Радиолокационная станция для обнаружения малозаметных объектов при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций

экономические потери от травматизма при авариях, но и его социальная значимость.

Для ликвидации аварий требуются существенные суммы. Для того чтобы предприятие всегда имело резерв финансовых средств на случай аварии, российским законодательством предусмотрено страхование ответственности за причинение вреда жизни, здоровью или имуществу других лиц и окружающей среде в случае аварии на опасном производственном объекте (ст. 15 Федерального закона РФ от 21.07.1997 № 116-ФЗ (ред. от 13.07.2015) «О промышленной безопасности опасных производственных объектов»).

Страхование ответственности за причинение вреда третьим лицам в случае аварии на опасном производственном объекте, естественно вписываясь в рыночную структуру современной экономической системы страны, обеспечивает компенсацию ущерба от аварий независимо от финансового положения организации - причинителя вреда.

Для населения (или третьих лиц, потерпевших в результате аварии) такое страхование - гарантия прав на получение возмещения ущерба жизни, здоровью и имуществу, в том числе косвенно на компенсацию за экологический ущерб от аварии. При этом под третьими (другими) лицами следует понимать не только население, но и инспекторов надзора, экспедиторов, ремонтников, находившихся на предприятии и пострадавших от аварии.

Порядок осуществления данного вида страхования регламентируется «Правилами страхования (стандартными) гражданской ответственности организаций, эксплуатирующих опасные производственные объекты, за причинение вреда жизни, здоровью или имуществу других лиц и окружающей природной среде в результате аварий на опасном производственном объекте».

Все аварии должны быть обязательно расследованы. Только тогда к ним можно готовиться, только тогда их можно предвидеть, только тогда можно правильно организовать их ликвидацию и тем самым минимизировать потери.

РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СТАНЦИЯ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ МАЛОЗАМЕТНЫХ ОБЪЕКТОВ ПРИ ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ

К.А. Малугин, преподаватель, к.т.н., С.Н. Тесленко, старший преподаватель,

Р.Ю. Вахтин, курсант, ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия им. профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», г. Воронеж

Анализ современного состояния существующих информационно-управляющих систем двойного назначения, предназначенных для мониторинга пространства и оповещения указывает такие недостатки, как отсутствие

сплошного информационного (радиолокационного) поля над территорией РФ; низкую эффективность наземных систем при обслуживании малозаметных, низколетящих, наземных и загоризонтных объектов [1].

Перспективным направлением устранения отмеченных недостатков является использование системы мониторинга пространства на основе авиационных комплексов, оснащенных радиолокационной станцией (РЛС) с активной фазированной антенной решеткой (АФАР). Такая система имеет лучшие характеристики обнаружения объектов по сравнению с вариантом наземного базирования. Учитывая высокую стоимость производства и эксплуатации самолета-носителя, относительно непродолжительное время патрулирования воздушного пространства, требовательность к характеристикам взлетно-посадочной полосы, в настоящей статье будет рассмотрен вариант размещения радиолокационной аппаратуры на дирижаблях.

Основными преимуществами радиолокационного комплекса на основе дирижабля являются: практически неограниченный по длительности контроль воздушного пространства при минимальной стоимости жизненного цикла (создания, применения и технической эксплуатации); размер оболочки допускает размещение антенной решетки больших размеров; большая грузоподъемность; возможность посадки на необорудованные площадки; высокая экологичность; относительная простота и быстрота подготовки летчиков.

Известно, что типовые наземные, надводные и воздушные объекты (автомобили, катера, самолеты) имеют эффективную площадь рассеивания

л

(ЭПР) с от 0.1 до 125 м в Х - диапазоне. С увеличением длины волны РЛС ЭПР воздушных судов большого размера уменьшается, среднего - практически не изменяется, а для малоразмерных объектов ЭПР увеличивается. При облучении большинства наземных, воздушных и надводных объектов и изменении длины волны РЛС от \ к ^ ЭПР возрастает по закону

т.е. при увеличении длины волны РЛС от \ = 3 см (Х-диапазон) до = 70 см (Р-диапазон) ЭПР малоразмерной цели увеличивается более чем в 4 раза

Обеспечение высокой разрешающей способности антенной системы по угловым координатам в дециметровом диапазоне длин волн требует существенного увеличения геометрических размеров апертуры АФАР. Размеры дирижабля позволяют разместить излучающее полотно АФАР достаточно больших размеров, но при этом возникают проблема обеспечения жесткости конструкции и, как следствие, сложность формирования узкого луча диаграммы направленности

[2].

пропорциональна квадрату ее линейных размеров [3]. Следовательно, существенное снижение массы крупноапертурной антенны может быть достигнуто только за счет облегчения конструктивных элементов жесткости, то есть за счет увеличения допустимых деформаций полотна АФАР.

Если положение всех ППМ АФАР задано, то задача о требуемых управляемых фазах, обеспечивающих ориентацию ДН антенны, имеет однозначное решение. Однако любое изменение взаимного положения ППМ АФАР ведет к искажению ДН, причем эти изменения существенны уже при отклонениях ППМ на расстояние более четверти длины волны. Искажение ДН АФАР при смещении хотя бы одного из её ППМ объясняется тем, что фаза парциальной волны, соответствующей переместившемуся излучателю, приобретает в дальней зоне наблюдения дополнительный фазовый сдвиг, определяемый изменением расстояния от излучателя до точки наблюдения. В случае крупноапертурной нежесткой АФАР, когда обеспечить постоянство взаимного положения ППМ с точностью до долей длины волны невозможно, для каждого нового положения ППМ необходимо формировать новое фазовое распределение, обеспечивающее требуемую ориентацию ДН.

При традиционном способе управления ДН нежесткой АФАР с использованием фазовращателей для управления фазами сигналов в отдельных ППМ необходимо в каждый момент времени или достаточно часто измерять с точностью до долей длины волны координаты каждого излучателя, вычислять новые управляемые фазы и выставлять их с точностью до долей Я . В результате названных операций погрешность фазы должна быть скомпенсирована изменением управляемой фазы в сигнале, излучаемым переместившимся ППМ.

Известен нелинейно-дифракционный способ фазирования (НДСФ), не связанный с измерением координат ППМ и применением фазовращателей [3]. Сущность данного способа заключается в использовании специальным образом сформированного вспомогательного амплитудно-модулированного излучения, зависимость интенсивности которого от пространственных координат и времени совпадает с зависимостью от тех же аргументов плосковолнового электромагнитного поля, распространяющегося в направлении фазирования со скоростью света. Вспомогательное излучение носит название аналога плоской волны. Характеристикам плоской электромагнитной волны соответствуют биения, возникающие в результате суперпозиции двух и более близких по частоте монохроматических волн на выходе нелинейного элемента. С целью формирования биений используется внешний облучатель, состоящий из двух слабонаправленных антенн. Каждый ППМ для приема аналога плоской волны должен содержать вспомогательную приемную антенну и амплитудный детектор с квадратичной характеристикой.

Исходя из вышесказанного, предлагается разместить крупноапертурную нежесткую АФАР Р-диапазона на одной из боковых поверхностей оболочки дирижабля и для управления ДН АФАР использовать НДСФ. Достоинства нежесткой выпуклой конформной АФАР с НДСФ заключаются в следующем:

1. Универсальность системы фазирования АФАР к форме излучающей поверхности, в связи с чем, ППМ АФАР можно размещать неэквидистантно на оболочке дирижабля произвольных размеров, кривизны и формы.

2. Так как длина существующих дирижаблей достигает 260 м, площадь оболочки позволит разместить требуемое количество ППМ Р-диапазона с шагом, обеспечивающим формирование одного главного максимума ДН требуемой мощности.

3. Благодаря возможности формирования выпуклого конформного излучающего раскрыва реализуется большой сектор сканирования - до ± 900 в любой плоскости.

4. Существенное снижение массы и стоимости АФАР в связи с уменьшением числа конструктивных элементов жесткости антенного полотна и отсутствием измерительных датчиков смещения, спецвычислителей и фазовращателей в ППМ.

На рисунках 1 и 2 представлены виды сбоку и спереди дирижабля ДРЛО с нежесткой конформной АФАР, где цифрами обозначены: 1 - оболочка дирижабля-носителя АФАР, заполненная инертным негорючим газом (например, гелием); 2 - гондола дирижабля; 3 - движитель; 4 - винт; 5 - ППМ АФАР; 6 - площадка для БЛА; 7 - блоки РЛС; 8 - канал радиоуправления (КРУ); 9 -БЛА вертолетного типа, 10 - вибраторные антенны внешнего облучателя.

Конструктивно нежесткая конформная АФАР с НДСФ подобна антенной решетке со схемой питания проходного типа. ППМ АФАР крепятся на боковой поверхности оболочки дирижабля посредством гибкой сетчатой конструкции. Внешний облучатель размещается на БЛА вертолетного типа с соосным несущим винтом. Выбор такого типа БЛА определяется такими его качествами, как способностью взлетать и садиться с ограниченной площадки в гондоле дирижабля, высокой маневренностью (небольшой инерционностью) при изменения положения внешнего облучателя в пространстве.

Внешний облучатель представляет собой два несимметричных вибратора 10, выполненных по стандартной схеме [4], жестко закрепленных на строительной оси БЛА, разнесенных на расстояние Р . Вибраторы излучают сигналы с разными, но близкими по значению частотами и со2, разность которых равна рабочей частоте АФАР Ор =ах -а2. Сканирование ДН нежесткой АФАР осуществляется путем передачи управляющих сигналов на

Рис. 1. Дирижабль ДРЛО

Рис. 2. Дирижабль ДРЛО

БЛА по КРУ с борта дирижабля, в результате чего БЛА перемещается по заданному алгоритму в азимутальной и угломестной плоскостях на расстоянии R от оболочки дирижабля, достаточном для возбуждения полотна антенной решетки. Расстояние R, определяющее центр области формирования аналога плоской волны, можно определить из выражения:

R = ^

Qp

Сигнал внешнего облучателя проходит через радиопрозрачную оболочку дирижабля 1 и поступает на вход ППМ АФАР 5, где с помощью квадратичного амплитудного детектора и фильтра выделяется сигнал биений с частотой Qp,

используемый далее как сигнал возбуждения в режиме передачи или как гетеродинный сигнал в режиме приема. Сканирование лучом ДН осуществляется по заданной программе, заложенной в цифровой вычислительной машине БЛА, в результате его качания по азимуту и углу места, при этом максимум излучения формируется в направлении оси, проходящей через антенны внешнего облучателя, в сторону вибратора с меньшей частотой со2 . Расстояние между полотном нежесткой АФАР и внешним облучателем (фокусное расстояние) должно соответствовать радиусу кривизны боковой поверхности оболочки дирижабля, поскольку при таких условиях профиль полотна АФАР будет совпадать с поверхностью нулевой фазовой погрешности области формирования аналога плоской волны, что обеспечивает максимальную площадь синфазного возбуждения ППМ [5].

Таким образом, одним из перспективных направлений разработки систем мониторинга пространства в целях ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций является использование РЛС Р-диапазона с крупноапертурной нежесткой АФАР, размещенной на поверхности оболочки дирижабля. Управление излучением в такой антенной системе осуществляется с помощью вынесенного внешнего облучателя посредством нелинейно-дифракционного способа фазирования.

Список использованной литературы

1. Верба В.С. Авиационные комплексы радиолокационного дозора и наведения. Роль и место в составе общегосударственной единой информационно-управляющей системы военного назначения / Радиотехника. 2010. - № 8. - С. 6-8.

2. Верба В.С. Авиационные комплексы радиолокационного дозора и наведения. М.: Радиотехника, 2008. - 432 с.

3. Степаненко С.Н. Нелинейная дифракция и нелинейно-дифракционное фазирование крупноапертурных антенных решеток / Антенны. 2009. - № 7. -С. 55-59.

4. Зибров Г.В. Вибраторные антенны систем навигации и радиосвязи военных самолетов и вертолетов / Г.В. Зибров, А.В. Леньшин, А.С. Артюх, А.А.

Неудакин / Антенны, 2012. - № 4. - С. 4-10.

5. Неудакин А.А., Малугин К.А. Конформная фазированная антенная решетка с нелинейно-дифракционным способом фазирования / Антенны. 2012. - № 5. - С. 3-10.

ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ САНТЕХНИЧЕСКИХ ТРУБ НА ПОЛИМЕРНОЙ ОСНОВЕ

М.В. Мамонтов, старший преподаватель, Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж

Полимерные материалы широко используются при изготовлении сантехнических труб. Это обуславливается их достоинствами по сравнению с традиционными металлическими материалами, такими как легкость, простота в применении и монтаже, коррозионная стойкость и долговечность, а также низкая стоимость. При пожарах жилых помещений наряду с тепловым воздействием существенную опасность для жизни и здоровья людей представляют вдыхаемые продукты горения. При горении полимеров выделяются токсичные вещества, которые включают фенол, стирол, угарный газ, пары хлорной кислоты и другие. Кроме того, важным фактором, горения полимерных материалов является скорость выделения теплоты. От его величины зависит скорость распространения пожара, а вследствие этого, и время эвакуации людей. В связи с этим, важной характеристикой полимеров является их огнестойкость, представляющая собой способность материалов противостоять воздействию огня.

Самопроизвольное прекращение горения полимера происходит после испарения или оседания на его поверхности достаточного количества негорючих компонентов. Введение в изделия из полимеров антипиренов способствует изоляции источника пламени. Присутствие галогенов снижает температуру пламени в слое газа над поверхностью полимера, ингибирует процесс горения. Однако применение галогенов ограничивается их токсичностью.

Воздействие пламени на элементорганические полимеры приводит к незначительному образованию горючих газов. Однако, применение металлов в производстве полимерных изделий требует присутствие в них галогенов, либо вызывает необходимость использования высоких дозировок, что приводит к удорожанию изделия.

Эффективность огнезащитных добавок во многом зависит от их равномерного диспергирования их в изделии. Одним из направлений по улучшению данного свойства является применение нанокомпозитов, представляющих модифицированные слоистые силикаты, которые придают термическую стабильность полимерной основе сантехнических труб.