Защитный чехол для радиоэлектронных устройств

Настоящая полезная модель относится к футлярам и чехлам для хранения и перемещения различных радиоэлектронных устройств, в том числе мобильных средств связи, как то мобильные (сотовые) телефоны всех разновидностей, радиотелефоны, планшеты, ноутбуки и т.п., и может быть использована для защиты от воздействия электромагнитных излучений, а также для защиты информации.
Экранирование электромагнитных волн является основой экологической безопасности и одним из самых действенных средств защиты объекта от утечки информации по техническим каналам. В современном мире наряду с бурно развивающейся техникой все острее становится проблема формирования электромагнитной обстановки, обеспечивающей нормальное функционирование электронных устройств и экологическую безопасность. Для создания благоприятной электромагнитной обстановки и для обеспечения требований по электромагнитной безопасности объекта, которая включает в себя и противодействие несанкционированному доступу к информации с использованием специальных технических средств, осуществляют экранирование электромагнитных волн.
Под экранированием, в общем случае, понимается как защита приборов от воздействия внешних полей, так и локализация излучения каких-либо средств, препятствующая проявлению этих излучений в окружающей среде. В любом случае, эффективность экранирования представляет собой степень ослабления составляющих поля (электрической или магнитной), определяемая как отношение действующих значений напряженности полей в данной точке пространства при отсутствии и наличии экрана.
Для экранирования электромагнитных волн радиоэлектронных устройств, в частности мобильных средств связи, традиционно используют чехлы, выполненные в виде футляра, в котором материал, по меньшей мере, на части площади футляра обладает экранирующими электромагнитные волны свойствами. Так, известен чехол для мобильных (радио) телефонов, содержащий корпус в виде футляра, повторяющего очертания телефона, и двухслойный металлополимерный защитный экран [1]. Защитный экран выполнен из фольги и однородной резиновой смеси, содержащей металлический порошок, в виде дисперсии интерметаллического соединения железа с металлом, выбранным из группы: W, Cr, Со, Mn, Mo, Al, Ni, диспергированного в синтетическом каучуке или термоэластопласте с относительной диэлектрической проницаемостью 2,8÷12,0 на частоте радиосвязи. Защитный экран имеет размеры, превосходящие размеры телефона в 1,05÷1,25 раз, и соотношение толщин слоев металлической фольги и резиновой смеси 10÷100, которые плотно соединены без применения клеев или иных адгезионных материалов. В таком чехле предусмотрен только один экран, препятствующий распространению электромагнитных волн в направлении к телу человека при ношении радиотелефона. Возможность полного экранирования электромагнитных волн в целях обеспечения защиты информации в описанной конструкции чехла не предусмотрена. Кроме того, защитный экран выполнен двухслойным, где слои выполнены из различных материалов и должны быть плотно соединены друг с другом без применения клеев или иных адгезионных материалов, что усложняет процесс изготовления и требует дополнительного контроля. Наличие металлической фольги в качестве одного из слоев защитного экрана приводит к повышенной жесткости чехла в зоне размещения защитного экрана.
Известен также чехол для мобильного телефона с защитой от излучения имеющий основу и защитный экран, в котором, как и в описанном выше чехле, защитный экран является одной из стенок чехла [2]. При этом защитный экран изготовлен либо из гибкой ткани, пропускающей звук с вплетением металлических волокон и/или проволоки, либо из прозрачного гибкого материала с расположенной в нем металлической токопроводящей сеткой. Металлические волокна и/или проволока в первой из альтернатив переплетены в виде токопроводящей сетки. В обеих альтернативах размер ячейки токопроводящей сетки не превышает значение длины волны излучения мобильного телефона. Во второй из альтернатив в местах напротив динамика и микрофона мобильного телефона расположены отверстия, через которые проходит звук, при этом размер отверстий не превышает размер ячейки металлической сетки. Как и в описанном выше чехле в данном случае не предусмотрена возможность полного экранирования электромагнитных волн в целях обеспечения защиты информации (в конструкции только один экран, препятствующий распространению электромагнитных волн в направлении к телу человека при ношении радиотелефона). Технология изготовления также избыточно сложна (требующие специального переплетения/соединения два слоя из различных материалов, один из которых выполнен в виде сетки, размер ячеек которой требует точного расчета и соблюдения при изготовлении).
Известен также более простой по конструкции и обеспечивающий режим полной защиты информации чехол Blokket [3], который изготовлен из серебра и нейлона, за счет чего доступ к мобильной сети, сетям 3G и 4G блокируется. Пользователь может вывести свой смартфон в режим «тишины» без необходимости отключения устройства или установки специального режима с помощью настроек. Достаточно поместить мобильное устройство в чехол Blokket, и он заблокирует входящий сигнал, тем самым «отключив» смс, звонки, Skype и прочие сервисы. Размеры Blokket позволяют использовать его для любых моделей iPhone. В источнике информации не описываются особенности конструкции чехла, но использование серебра в качестве материала повышает стоимость чехла.
Известны также защитные устройства, выполненные в виде чехла/футляра, специально предназначенные для защиты информации. Так, известен чехол/футляр, предназначенный для защиты речевой информации, циркулирующей в местах пребывания владельца сотового телефона, от прослушивания через канал сотовой связи [4]. В чехле дополнительно размещен индикатор электромагнитного поля, который при изменении напряженности электромагнитного поля (т.е. передатчик сотового телефона несанкционированно включается на передачу) дает команду на автоматическое включение акустического шумогенератора, также расположенного внутри объема чехла/футляра в непосредственной близости от микрофона сотового телефона. Уровень акустического шума на входе микрофона трубки сотового телефона таков, что обеспечивается гарантированное закрытие этого канала утечки информации, т.е. зашумляется весь тракт передачи речевой информации таким образом, что на приемном конце отсутствуют какие либо признаки речи. Однако, конструкция такого чехла/футляра очень сложна и не обеспечивает защиту от электромагнитного излучения.
Известен также чехол с блокированием сигнала для планшетных персональных компьютеров [5]. Чехол выполнен в виде двухслойного футляра с клапаном и застежкой. Наружный слой защитной ткани используется для уменьшения излучения, а внутренний слой защитной ткани - для блокирования сигналов. Материалы слоев в данном источнике информации не раскрыты. При этом необходимость использования двух различных защитных материалов для уменьшения излучения и для блокировки сигнала является избыточной.
Специалистами в данной области техники известно, что некоторые виды материалов на основе природных и искусственных углеродных волокон обладают свойством защиты от электромагнитных излучений в различной степени [6]. Сложная морфологическая структура элементарного углеродного волокна, волокнистая структура материала в целом и одновременно токопроводность углерода - вся эта совокупность свойств обеспечивает применение материала в качестве экрана от электромагнитных излучений. С учетом упомянутых свойств материалы (ткани, войлоки) на основе углеродных волокон находят все более широкое применение в конструкциях защитных чехлов.
Так, известен чехол Nano для мобильных средств связи, который предлагается как подавитель сотовой связи [7] и обеспечивает блокирование GSM, 3G, GPS частот. В источнике информации указано, что благодаря использованию ткани из углеволокна, прошедшей определенную обработку, любые радиоустройства (мобильный телефон, GPS-приемник, рация и т.п.), помещенные в чехол Nano, будут полностью подавлены. Из фотографий, иллюстрирующих конструкцию чехла, видно, что непосредственно в чехле предусмотрен дополнительный внутренний карман меньшей глубины (выполненный из углеродной ткани), при размещении сотового телефона в котором, сигнал от телефона блокируется. Однако в этом положении, с учетом меньшей глубины дополнительного внутреннего кармана, клапан чехла не закрывается, что может привести к нарушению режима блокировки и даже к выпадению телефона из чехла. Кроме того, в источнике информации не раскрыто, какую специальную обработку проходит ткань из углеволокна.
По результатам анализа технических решений защитных чехлов из уровня техники в качестве наиболее близкого по совокупности общих технических признаков к заявляемому защитному чехлу выбран упомянутый выше чехол с блокированием сигнала для планшетных персональных компьютеров [5].
Задачей полезной модели является разработка защитного чехла для радиоэлектронных устройств, в том числе мобильных средств связи. Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель является обеспечение полной защиты от электромагнитных излучений радиоэлектронного устройства при одновременно полной защите информации.
Поставленная задача решается защитным чехлом для радиоэлектронных устройств, в том числе мобильных средств связи, выполненным в виде футляра с клапаном, с фиксацией клапана на, по меньшей мере, одну застежку, и состоящим, по меньшей мере, из верхнего слоя и защитного от электромагнитных волн слоя из углеродного волокнистого материала. Поставленная задача решается за счет того, что защитный от электромагнитных волн слой выполнен в виде подкладки из графитированного углеродного волокнистого материала на основе вискозы марки УРАЛ.
Благодаря описанной выше двухслойной конструкции заявляемого чехла верхний слой может быть выполнен из любого материала, что позволит существенно расширить возможный ассортимент чехлов и сферы их применения. При этом эффекты блокировки радиоэлектронного устройства и подавления электромагнитного излучения будут скрыты, так как их обеспечивают свойства материала подкладки. Причем указанные эффекты будут устойчиво обеспечиваться как при открытом клапане, так и при полностью закрытом и зафиксированном с помощью застежки клапане.
Проведенные заявителем испытания показали, что выпускаемые им углеродные материалы на основе вискозы обладают способностью к экранированию от электромагнитного излучения в широком диапазоне частот (от 0,15 до 1000 МГц).
В предпочтительных формах реализации углеродный волокнистый материал представляет собой УРАЛ Т М-4-22. Указанные материалы проявляют максимально эффективную защиту от электромагнитных излучений и блокировку радиоэлектронных устройств. Результаты испытаний различных углеродных тканей, подтверждающие эффективность защиты от электромагнитных излучений, будут приведены в нижеследующем описании.
Верхний слой заявляемого чехла предпочтительно может быть выполнен из материала, выбранного из группы, включающей, по меньшей мере, текстильный материал, включая трикотажный материал и тканый материал, натуральную кожу и искусственную кожу, предпочтительно, из ткани для спецодежды «Грета».
В предпочтительных формах реализации заявляемого защитного чехла застежка может быть выбрана из группы, включающей, по меньшей мере, одежную кнопку, текстильную застежку, застежку-молнию. Выбор типа застежки может осуществляться в зависимости от материала верхнего слоя, размера и назначения защитного чехла и т.п.условий.
В формах реализации защитного чехла для мобильных (сотовых) телефонов для удобства крепления чехла, например, на ремне/поясе на лицевой поверхности задней стенки чехла может быть предусмотрено средство фиксации на предметах одежды, выбранное из группы, включающей, по меньшей мере, шлевку и пату.
В предпочтительных формах реализации заявляемый защитный чехол дополнительно может содержать прокладочный слой, связанный с подкладкой и выполненный, предпочтительно, из флизелина.
Упомянутые выше и другие достоинства и преимущества заявляемого защитного чехла для радиоэлектронных устройств будут далее рассмотрены более подробно на одном из предпочтительных, но не ограничивающих примеров реализации со ссылками на позиции чертежей, на которых схематично изображены:
Фиг. 1 - общий вид защитного чехла с закрытым клапаном;
Фиг. 2 - общий вид чехла по Фиг. 1 с открытым клапаном;
Фиг. 3 - общий вид чехла по Фиг. 1 в виде сзади.
На Фиг. 1 - Фиг. 3 схематично в различных ракурсах в качестве примера изображен защитный чехол для мобильного (сотового) телефона. Защитный чехол
выполнен в виде футляра 1 с клапаном 2 с фиксацией клапана 2, в данном примере реализации, на одну застежку, выполненную в виде текстильной застежки 3. В общем случае, специалист в данной области техники может выбрать форму выполнения застежки из указанных одежной кнопки, текстильной застежки, застежки-молнии, исходя из назначения чехла, его размеров, доступности застежек и т.п. условий. Чехол состоит из верхнего слоя 4, который может быть выполнен из материала, выбранного из группы, включающей, по меньшей мере, текстильный материал, натуральную кожу и искусственную кожу, и подкладки 5, которая выполнена из углеродного волокнистого материала на основе вискозы. Для наглядности и возможности обозначения подкладки на Фиг. 1 чехол условно изображен с отогнутым нижним углом. В общем случае, специалист в данной области техники может выбрать материал верхнего слоя и подкладки из указанных групп материалов, исходя из назначения чехла, доступности материалов и т.п. условий. Подкладка 5 по контуру соединена с верхним слоем 4 чехла с последующим обметыванием срезов. При этом подкладка 5 может быть продублирована прокладочным слоем (на чертежах не изображен), выполненным, например, из флизелина. Дублирование подкладки 5 может выполняется, например на прессе проходного типа.
На лицевой поверхности задней стенки чехла предусмотрено средство фиксации на предметах одежды, в представленном примере реализации, выполненное в виде паты 6 с петлями 7.
Верхний срез передней стенки футляра 1, клапан 2 и боковые срезы футляра 1 выполнены с окантовкой 8.
Заявляемый защитный чехол для радиоэлектронных устройств, в том числе мобильных средств связи, функционирует следующим образом.
2
Защитный чехол для мобильного (сотового) телефона изготавливали в соответствии с конструкцией, представленной на Фиг. 1 - Фиг. 3 в виде футляра 1 с клапаном 2 и текстильной застежкой 3. Верхний слой 4 изготавливали из ткани для спецодежды «Грета». Ткань «Грета» - современная полиамидная ткань состоящая на 51% из хлопка, а на 49% из влагоотталкивающего полиэфира. Эта ткань имеет необычную структуру плетения волокон, позволяющую отлично пропускать воздух и противостоять загрязнениям и влаге, покрытия стойки к кожному жиру и поту. Ткань «Грета» относиться к разряду очень износостойких. Ткань «Грета» выпускается с поверхностной плотностью, г/м: 210, 214, 247, 263, 321, и с различными видами оформления и отделки.
Подкладку 5 изготавливали из углеродного материала из графитированного вискозного углеродного волокна, в частности из материала марки УРАЛ.
При выборе материала подкладки 5 во внимание принимались результаты испытаний по возможному экранированию электромагнитных полей (ЭМП) углеродными тканями.
В качестве образцов для испытаний использовали:
1) углеродные ткани в соответствии с Таблицей 1.
2) излучатель электромагнитных полей (ЭМП) в соответствии с Таблицей 2.
Средства измерений: измеритель параметров электрического и магнитного полей ВЕ-МЕТР-002. Диапазон измерения ЭМП охватывает частоту излучения от 5 до 400000 Гц.
Условия проведения испытаний:
1) измеряли ЭМП включенного источника излучения (фон);
2) измеряли ЭМП включенного источника излучения, полностью завернутого в один слой образца ткани (измеренное значение).
Предоставление результатов испытаний:
- напряженность ЭМП по электрической составляющей;
- плотность магнитного потока;
- коэффициент экранирования (или коэффициент ослабления излучения) ЭМП углеродной тканью, как отношение фонового излучения к измеренному значению:
К=фон/изм.
* - измеренные значения ниже технических характеристик прибора ВЕ-МЕТР-002.
Результаты испытаний:
Все полученные результаты приведены в таблице 3. В качестве сравнительного предельно-допустимого уровня излучения (ПДУ) приведены нормы по видеодисплейным терминалам, т.к. именно для измерения этих ЭМП предназначен прибор ВЕ-МЕТР-002.
По результатам анализа Таблицы 3 видно, что при испытаниях экранирования тканью излучения мобильного телефона значимые величины коэффициента экранирования напряженности ЭМП по электрической составляющей получены на образцах №№2, 3, 6 в диапазоне измеренных частот 2000-400000 Гц и равны 80;
Заключение:
1. В диапазоне частот 2000-400000 Гц обнаружен эффект экранирования образцами №№2, 3, 6 электрической составляющей ЭМП мобильного телефона (от аккумуляторной батареи) равный 80.
2. При укрытии тканью мобильного телефона радиосигнал не проходит (телефон не звонит), т.к. по-видимому ткань экранирует ультракороткие волны диапазона 900-1800 МГц, на которых осуществляется мобильная связь. Для измерения ЭМП этой частоты необходимо специальное оборудование.
Также для обоснованности выбора ткани подкладки 5 были проведены измерения коэффициента передачи (параметр S21) и отражения (S11) в диапазоне частот 8-12 ГГц (данные частоты используются в спутниковой и наземной радиосвязи). Коэффициент передачи характеризует эффективность экранирования (чем больше по модулю значение, тес эффективнее экранирование). Коэффициент отражения - показатель того, какая часть энергии электромагнитной волны отражена (чем ближе значение к нулю, тем больше энергии отражено). Результаты измерений для различных материалов на основе природных и искусственных углеродных волокон приведены в Таблицах 4 и 5.
Результаты испытаний образцов различных углеродных волокнистых материалов приведены также в Таблице 6.
Результаты испытаний показали, что углеродные волокнистые материалы на основе вискозы, в частности изготовленные из графитированного вискозного углеродного волокна, например материал марки УРАЛ, демонстрируют высокую эффективность защиты от электромагнитных излучений. По большинству показателей максимальную эффективность демонстрирует материал УРАЛ ТМ-4-22.
Углеродный волокнистый материал УРАЛ ТМ-4-22 соответствует требованиям СТБ 995-2011 «Материалы углеродные волокнистые УРАЛ» и имеет показатели, приведенные в Таблице 7.
Материал является нетоксичным, нерадиоактивным, пожаро- и взрывобезопасным. Изготавливается на основе вискозной технической ткани ТВМ-4. Класс термообработки - 22 (конечная температура обработки 2250°C).
Мобильный (сотовый) телефон полностью помещали в футляр 1 чехла и закрывали клапан 2 на текстильную застежку 3. При необходимости, с использованием паты 6 с петлями 7 чехол можно закрепить на ремне/поясе одежды. Помещенный в чехол мобильный (сотовый) телефон за счет наличия слоя подкладки 5 из углеродного волокнистого материала на основе вискозы, экранирующие свойства которого были подробно рассмотрены выше, полностью защищен от несанкционированного считывания речевой информации, циркулирующей в помещении, и передачи ее по каналам сотовой связи третьим лицам. Также исключена возможность обнаружения местонахождения телефона путем блокировки всех входящих и исходящих сигналов (GSM, GPS и т.д.). Также чехол полностью защищает владельца от воздействия электромагнитных полей, излучаемых телефоном.
Источники информации.
1. Патент RU №2396890 С1, опубл. 20.08.2010.
2. Патент RU №128012 U1, опубл. 10.05.2013.
3. Blokket - чехол для iPhone, блокирующий сигнал устройства Интернет-ресурс revolverlab.com. [Электронный ресурс] - 20 января 2016. - Режим доступа: http://revolverlab.com/blokket-chexol-dlya-iphone-blokirayushhij-signal-ustrojstva/
4. Акустический сейф, встроенный в чехол для сотового телефона "КОКОН". Сайт компании ЗАО «НПО «Инфобезопасность». [Электронный ресурс] - 20 января 2016. - Режим доступа: http://infobez.org/activities/catalog/szi_tk/zawita_akusticheskoj_informacii/akusticheskij_sejf_vstroennyj_v_chehol_dlya_sotovogo_telefona_kokon/
5. Чехол для PC (планшетника) с блокированием сигнала. Электронный ресурс prom.ua. [Электронный ресурс] - 20 января 2016. - Режим доступа: http://mirpodarkoff.prom.ua/p6362244-chehol-dlya-planshetnika.html
6. Применение углеродного волокна. Сайт компании «М-Карбо». [Электронный ресурс] - 20 января 2016. - Режим доступа: http://www.m-carbo.ru/primenenie/#prm-5
7. Подавитель сотовой связи - Чехол Nano Сайт компании «Nano-Cat-Shop». [Электронный ресурс] - 20 января 2016. - Режим доступа: http://nano-cat.ru/products/18596098