"Новые подходы к организации охраны прибрежных объектов со стороны водной среды". Журнал "СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ 2009 №2"

В.А.Тарабрин, главный конструктор ФГУП "СНПО "Элерон"

В.В. Сидоров, начальник отдела ФГУП "СНПО "Элерон"

И.Ф. Кадыков, заместитель начальника отдела ФГУП "СНПО "Элерон", д.ф.-м.н.


В настоящее время продолжает быть актуальной защита объектов от террористических угроз. Обеспечение такой защиты является важной задачей ФГУП "СНПО "Элерон", которая успешно решается специалистами предприятия как для объектов государственной важности, так и для других народно-хозяйственных зданий и сооружений, в том числе принадлежащих частному сектору.

В этой области деятельности необходимо особо выделить нелегкую проблему создания технических средств охраны для защиты береговых объектов со стороны прилегающих к ним акваторий от подводных пловцов-нарушителей, актуальность которой с каждым годом возрастает. Такие средства необходимы также для охраны подводных сооружений (проложенные под водой кабели, коллекторы, трубопроводы), судов на якорной стоянке, морских нефтяных платформ, входов в порты, опор мостов, каналов, подводных трубопроводов, акваторий атомных станций и гидростанций.

Основной задачей таких средств является обнаружение движущейся в воде цели, будь то пловец или автоматически управляемое устройство, в условиях прибрежных морских областей, в речных руслах, каналах, озерах с глубинами, не превышающими 20—30 м. Подводное обнаружение должно дополняться обнаружением надводных движущихся предметов, ассоциирующихся с нарушителями, а также контролем их выходов на берег. Комплексный подход к обеспечению защиты предполагает также и активацию мер воздействия на обнаруженную цель.

Комплекс технических средств охраны "Гарпун-2"

Заметим, что проблемы создания технических средств защиты объектов со стороны водной среды удается преодолевать в "Элероне" в значительной степени только благодаря проведению научных исследований с использованием новых, в том числе патентоспособных, пассивных и активных методов локации целей в водной среде, а также грамотному подходу к проведению натурных морских испытаний. В настоящее время результатом таких многолетних испытаний является комплекс технических средств охраны "Гарпун-2", разработка которого завершена в 2008 г.


фото 1

Комплекс включает:

  • активное средство, гидролокатор, обнаруживающий подводную цель на дальних подступах к объекту (см. фото 1);
  • радиолокационно-оптическую систему обнаружения целей в воздухе и на водной поверхности (см. фото 2);
  • пост сбора и обработки информации (см. фото 3).

Еще до введения "Гарпун-2" в эксплуатацию начата работа по его модернизации: по включению в него нового метода определения глубины подводной цели, исследованного и запатентованного в 2008 г. Его реализация позволит повысить информационные возможности гидролокатора за счет учета классификационных признаков пловцов-нарушителей в условиях обычно наблюдаемых значительных помех, вызываемых скоплениями рыб, животными и плавучими предметами.

Трудности обнаружения целей на значительных расстояниях

Сложность выполнения комплекса была обусловлена рядом как физических факторов, так и технических причин, не преодолев которые не удается достичь обнаружения целей на значительных расстояниях. Так, при создании радиолокационной части комплекса было важно, чтобы им обнаруживалась голова пловца-нарушителя на водной поверхности. Сложность этой задачи легко представить, если учесть, что примерно такие же размеры характерны и для волнения в виде ряби на водной поверхности, а также для плавающих птиц и предметов.

Сложность создания подводных средств охраны для условий прибрежных областей также обусловлена рядом принципиально неустранимых факторов, основным из которых является характерный для прибрежных областей резкий спад энергии прямого и отраженного от объекта зондирующего сигнала из-за ре¬фракции звуковых лучей и касаний ими дна и водной поверхности уже на близких расстояниях от излучателя, что приводит к возникновению помех за счет рассеяния лучей от дна и поглощения их при распространении. В результате приходящий сравнительно слабый полезный сигнал, отраженный от цели, теряется на фоне помех на расстоянии 100—300 м от излучателя.





фото 2

Способы расширения зоны контроля на мелководье

Считается, что единственная возможность — это наращивание числа гидролокаторов вдоль линии рубежа, однако это обходится слишком дорого и оказывается малоэффективным. Тем не менее такие подходы к решению задачи охраны используются другими предприятиями для создания узкой активной зоны контроля, предназначенной обнаруживать пересекающих ее пловцов-нарушителей. Кроме большой стоимости из-за необходимости в большом числе приемоизлучателей в цепочке принципиальными недостатками такого решения является ограниченная ширина охраняемого рубежа, не превышающая значения глубины в зоне охраны, и отсутствие контроля обширных зон у дна и у водной поверхности. Нами проводятся исследования, основанные на другом подходе, когда приемники отраженных от цели сигналов выносятся ближе к цели, в зону ожидаемого ее появления. Такой подход позволит увеличить дальность обнаружения цели.

Заметим, что при создании гидролокаторов для охранных систем ряд вопросов остается неисследованным. Так, в выпускаемых промышленных гидролокаторах практически не используются сложные зондирующие сигналы, например с частотной или фазовой модуляцией, позволяющие при определенной обработке более эффективно выделять полезный отраженный от цели сигнал на фоне помех. Отчасти отказ от использования таких сигналов можно отнести за счет того, что необходимая для эффективной обработки длительность таких сигналов не позволяет применять гидролокаторы на малых расстояниях до цели, то есть в характерных для обеспечения охраны условиях. Однако перспективность метода требует его дальнейшей проработки.

Дискуссионным является также выбор частоты зондирующего акустического сигнала для активной гидролокации в условиях мелководья, поскольку для этих областей максимальные расстояния, на которых обнаруживается цель, ограничиваются не столько затуханием энергии звука в водной среде, сколько отклонением звуковых лучей от их горизонтального направления и поглощением в дне. По-видимому, должна существовать некоторая оптимальная частота зондирующих сигналов, возможно разная для разных гидрологических условий, но достаточно высокая для эффективного обнаружения малоразмерных объектов. Действительно, повышая частоту зондирующих сигналов, можно увеличить уровень сигналов, отраженных от наблюдаемых малоразмерных объектов, а за счет увеличения поглощения высокочастотного звука дном уменьшается уровень реверберационных помех. С увеличением частоты уменьшается также уровень помех, обусловленных естественным шумом водной среды. С технической точки зрения вертикальное развитие излучающей антенны гидролокатора для формирования узкой ширины ее диаграммы направленности также легче выполнить на высоких частотах. Однако следует учитывать, что на расстояниях более 300-500 м от гидролокатора на высоких частотах резко возрастает поглощение звука в водной среде, особенно в морской




фото 2

Особенности защиты прибрежных мелководных областей

Специального подхода требует организация защиты прибрежных мелководных областей с глубинами менее 5-10 м, где гидролокация практически не работает. Решение проблемы предполагает создание не активных, а стационарных пассивных рубежных систем охраны, обнаруживающих пересекающих рубеж пловцов. На сегодняшний день имеется весьма ограниченный набор методов обнаружения в этих случаях. Так, использование пассивного акустического метода обнаружения возможно только тогда, когда нарушители используют подвижные средства доставки, обладающие собственным излучением. Однако более типичной является ситуация, когда цель является практически бесшумной. В подобных ситуациях единственным известным чисто пассивным методом обнаружения является так называемый магнитометрический метод, в основе которого лежит реакция на наличие у пловца-нарушителя железосодержащих материалов. Кроме слабой чувствительности метода, ограничивающей зону действия 2—3 м из-за резкого спада сигнала при увеличении расстояния (как r), реакция только на железосодержащие материалы является основным недостатком метода, поскольку такие материалы у пловца могут отсутствовать.

Пассивно-активный метод обнаружения объектов под водой

Известен также пассивно-активный, так называемый "теневой" метод обнаружения объектов под водой — объект обнаруживается при пересечении звукового луча, падающего от излучателя на приемник. Однако его принципиальным недостатком является сложность создания условий для эффективного обнаружения объекта из-за мешающего влияния дифракционных эффектов и рефракции звука в реальной водной среде, сглаживающих или сводящих на нет картину затенения уже на сравнительно небольших расстояниях от цели.

В настоящее время в "Элероне" проводится работа по апробированию нового пассивного метода обнаружения движущейся под водой цели с простой реализацией и расширенной областью применения, позволяющего эффективно обнаруживать движущегося в водной толще пловца и определять его местоположение в сложных условиях мелководных областей, независимо от его собственного акустического излучения и наличия железосодержащих материалов.

В ряду задач, определяющих проблему охраны в целом, стоит и изыскание методов воздействия на обнаруженного пловца-нарушителя, предполагающих проведение последующих действий по его нейтрализации. Не секрет, что средства нелетального воздействия на пловца в настоящее время отсутствуют, но их надо создавать. Основная сложность в разрешении этой проблемы — это не перейти грань дозволенного, не использовать силовые методы, а применять новые средства воздействия, эффективность которых должна пройти тщательную проверку.

Более очевидными являются меры воздействия к пловцу-нарушителю, когда он вышел на берег, хотя может оказаться, что делать что-либо уже слишком поздно. Тем не менее обнаружение вышедшего на берег нарушителя относительно легко решается разными методами: сейсмическими, радиотехническими и др.