Модель дифракції електромагнітних хвиль на вибухонебезпечних предметах

 

Кустов Максим Володимирович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-6960-6399

 

Кулаков Олег Вікторович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0001-5236-1949

 

Карпов Артем Андрійович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0009-0007-9895-1574

 

Басманов Олексій Євгенович

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0002-6434-6575

 

Михайловська Юлія Валеріївна

Національний університет цивільного захисту України

http://orcid.org/0000-0003-1090-5033

 

DOI: https://doi.org/10.52363/2524-0226-2023-38-3

 

Ключові слова: рівень цивільного захисту територій, вибухонебезпечні речовини, електромагнітні хвилі, відбивання, поглинання, дифракція

 

Анотація

 

Запропоновано модель дифракції електромагнітних хвиль на вибухонебезпечному предметі без металевих конструкційних елементів. Проаналізовані властивості речовин найбільш розповсюджених протипіхотних мін та встановлено, що їх оболонка є діелектричною, а безпосередньо вибухові речовини поділяються на дві групи в залежності від їх дипольного моменту. Зокрема вибухові речовини гексоген, пентаеритріттетранітрат та фульмінатом ртуті є речовинами з нульовим дипольним моментом й за електромагнітними властивостями відносяться до ідеальних діелектриків. Вибухові речовини тринітротолуол, тетрил, тринітрорезорцинату свинцю та азид свинцю слід розглядати як діелектрики з малими втратами. Побудовано електродинамічну модель для розрахунку коефіцієнту відбивання та коефіцієнту проходження електромагнітних плоских хвиль надвисокочастотного діапазону крізь багатошарову структуру вибухонебезпечного предмету. Для визначення еквівалентного хвильового опору багатошарової структури вибухонебезпечного предмету запропоновано використання теорії довгих ліній. Встановлено, що для випромінювання надвисокочастотного діапазону шарами корпусу вибухонебезпечних предметів із діелектричних речовинами можна нехтувати внаслідок їх малої товщини. За результатами проведених розрахунків встановлено ступінь ослаблення енергії електромагнітних хвиль у товщі вибухової речовини та показано, що більшість протипіхотних мін має низький коефіцієнт відбивання, що ускладнює їх виявлення. Однак, при цьому збільшується кількість енергії, що проходить у глибину вибухової речовини. Показано, що вибухонебезпечні предмети із дипольними вибуховими речовинами здатні до поглинання енергії електромагнітного випромінювання. Отримані результати дозволяють якісно оцінити схильність вибухових речовин до їх дистанційного знешкодження внаслідок опромінення електромагнітним випромінюванням надвисокочастотного діапазону.

 

Посилання

 

  1. Іщенко А. В., Кобець М. В. Засоби і методи виявлення вибухових речовин та пристроїв у боротьбі з тероризмом. Національна академія внутрішніх справ України. 2005, 146 c. URL: http://elar.naiau.kiev.ua/bitstream/123456789/18996/1/
    Kobets%20M.V.%20Zasoby%20i%20metody%20vyaiyvlenaiy%20VP.pdf
  2. Yoo L. S., Lee J. H., Lee Y. K., Jung S. K., Choi Y. Application of a drone magnetometer system to military mine detection in the demilitarized zone. Sensors. 2021. Vol. 21(9). P. 3175. doi: 3390/s21093175
  3. Фірман В. М., Сеник В. В., Білінський Б. О. Виявлення вибухових пристроїв шляхом детектування парів і часток вибухових речовин та особиста безпека персоналу. Пожежна безпека. 2019. Том 8. С. 30–32. URL: https://journal.
    ldubgd.edu.ua/index.php/PB/issue/archive
  4. Kagan, Jimmie C. O. Counterterrorist Detection Techniques of Explosives, Second Edition. 2022. P. 429. URL: https://www.elsevier.com/book-and-jurnals
  5. Clifford, Ing H., McFee J., Cousins T. High rate counting electronics for a thermal neutron analysis land mine detector. Proc. SPIE 3769. Penetrating Radiation Systems and Applications. (1 October 1999). doi: 10.1117/12.363677.
  6. Gaft M., Nagli L. UV gated Raman spectroscopy for standoff detection of explosives. Optical materials. 2008. Vol. 30(11). P. 1739–1746. doi:1016/
    j.optmat.2007.11.013
  7. Sun W., Liu S., Wang M., Zhang X., Shang K., Liu Q. Soil copper concentration map in mining area generated from AHSI remote sensing imagery. Science of The Total Environment. 2023. Vol.860. P. doi: 10.1016/j.scitotenv.2022.160511
  8. Horvath T. Emergency Cases at Countering Improvised Explosive Devices (C-IED), and their Potential Management. Land Forces Academy Review. 2019. Vol.24(2). 95–106. URL: https://www.armyacademy.ro/reviste/rev2_2019/
    Horvath_ RAFT_2_2019.pdf
  9. Kabessa Y., Eyal O., Bar-On O., Korouma V., Yagur-Kroll S., Belkin S., Agranat A. J. Standoff detection of explosives and buried landmines using fluorescent bacterial sensor cells. Biosensors and Bioelectronics. 2016. Vol.79. P. 784–788. doi: 10.1016/j.bios.2016.01.011
  10. Shimoi N., Takita Y. Remote mine sensing technology using a mobile wheeled robot rat-1. In ICCAS. 2010. P. 622–626. doi: 10.1109/ICCAS.2010.5669836
  11. Wynn C. M., Palmacci S., Kunz R. R., Rothschild M. A novel method for remotely detecting trace explosives. Lincoln Laboratory Journal. 2008. Vol.17(2).  27–39. URL: https://www.ll.mit.edu/sites/default/files/publication/doc/novel-method-remotely-detecting-trace-wynn-ja-14525.pdf
  12. Kustov М., Karpov A. Sensitivity of explosive materials to the action of electromagnetic fields. Проблеми надзвичайних ситуацій. 2023. № 1(37). C. 4–17. doi: 10.52363/2524-0226-2023-37-1
  13. Kolcunová I., Pavlík M., Beňa L., Čonka Z., Ilenin S., Kanálik M., Zbojovský J. Influence of electromagnetic shield on the high frequency electromagnetic field penetration through the building material. Acta Physica Polonica A. 2017. Vol. 131(4). P. 1135-1137. doi: 10.12693/APhysPolA.131.1135
  14. Rahmani-Andebili M. Problems: Transmission Line Model and Performance. In: Power System Analysis. Springer, Cham. 2022. Р. 53–57. doi: 10.1007/978-3-030-84767-8_5