+7 (495) 234-32-12
пн-пт с 9.30 до 18.00

Корзина пуста

Все системы безопасности в одном центре
Продажа Доставка по России Монтаж Обслуживание
Поиск по каталогу

Активные Гидро Акустические Станции (ГАС)
для обнаружения подводных диверсантов/Diver Detection Sonars (DDS). Обзор

Системы защиты акваторий«В настоящее время тактику действий и методы подготовки подводно-диверсионных сил и средств (ПДСС) развитых стран приняли на вооружение различные террористические и экстремистские группировки с целью проведения террористических акций и диверсий на судах, в портах и на других прибрежных экономических объектах.».
Об этом пишут Константин Семёнович Сиденко, кандидат технических наук, адмирал, командующий Восточным ВО и профессор ТОВМИ им. С. О. Макарова Сергей Анатольевич ГОЛОБОКОВ. [1]

Поэтому защита Особо Важных объектов со стороны акваторий продолжает оставаться актуальной задачей. Существует даже неподтверждённая версия, что катастрофа в Мексиканском заливе на нефтяной платформе Deepwater Horizon компании British Petroleum была вызвана диверсией. [2]

Наиболее важной в системе защиты объектов является подсистема обнаружения. Остальные подсистемы (связи, оповещения, управления и нейтрализации) приводятся в действие после получения данных об обнаружении диверсантов - террористов.
Гидроакустические системы защиты акваторий
При движении в воде подводные диверсанты обладают рядом демаскирующих факторов, что может быть использовано для их обнаружения.

В отличие от других, эта подсистема должна функционировать постоянно, что предъявляет повышенные требования к ее надёжности.

Исходя из имеющейся информации, следует, что основу подсистемы обнаружения подводных диверсантов-террористов составляют стационарные и мобильные гидроакустические средства обнаружения. [3]

Это объясняется тем, что звук является единственным видом излучения, которое хорошо распространяется в мутной или солёной воде.

Следует подчеркнуть, что, поскольку боевые пловцы на ластах с изолирующими дыхательными аппаратами (ребризерами) практически бесшумны, для их обнаружения эффективны только активные гидроакустические средства обнаружения.

Активные Гидроакустические Станции (ГАС) для обнаружения малоразмерных целей, таких как боевые пловцы, в англоязычной литературе часто обозначают аббревиатурой DDS (Diver Detection Sonars).

Методы и средства защиты от подводных диверсантов подробно рассматриваются в обзоре: http://en.academic.ru/dic.nsf/enwiki/1312355.

Авторский перевод на русский размещён по адресу: http://www.akvilona.ru/news/anti-frogman.htm.

Обзор существующих ГАС для обнаружения малоразмерных целей

Можно предположить, что для специалистов, проектирующих системы обеспечения безопасности особо важных объектов, обзор существующих ГАС для обнаружения малоразмерных целей может быть полезным.
Тактико-технические характеристики таких станций приведены в отдельной таблице... Все данные взяты из открытых источников, преимущественно из Интернета.

  • ГАС Анапа-МЭ, разработанная ЗАО «Аквамарин» - это российская модель, сведения о которой недавно появились в открытом доступе. Станция может быть укомплектована дополнительной аппаратурой для измерения скорости звука и гидростатического давления в воде.
    Это одна из двух ГАС, разработчики которых указывают на важность учёта гидрологических условий на акватории для успешного обнаружения целей. Станция интегрирована с корабельным гранатомётом и в таком комплексе представляет собой боевую военно-морскую систему, предназначенную для использования в военное время. Использование такого комплекса в мирное время, когда есть вероятность случайного попадания в зону ответственности дайверов-любителей, может являться неприемлемым риском. http://www.akvilona.ru/news/anti-frogman.htm.
  • ГАС Трал-М. Данные о ГАС Трал-М приведены в рекламно-информационной статье [4]. В ней упоминаются станции, предназначенные для работы в морских условиях и в условиях пресного мелководья. Указано, что первые из них работают в более низкочастотной области и обладают большими массогабаритными характеристиками.
  • Нерпа-М - Морская система от ОАО «Тетис-КС».
  • Sentinel IDS - станция, разработанная Sonardyne International Limited. Информация о возможном использовании приведена на сайте: http://www.wi-ltd.com/security/Maritime_Security/Diver_Detection/PULSAR-XS_Military_Spec_Diver_Detection_System.>
    Можно предположить, что международная торговая сеть Westminster International Limited предлагает эти сонары как составные части системы защиты объекта со стороны акватории.
    Дальность обнаружения целей производители указывают в зависимости от характеристик дна акватории. Важность учёта гидрологических характеристик более подробно будет рассмотрена ниже.
  • DDS 9000 и DDS 9001. Разработчики сонаров DDS 9000 и DDS 9001 из Kongsberg Maritime также указывают на то, что максимальные дальности обнаружения сильно зависят от температур и солёностей вод на защищаемой акватории.
  • Cerberus Mod2 от Atlas Elektronik UK продвигается на рынках как PDDS – портативный DDS. Это самая маленькая, опускаемая с борта ГАС. Её предлагают даже для защиты яхт. Она является следующей моделью производителя после Cerberus - blue egg-shaped ultrasound device
    Вызывает удивление цифра энергопотребления рабочего места оператора, 2.4КВт. Это во много раз больше, чем у станций других производителей. Возможно, это просто опечатка(?).
  • PointShield™ и AquaShield™. Наибольший интерес представляют активные ГАС для обнаружения и сопровождения малоразмерных целей (DDS) разработанные израильской компанией DSIT Solutions Ltd: PointShield™ и AquaShield™.
    И если PointShield™ по своим тактико-техническим характеристикам сравнима с опускаемыми с борта станциями, то AquaShield™ обеспечивает рекордные параметры, в первую очередь, заявленную дальность обнаружения. DSIT - единственный зарубежный производитель гидроакустических станций, о которых есть сведения об успешных испытаниях в России: http://www.svspt.ru/press/news/13/.

Физика распространения звука под водой и проблемы обработки гидроакустических сигналов

Данный раздел имеет научно-популярный характер и его имеет смысл прочитать тем, кому интересна физика распространения звука под водой и проблемы обработки гидроакустических сигналов. Цель этого раздела - показать, что гидроакустика - это довольно сложная наука и в принятии решений о системах безопасности акватории должен принимать участие инженер — гидроакустик. Самые предварительные сведения о распространении звука в воде можно посмотреть, например в http://corpuscul.net/teoriya-zvuka-2/zvuk-v-razlichnyx-sredax/.
Активные гидроакустические станции - это устройства, которые излучают мощные ультразвуковые импульсы, принимают и выделяют слабые сигналы, отражённые целями на фоне мощных помех. Сам принцип аналогичен работе РЛС (Радио Локационных Станций) в воздухе, но есть два принципиальных отличия, усложняющие работу гидролокационных устройств.
Первое. Звуковые лучи под водой не прямые, и их траектория сильно зависит от температуры и солёности воды, то есть и от сезона.
На рисунке ниже приведена лучевая картина распространения звука под водой для неглубокой перемешанной морской акватории:
Лучевая картина распространения звука под водой.

Глубина водоёма составляет 12 метров, источник звука – на глубине 7.2 метра.
Диаграмма направленности источника отклонена вверх, к поверхности на 1.2° от горизонтали. Скорость звука по всей глубине почти постоянная. Разница между максимальной и минимальной скоростью составляет всего 0.77м/с, что соответствует изменению температуры примерно на 0.3°C.
Солёность воды можно уверенно считать постоянной по глубине.
А особенности распространения звука и будут определяться этим «почти».
В промежутке глубин
от 8 до 9 метров наблюдается крохотный локальный минимум скорости звука. Однако, его хватает, чтобы на этих глубинах сформировался бы подводный звуковой канал (ПЗК) — сгущение лучей, по которому звуковая энергия распространяется почти без потерь.

И если подводный диверсант движется к объекту, защищаемому ГАС, на глубинах 5 — 10 метров, то найдётся луч, соединяющий станцию и диверсанта. Вдоль этого луча излучённый звук достигнет пловца, рассеется на его лёгких, на баллонах, на дыхательном мешке или на шлейфе пузырьков выдоха. Затем, по этому же лучу рассеянный звуковой сигнал достигнет приёмной антенны ГАС и будет выделен из шумов электроникой. Надо полагать, что дальности обнаружения, указанные в ТТХ всех станций, рассчитаны именно для случая, когда существует такой «прямой» луч, не переотражённый ни дном, ни поверхностью.
Но, на самом деле, гидрологическая ситуация не всегда бывает столь благоприятной.
Ниже приведена зависимость скорости звука от глубины C(z), измеренная летом в одном из неглубоких пресноводных водохранилищ в европейской части России:

Системы защиты акваторийВерхний слой хорошо прогрелся солнцем, на глубине 1м температура составила 27ºC, что соответствует скорости звука 1504м/с.

А со дна бьют холодные ключи, и на глубине 4 метра температура - всего 8.5ºC, что соответствует 1440м/с.
Вертикальный градиент скорости составляет 21м/с на метр, что примерно в сто раз больше, чем в предыдущем случае.
Системы защиты акваторийА радиус поворота звукового луча обратно пропорционален этому градиенту и составляет около 70метров:

Поэтому, все лучи, вышедшие из источника, очень круто отклоняются вниз. На расстояниях больше, чем 130 метров нет ни одного «прямого» луча, а на расстояниях свыше 330 метров — луча, который отразился бы от дна не более 1 раза. И при расчёте дальности обнаружения надо будет учитывать, что при отражении от дна будут ослаблены как прямой, так и рассеянный целью сигналы. Обратите внимание, что диверсант, плывущий в тёплой воде на глубине менее двух метров, может добраться прямо до станции необнаруженным.

Второе важное отличие ГАС от РЛС - это наличие мощной «реверберационной» помехи – звука, отражённого и рассеянного неровностями дна, волнующейся поверхностью и толщей воды.
Для РЛС, как правило, самыми существенными помехами являются естественные и индустриальные шумы. И поэтому в радиолокации, по крайней мере, теоретически, всегда можно добиться необходимого значения отношения Сигнал/Шум, увеличивая мощность передатчика.
В гидролокации очень важен учёт реверберации. И в этом случае увеличение мощности излучателя не решает проблемы, поскольку при этом приблизительно одинаково возрастают интенсивность сигнала, рассеянного целью и интенсивность реверберационной помехи.
Поэтому правы те производители ГАС, которые указывают разную дальность обнаружения над разным дном. Нарушителю легче «спрятаться» среди мощных эхо-сигналов, рассеянных скалистым дном.
Обработка гидроакустических сигналов является очень сложной задачей.

Подводя итог, можно утверждать, что дальность обнаружения определённой цели конкретной гидроакустической станцией является параметром не только станции, но и акватории с пространственными и сезонными изменениями гидрологических условий, с определёнными акустическими свойствами дна и другими, не всегда точно известными заранее характеристиками.

Из изложенного выше следует, что при проектировании систем безопасности объектов, у которых хотя бы часть периметра проходит по акватории, для выбора производителя и модели ГАС, для определения места и способа её установки, необходимо проведение предварительных гидрологических и инженерных работ, с участием специалистов гидроакустиков.

Однако окончательное решение о структуре системы должно принадлежать руководителю служб безопасности, который знает возможную тактику действий диверсанта и формирует так называемую «модель нарушителя».
Например, если гидроакустик предупреждает, что возможны ситуации, когда нарушитель может остаться необнаруженным, службы безопасности должны предусмотреть иные, не гидроакустические средства. Например, магнитометрическую систему для обнаружения движущихся близко к дну нарушителей и видеокамеры охранного наблюдения и тепловизоры — под самой поверхностью воды. Отдельной задачей служб безопасности, является средства воздействие на нарушителей, и, желательно, не только летального воздействия.

Список использованной литературы

1. Сиденко К.С., Голобоков С.А. Защита портов и одиночных судов с помощью необитаемых подводных аппаратов. Ж. Морской Флот № 5, 2008г., стр. 28. http://www.morflot.su/archives/articles1811file.pdf
2. Штейнберг Марк. Взрыв на платформе Deepwater Horizon: авария или диверсия. Ж. Чайка, Нью-Йорк, № 11 (166), 2010г. http://www.chayka.org/node/2823
3. Щербаков Г.Н., Шлыков Ю.А., Бровин А.В. Защита важных объектов от подводного терроризма. Ж. Специальная Техника № 2 2008г. http://www.bnti.ru/aprintit.asp?aid=966
4. Скрипак В.И., Стракович В.В. Активные гидроакустические станции обнаружения подводных пловцов. Обозрение армии и флота, №6, 2007г. стр. 50. Аналитика, факты, обзоры. Раздел «дистанционные методы измерений в океане».http://www.be-and-co.com/oaf_pdf/oaf060750.pdf

Благодарности

Прежде всего, обязан поблагодарить жену, Ольгу Альбертовну Лапидус, которая приняла активное участие в организации экспедиций и в проведении гидрологических работ.
Благодарю Олега Евгеньевича Попова, оказавшему мне существенную помощь в расчётах распространения звука.
Благодарю Андрея Александровича Свадковского за ценнейшие замечания на всём протяжении работы.
Благодарю весь персонал научно-технического отдела АйТиМаксима за понимание и постоянную интеллектуальную и моральную поддержку.

Дополнительные материалы по теме

Обзор существующих ГАС для обнаружения малоразмерных целей (Тактико-технические характеристики).
Гидроакустические системы защиты акватории фирмы DSIT.
Гидроакустическая система защиты акватории PointShield.
Гидроакустическая система безопасности акватории AquaShield
Презентация работы системы защиты акватории.
Методы и средства защиты от подводных диверсантов
Террористическая угроза под волнами
Военно-морской флот США оборудует беспилотные катера системами нелетального вооружения

Автор статьи: Антокольский Л.М.
Главный инженер ООО «АйТиМаксима»
leonid@itmaxima.ru

Автор будет очень благодарен за замечания и предложения по сути предоставленного материала, с удовольствием примет участие в дискуссиях и постарается учесть все замечания и добавления.

Если у Вас возникли вопросы, обращайтесь к нашим специалистам.
Задайте вопрос и закажите оборудование!