Облик перспективного комплекса инженерной разведки и разминирования

А ктуальность разработки сухопутного дистанционно-управляемого комплекса инженерной разведки и разминирования обусловлена необходимостью решения антитеррористи-ческих задач на основе новых методов обнаружения, идентификации ВУ и их траления.

Во-первых, опыт проведения контртеррористических и миротворческих операций, а также мероприятий по антитеррору и ликвидации их последствий свидетельствует о том, что су- ществующие дистанционные средства инженерной разведки не обеспечивают должной безопасности их эксплуатации в основном из-за малой дальности обнаружения ВУ и высокой вероятности подрыва операторов, ведущих поиск.

Во-вторых, критический анализ существующих приборов разведки и разминирования показал, что основными недостатками являются:

• ♦    низкая безопасность поисковых работ из-за отсутствия подвижных ди-

• станционно-управляемых средств разведки и разминирования;

• ♦    отсутствие возможностей по дистанционному обнаружению самодельных ВУ, установленных на деревьях, столбах, фермах ЛЭП и других элементах строительных сооружений;

• ♦    низкая селективность нелинейных радиолокационных приборов разведки при поиске ВУ в условиях наличия контактных помех радиоприему;

• ♦    низкая помехозащищенность индукционных и магнитометрических

  
  
  

  средства оптикоэлектронной разведки

  антенны переднего и бокового обзора 2-частотного

  

  нелинейного

  детектор обнаружения и распознавания ВОП на основе метода меченых нейтронов

  гусеничный движитель

  Рис. 1. Вариант сухопутного дистанционно-управляемого комплекса, реализующий многозональный принцип разведки и многоканальный анализ сигнатур

  
  

  поворотная платформа

  
  
  

  Рис. 2. Вариант дистанционно-управляемой платформы для доставки антенны индукционного трала к месту обнаружения ВУ

  
  

приборов при наличии источников промышленных электромагнитных помех и железобетонных сооружений, а также металлического мусора на маршруте движения разведывательной группы;

• ♦    отсутствие возможности идентификации взрывоопасных предметов в непрозрачных средах и точного определения их координат нелинейным радиолокатором;

• ♦    отсутствие возможности дистанционного траления инженерных боеприпасов и взрывных устройств, в т.ч. самодельных.

Кроме того, основным недостатком искателей неконтактных взрывных устройств типа NR-900EK является отсутствие возможности определения точных координат ВУ, находящихся непосредственно в полупроводящих средах. Это обусловлено, прежде всего, влиянием характеристик укрывающих сред (диэлектрической и магнитной проницаемости, удельной проводимости) на направление и скорость распространения зондирующей и рассеянной ВУ электромагнитной волны. Все это, а также многое другое определило проблему инженерной разведки и обеспечения безопасности при поиске мин и взрывных устройств на маршрутах движения разведывательных групп. Решение данной проблемы возможно за счет создания сухопутного дистанционно-управляемого комплекса инженерной разведки модульного типа. Данный комплекс должен обеспечить высокую достоверность идентификации и точность определения координат взрывоопасного предмета (ВОП) в полупроводящих средах, а также установленных на деревьях, фермах ЛЭП, столбах и других элементах строительных сооружений за счет применения многозонального принципа поиска и многоканального анализа спектрально-временной структуры не только эхосигналов в широком диапазоне частот электромагнитного спектра, но и сигналов с детекторов вторичного ядерного излучения, возникающих при облучении скрытого объекта потоком быстрых меченых нейтронов. Внешний вид одного из предлагаемых нами вариантов сухопутного дистанционно-управляемого комплекса инженерной разведки и разминирования, а также его состав представлены на рис. 1, 2. Кроме того, в состав комплекса должна входить машина управления боевыми роботизированными средствами и устройство маркирования, которые в статье не представлены. Важным, в силу огромного числа потребителей электрической энергии, является вопрос автономного электропитания подобных машин. Прогноз развития систем автономного электропитания на десятилетний период для подвижных платформ показал, что в течение этого периода возможно увеличение времени автономной работы на поле боя более чем в два раза за счет использования молекулярных накопителей электрической энергии.

Для решения задачи точного определения координат скрытого объекта (ВУ), достоверного его обнаружения и идентификации целесообразно использовать не имеющие аналогов детекторы взрывчатых веществ на основе метода меченых нейтронов (ММН). К настоящему времени в Объединенном институте Ядерных исследований (г. Дубна МО) на основе ММН разработан и создан широкий класс разнообразного типа детекторов – переносных и стационарных. Следует отметить, что использование данного типа детекторов позволяет не только обнаруживать скрытое взрывчатое вещество, но и устанавливать его состав. Важно, что уровень радиации спустя 10 мин. после окончания работы такого типа детектора, в отличие от метода ЯКР (регистрации ядерно-квадрупольного резо- нанса атомов взрывчатого вещества), не превышает уровень естественного фона, утвержденного нормами НРБ-99. Детекторы взрывчатых веществ (ВВ), использующие технологию ММН, получили в последнее время широкое распространение [1 – 5]. Главное преимущество ММН состоит в том, что он позволяет определять элементный состав скрытого вещества, что невозможно сделать с использованием обычных х- и γ-лучевых сканеров, которые отражают только контраст плотности облучаемого объекта. Основным недостатком ММН является большое время (3 – 10 мин.), необходимое для обнаружения и идентификации скрытого объекта [6 – 8]. Поэтому в составе комплекса данный детектор должен использоваться как средство дополнительной разведки местности, компенсирующее недостатки радиолокационных средств, а именно в части их точности определения координат и низкой селективной способности.

В ММН используется поток быстрых нейтронов с энергией 14 МэВ, которые образуются в бинарной ядерной реакции d + t → α + n. В качестве источника нейтронов используется портативный нейтронный генератор со встроенным многосекционным альфа-детектором, с помощью которого осуществляется мечение нейтронов, вылетающих в направлении облучаемого скрытого объекта. Меченые нейтроны, обладая большой проникающей способностью, облучают поверхность земли и при наличии в ней ВУ на глубине до 1 м индуцируют реакции неупругого рассеяния нейтронов на ядрах веществ, входящих в состав почвы. В результате протекания указанных реакций испускаются γ-кванты с энергетическим спектром, характерным для каждого химического элемента вещества почвы. Характеристические γ-кванты регистрируются в совпадениях с сигналом от α-частицы, детектируемой многосекционным альфа-детектором. Измерения временного интервала между сигналами с α- и γ-детекторов дает возможность измерить расстояние от источника нейтронов до точки, из которой был испущен γ-квант [6] (Z-координату), а знание номера элемента альфа-детектора, зарегистрировавшего альфа-частицу, дает информацию о координатах объекта X и Y в плоскости, перпендикулярной движению нейтрона. Таким образом, мы имеем 3D информацию о положении скрытого объекта в полупроводящей среде.

Важно, что распознавание и идентификация ВОП в данном комплексе происходит автоматически, т.е. без участия оператора. Реализация автоматической идентификации и распознавания скрытых объектов возможна за счет использования различных разработанных нами математических методов и, в частности, метода нейронных сетей (МНС).

Применение МНС для идентификации скрытых объектов имеет свои преимущества и недостатки. Преимущества: сверхбыстрая работа; само-обучаемость. Недостатки: сложность выбора конфигурации НС, а именно количества нейронов во внутренних слоях, количества слоев и связей между ними; трудности представления данных, изменяющихся в широком диапазоне; нетривиальность выбора обучающего материала [6 – 9]. В настоящее время разработан и успешно используется метод идентификации, основанный на измерении соотношения интенсивностей линий характеристического излучения ядер углерода, азота и кислорода.

Прогноз развития средств дистанционной разведки местности на наличие взрывных устройств показывает, что в настоящее время и в ближайшей перспективе предпочтение отдается методам линейной и нелинейной многочастотной радиолокации [10 - 11], обеспечивающих высокие темпы инженерной разведки от 4,7×10⁴ м²/ч до 7,6×10⁴ м²/ч. Такие средства позволят при реализации в переносных приборах разведки увеличить, как показали предварительные расчеты, в среднем в 3 – 6 раз темп поиска, а при реализации на подвижном дистанционноуправляемом носителе до 10 раз относительно средних темпов разведки существующими приборами.

Для решения проблемы обнаружения ВУ, находящегося на поверхности в условиях, при которых глаз человека (оператора) не в состоянии видеть и различать местность и объекты на ней, целесообразно в состав роботизированной машины инженерной разведки местности ввести средства оптикоэлектронной разведки.

В состав комплекса должно также входить устройство для дистанционного инициирования взрыва инженерных и артиллерийских боеприпасов, в том числе неразорвавшихся артиллерийских снарядов и авиабомб на территории, являющейся или ранее бывшей ареной боевых действий. Известны устройства, реализующие способы уничтожения ВОП за счет использования накладного заряда ВВ, ги-дропневматической струи и электростатического разряда. Недостатком таких способов является сложность в исполнении операций по уничтожению ВОП, находящихся в толще полупроводящего слоя (грунте, морской и пресной воде). Поэтому для обеспечения возможности дистанционного траления ВОП, находящихся в полупроводящих средах, целесообразно использовать индукционный нагрев токопроводящих поверхностей корпуса взрывателей, чувствительных к высоким температурам ( табл. 1 ). Индукционный нагрев взрывателя до определенной температуры, за счет размещения антенны индукционного трала над местом закладки ВУ, позволит обеспечить воспламенение высокочувствительного инициирующего ВВ во взрывателе и уничтожение ВОП. Анализ современной научно-технической литературы посвященной вопросу инженерной разведки при выполнении антитеррористических и специальных мероприятий показал, что аналогов предлагаемого сухопутного дистанционно-управляемого комплекса инженерной разведки и разминирования не существует. Предварительные расчеты показали, что применение подразделениями комплекса позволит:

• ♦    увеличить темп инженерной разведки местности до 10 раз относительно средних темпов разведки существующих приборов;

• ♦    обеспечить снижение потерь среди личного состава, ведущего инженерную разведку местности, практически до нуля, за счет использования дистанционной разведки местности на подвижном носителе;

• ♦    обеспечить стопроцентную степень идентификации взрывчатого вещества и особенностей конструкции взрывного устройства

  Табл. 1. Характеристики некоторых взрывчатых веществ

  Тип взрывчатого вещества	Температура вспышки, °С	Примечание
  ТНРС (тринитрорезорцинат свинца)	250	применяется в контактных датчиках в алюминиевом корпусе
  Нитрогликоль	215	используется для изготовления труднозамер-зающих динамитов
  Нитроглицерин	215 – 218	при быстром нагревании до 180 °С взрывается, используется для изготовления бездымных порохов и динамитов
  ТЭН	215	применяется в боеприпасах и специальных подрывных снарядах
  Гексоген	230	применяется для снаряжения кумулятивных снарядов
  Тетрил	190	применяется в капсюлях-детонаторах, в сплавах с тротилом для снаряжения боеприпасов

  
  

за счет использования N -факторного пространства признаков для распознавания и идентификации с использованием искусственного интеллекта;

• ♦    в автоматическом режиме обнаруживать, определять координаты и распознавать взрывоопасные, а также другие малоразмерные объекты военного назначения на маршрутах

движения разведывательных групп (разведывательно-сигнализационные приборы, забрасываемые передатчики помех и др.).

Предпроектное состояние работы характеризуется наличием результатов исследований по отдельным научнотехническим и технологическим вопросам создания комплекса в ВУНЦ СВ «ОВА ВС РФ», Объединенном институте Ядерных исследований (г. Дубна), Ижевском научно-исследовательском технологическом институте «Прогресс» и в других организациях.

Авторы надеются, что предлагаемый вариант сухопутного дистанционноуправляемого комплекса инженерной разведки и разминирования при реализации в новом средстве поиска позволит снизить потери среди наших войск при выполнении задач по разминированию местности