Разработка алгоритма обнаружения закладных устройств в железнодорожном транспорте тепловым методом - Курсовая работа

На рубеже XX и XXI веков мировая цивилизация столкнулась с новыми террористическими угрозами и вызовами, как на глобальном, так и на национальном уровне. Участились случаи террористических актов и крупных диверсий, выполняемых с использованием транспортных средств в качестве оружия. Все, что связано с терроризмом и безопасностью, обсуждается с большим энтузиазмом, на разных уровнях, с различным итоговым результатом. Безопасность на железнодорожном транспорте должна сопровождаться диагностикой с помощью известных методов и средств исследования. Сегодня мины - одна из самых больших опасностей в мире, которая со временем только усугубляется: на одну найденную и обезвреженную мину приходится два десятка вновь установленных.Известные и применяемые в настоящее время мины подразделяются: а) по тактическому назначению на: противотанковые, противотранспортные (дорожные), противопехотные, объектные и специальные (противодесантные, мины-ловушки, мины-сюрпризы и т.п.); в)по уровню установки на: подвешенные (установленные выше человеческого роста, на башнях танков, кабинах автомобилей); устанавливаемые на поверхности земли, зарытые в землю (вмонтированные в строения или технические объекты); устанавливаемые на дне водоемов, плавающие в воде. Противопехотные мины поражают живую силу противника ударной волной (фугасные мины) или разлетающимися из корпуса мины заранее приготовленными осколками в виде шариков, цилиндров, стрел или осколками, образующимися за счет дробления корпуса (осколочные мины). К демаскирующим признакам ВУ относятся: наличие ВВ в конструкции взрывного устройства; наличие локальной массы металла (зачастую характерной формы); присутствие антенны с приемным устройством у радиоуправляемых ВУ; наличие часового механизма или электронного таймера (временной замедлитель); наличие проводов или проводных линий и другие конструктивные особенности его исполнения. К демаскирующим признакам ВУ относятся: наличие ВВ в конструкции взрывного устройства; наличие локальной массы металла (зачастую характерной формы); присутствие антенны с приемным устройством у радиоуправляемых ВУ; наличие часового механизма или электронного таймера (временной замедлитель); наличие проводов или проводных линий и другие конструктивные особенности его исполнения.При обнаружении мины главная проблема состоит в распознавании полезного сигнала (от мины) на фоне многочисленных помех от неоднородностей окружающей среды и различных включений. Среди технических средств, применяемых для разминирования мин, наибольшее распространение получил индукционный миноискатель, способный обнаруживать несколько граммов металла, содержащегося в минах с неметаллическими корпусами. Щуп - это металлический, заостренный стержень, при помощи которого зондируют (прокалывают) почву или снег с целью обнаружения мин. Почва, как правило, покрыта травой или кустарником, что еще больше снижает темп поиска мин и увеличивает риск работы сапера. При обнаружении мины главная проблема состоит в распознавании полезного сигнала (от мины) на фоне многочисленных помех от неоднородностей окружающей среды и различных включений.Внутренние дефекты искажают регулярное течение тепловых потоков в объекте контроля и соответственно приводят к локальным температурным аномалиям, которые передаются через материал объекта на его поверхность, где регистрируются аппаратурой теплового контроля (ТК) в виде температурных сигналов . Если дефект моделируют слоем инородного материала, например, газонаполненным промежутком между слоями композита, на границе тело - дефект имеют место условия неразрывности теплового потока и температуры: , (2.1.1) При введении условий (2.1.1) необходимо решать дифференциальное уравнение теплопроводности не только в основном материале, но также и в дефекте, "сшивая" решения на границе дефект - основной материал. Теплоемкость дефекта может существенно влиять на величину температурного сигнала и его временное развитие в ходе нагрева - охлаждения, если она сопоставима с теплоемкостью объекта контроля (в двусторонней процедуре ТК) или слоя материала над дефектом (в односторонней процедуре). На границах резистивных дефектов температура изменяется скачкообразно, а тепловой поток остается неразрывным: ; , (2.1.2) где и обозначают переднюю и заднюю поверхность дефекта.Номенклатура таких мин весьма широка, однако в теоретических моделях чаще всего их имитируют однородным диском, расположенным в почве на глубинах от 1 до 15 см. Большинство исследователей полагают, что обнаружение мины с помощью тепловизора возможно благодаря локальному возмущению ТФХ почвы, которое возникает при внесении мины в почву. Однако, термографический контраст в месте расположения мины зависит не только от температуры, но и от изменения коэффициента излучения почвы, обусловленного ее разрыхлением и изменением влажности. Рисунок 2.2 - Модель ТК мин, заглубленных в почве: а - схема контроля и граничные условия на поверхности почвы; б - дискретизация пространственной сетки на поверхности (моделировани

Содержание

Введение

1. Закладные устройства и способы их обнаружения

1.1 Демаскирующие признаки взрывных устройств

1.2 Методы обнаружения закладных устройств

2. Тепловой вид неразрушающего контроля

2.1 Теплофизическое описание дефектов

2.2 Тепловой метод обнаружения мин и устройство для осмотра минных полей

2.3 Область применения тепловидения

2.4 Анализ развитой модели ТК (на примере обнаружения заглубленных мин)

3. Описание теплового метода обнаружения закладок

3.1 Математическая модель

3.2 Описание численного метода

4. Метеоусловия влияющие на проведение исследования

4.1 Приборы, используемые для проведения исследования

5. Описание расчетов

6. Экономический расчет

6.1 План проведения

6.2 Расчет стоимости научно-исследовательских работ

7. Безопасность жизнедеятельности

7.1. Организационная структура СУОТ на предприятии

7.2 Анализ и оценка уровня безопасности оборудования и технологических процессов

7.3 Планирование и прогнозирование по охране труда

7.4 Коэффициенты безопасности труда

Заключение

Библиографический список

Цель работы: Разработка метода обнаружения закладных устройств в железнодорожном полотне путем анализа теплового поля.

Основные задачи работы: 1 Обзор видов закладных устройств и способов их обнаружения.

2 Анализ алгоритма.

3 Численная формулировка задачи.

4 Нахождение временного интервала в течение суток, когда тепловой контраст на поверхности земли максимален.

На рубеже XX и XXI веков мировая цивилизация столкнулась с новыми террористическими угрозами и вызовами, как на глобальном, так и на национальном уровне. Участились случаи террористических актов и крупных диверсий, выполняемых с использованием транспортных средств в качестве оружия.

Все, что связано с терроризмом и безопасностью, обсуждается с большим энтузиазмом, на разных уровнях, с различным итоговым результатом. Это бесспорно необходимо и актуально, но при этом необходимо понимать, что проблемы безопасности требуют тщательного исследования, изучения и анализа с обязательным прогнозированием итогового результата. Безопасность на железнодорожном транспорте должна сопровождаться диагностикой с помощью известных методов и средств исследования.

Сегодня мины - одна из самых больших опасностей в мире, которая со временем только усугубляется: на одну найденную и обезвреженную мину приходится два десятка вновь установленных. По оценкам ООН, наша планета хранит 100 - 120 миллионов (!) противопехотных мин. Ежемесячно их жертвами становятся 500 - 800 человек, каждый третий пострадавший - ребенок. По мнению экспертов, при использовании существующих технологий на разминирование всей планеты потребуется около тысячи лет и до ста миллиардов долларов. А на каждые 5 000 обезвреженных мин придется один погибший и двое покалеченных саперов.

В настоящее время на железной дороге обострилась проблема обнаружения закладных устройств. Противотранспортные мины предназначены для минирования автомобильных, железных дорог, аэродромов. Заряд мины может быть рассчитан не только на поражение транспортных средств, но и на разрушение дороги. Закладку устанавливают внутри разрушаемого объекта в специальных минных колодцах (камерах) или грунте, а взрываются от воздействия проходящего транспорта на ее реагирующий орган.

Методы, определяющие настоящее и будущее проблемы поиска мин в железнодорожном полотне, основываются на различных физических, химических и биофизических принципах. Нетрудно предположить, что наиболее информативным инструментом, позволяющим создавать эффективные диагностические технологии, методики и высокочувствительную аппаратуру, является интроскопия (внутривидение). Интроскопия обеспечивает достоверную регистрацию диагностических информационных параметров объектов поиска мин на фоне помех, генерируемых укрывающими средами. К укрывающим средам относятся грунты различного состава и влажности: растительность, снег, лед, строительные конструкции (бетон, железобетон, дерево и т.п.).

Тепловой метод обнаружения устройств не предполагает столь активного воздействия на обследуемую поверхность. Таким образом, он является пассивным и не может стать причиной активации защиты закладного устройства.

Тепловой метод обнаружения закладных устройств универсален и может быть использован для поиска закладных устройств любого материала, независимо от их состава. Для оценки возможности обнаружения той или иной неоднородности требуется разработать математическую модель взаимодействия тепловых потоков в железнодорожном полотне с закладным устройством.

Новизна работы: Новизна работы заключается в том, что в открытых источниках не было обнаружено детальных разработок такого рода. Возможно, такие работы ведутся, но они не разглашаются.