Электрическое поле точечного заряда.

А.А. Волошин

В.Н. Семьянинов

С.А. Шуньгин

Технические средства охраны судов и портовых средств

Одесса – 2011

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ ОДЕССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ МОРСКОЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Охрана и безопасность на море»

Технические средства охраны судов и портовых средств

Учебное пособие

Специальность:

6.070104 «Морской и речной транспорт»

Одесса – 2011

Учебное пособие разработано кандидатами технических наук:

Волошиным Андреем Александровичем – профессором кафедры «Охрана и безопасность на море» Одесского национального морского университета и доцентами той же кафедры Семьяниновым Владимиром Николаевичем и Шуньгиным Сергеем Аркадиевичем в соответствии с учебной программой дисциплины «Технические средства охраны судов и портовых средств»

 

Учебное пособие одобрено кафедрой «Охрана и безопасность на море» ОНМУ (протокол №)

 

Рецензент – кандидат технических наук, профессор ОНМУ

В.В. Груздев

В учебном пособии приведены материалы лекций по основным теоретическим вопросам дисциплины, связанным как с рассмотрением принципа работы основных охранных систем, так и с практическим использованием этих систем в морской индустрии.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………..……………….6

1. Роль технических средств охраны и безопасности на морском транспорте………………………………………………………. 8

1.1. Особенности морских судов как объектов охраны…………….. …….8.

1.2. Требования к техническим средствам охраны морских судов……...10

1.3. Особенности портовых средств как объектов охраны……………….11

1.4. Требования к техническим средствам охраны портовых средств…..14

2. Физические поля и основные принципы построения технических средств охраны…………………………………………..15

2.1.Электрическое поле…………………………………………………….15

2.2. Магнитное поле………………………………………………………..17

2.3.Длинные линии…………………………………………………………18

2.4.Акустическое поле……………………………………………………..19

2.5. Радиоактивные излучения…………………………………………….21

3.Применение электромагнитного поля для целей охраны судов и портовых средств…………………………………...22

3.1.Шкала электромагнитных волн………………………………………..22

3.2.Модуляция и демодуляция радиосигналов…………………………...24

3.3.Принципы формирования радиолуча…………………………………25

3.4.Временное и спектральное представление радиосигнала…………...26

3.5 Условие неискаженной передачи радиосигнала через радиотехническую цепь………………………………………………………… 29

3.6.Использование эффекта Допплера в охранных системах………… 30

4.Технические средства охраны морских судов………31

4.1. Состав технических средств охраны морских судов

(Схема ТСОС)…………………………………………………………… 31

4.2. Технические средства оповещения о нападении………………… 31

4.2.а.Система управления движением судов (СУДС)………………… 31

4.2.б.Глобальная позиционная система (ГПС)………………………… 33

4.2.в.Судовая система охранного оповещения (ССОО)……………… 37

4.2.г.Автоматизированная идентификационная система (АИС)……… 38

4.2.д.Глобальная морская система связи при бедствии (ГМССБ)…… 39

4.2.е.Система дальней идентификации судов (СДИ)………………… 40

4.2.ж.ГЛОНАСС……………………………………………………… 41

4.3. Судовые средства защиты………………………………………… 43

4.3.а.Замки и предупреждающие надписи…………………………... 43

4.3.б.Закрытое телевидение…………………………………………… 43

4.3.в.Электронные пломбы…………………………………............... 45

4.3.г.Ручные средства досмотра пассажиров и грузов……………… 47

4.3.д.Электрические цепи высокого напряжения……………………… 48

4.3.е.Мощные акустические излучатели……………………………… 51

 

 

4.3.ж. Пожарные и другие средства, используемые для защиты морских

судов от нападения пиратов…………………………………………………… 52

5.Технические средства охраны портовых

средств…………………………………………………………………. 54

5.1.Состав технических средств охраны портовых средств (Схема ТСОПС)…………………………………………………………………………….54

5.2.Система сбора, обработки и отображения информации (ССООИ)..57

5.3.Инженерные средства охраны……………………………………… 58

5.4.Технические средства охраны……………………………………… 59

5.4.а.Системы охранной сигнализации периметра,зданий и

сооружений(СОС)………………………………………………………... 60 5.4.б.Системы контроля и управления доступом (СКУД)…………………… 62

5.4.в.Системы телевизионного наблюдения (СТН)…………………… 67

5.4.г.Системы охранного освещения (СОО)…………………………… 68

5.4.д.Системы связи и оповещения (ССО)……………………………. 68

5.4.е.Электропитание оборудования комплексной системы безопасности……………………………………………………………………… 69

Литература ………………………………………………………………………. 70

 

ВВЕДЕНИЕ

Тов. студенты, с сегодняшнего дня вы начинаете изучать курс, который называется «Технические средства охраны судов и портовых средств». Курс очень важный для каждого человека, который решил посвятить себя морскому делу. Современное судно представляет собой сложнейшее техническое устройство, приспособленное к плаванию практически в любых погодных и климатических условиях. Тем не менее, практика показывает, что техническое совершенство судов еще не решает всех проблем, связанных с безопасностью мореплавания. Наряду с другими проблемами, стоящими перед судами, осуществляющими морские перевозки, и портами всего мира в последнее время встала проблема защиты от пиратских и террористических действий. Поэтому охрана судов и портовых средств в настоящее время приобрела чрезвычайно важное значение, так как резко усилились террористическая угроза для морской индустрии и пиратская активность, связанная с захватом и грабежом судов; увеличился поток нелегальных эмигрантов из азиатских и африканских регионов; увеличилась нелегальная торговля оружием в страны, охваченные политическими и этническами кризисами; морские пути все чаще используются для контрабанды товаров, перевозки наркотических веществ; усилилось воровство ценных грузов во время их транспортировки и хранении на территории портовых средств. Особую озабоченность правительств всего мира представляет возможность доставки морскими путями радиоактивных материалов, позволяющих террористам использовать ядерное оружие.

О важности и значительности борьбы с этими проявлениями в морской транспортной индустрии свидетельствует принятие очень важного международного документа «Кодекса охраны судов и портовых средств», который предусматривает целый комплекс мер как организационного, так и технического порядка для обеспечения нормального функционирования морского флота и всех обеспечивающих береговых структур.

Все средства охраны судов и портовых средств, применяемые в морской индустрии можно разделить на организационные и технические. Организационными средствами в нашем курсе мы заниматься не будем по определению названия дисциплины. Технические средства можно разделить на две части: на судовые и портовые средства охраны. Такое разделение основано на различных условиях функционирования этих двух объектов, хотя некоторые элементы технических средств будут одинаковы и для судна и для портового средства.

Своевременное обнаружение пиратских судов в море техническими береговыми средствами, а также использование спутниковой радиосвязи, позволяющей морским судам своевременно подавать сигналы бедствия во всех районах мирового океана, является одной из приоритетных проблемных задач, решаемых IMO (Международная морская организация) совместно с правительствами стран, обладающих морским торговым флотом. В связи с оборудованием морских судов такими сложными радиотехническими устройствами как «Автоматизированная идентификационная система», приборами, обеспечивающими радиосвязь в Глобальной Системе Морской Спутниковой Связи (GMDSS), Системой Дальней Идентификации (СДИ), техникой, непосредственно обеспечивающей охранные функции на судне, возникла проблема подготовки судовых специалистов по обслуживанию данных систем. Дисциплина «Технические средства ОСПС» не ставит задачу подготовить из наших выпускников специалистов по данному профилю, но каждый моряк при выходе в море должен иметь представление об информационных возможностях своего судна и тех мерах помощи, которые могут быть оказаны береговыми службами, авиацией и судами, находящимися в непосредственной близости, при возникновении критических ситуаций.

В состав наиболее эффективно действующих технических средств охраны судов и портовых средств входят системы и приборы, принцип действия которых основан на использовании последних достижений в области радиотехники, теории связи, вычислительной техники, космической техники. Основной сложностью в изучении студентами морского профиля нашего факультета конкретных образцов систем и приборов судовых и портовых средств охраны и безопасности является недостаточная подготовленность по указанным разделам науки и техники. Поэтому данная дисциплина предусматривает краткое ознакомление студентов с существующими охранными системами и приборами, с принципами их действия, техническими характеристиками и порядком их использования на судах в критических ситуациях, а также знакомство с перспективными техническими средствами, позволяющими повысить эффективность охранных мероприятий.

На изучение курса учебной программой отводится 54 часа, из них – 16 часов лекции, 14 часов – практические занятия, 24 часа – самостоятельные занятия. В конце курса предусмотрен модуль. Все занятия будут проходить на кафедре. Обращаю Ваше внимание на необходимость знания английского языка, так как некоторые практические занятия будут проводиться по материалам, изданным IMO на английском языке. Посещение лекций и практических занятий обязательное, это связано с тем, что практически отсутствуют учебные пособия по данной дисциплине ввиду того, что данный курс впервые читается в нашем университете для Вашей специальности. Для учебных материалов дисциплины используются самые последние решения IMO и КБМ (Комитет морской безопасности) по вопросам охраны и безопасности морских судов и портовых средств и новейшие технические разработки, связанные с обеспечением безопасности. Примером является решение IMO и КБМ от 19.05.2006г о введении нового правила в Конвенции СОЛАС -74 о создании «Системы дальней идентификации и контроля местоположения судов». Это правило принято 1 июля 2007 года и вступило в силу с 1 января

2008 года. К вашему приходу на флот этой системой должны быть оборудованы практически все морские суда, совершающие международные перевозки.

В индустриально развитых странах, таких как США, Россия, Япония, Англия создана целая сеть научно - производственных комплексов, проектирующих и серийно изготовляющих технические средства для охраны важных промышленных, энергетических, торговых, транспортных, финансовых и других объектов.

1. Роль технических средств охраны и безопасности на морском транспорте..

1.1. Особенности морских судов как объектов охраны.

Совсем недавние акты терроризма в целом ряде стран Западной Европы, у берегов Сомали и др. районах Мирового океана, и имеющиеся предположения о том, что события эти отнюдь не являются стихийными, заставляют всех нас в очередной, и наверняка – не в последний раз, сосредоточить свое внимание на вопросах охраны важных объектов, которыми в контексте наших интересов являются морские суда.

Проблема безопасности и морской безопасности в том числе, в последнее время привлекает бдительное внимание на наивысшем уровне. Терроризм, аварии, хищения, контрабанда, попытки незаконного пересечения границы, транспортировка наркотиков – все это угрожает жизни и здоровью персонала, пассажиров, сохранения имущества, грузов, судов и окружающей среды, населению. В комплексе мероприятий по обеспечению морской безопасности все больше значения приобретают технические средства, способные прогнозировать и предотвращать опасные ситуации. Традиционные средства безопасности позволяют только фиксировать факты нештатных ситуаций и принимать меры по их ликвидации уже после события. Сейчас важна, именно, превентивная функция системы безопасности, способность предупреждать и ликвидировать угрозы

В русском языке глагол «предупредить» имеет два смысла: один - «дать сведения заранее», другой «предотвратить», и похоже, что эта лингвистическая особенность имеет глубокий смысл, который лучше всего передает поговорка «Предупрежден – значит вооружен». Оперативное, краткосрочное предупреждение об опасности возлагается на технические средства охраны. Основное преимущество технических средств охраны – это непосредственное взаимодействие средства с оператором и обеспечение оператора наиболее содержательной, непрерывной и объективной информацией – визуальной. Физиология утверждает, что на зрительную часть восприятия человеком окружающей среды приходится порядка 90%, т.е. подавляющее большинство, что опять же свидетельствует в пользу технических средств. Большая универсальность их допускает также возможность использования в целях контроля производственных процессов, что делает их не только необходимыми, но и привлекательными и экономически оправданными.

Давайте рассмотрим для начала морское судно, стоящее в порту под грузовыми операциями:

длина 180 метров;

количество трюмов/люков 6;

экипаж – 21 чел.;

Вводные взяты сознательно самые банально-благоприятные. Любой моряк может еще и возразить – 21 человек экипажа, где это в наши дни такие? Теперь прикинем, кто в экипаже может быть задействован исключительно для выполнения охранных функций:

Вахтенная служба – само собой, ей это во все времена полагалось, но охранные обязанности вахтенной службы – это только небольшая часть из весьма обширного перечня, причем зачастую эти обязанности не то что не стыкуются, они противоречат друг другу! Вахта - это минимум 4 чел., подвахта отдыхает – это сменившаяся и сменяющая вахты – 8 человек. Плюс капитан и стармех, итого 14 чел. Остается 7 чел. Минус повар. Остается 6 человек. Рабочая бригада в МО – 2 чел. Рабочая бригада 2 чел.+ боцман на палубе – 3 человека. Что имеем в сухом остатке? ОДИН человек. Вот он по стояночному расписанию может быть нагружен сугубо охранными обязанностями.

А теперь добавим немного реализма в эту идиллию:

-прием топлива;

-прием пресной воды;

-сдача мусора;

-дождь пошел - закрывать трюма срочно надо;

- трюма закрыли – дождь кончился, надо снова открывать;

-предписание принесли от капитана порта – перетяжка на 80 метров вперед;

-6 человек на берегу – по полному праву- свое отработали.

Если оставить все вышеперечисленное, то это дело довольно обычное и ничего особо страшного нет. Но!

Есть еще прием продуктов, снабжения, регламентные работы по техобслуживанию, срочные и плановые ремонты, визиты органов надзора, представителей судовладельца, получателя, отправителя, фрахтователя и т.д. и т.п., поэтому оставшийся у нас в остатке ОДИН человек (способный полноценно и исключительно нести охранные обязанности) тоже будет нарасхват. Кроме того, он – один, а рабочий день 8 часов, а порт и его службы работают круглосуточно. Получается, что еще двух человек не хватает??? Нанимать??? А что они будут делать, когда судно в море и действия по охране сузятся до минимума???

Риторический вопрос: хорошо ли будет, если на судне установят систему теленаблюдения и у пульта будет сидеть оператор (один человек из вахтенной службы) и наблюдать за происходящим на судне и вокруг него, причем, включая участки, где идут грузовые операции, прием топлива, сдача нефтезагрязненных вод и, когда необходимо, будет либо самому выдвигаться на нужный участок, либо посылать кого-то из вахты, подвахты, рабочей бригады. Плюс ко всему: постоянная запись происходящего, хранение записей в течение нескольких месяцев, посекундная раскадровка, цифровая обработка и пр. привлекательные технические характеристики.

Тогда не то что нанимать больше никого не надо, а и того самого ОДНОГО оставшегося можно будет сократить. Самый дешевый моряк в наше время не может стоить судовладельцу меньше 10 000 – 12 000 ам. долларов в год. Можно еще добавить, что в рассматриваемом варианте у нас тот случай, когда мы имеем на борту капитана и трех штурманов, стармеха и трех механиков, а случай это теперь редкий и для большего реализма можно смело вычесть из судовой роли 3-го помощника и 4-го механика. При этом качество охранного наблюдения при наличии СТН не пострадает.

С выходом судна в море проблемы обеспечения безопасности и охраны меняются в корне. Пиратские и террористические нападения на морские суда с целью грабежа и захвата заложников, нелегальные пассажиры, перевозки оружия и наркотических средств стали настолько частым явлением в практике международных транспортных перевозок, что государства, имеющие морской торговый транспорт, вынуждены принимать весьма дорогостоящие, но достаточно эффективные меры для защиты своих судов. В основном, эти меры сводятся к оборудованию судов техническими средствами, позволяющими своевременно обнаружить и упредить возможные инциденты, связанные с попытками нападения, а также проинформировать береговые службы безопасности и ближайшие суда для оказания помощи при таких инцидентах.

В меньшей мере уделяется внимание обеспечению судов реальным вооружением, способным защитить судно от нападения. Часто студенты задают вопрос: «Почему нельзя установить на борту судна пушку или крупнокалиберный пулемет для защиты от нападения?» Конечно, можно, но такое вооружение требует специальных санкций на его применение, а также обученных членов экипажа, способных эффективно использовать это оружие против террористов. В этих случаях не исключены ошибки в определении истинных намерений приближающегося судна. По последним сведениям американцы разработали и пытаются применять специальные акустические пушки, отпугивающие террористов.

1.2. Требования к техническим средствам охраны морских судов.

Особенностью работы судовых технических средств охраны является смена возможных инцидентов охраны в условиях стоянки у причала, на якоре и при следовании по заданному маршруту в море. Причем, инциденты охраны могут быть чрезвычайно разнообразны в зависимости от того, где проложен данный маршрут судна. Одно дело, когда судно находится в океанских просторах и совершенно другое дело, когда судно проходит в

 

непосредственной близости от береговой черты, в проливах, узкостях, в близости от границ государств, находящихся в состоянии серьезных политических и военных кризисов и т.д.

Эффективная система безопасности морских судов должна:

-своевременно упреждать акты незаконного вмешательства в повседневную деятельность судна: захват судна, захват заложников, несанкционированный доступ на судно и в зоны ограниченного доступа, воровство ценных грузов и судового имущества, использование судна не по назначению;

-контролировать основные производственные процессы, связанные с погрузочными и разгрузочными работами;

-контролировать нелегальную доставку на борт судна оружия, взрывчатых веществ и наркотических средств;

-информировать администрации портов и береговые службы безопасности иностранного государства о судах при их заходах в территориальные воды и целях их заходов в порты этого государства;

- быть устойчивой к несанкционированному воздействию на систему с целью ее отключения или изменения режимов работы

-постоянно контролировать работоспособности системы. Современные технические средства охраны судна должны иметь механизм постоянного мониторинга и контроля работоспособности всех составных частей, с возможностью оперативного устранения неисправностей;

-допускать возможность модернизации системы, это возможность перехода на более совершенный уровень (при минимальных вложениях), то есть создание системы по принципу «морально нестареющей». Возможность гибкого изменения системы должна предусматривать встраивание механизма биометрической идентификации;

-минимизировать влияние человеческого фактора.Система, максимально защищенная от преднамеренного вмешательства человека, значительно надежнее, т.к. она снижает риск саботажа и ошибок, от которых никто не застрахован;

-обеспечить контроль пожарной безопасности на судне.

1.3. Особенности портовых средств как объектов охраны.

Задача охраны портовых средств в нашей стране приобретает все большую остроту и актуальность с каждым днем. Экстремальные ситуации, происходящие во всем мире, пока не затрагивали украинских портов. Ждать, пока затронут, и по следам происшествия принимать соответствующие меры – ущербный подход. Предупреждение – ключевое слово. В нашем случае – это синоним оснащения портового средства техническими средствами охраны. Уже много говорилось о внедрении в жизнь концепции единой системы охраны объекта, состоящего из многих компонентов, такого, каким является крупный, да и не очень крупный морской порт. В его составе могут быть десятки отдельных хозяйствующих субъектов, различной величины и профиля деятельности. До сих пор каждый умирал в одиночку, в силу объективной реальности стивидорные компании вынуждены были приспосабливаться к требованиям каждая в силу своих возможностей. Сейчас уже назрела необходимость комплексных решений, закрывающих порт полностью, и контролируемых централизовано, причем немаловажными составляющими в этих решениях должны быть линии связи со всеми структурами, которые будут задействованы в случае чрезвычайной ситуации. Это предполагает единообразный подход к частным случаям технического оснащения, поскольку объединение систем охраны отдельных хоз. субъектов в единое целое (систему охраны порта в целом) потребует довольно высокой степени унификации ТСО. Отдельные системы должны быть сопрягаемы между собой и главным узлом. Наиболее простым решением является одновременное оборудование всей охраняемой территории унифицированными ТСО, в частности СТН, способной выдавать информацию не только службе охраны хоз. субъекта, но и,при необходимости, различным структурам, задействованным при чрезвычайной ситуации. Основными особенностями портовых средств как объектов контроля является чрезвычайно большое разнообразие географического расположения морских портов, большие потоки людей и самых разнообразных грузов, большая протяженность охраняемых периметров, наличие участков со сложным рельефом местности, наличие разнообразных помеховых факторов в радиосвязи, большое количество обслуживающего персонала, большие потоки железнодорожного и автомобильного транспорта, прилегающая акватория с интенсивным движением судов и плавсредств. Кроме того, нормальная работа портовых средств в значительной степени зависит от качества работы обеспечивающих городских коммунальных служб - энергоснабжения, водоснабжения, канализации, газоснабжения, которые, в свою очередь, могут подвергаться различным воздействиям, в том числе и террористическим. Поэтому международные требования по созданию системы безопасности в морском судоходстве, вытекающие из главы XI-2 СОЛАС-74 и Кодекса ОСПС и ряда национальных нормативных правовых актов в области охраны на море предусматривают разработку и внедрение комплексной системы обеспечения безопасности портовых средств с оснащением их современными инженерно-техническими средствами охраны для предотвращения случаев хищений, диверсионных и террористических актов, а также предотвращения других противоправных действий, способных привести к серьезным социально-политическим последствиям и экологическим катастрофам. Комплексный подход к решению задачи повышения безопасности портовых средств предусматривает как совершенствование организационных мероприятий, так и обеспечение новейшими техническими охранными системами, способными предотвратить пиратские и террористические действия. К организационным мероприятиям, направленным на решение данной задачи,

можно отнести усиление караульной службы, в частности, путем более тщательного подбора и подготовки личного состава караулов, увеличения количества постов, расширения запретных зон на подступах к охраняемым объектам и т.п. Проведение перечисленных мероприятий позволит в какой-то мере повысить степень защищенности охраняемых объектов, но не решает проблемы в целом по следующим основным причинам:

- в состав незаконных формирований и бандитских групп могут входить бывшие представители силовых структур или специально подготовленные лица, имеющие практический опыт в организации и проведении различных диверсионных операций;

- улучшилось их техническое оснащение.

Охрана периметров объектов большой площади является наиболее сложной организационно-технической задачей, решение которой возможно с использованием средств обнаружения вторжения, работающих на различных физических принципах. Периметральные средства (системы) охраны могут использоваться с инженерными заграждениями и без них, формируя зоны обнаружения различной конфигурации и протяженности. В настоящее время, как в нашей стране, так и за рубежом разработаны различные периметральные средства (системы), охраны к которым в частности относятся:

-активные - инфракрасные, радиолучевые, радиоволновые одно, двух и многопозиционные;

-пассивные инфракрасные или СВЧ;

-одно, двух и многолучевые вибрационные кабельные и вибросейсмические.

Все перечисленные средства (системы) охраны периметров объектов большой площади обладают рядом недостатков. Так, большинство из них являются активными и устанавливается непосредственно вдоль периметра, что делает возможным их обнаружение, вывод из строя или изменение алгоритма работы с помощью специальных технических средств. Пассивные средства, в основном, предназначены для охраны небольших объемов (прямолинейных зон). Для надежной работы активных и пассивных инфракрасных средств (систем) охраны требуется специальная подготовка контролируемых участков периметра (постоянное выкашивание травы, вырубка деревьев и кустарника, уборка снега, опавших листьев и другого мусора, выравнивание неровностей поверхности земли). Кроме того, все перечисленные средства (системы) предназначены для установки на поверхности земли, ограждения, что также делает их весьма уязвимыми. Существенным недостатком является и то, что все рассматриваемые средства (системы) обеспечивают перекрытие узких участков периметра шириной и высотой не более 6 м. То есть, при наличии дополнительных приспособлений, в виде специальных лестниц, они могут быть легко преодолены. Для увеличения ширины охраняемого участка периметра потребуется развертывание дополнительных устройств, что приведет к увеличению стоимости всей системы. По этой же причине, маловероятно применение подобных систем для охраны протяженных объектов.

Проведенный анализ состояния охраны объектов морского и речного флота показывает, что она ориентирована на исключение или затруднение доступа на охраняемые территории и акватории в основном за счет применения средств охраны периметра (СОП) перечисленных выше. При этом, как правило, портовые средства оказываются наиболее уязвимыми со стороны водных акваторий, периметровую охрану которых очень сложно организовать. Это касается как мест базирования судов с ядерными энергетическими установками, так и судоходных гидротехнических сооружений на внутренних водных путях и т.д. Альтернативой высокому уровню угроз ПС должен стать комплекс взаимоувязанных и согласованных по рубежам охраны и объектам применения организационно-технических мер, позволяющих своевременно обнаруживать появление угрозы ПС, оценивать степень ее опасности и предпринимать действия по ее устранению. Эти задачи принципиально могут быть решены только путем комплексирования нескольких видов охранных систем, прежде всего периметровых и пространственных, с применением современных технических средств наблюдения, компьютерных устройств обработки, отображения и хранения информации.

1.4. Требования к техническим средствам охраны портовых средств.

Все ПС, в зависимости от объема работы, географического расположения и значения хозяйственной деятельности, должны делиться по степени потенциальной опасности на три условные категории: высокой (1), средней (2) и низкой (3) опасности. Основным назначением технических средств охраны, в сочетании с организационными мероприятиями, является своевременное обнаружение и противодействие попыткам совершения актов незаконного вмешательства (в том числе террористических акций) в отношении имущества, груза и физических лиц на ПС, а также обеспечение соблюдения юридическими и физическими лицами внутриобъектового режима.

В целом охранную деятельность в морской индустрии можно представить следующими направлениями:

- физическая защита территории, помещений и акватории портовых средств и судов;

- обнаружение несанкционированного вторжения;

- предотвращение незаконной доставки на суда и портовые средства оружия, взрывчатых веществ и наркотиков;

- контроль доступа, включая идентификацию личности;

- поиск радиоактивных веществ;

- предотвращение доставки на суда контрабандных и запрещенных для транспортировки грузов;

- досмотр пассажиров и их личных вещей;

- оповещение береговых спасательных служб о нападении на судно;

 

- оповещение о попытках ограбления транспортируемых грузов;

- противопожарный контроль;

- контроль технологических процессов.

2. Физические поля и основные принципы построения технических средств охраны

2.1.Электрическое поле

Электрическое поле - частная форма проявления (наряду с магнитным полем) электромагнитного поля, определяющая действие на электрический заряд силы, не зависящей от скорости его движения. Представление об электрическом поле было введено в науку М. Фарадеем. Согласно Фарадею, каждый покоящийся электрический заряд создаёт в окружающем пространстве электрическое поле. Поле одного заряда действует на другой заряд, и наоборот; так осуществляется взаимодействие зарядов (концепция близкодействия).

Основная количественная характеристика электрического поля — напряжённость электрического поля Е, которая определяется как отношение силы F, действующей на заряд, к величине заряда q, Е = F/q. Электрическое поле в среде наряду с напряжённостью характеризуется вектором электрической индукции. Распределение Э. п. в пространстве наглядно изображается с помощью силовых линий напряжённости Э. п. Силовые линии потенциального Э. п., порождаемого электрическими зарядами, начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных (Рис 1). Силовые линии вихревого Э. п., порождаемого переменным магнитным полем, замкнуты.

Для этого поля характерно то, что если в него поместить электрические заряды, то на них будут действовать механические силы. В частном случае, когда электрическое поле не изменяется во времени, оно является электростатическим. Электрическое поле изображается силовыми линиями. Условились эти линии располагать так, чтобы касательные к ним указывали направление вектора напряженности поля, а плотность линий была прямо пропорциональна величине напряженности поля.

Рис1

Электрическое поле точечного заряда.

Отличительной чертой электростатического поля является потенциальный характер его. Потенциал поля в какой-либо точке пространства равен работе, затраченной на перемещение единичного заряда из бесконечности в данную точку поля. Потенциал в полной мере характеризует запас энергии в соответствующей точке. Разность потенциалов двух точек поля, т. е. работа, необ­ходимая для перемещения единичного заряда из одной точки поля в другую, называется напряжением. Для электростатического поля характерно, что на перемещение в нем заряда по замкнутой траектории энергия не затрачивает­ся, так как начальная и конечная точки этой траектории совпадают и разность потенциалов между ними равна нулю.

Удаленные друг от друга электрические заряды взаимодействуют между собой (притягиваются или отталкиваются). Возникает вопрос: каким образом осуществляется это взаимодействие при отсутствии материального тела между ними? Какой же материальный носитель взаимодействия между ними? Таким носителем является электрическое поле.

При возрастании электрического заряда тела увеличивается напряженность электрического поля в окружающем пространстве и потенциал заряженного тела. Физические тела обладают свойством накапливать заряды, обладают емкостью по отношению к зарядам. Электрическая емкость тела C определяется отношением электрического заряда q к его потенциалу U.

С=q\U

Тела, имеющие свободные носители электрических зарядов (электроны), способны проводить электрический ток, они называются проводниками электричества. В других телах свободные заряды отсутствуют, т.е. они тесно связаны друг с другом. Такие тела электрический ток не проводят и называются диэлектриками или изоляторами.

В технике широко применяются конденсаторы, состоящие из двух проводящих тел, разделенных слоем диэлектрика. Емкость конденсатора определяется отношением заряда одного из электродов к разности потенциалов между ними.

В электрическом поле частицы диэлектрика поляризуются, т.е. приобретают свойства диполей и располагаются вдоль силовых линий поля. По этой же причине к заряженному телу притягиваются легкие предметы - клочки бумаги, пылинки, кусочки фольги. Под действием поля эти предметы приобретают дипольный момент, а затем уже втягиваются в область, где напряженность поля больше, т.е. ближе к наэлектризованному телу.

Эта поляризация приводит к уменьшению напряженности электрического поля между пластинами конденсатора а, значит, к увеличению емкости конденсатора. Отсюда можно сделать очень важный вывод, что всякое изменение вещества, находящегося между обкладками конденсатора, влияет на его емкость.

 

 

2.2. Магнитное поле

Магнитные свойства постоянных магнитов, их способность притягивать железные предметы были известны еще древним грекам. Земля также является магнитом, и явление земного магнетизма было использовано китайцами для создания компаса.

Таким образом, в пространстве, окружающем намагниченное тело, возникает магнитное поле. Существенное отличие постоянных магнитов от электрических диполей заключается в следующем. Электрический диполь всегда состоит из двух зарядов, равных по величине и противоположных по знаку. Эти заряды можно отделить друг от друга и расположить на различных телах, например, разрезая диполь пополам. Постоянный магнит, будучи разрезанным пополам, превращается в два постоянных магнита, каждый из которых имеет южный и северный полюсы. Никакое деление не дает возможность получить отдельные монополя.

Магнитное поле тесно связано с электрическим током. Электрический ток порождает в пространстве вокруг себя магнитное поле, а проходя в магнитном поле другого тока, испытывает со стороны последнего механические воздействия. При движении постоянного тока по электрическому проводу вокруг него образуются кольцевые силовые линии магнитного поля. Плотность этих линий (или напряженность магнитного поля) зависит от величины тока. Если такой провод намотать на цилиндрический каркас, то получим катушку, состоящую из большого количества витков, намотанных вплотную к друг другу. Такая катушка называется соленоидом. Напряженность магнитного поля на оси соленоида равна сумме напряженностей полей от каждого кругового электрического тока витка. Оказывается, что в этом случае поле внутри соленоида можно считать однородным, т.е. напряженность магнитного поля во всех точках практически одинакова. Лишь вблизи концов соленоида поле начинает убывать и на самом конце поле оказывается примерно в два раза слабее, чем внутри катушки. Две катушки, размещенные, рядом и имеющие общее магнитное поле называются индуктивно связанными, так как изменения электрического тока в одной приводит к изменению тока в другой. Такие две катушки называются трансформатором напряжений. Сила взаимодействия между двумя катушками с током существенно возрастает, если поместить в них железный сердечник. Аналогичными свойствами обладают, кроме железа, различные сорта стали, никель, кобальт и некоторые сплавы: пермаллой, магнико. Установлено, что все вещества обладают магнитными свойствами, но степень и характер их взаимодействия с магнитным полем у разных веществ различны. В связи с этим различают вещества с парамагнитными, диамагнитными и ферромагнитными свойствами. Парамагнитные вещества втягиваются в области более сильного магнитного поля. Диамагнитные вещества выталкиваются из магнитного поля.

По интенсивности взаимодействия с магнитным полем можно все вещества разбить на два класса. К слабо магнитным веществам относятся все диамагнетики и парамагнетики. К сильно магнитным веществам относятся ферромагнетики.

К парамагнетикам относят платину, алюминий, вольфрам и все щелочные металлы, кислород. К диамагнетикам относятся почти все газы (кроме кислорода), вода, серебро, золото, медь, алмаз, графит, многие органические соединения. Таким образом, используя принцип суперпозиции, можно сделать следующие выводы:

- сила взаимодействия между двумя катушками при прохождении электрического тока существенно возрастает, если поместить в них сердечник с ферромагнитными свойствами;

- сила взаимодействия между двумя катушками при прохождении электрического тока незначительно возрастает, если поместить в них сердечник с парамагнитными свойствами;

- сила взаимодействия между двумя катушками при прохождении электрического тока уменьшается, если поместить в них сердечник с диамагнитными свойствами.

2.3.Длинные линии

При передаче высокочастотной энергии на расстояние по проводам необходимо учитывать не только активное сопротивление проводов, но и их реактивные сопротивления и токи смещения между ними.

Электрическая линия, образованная двумя параллельными проводниками тока, длина которых превышает длину волны, передаваемых электромагнитных колебаний, а расстояние между проводниками значительно меньше длины волны называется длинной линией. Такая линия обладает собственными активным -R, емкостным -Хс и индуктивным – Х_L сопротивлениями и проводимости тока – G между проводами.В этом случае говорят о величине сопротивлений, приходящихся на единицу длины линии, или о распределенных величинах сопротивлений. Через эти параметры определяют основные характеристики длинных линий: волновое сопротивление – W и скорость распространения – V электромагнитных волн вдоль нее. Если длинная линия однородна (параметры неизменны по всей длине), то при отсутствии в ней потерь – R = G = 0 (обычно на радиочастотах) волновое сопротивление равно

W = √ L\С.

 

При передаче высокочастотной энергии по бесконечно длинной линии различают три режима работы: режим бегущей волны (выходное сопротивление генератора равно волновому сопротивлению линии и равно входному сопротивлению нагрузки), режим стоячей волны (входное сопротивление нагрузки равно- 0 – короткое замыкание или бесконечность- ∞ - обрыв линии) и режим смешанных волн (входное сопротивление нагрузки не равно 0 и не равно - ∞).

 

2.4.Акустическое поле

Одним из физических полей окружающей нас среды является акустическое поле, представляющее собой области разрежения и сжатия, распространяющиеся в веществе в виде волн: в воздухе, воде, твердых телах и в живых организмах. Акустические колебания различаются, прежде всего, тремя параметрами: частотой колебаний, величиной акустического давления – разностью давления между максимумом и минимумом в акустической волне, а также скоростью звука – скоростью распространения волн в среде. По частоте акустические колебания различаются на: звук (частоты, которые воспринимает человеческое ухо, 20 герц – 20 килогерц), инфразвук (частоты ниже 20 герц), ультразвук (20 килогерц – 1 гигагерц) и гиперзвук (частоты выше 1 гигагерца).

Критерием риска повреждения слуха является полная ежедневная доза воздействия: 90дБА - при продолжительности воздействия 8 часов, 99дБА – при продолжительности 1 час, 117дБА – при продолжительности 1 минуты и 120дБА – при продолжительности 30 секунд. Однако полная тишина, которая достигается в так называемых «заглушенных камерах», также вызывает неприятные ощущения и вредна для человека. Человек, длительно находящийся в абсолютной тишине, испытывает «информационный голод», который может привести к расстройству психики. Но наибольшую угрозу представляют неслышимые инфразвуковые шумы и вибрации. Для инфразвука характерно малое поглощение в различных средах, вследствие чего инфразвуковые волны в воздухе, воде и в земной коре могут распространяться на очень далекие расстояния, оставаясь незамеченными. При этом инфразвук является активным биологическим фактором, влияющим на протекание физиологических процессов в теле человека на всех уровнях элементов, его составляющих, от

клетки до организма в целом.

В шестидесятых годах лаборатория профессора В. Гавро из морского научно-исследовательского центра в Марселе разработала и испытала серию инфразвуковых генераторов различных типов, позволяющих создавать как ненаправленное, так и направленное акустическое излучение большой мощности. Один из излучателей представлял собой трубу длиной 24 метра. Генератором звука являлись либо мембраны с электромагнитом, либо пистонфон – подвижной поршень в цилиндре, либо струя воздуха, направляемая на язычок, как в органе. Другой – представлял собой копию полицейского свистка, только имеющего диаметр полтора метра и максимальную акустическую мощность до двух киловатт, а третий – фазированную решетку пневмоизлучателей. Когда осуществили пробный пуск созданного макета излучателя, пустив его на минимальную мощность, присутствовавшие, даже те, кто находился в соседних помещениях, закричали от боли. Генератор мгновенно выключили, но еще несколько часов все, кто ощутил на себе воздействие инфразвука чувствовали себя разбитыми, а потолок и стены помещения потрескались.

Эксперименты показали, что инфразвуки вредны во всех случаях: слабые – они действуют на внутреннее ухо и воспроизводят всю картину морской болезни с головокружением и рвотой; при средних мощностях наблюдаются внутренние расстройства органов пищеварения и мозга с самыми различными последствиями (параличи, обмороки, слепота и т.д.); при сильных мощностях внутренние органы начинают вибрировать с собственной частотой, вызывая их повреждения, разрыв кровеносных сосудов и остановку сердца.
Действию инфразвука подвергается в первую очередь центральная нервная система, вызывая ряд психических эффектов – от ощущения дискомфорта до появления страха и ужаса.

Землетрясение 26 декабря 2004 года, произошедшее у берегов Суматры и вызвавшее десятиметровые волны цунами – далеко не первое в этих краях повышенной тектонической активности. Хлынувшая на берег вода затопила большие пространства, в том числе уникальный заповедник слонов в Индии. Каково же было удивление людей, когда они увидели, что ни один слон не пострадал – они приняли, поняли сигнал предупреждения и заблаговременно все ушли на ближайшее возвышенное место, куда вода уже не могла добраться. Более того, отправляясь в безопасное место по пути они захватывали попадающихся людей, сажали на свои спины и тем самым спасали их. Индусы хорошо знают мудрость слонов, по этому сопротивления не оказывали.
В заключение несколько слов об инфразвуке на море. История мореплавания знает много случаев встречи с кораблями, плывущими без экипажа, начало которым положила легенда о «Летучем голландце», который в разное время на разных широтах встречали моряки. Легенда появилась естественно не на пустом месте, история знает и много документированных фактов, когда встречался полностью исправный корабль, полный провизии и воды, иногда с даже еще не остывшим обедом на столе, но без единого члена экипажа на борту, при полном отсутствии следов причины, по которой экипаж неожиданно покинул судно. Версии могут быть разными, но наиболее вероятной причиной считается внезапно появившийся сильный инфразвук, вызвавший у экипажа панику. Механизм образования зон концентрации инфразвука в каком-то ограниченном пространстве вполне реален: скорость распространения инфразвука в воздухе пропорциональна корню квадратному из величины его температуры в абсолютной шкале. В результате неоднородности поля температуры воздуха а, следовательно, его коэффициента акустического преломления, возможно образование различных фокусирующих структур в атмосфере (акустические линзы, рефлекторы, звуководы). А источником инфразвука может служить или удаленный шторм или локальный мощный источник, например, смерч или тайфун. Эксперименты показали, что инфразвуки вредны во всех случаях: слабые – они действуют на внутреннее ухо и воспроизводят всю картину морской болезни с головокружением и рвотой; при средних мощностях наблюдаются внутренние расстройства органов пищеварения и мозга с самыми различными последствиями (параличи, обмороки, слепота и т.д.); при сильных мощностях внутренние органы начинают вибрировать с собственной частотой, вызывая их повреждения, разрыв кровеносных сосудов и остановку сердца.
Собственные резонансные частоты некоторых частей тела человека: голова – (20-30)Гц, глаза – (40-100)Гц, вестибулярный аппарат – (0,5-13)Гц, сердце и позвоноч-ник – (4-6)Гц, желудок – (2-3)Гц, кишечник – (2-4)Гц, почки – (6-8)Гц, руки – (2-5)Гц. Особенно опасна частота около семи герц, что соответствует частоте альфа-волн мозга. Действию инфразвука подвергается в первую очередь центральная нервная система, вызывая ряд психических эффектов – от ощущения дискомфорта до появления страха и ужаса..

2.5. Радиоактивные излучения

Атом состоит из ядра и электронов, вращающихся вокруг этого ядра. Ядра атомов состоят из двух видов частиц- протонов и нейтронов. Эти частицы носят название нуклонов. Протон представляет собой ядро атома водорода, который имеет положительный электрический заряд. Нейтроном называется частица с массой близкой к массе протона не обладающая электрическим зарядом. В свободном состоянии нейтрон не стабилен (радиоактивен) – он самопроизвольно распадается, превращаясь в протон, испуская электрон и еще одну элементарную частицу- антинейтрино.

Количество протонов, входящих в состав ядра, определяет его заряд, а суммарное число протонов и нейтронов определяет массу ядра. Большинство химических элементов имеет по несколько разновидностей - изотопов, отличающихся массой ядер. Так водород имеет три изотопа: обычный водород – ядро состоит из одного протона, тяжелый водород, или дейтерий,- ядро состоит из одного протона и одного нейтрона, и тритий- ядро состоит из одного протона и двух нейтронов. Таким образом, изотопы представляют собой ядра с одинаковым количеством протонов, но разным количеством нейтронов. Количество протонов, или зарядовое число ядра определяет его номер в таблице Менделеева.

Огромная энергия связи нуклонов в ядре заставляет их притягиваться друг к другу несмотря на силы электростатического отталкивания одноименных зарядов. Ядерное взаимодействие между нуклонами получило название сильного взаимодействия. Это взаимодействие проявляется на очень малых расстояниях между нуклонами и не зависит от величины заряда этих частиц.

Радиоактивность это самопроизвольное превращение неустойчивого изотопа химического элемента в другой изотоп. Сущность явления радиоактивности состоит в самопроизвольном изменении состава атомного ядра. Такие превращения сопровождаются испусканием ядрами элементарных частиц, либо других ядер.(Например, альфа частиц - ядер гелия). Радиоактивность может быть естественной и искусственной, между ними нет принципиального различия. Процесс радиоактивного превращения в обоих случаях подчиняется одним и тем же законам.

Число радиоактивных атомов со временем убывает по экспоненциальному закону. Время, за которое распадается половина первоначального количества атомов, называется периодом полураспада. Период полураспада для известных в настоящее время радиоактивных веществ колеблется 3х10-7 степени сек. до 5х10 в 15 степени лет. Новые продукты распада также могут быть радиоактивными. В результате возникает целый ряд радиоактивных превращений.

В процессе радиоактивного распада могут быть четыре вида ионизирующих излучений: альфа –лучи – поток ядер гелия; бета- лучи – поток электронов; гамма лучи – электромагнитное излучение и нейтронное излучение.

Основное воздействие этих излучений на окружающие вещества- это ионизация атомов и молекул в результате потери ими одного или нескольких отрицательных частиц в результате которого образуется пара ионов- положительного и отрицательного электрического заряда. Отдельные химические элементы, точнее их изотопы могут излучать альфа-частицы (например, Полоний 210), нейтроны (например, Калифорний 252). Как правило, все излучения частиц сопровождаются электромагнитным излучением.

3.Применение электромагнитного поля для целей охраны судов и портовых средств

3.1.Шкала электромагнитных волн

При внимательном рассмотрении состава технических средств охраны можно сделать вывод о том, что принцип действия основных охранных систем связан с электромагнитными излучениями, как активными, так и пассивными. Для электромагнитных волн характерен громадный диапазон частот, который отличается большим разнообразием по способу генерации и приема сигналов, распространению в земной атмосфере, помехозащищенности, сложности реализации, стоимости. Принято весь диапазон электромагнитного излучения делить на следующие виды: радиоволны, оптическое излучение, рентгеновское излучение и гамма- лучи.

Радиоволнами называется электромагнитные волны, длина от λ= 10⁴ метра до λ= 5х10^{- 5} метра, или частоты от ƒ= 3х10⁴ герц до ƒ= 6х10¹² герц, соотношение между длиной волны λ и частотой ƒ определяется по формуле:

λ= С\ƒ, где С- скорость света в вакууме-300 000 км\сек

Весь диапазон радиоволн в связи с особенностями распространения и генерации принято делить на 9 поддиапазонов:

сверхдлинные волны, длинные волны, средние волны, короткие волны, метровые волны, дециметровые волны, сантиметровые волны, миллиметровые волны, субмиллиметровые волны. Согласно международному регламенту радиоволны делятся на 12 поддиапазонов.

Оптическим излучением или светом называются электромагнитные волны, длины которых лежат в диапазоне от 10 нм до 1мм (1нм=10^{- 9}метра). К оптическому излучению относятся инфракрасное, видимое и ультрафиолетовое излучения.

Инфракрасным излучением (ИК) называется электромагнитное излучение, испускаемое нагретыми телами, длина волны от 1мм до 770нм.

Видимым излучением называется электромагнитное излучение с длинами волн от 770нм до 380нм, которое способно вызывать зрительное ощущение в человеческом глазе.

Ультрафиолетовым излучением (УФ) называется электромагнитное излучение с длинами волн от 380нм до 10нм.

Рентгеновским излучением называется электромагнитное излучение, которое возникает при взаимодействии заряженных частиц с атомами вещества и характеризуется длинами волн от 10нм до 10^{- 12}метра. Гамма- излучением называется электромагнитное излучение, которое испускается возбужденными атомными ядрами при радиоактивных превращениях и ядерных реакциях, а также возникает при распаде частиц и других процессах. Длины волн менее 0,1нм. По условиям распространения радиоволны принято делить на диапазоны:

-сверхдлинные волны – частота 3-30кГц, длина волны – 100-10км;

-длинные волны - частота 30- 300кГц, длина волны – 10-1км;

-средние волны - частота 300кГц – 3МГц, длина волны – 1км-100м;

-короткие волны - частота 3МГц – 30МГц, длина волны – 100м-10м;

-ультракороткие волны – частота 30МГц-300000МГц, длина волны – 10м-1мм.

Только в космическом пространстве радиоволны распространяются по пря­молинейным траекториям. В условиях Земли на траекторию радиоволн влияют электрические свойства почвы, атмосфера, рельеф местности.

В диапазоне сверх­длинных волн Земля наиболее близка к идеальному проводнику. По этой причине эти волны полностью отражаются от земной поверхности и мало теряют в ней энергии. Для сверхдлинных волн сферическая поверхность земли \высота шаро­вого сегмента соизмерима с длиной волны вызывает дифракцию, в результате которой эти волны огибают земной шар и радиосвязь возможна на очень больших расстояниях при сравнительно небольшой мощности передатчика. В диапазоне сверхдлинных и длинных волн электромагнитная энергия отражается от нижнего слоя ионосферы и от Земли,

распространяясь между ними как в ги­гантском волноводе. Если длина волны более 20км, то поглощение энергии в мор­ской воде и почве не исключает возможности связи с подводными лодками и под­земными объектами.

При переходе к средневолновому диапазону заметно уменьшается проводимость почвы и ионосферы. Радиоволны в этом диапазоне распространяются по двум траекториям: как поверхностная волна \вдоль земной поверхности \ и как пространственная волна \за счет отражения от верхних слоев атмосферы \. Днем ионизированный слой Д достаточно мощный, поэтому энергия пространственной волны уменьшается, дважды пройдя через слой Д. Ночью слой Д отсутствует, поэтому дальность радиосвязи в этом диапазоне резко увеличивается. Для этого диапазона радиоволн характерно наличие зон молчания \области фединга \, которые образуются за счет различной дальности распространения поверхностной и пространственной волн.

Короткие радиоволны достигают слоя ионосферы F1F2, так как потери энергии в ионосфере уменьшаются, вместе с тем потери в почве возрастают. Поэтому, в этом диапазоне связь на большие дальности поверхностными волнами невозможна, тогда как при помощи пространственных волн достаточно небольшой мощности передатчика, чтобы обеспечить связь на 10000-20000км. Для коротких волн характерны следующие особенности:

- наличие зон молчания – расстояние от максимальной дальности поверхностной волны до минимальной дальности пространственной волны;

- в зависимости от времен года и суток существуют наиболее выгодные

частоты для радиосвязи на большие расстояния. В дневное время рекомендуются наиболее короткие волны длиной 10-25м, а ночью – 35-100м.;

- сильно сказываются факторы, влияющие на устойчивость связи из-за замираний \федингов \; пространственная волна может отразиться от F1 и от F2 и в определенной точке земли они могут оказаться в противофазе. Возможно ближнее и дальнее эхо из-за полного огибания радиоволнами поверхности земного шара.

В диапазоне УКВ радиоволны распространяются преимущественно по прямолинейным траекториям. В этом случае, максимальная дальность действия для условий земного шара может быть рассчитана по формуле:

 

Д=4,12(√ H +√ h)

 

где Д – дальность связи максимальная -км, Н – высота передающей антенны- м, h – высота приемной антенны -м.

По таким же траекториям распространяются волны оптического диапазона. Следует учитывать, что в этом диапазоне усиливается затухание в атмосфере из-за наличия кислорода, паров воды и капель дождя, так как длина волны соизмерима с указанными препятствиями.

3.2.Модуляция и демодуляция радиосигналов

Технической основой передачи информации с помощью радиоволн является генератор незатухающих колебаний. Генератор вырабатывает колебания высокой частоты (несущая частота) постоянной амплитуды. Эти колебания сами по себе никакой информации не несут. Для передачи полезной информации необходимо изменять параметры несущей частоты. Таким образом, модуляцией называется процесс изменения параметров несущих колебаний по закону передаваемого сообщения. В соответствии с этим различают амплитудную, частотную и фазовую модуляции. При амплитудной модуляции несущей частоты ώ частотой Ω передаваемой информации формируются три радиоволны с близкими частотами ώ - Ω, ώ и ώ + Ω. В радиоприемнике производится освобождение полезного сигнала от несущей частоты. Следует учитывать, что несущая частота ώ должна быть во много раз больше частоты Ω модулирующего напряжения. Полоса частот передатчика при частотной и фазовой модуляциях шире, чем при амплитудной. Преимуществом частотной модуляции является большая помехоустойчивость. Поэтому эти колебания применяются для высококачественной передачи сигналов в диапазоне УКВ, где на каждую радиостанцию выделена полоса частот в 15- 20 раз большую, чем при амплитудной модуляции в диапазонах ДВ, СВ, КВ. Частотная модуляция используется в телевидении для передачи звукового сопровождения. Если модулирующий сигнал синусоидальный, то форма модулированных колебаний и их спектральный состав для частотной и фазовой модуляций одинаковы. В многоканальных системах связи используется импульсная модуляция, которая определяется четырьмя параметрами: амплитудой, частотой следования, длительностью (шириной) и фазой. В соответствии с этим возможны четыре типа импульсной модуляции: амплитудно- импульсная, частотно- импульсная, широтно- импульсная и фазово- импульсная.

Процесс выделения низкочастотной составляющей называется демодуляцией или детектированием. Электрические смешанные колебания несущей и модулирующей частот подаются к устройству, которое проводит ток только в одном направлении, при этом колебания превращаются в ряд импульсов тока одного знака. Если амплитуда колебаний на входе детектора постоянна, то импульсы имеют одинаковую амплитуду. Если амплитуда колебаний на входе детектора изменяется, то высота импульсов становится различной. Огибающая импульсов при этом повторяет модулирующее напряжение, в котором содержится полезная информация. Следующей задачей детектирования является избавление от высокой частоты, присутствующей в сигнале после прохождения нелинейного устройства- детектора. Эта задача решается путем пропускания сигнала через фильтр, который не пропускает высокочастотную составляющую сигнала.

3.3.Принципы формирования радиолуча

Поверхность параболоида вращения обладает замечательным свойством: лучи выходящие из фокуса и отраженные зеркалом оказываются параллельными друг другу и оптической оси параболоида для передатчика. И, наоборот, параллельные лучи от бесконечно удаленного источника электромагнитных колебаний концентрируются в фокусе параболоида при приеме радиосигнала. Коэффициент усиления такой антенны зависит от ее диаметра и длины волны принимаемого сигнала.

 

определяется мощностью передатчика и чувствительностью приемника.

При передаче радиосигнала параболическая антенна формирует направленный луч, который характеризуется диаграммой направленности, угол 2β называют шириной диаграммы направленности, длина диаграммы L определяется мощностью передатчика и чувствительностью приемника 2β.

2β

d

 

L

 

Рис 2