Обнаружение противопехотных мин в почве с использованием теплового воздействия СВЧ-энергии

• Автор: Бакуменко, Алексей Викторович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 124 с.

Оглавление
Введение
Глава1. Обзор литературы
1.1. Методы обнаружения объектов под поверхностью почвы
1.2. Мины как вид вооружения
1.3. Методы обнаружения мин, основанные на различии физических и химических свойств почвы и объекта
1.3.1. Индукционные детекторы металлических предметов в почве
1.3.2. Детекторы испаренных миной веществ
1.3.3. ИК детекторы
1.3.4. Акустические методы обнаружения мин
1.3.5. Радиолокационные методы
1.4. Метод Воскобойника-Морозова
1.5. Выводы по обзору литературы. Постановка задачи. 35 Глава 2. Формирование температурного поля на
поверхности почвы при облучении ее СВЧ энергией
2.1. Обнаружение неметаллической мины
2.1.1. Обоснование модели расчета
2.1.2. Математическая модель и результаты расчетов
для однородной среды
2.1.3. Математическая модель и результаты расчетов
для двухслойной среды
2.2. Обнаружение металлической мины
2.2.1. Обоснование модели расчета
2.2.2. Математическая модель и результаты расчетов
Глава 3. Экспериментальные исследования
3.1. Обоснование выбора частотного диапазона
3.2. Экспериментальное оборудование

3.2.1. Источники излучения на частоте 2,45 ГГц
3.2.2. Источники излучения на частоте 5,8 ГГц
3.2.3. Регистратор теплового (ИК) излучения
3.2.4. Ящик с песком
3.3. Исследования нагрева почвы
3.4. Исследования скорости нагрева почвы в двухслойной модели
3.5. Эксперименты по обнаружению реальных мин. 87 Глава 4. Военно-технические аспекты разработанного метода
4.1. Требования к аппаратуре миноискания
4.1.1. Требования к частоте излучения
4.1.2. Требования к выходной мощности
4.1.3. Однородность излучения по площади
4.1.4. Специфические требования
4.1.5. Требования к ШС индикатору
4.1.6. Требования к обработке результатов
4.1.7. Требования к аппаратуре в целом
4.1.8. Требования к аппаратуре по защите сапера
от СВЧ излучения
4.2. Организационно-технические мероприятия
4.2.1. Необходимость сочетания методов поиска
4.2.2. Обучение саперов
Заключение
Литература
Приложение. Технические задания на разработку миноискателя

Введение.
Одним из видов вооружения в настоящее время являются мины, укрытые под поверхностью почвы. Имеющие малую цену, легко изготовляемые, легко устанавливаемые они наносят ощутимый урон живой силе и технике наступающего противника. Как оборонительное оружие мины используются для защиты своих позиций, для противодействия перемещению противника по коммуникациям, когда он вынужден тратить время на разминирование. В наступательной операции необходимо взламывать оборону противника, нейтрализуя при этом не менее 90 % мин на узких направлениях. После окончания боевых действий такое разминирование становится недостаточным. Согласно данным ООН, в настоящее время в 65 странах мира в земле установлено около 110 млн. мин, и ежегодно устанавливается от 2 до 5 млн. мин и взрывоопасных предметов, а обезвреживается в год в лучшем случае 100 тысяч. Более 95 % составляют мины противопехотные. На неочищенной от мин территории уже в мирное время гибнут гражданские лица, в том числе женщины и дети.
Известные способы обнаружения посторонних предметов под поверхностью почвы, в частности мин, основаны на измерении искажения статических характеристик почвы (магнитных, электростатических, тепловых, запаха и др.), обусловленного наличием в ней посторонних предметов. Эти способы сложны, громоздки по оборудованию и, тем не менее, недостаточно надежны, не обеспечивают 100%-го выявления. Эффективность средств обнаружения мин недалеко ушла от уровня Второй мировой войны. Наиболее перспективным представляется сейчас метод, основанный на принципах радиолокации, т.е. направленного облучения поверхности почвы СВЧ волной и фиксации сигнала, отраженного от

Глава П. Формирование температурного поля на поверхности почвы при облучении ее СВЧ энергией.
В настоящей главе представлен теоретический анализ процесса формирования температурного поля на поверхности почвы для случаев наличия и отсутствия в ней мин. Почва облучается СВЧ энергией с заданной плотностью и тепловые потоки по-разному распространяются в объемах почвы, в одном из которых имеется, а в другом отсутствует объект, обладающий иными, чем почва, теплофизическими свойствами. Таким образом, над участками поверхности почвы, где имеется и не имеется спрятанная мина, должен проявиться градиент температуры, который укажет на наличие мины. Таковы физические предпосылки разработанной теории. Целью исследования было получение приближенных аналитических выражений, позволяющих оценить время формирования температурного поля для различных грунтов и глубину залегания мины. А это позволит получить очень важные с практической точки зрения качественные и количественные данные по оценке скорости обнаружения, необходимые для принятия решений о развитии аппаратуры и методики разведки.
2.1. Обнаружение неметаллической мины.
2.1.1. Обоснование модели расчета.
Для простоты предположим, что коллемированный поток мощности, излучаемой СВЧ антенной, поглощается почвой без отражения, что, вообще говоря, справедливо (с точностью порядка 5%) для не очень влажного (менее 10%) грунта. В соответствии с [50] примем, что затухание СВЧ волны в почве имеет экспоненциальный характер, так что выделяемая в каждом элементарном объеме почвы мощность (Вт/см3) определяется как
р=гойе2“,