкционированного проникновения обеспечивает эффективное воздействие на нарушителя при меньшей мощности генератора КВЧ-излучения по сравнению с ранее заявленным способом-прототипом.

1. Способ защиты объектов от несанкционированного проникновения с помощью сфокусированного пучка КВЧ-излучения, заключающийся в обнаружении несанкционированного проникновения нарушителя, определении места нахождения нарушителя, ориентации антенны в направлении нарушителя, генерации потока электромагнитного излучения миллиметрового диапазона с длинами волн в окнах прозрачности атмосферы и плотностью потока энергии, вызывающей у нарушителя непереносимые болевые ощущения, отличающийся тем, что используют антенну Кассегрена для преобразования потока электромагнитного излучения миллиметрового диапазона в сфокусированный пучок КВЧ-излучения, при этом область повышенной плотности потока энергии излучения создают вблизи места нахождения нарушителя.

2. Устройство для защиты объектов от несанкционированного проникновения с помощью сфокусированного пучка КВЧ-излучения, содержащее датчики обнаружения проникновения нарушителя, генератор потока электромагнитного излучения миллиметрового диапазона с длинами волн в окнах прозрачности атмосферы и плотностью потока энергии, вызывающей у нарушителя непереносимые болевые ощущения, излучающую антенну и устройство управления, обрабатывающее сигналы с датчиков обнаружения проникновения и выдающее команду на ориентацию излучающей антенны в направлении нарушителя, отличающееся тем, что излучающая антенна выполнена в виде антенны Кассегрена, а устройство управления выдает дополнительную команду на сдвиг контррефлектора от рефлектора на расстояние, соответствующее формированию области повышенной плотности потока энергии КВЧ-излучения вблизи места нахождения нарушителя, кроме того, дополнительно введены дальномер для определения расстояния от антенны до нарушителя и устройство для перемещения контррефлектора.



 

Похожие патенты:

Изобретение предназначено для пресечения опасных действий различных объектов. Технический результат - экономное использование энергии при формировании эффективных сигналов воздействия.

Изобретение относится к области нелетального воздействия на скрыто расположенного человека с помощью КВЧ-излучения. .

Изобретение относится к системам безопасности и может быть применено для охраны объектов электроэнергетики. .

Изобретение относится к области радиоволновой техники, в частности к способам для охранной сигнализации и к способам контроля за перемещением объектов. .

Изобретение относится к системам безопасности и может быть применено для охраны различных объектов. .

Изобретение относится к устройствам для отпугивания воров с целью предотвращения кражи со взломом помещений. .

Изобретение относится к камуфлированным телевизионным камерам для систем охранной сигнализации, контроля и наблюдения. .

Изобретение относится к области средств безопасности авиационных пассажирских и грузопассажирских самолетов. .

Изобретение относится к области средств безопасности авиационных самолетов. .

Изобретение относится к средствам тревожной сигнализации. Технический результат заключается в обеспечении охраны протяженных магистралей воздушных линий электропередач (ВЛЭП) с выявлением тревожных ситуаций, с видеорегистрацией противоправных актов и с указанием мест их совершения. Система состоит из центрального пульта управления и множества линейных пунктов охраны, к каждому из которых подключена группа датчиков и/или группа видеокамер. В состав системы входят также группа мобильных пультов контроля для настройки и проверки состояния системы и группа выносных пунктов охраны, обеспечивающих охрану ВЛЭП на подступах к ней. Система используется для передачи (ретрансляции) телеметрической информации технических служб на центральный пульт управления, а в качестве источников электропитания линейных и выносных пунктов охраны предусмотрено использование аккумуляторных источников с возможностью подзарядки от солнечных батарей или устройств отбора энергии от ВЛЭП. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области средств безопасности и касается авиационных пассажирских и грузо-пассажирских рейсов. Система предотвращения чрезвычайных ситуаций (ЧС) на летательных аппаратах (ЛА) содержит систему управления полетом и черный ящик, видеокамеру, установленную на единице дистанционно-управляемого стрелкового оружия, с приводами, соединенными с дисплеем и пультом управления стрельбой. К системе подключена видеокамера общего обзора. Каждая единица стрелкового оружия оборудована лазерным целеуказателем и трансфокатором. Каждая единица стрелкового оружия кроме боевого заряда дополнительно снабжена нейтрализующим зарядом, выполненным в виде резиновой пули калибра 9 мм с нелетальным средством поражения на основе ирританта. Каждое место пассажира оборудовано дополнительной единицей стрелкового оружия. Каждый проход между местами пассажиров в ЛА оборудован единицей дистанционно-управляемого стрелкового оружия с возможностью управлением его стрельбой боевыми зарядами с наземного устройства через обшивку ЛА. Достигается повышение эффективности обезвреживания террористов при сохранении людских ресурсов. 5 ил.

Система предотвращения захвата террористами объектов с большим скоплением материальных и людских ресурсов содержит систему управления полетом, черный ящик, дистанционно-управляемое стрелковое оружие с видеокамерой, приводы, дисплей, пульт управления стрельбой, видеокамеру общего обзора, диcтанционный электрошокер, систему активного запрета с высокочастотным излучением, капсулу с нейтрализующей жидкостью, акустическую систему инфранизкочастотного диапазона 1-10 Гц. Стрелковое оружие содержит лазерный целеуказатель, трансфокатор, устройство или нейтрализующий заряд в виде резиновых пуль калибра 9мм с нелетальным средством поражения на основе ирритана или калибра 23 мм с ирританом и ударно-шоковым красящим элементом. Обеспечивается эффективное обезвреживание террористов. 5 ил.

Изобретение относится к системам охраны объектов от несанкционированного проникновения, основанным на применении электрической энергии. Технический результат - питание всего охраняемого периода током одной величины, исключение влияния короткого замыкания на отдельных участках на работоспособность всего заграждения, возможность прокладки линии передачи над или под поверхностью грунта. Устройство, содержит электризуемые токопроводящие элементы, подключенные к источнику электропитания через блоки импульсного высоковольтного питания, снабжено преобразователем электрической энергии, модулями локального отбора электрической энергии, последовательно включенными в разрывы однопроводной линии передачи электрической энергии, передающим и принимающим трансформаторами, высокопотенциальные или низкопотенциальные выводы которых соединены между собой однопроводной линией передачи электрической энергии. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх