КОМПЛЕКС ЗАЩИТЫ ОБЪЕКТОВ НА ОСНОВЕ ОСВЕТИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА
OBJECT PROTECTION SYSTEM BASED ON A LIGHTING DEVICE

Изобретение ʺКомплекс защиты объектов на основе осветительного устройстваʺ относится к излучающим светотехническим средствам с направленным лучом, а более конкретно, к области оптических средств предотвращения несанкционированного доступа на охраняемые объекты и защиты объектов от применения по ним оружия с визуально-оптическими и оптико-электронными системами наведения.
Применение осветительных устройств прожекторного типа для защиты объектов (поиска и обнаружения лиц, пытающихся проникнуть на охраняемый объект) достаточно широко распространено. Такие устройства в качестве обязательных элементов содержат источник света, блок питания источника и оптическую систему формирования диаграммы направленности светового излучения, например [1]. По мере развития и совершенствования таких устройств, на них стали возлагаться также задачи помехового воздействия (временного ослепления) на органы зрения нарушителей [2], а также на оптико-электронные приборы, работающие как в видимом, так и в инфракрасном диапазонах спектра [3…6]. Такие устройства нашли применение для защиты не только стационарных объектов, но их стали применять также для защиты авиационных средств, кораблей и подвижных наземных объектов. Для этого в состав устройств ввели дистанционно управляемые поворотные механизмы и дистанционные пульты управления [3…7]. Для изменения угловой расходимости излучаемого потока в указанных устройствах используются различные светоформирователи, например, в виде механизма смещения излучающей лампы относительно фокуса зеркального отражателя [3, 4].
Известные устройства могут работать в режиме непрерывного излучения или в импульсном режиме. При работе в импульсном режиме частота модуляции излучаемого светового потока выбирается исходя из необходимости обеспечения максимального помехового воздействия на органы чувств человека и оптико-электронные системы управления оружием [8].
Энергетический уровень излучаемого светового потока выбирается таким, чтобы в рабочем диапазоне дистанций применения устройств, наряду с обеспечением требуемого уровня помехового воздействия, исключалась возможность необратимого поражения органов зрения людей.
Известно устройство ʺПрожекторʺ [9], принятое в качестве прототипа. Основными отличительными особенностями этого прототипа являются:
- выполнение источника оптического излучения из не менее чем двух ксеноновых ламп, установленных параллельно;
- использование светоформирователя в виде оптических клиньев;
- применение устройства жидкостного охлаждения в виде трубопровода последовательного охвата излучающих ламп с датчиками температуры;
- оснащение излучателя поворотным устройством с азимутальным и угломестным электроприводами с концевыми датчиками углов поворота и выключателями.
Основными достоинствами прототипа, по сравнению с другими известными устройствами, являются более высокая надежность, обусловленная использованием нескольких излучающих ламп вместо одной, а также меньшие массогабаритные характеристики вследствие применения системы жидкостного охлаждения с использованием в качестве теплоносителя полиметилсилоксана.
Наряду с отмеченными достоинствами, как прототипу, так и другим известным устройствам присущ ряд недостатков. В частности:
В известных устройствах необходимым условием наведения излучателя на цель является обеспечение возможности визуального наблюдения оператором цели и пространственного положения излучаемого устройством светового потока. Пульт управления устройством устанавливается стационарно в пункте управления защищаемого объекта, которым может быть служебное помещение, рубка корабля или другой командный пункт, имеющий, по возможности, максимальную зону обзора пространства оператором управления. Излучатель устройства, установленный на дистанционно управляемом поворотном механизме, размещается снаружи в местах, обеспечивающих максимальные рабочие сектора облучения целей. Зоны обзора пространства оператором и сектора облучения целей излучателем могут не совпадать в силу целого ряда причин, например, особенностей конфигурации защищаемого объекта, наличия зон затенения, значительного разноса между пунктом управления и местом расположения излучателя и др. Это обстоятельство затрудняет работу оператора по дистанционному наведению устройства и ограничивает возможности применения устройства в тех секторах, где рабочий сектор излучателя и зона обзора оператора не совпадают.
Другим недостатком известных устройств является то, что в их составе отсутствуют средства определения дистанции до подавляемого объекта. Вследствие этого при их использовании оператор управления устройством не имеет информации для выбора оптимальных значений угловой расходимости и излучаемой мощности светового потока, обеспечивающих, с одной стороны, необходимый уровень облученности в плоскости объекта, с другой стороны, максимальный размер облучаемой зоны.
Конструкции всех известных устройств защиты охраняемых объектов рассчитаны на автономное использование этих устройств, поэтому не предусматривается их связей с какими-либо внешними управляющими системами, например, с автоматизированной системой управления средствами защиты объекта.. В случаях необходимости включения устройств в один из рабочих режимов в соответствии с общим планом защиты объекта, или их выключения, в том числе для светомаскировки защищаемого объекта, для наведения излучателя в заданном направлении, изменения угловой расходимости излучаемого светового потока все необходимые команды операторы, обслуживающие устройства, по устным указаниям вышестоящих начальников исполняют вручную при помощи органов управления, расположенных на пульте управления. Такая организация управления устройствами требует обязательного наличия специального оператора, значительных временных затрат на ручной ввод необходимых команд и не исключает возможности ошибочных действий оператора.
Применение пультов управления в составе известных устройств предусматривается только для их включения и выключения, управления поворотным механизмом, перевода устройств в один из двух режимов работы - непрерывного или импульсного помехового излучения, изменения угловой расходимости излучаемого светового потока. В то же время, наличие в составе устройств мощных направленных оптических излучателей, способных работать в непрерывном и импульсном режимах, позволило бы использовать устройства и в качестве светосигнальных средств, что существенно расширило бы область их применения, например в корабельных условиях. Однако в составе известных устройств защиты объектов и пультов управления ими отсутствуют органы коммутации излучения оператором в светосигнальном режиме «точка-тире». В составе пультов управления отсутствуют также какие-либо органы индикации, свидетельствующие о режимах работы устройств и исполнении поступающих команд управления.
В случае использования в составе устройства одной излучающей лампы, его работоспособность достаточно просто контролируется путем визуального наблюдения наличия или отсутствия свечения на выходе излучателя. Если же в составе излучателя используется несколько излучающих ламп, такой метод контроля их работоспособности непригоден, так как при выходе из строя не всех излучающих ламп свечение на выходе излучателя будет наблюдаться. В составе известных устройств отсутствуют конструктивные элементы, предназначенные для контроля и отображения состояния работоспособности излучающих ламп, учета времени наработки устройства.
Существенным недостатком прототипа, влияющим на его надежность, является тот факт, что система жидкостного охлаждения выполнена в виде трубопровода последовательного охвата всех излучающих ламп. Вследствие этого нарушение в работе контура охлаждения любой из ламп (например, разгерметизация, перегрев, засорение) приводит к выходу из строя всей системы охлаждения, т.е. всех ламп, а следовательно и самого устройства.
Предлагаемое изобретение позволяет повысить эффективность использования устройства оптического излучения, расширить диапазон условий его применения и перечень решаемых устройством задач, повысить его надежность, качество контроля работоспособности, улучшить эксплуатационные возможности.
Для достижения указанного технического результата заявляемый комплекс защиты объектов на основе осветительного устройства, помимо излучателя из нескольких газоразрядных ламп, расположенных параллельно и помещенных в герметичный корпус с системой жидкостного охлаждения и светоформирователем, установленных на поворотном устройстве, содержит также такие специфицированные изделия, как пульт управления для дистанционного управления поворотным устройством, видеорегистратор (телевизионную или тепловизионную камеру) и лазерный излучатель, установленные на поворотном устройстве и ориентированные параллельно с излучающими лампами. При этом светоформирователь выполнен виде вариобъектива с дистанционно управляемым механизмом изменения фокусного расстояния, а пульт управления снабжен дополнительно органами контроля состояния работоспособности устройства, управления работой некогерентного излучателя в светосигнальном режиме, а также работой лазерного излучателя и телевизионной/тепловизионной камеры, видеомонитором и каналом информационно-командной связи с автоматизированной системой объектовой защиты. Кроме того, дистанционно управляемое поворотное устройство снабжено датчиками углов поворота в горизонтальной и вертикальной плоскостях
Существенными отличительными признаками заявляемого комплекса защиты от прототипа и других известных устройств такого назначения являются:
1. Наличие видеорегистратора (телевизионной и/или тепловизионной камеры), ориентированного параллельно направлению излучения газоразрядных ламп. Вследствие этого оператор управления устройством имеет возможность в любое время суток наблюдать на экране монитора пульта управления подавляемый объект и положение относительно него пятна излучаемого устройством светового потока даже в тех случаях, когда рабочий сектор излучателя и зона обзора оператора не совпадают.
2. Наличие лазерного излучателя, ориентированного параллельно направлению излучения газоразрядных ламп. При этом излучение лазера может быть использовано в качестве «указки» для наведения излучателя на цель, а также для создания в дневных условиях помех оптико-электронным устройствам, работающим в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах спектра. Кроме того, лазерный излучатель, при наличии фотоприемного устройства, может использоваться для измерения дальности до облучаемого объекта.
3. Применение вариобъектива (объектива с переменным фокусным расстоянием) в качестве светоформирователя, позволяющего, в отличие от светоформирователя в виде оптических клиньев, плавно изменять расходимость излучаемого светового потока в зависимости от размеров участка, подлежащего облучению.
4. Использование системы жидкостного охлаждения газоразрядных ламп не в виде трубопровода последовательного охвата всех излучающих ламп, а в виде раздельных контуров охлаждения каждой лампы. Вследствие этого нарушение в работе контура охлаждения одной из ламп не приводит к выходу из строя устройства в целом.
5. Использование в составе пульта управления конструктивных элементов, обеспечивающих отображение панорамы, наблюдаемой телевизионной и/или тепловизионной камерой (монитора), органов контроля и управления работой телевизионной и/или тепловизионной камеры и лазера, коммутатора излучения газоразрядных ламп в режиме «точка-тире» (светосигнальном режиме), индикаторов исправности работы газоразрядных ламп в режиме излучения (наличия допустимого уровня тока в цепях ламп), счетчика времени работы устройства в режиме излучения для контроля за расходованием ресурса работы устройства. Наличие этих элементов позволяет оператору осуществлять дистанционное наведение излучателя на подавляемые объекты, находящиеся вне зоны его видимости, использовать излучатель в светосигнальном режиме, контролировать работоспособность основных элементов комплекса, вести учет времени наработки в режиме излучения.
6. Наличие каналов электрического сопряжения с центральным пунктом охраны объекта (его АСУ) и датчиков углов поворота дистанционно управляемого поворотного устройства в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Наличие указанных элементов позволяет транслировать на центральный пункт охраны визуальное изображение облучаемого объекта и его угловые координаты, осуществлять прием команд управления из центрального пункта охраны, производить наведение излучателя в заданном направлении по угловым координатам.
Таким образом, патентуемый комплекс защиты является продуктом, содержащим несколько специфицированных изделий, предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций.
На приведенной иллюстрации представлена блок-схема варианта комплекса.
Комплекс содержит излучатель 1, пульт управления 2 и блок питания 10. Излучатель 1 состоит из дистанционно управляемого поворотного устройства 3 с датчиками углов поворота в горизонтальной и вертикальной плоскостях 4. На дистанционно управляемом поворотном устройстве 3 расположен блок модулей газоразрядных излучающих ламп 5, помещенных в герметичный кожух (не менее двух модулей, каждый из которых имеет свой контур жидкостного охлаждения), излучение которых выводится в пространство через объектив с дистанционно регулируемым фокусным расстоянием 6. Также на дистанционно управляемом поворотном устройстве 3 расположены лазерный излучатель 7 с фотоприемным устройством и видеорегистратор (телевизионная и/или тепловизионная камера) 8, ориентированный в том же направлении, что и блок модулей газоразрядных излучающих ламп 5. Все перечисленные составные части излучателя 1 имеют входы и выходы для обеспечения информационно-командных связей с пультом управления 2. Пульт управления 2 содержит монитор отображения видеоинформации, в том числе панорамы, наблюдаемой видеорегистратором 8, органы управления и контроля исполнения команд дистанционно управляемым поворотным устройством 3, модулем ламп 5, объективом 6, лазером 7, видеорегистратором 8, индикаторы состояния работоспособности устройства и счетчик времени его работы в режиме излучения. Пульт управления 2 имеет входы и выходы для информационно-командной связи с блоками излучателя и иерархически вышестоящей аппаратурой централизованного управления охраной объекта 9, не входящей в состав устройства.
Комплекс в целом и его составные части работает следующим образом. При обнаружении попытки проникновения на объект, вооруженном нападении на него, потенциальной угрозе нарушения охраны или в профилактических целях производится включение комплекса и наведение наведение излучателя в направлении фактической или потенциальной угрозы. Наведение может осуществляться оператором с пульта управления 2 по данным наблюдения им при помощи видеорегистратора 8 панорамы угрожаемой зоны на мониторе пульта, либо по вводимым от аппаратуры централизованного управления охраной объекта 9 угловым координатам угрожаемой зоны. Для предварительного наведения излучателя на облучаемый объект может использоваться лазер 7, работающий в режиме ʺуказкиʺ. Он же может применяться в качестве дальномера для определения дальности до облучаемого объекта и назначения на основании этих данных величины угловой расходимости излучаемого помехового сигнала, регулируемой за счет изменения фокусного расстояния объектива 6. При этом угловая расходимость излучаемого в помеховом режиме модулем ламп 5 светового потока должна обеспечивать надежное «накрытие» угрожаемой зоны световым пятном при одновременном обеспечении безопасного для органов зрения, но достаточного для их временного ослепления уровня помеховой облученности на дистанции нахождения облучаемого объекта.
В случае необходимости передачи светосигнальной информации, оператор наводит излучатель на нужный объект, устанавливая расходимость излучаемого газоразрядными лампами светового потока на уровне, обеспечивающем надежное облучение объекта, и производит передачу информации, используя для этого коммутатор излучения в режиме «точка-тире», расположенный на пульте управления.
Изложенные выше описания конструкции заявляемого комплекса средств защиты и его действия (работы) свидетельствуют о возможности осуществления данного изобретения на современном техническом уровне и достижения того технического результата, для которого оно предназначено. Все компоненты и узлы, входящие в состав комплекса, по отдельности известны и освоены в серийном производстве. В целом заявляемое устройство позволяет повысить эффективность защиты охраняемых объектов.
Перечень использованных источников
1. Свидетельство РФ на полезную модель №4584 (Бюл. №7, 1997 г.).
2. Прожектор SX-16 (США). Инструкция по эксплуатации.
3. Рекламный проспект фирмы Trakka Corp Pty Ltd, 2007 г.
4. Рекламный проспект фирмы Universal Searchlights, LLC, 2007 г.
5. Патент РФ №69491 опубл. 27.12.2007 г.
6. Патент РФ №2235046 опубл. 27.08.2004 г.
7. Aviation International News, November 25, 2007.
8. Свидетельство РФ на полезную модель №11299 (Бюл. №9, 1999 г.).
9. Патент РФ на полезную модель №124946 опубл. 20.02.2013 г.