Creación de medios de protección activa de objetos ubicados cerca del agua áreas. aspecto fisiológico..
UDINTSEV Dmitry Nikolaevich, Candidato de Ciencias Técnicas
CREACIÓN DE MEDIOS DE PROTECCIÓN ACTIVA DE OBJETOS UBICADO CERCA DE ZONAS DE AGUA. ASPECTO FISIOLÓGICO
Se proporciona un breve análisis y generalización de los resultados de estudios experimentales realizados previamente sobre el efecto electrofisiológico de un campo de corriente eléctrica (ECF) en agua sobre objetos biológicos. Se propone un método para evaluar el impacto de la EPT en la ejecución de acciones por parte del infractor.
En relación con la intensificación del terrorismo global en los últimos años, se presta cada vez más atención a la cobertura, protección y defensa de diversos objetos. Muchos de ellos se encuentran cerca de aguas marinas y fluviales. Por ejemplo, puentes de carreteras y ferrocarriles, estructuras hidráulicas, centrales nucleares e hidroeléctricas, plantas químicas, etc.
En un futuro próximo, los importantes éxitos de los desarrolladores y fabricantes nacionales y extranjeros de equipos técnicos de seguridad en el desarrollo de sistemas de protección perimetral harán que sea mucho más difícil, si no completamente imposible, que los intrusos penetren por tierra. En un cierto número de situaciones, esto puede, por supuesto, llevar al delincuente a abandonar sus intenciones; las más peligrosas y “persistentes” lo empujarán a buscar métodos (caminos) de penetración alternativos. De las dos opciones restantes: por agua y por aire, la primera es la más accesible, secreta y preferible para el ingreso no autorizado.
El análisis mostró la extrema escasez del arsenal de medios técnicos de detección en el agua y la casi total ausencia de medios para influir activamente en el intruso en el agua. Uno de los métodos de influencia activa es proporcionar parámetros EPT en un área determinada del medio ambiente acuático que dificulten que un intruso supere la línea de agua o lo hagan completamente imposible. La creación y uso de tales medios se ve obstaculizada por la falta de un marco regulatorio que regule el uso de EPT en el agua para influir en el infractor. Esta base debe basarse en requisitos electrofisiológicos científicamente fundamentados y debidamente aprobados para los parámetros del campo de corriente eléctrica creado por los medios de protección activa en el agua.
A pesar del gran volumen de literatura científica dedicada al efecto biológico de la corriente eléctrica sobre un animal o una persona cuando se encuentran en la tierra o en el aire, se han llevado a cabo muy pocos estudios específicos en profundidad sobre el efecto del campo eléctrico de la corriente. sobre objetos biológicos ubicados en el medio acuático. Además, no existen trabajos de sistematización que permitan aprovechar plenamente el conocimiento acumulado para crear medios de protección activa de las áreas acuáticas (SAZA).
El efecto de La EPT en peces, que se consideran los más sensibles a ella, ha sido el objeto biológico más estudiado [17]. Esto ha encontrado un amplio uso práctico en forma de medios técnicos para la pesca eléctrica [1, 2, 3, 4].
La elección de los parámetros de impacto está determinada por el tipo, el tamaño del pez y las condiciones de pesca (temperatura, salinidad del agua). Por ejemplo, cuando se capturan peces depredadores que nadan rápidamente, se utilizan voltajes más bajos entre los electrodos, duraciones de pulso más cortas, pero una frecuencia más alta que cuando se capturan peces sedentarios [5].
La relación entre la conductividad eléctrica del agua y el propio objeto biológico tiene un impacto significativo en el daño. Se observa [6] que en los casos en que la conductividad eléctrica del agua es menor que la conductividad eléctrica del pez, el EPT cercano se distribuye de tal manera que la diferencia de potencial entre los puntos más distantes del cuerpo del pez en la dirección de la orientación de las líneas de campo del EPT resulta ser menor que la diferencia de potencial en el campo no perturbado a una distancia correspondiente a la longitud del pez. La densidad de corriente en el cuerpo del pez es mayor que en el medio ambiente. Si la conductividad eléctrica del agua es mayor que la conductividad eléctrica de los peces, se observa el patrón opuesto [7].
El efecto convulsivo de la EPT de baja frecuencia se evaluó en experimentos con perros [8]. Al mismo tiempo, por analogía con los medios terrestres de protección eléctrica (EP), se determinó mediante cálculo la corriente que fluye a través del cuerpo humano. Los autores de este trabajo llegaron a la conclusión de que incluso con una intensidad de corriente de 15 a 20 mA, que no representa un peligro inmediato para la vida en condiciones normales (en tierra), cuando un objeto se encuentra en la superficie del agua, el El efecto de la EPT puede provocar la muerte del animal debido a espasmos en las extremidades. Un peligro similar de ahogamiento existe para los humanos. En este caso, después del aturdimiento por corriente eléctrica, se observa la restauración de la respiración espontánea antes de los primeros intentos de ascender. El análisis de las muy pocas fuentes de literatura científica disponible nos permite determinar solo aproximadamente los valores de los parámetros EPT en el medio acuático, que pueden tener un efecto perjudicial para los humanos. En este sentido, son de interés los datos de algunos autores sobre los valores seguros de la intensidad del campo eléctrico de la corriente y la corriente que atraviesa una persona en el agua. Así, en el trabajo [9], dedicado a la seguridad eléctrica en la pesca mediante corrientes pulsadas de baja frecuencia, se indica que cuando la tensión del EPT es de 9,9 V/m aparece una sensación de temblores en la zona de la ingle. En este caso, el plano frontal del cuerpo humano estaba orientado a lo largo de las líneas de campo y el agua de mar tenía una conductividad específica de 1 a 2 S/m. Al mismo tiempo, como señalan otros autores [10, 11], un nadador en agua de mar puede experimentar una pérdida de control de los músculos de las piernas, lo que lleva a la incapacidad de nadar, incluso con una tensión del EPT de 6,6 V/m. Las observaciones anteriores son consistentes con los datos presentados en [12 – 15].
Todos estos estudios no respondió las preguntas:
¿Qué impacto tiene la EPT en el desempeño de sus acciones por parte del delincuente, que por sus características es insuficiente para crear un efecto dañino (letal)? Teniendo en cuenta que en la mayoría de las situaciones, cuando se protegen objetos, la derrota de un nadador es extremadamente indeseable, sin una respuesta inequívoca a esta pregunta es imposible resolver el problema de crear una SAZ.
Cómo, según los datos disponibles sobre los parámetros de EPT que son seguros para la vida humana, sin realizar estudios adicionales asociados con un mayor peligro, determinar las características de campo correspondientes al efecto letal en determinadas condiciones? Es necesario conocer los parámetros peligrosos de EPT para justificar los requisitos para el funcionamiento seguro de SAZA.
A continuación se presentan breves resultados de un intento de sistematizar los resultados de investigaciones experimentales realizadas previamenteImpacto electrofisiológico de EPT sobre objetos biológicos con el objetivo de utilizarlos para resolver el problema de crear medios de protección activa de áreas de agua.
De los tipos conocidos de los efectos de la corriente eléctrica en los seres humanos: térmicos, químicos, biológicos y mecánicos [16] este último es decisivo en nuestro caso. La principal causa de muerte en el agua es la contracción convulsiva forzada de los músculos esqueléticos. También se observó que la EPT en agua, además del efecto fisiológico sobre el sistema muscular, crea un efecto depresivo en la zona de la cabeza. Se observa una sensación similar a la exposición a un ruido fuerte.
Los efectos fisiológicos de la EPT en el cuerpo humano en el agua tienen los siguientes características i>, que lo distinguen de los efectos de la corriente eléctrica en la tierra:
1. Para matar a una persona en el agua, no es necesario provocar fibrilación cardíaca ni daño al sistema nervioso central. Basta con proporcionar un efecto convulsivo en una de las correas del motor(superior e inferior).
2. El grado de impacto especificado (derrota o repulsión) se logra no inmediatamente, como cuando se tocan partes vivas de dispositivos electrónicos terrestres, sino como la persona se mueve hacia la fuente de la descarga eléctrica (en nuestro caso, hacia la parte lineal de SAZ) aumenta gradualmente.
3. El efecto de frecuencia óptima de la EPT en el agua se desplaza aproximadamente un orden de magnitud en relación con el efecto óptimo de la corriente eléctrica en la tierra y está en el rango de 200 – 800 Hz(Fig. 1) dependiendo de la forma de voltaje suministrado a la parte lineal (armónica o pulsada), la duración de los pulsos durante el suministro de energía pulsada, los parámetros del entorno externo en el que se encuentra una persona y su estado fisiológico.
Existen los siguientes umbrales para la percepción de EPT por un objeto biológico bajo su influencia:
1. Umbral de sensaciones– el valor de la característica EPT en la que el objeto biológico comienza a sentir el impacto de la EPT sobre él;
2. Umbral de insuperabilidad (intolerancia) dolor (dolor) es el valor de la característica EPT en el que la superación volitiva del dolor se vuelve casi imposible;
3. Daño a un objeto biológico: pérdida total de la capacidad de moverse en el agua y, como consecuencia, ahogamiento.
A factores que influyen en el grado del impacto del EPT en el agua sobre objetos biológicos incluyen:
— la máxima diferencia de potencial en una parte del cuerpo humano situada en el agua;
— características de frecuencia y tiempo de modulación de EPT;
— propiedades eléctricas, magnéticas y de otro tipo de los objetos irradiados y del medio ambiente;
— Estructura EPT (en el caso de heterogéneo);
— condiciones de influencia, incluida la orientación del cuerpo del infractor cuando se mueve en el agua.
Fig.1. Dependencia de la diferencia de potencial máxima en el cuerpo de una persona desprotegida de la frecuencia de aparición de condiciones umbral cuando se expone a EPT sinusoidal. (La probabilidad de confianza para el umbral de sensación es 0,8, para el modo de lesión – 0,5; el intervalo de confianza se muestra en la figura)
Se ha establecido que la mayor profundidad de regulación del grado de impacto se puede lograr cambiando la diferencia de potencial máxima en la parte del cuerpo humano ubicada en el agua. Los cambios en otros factores tienen un efecto menos significativo o son técnicamente difíciles.
El objetivo de crear medios de protección activa de las zonas acuáticas es asegurar tales condiciones fisiológicas en un área determinada ambiente acuático, que dificultan que el infractor supere la línea de agua o lo hacen completamente imposible. En este caso, son posibles las siguientes opciones para las acciones del objeto biológico:
1. A pesar de las desagradables sensaciones fisiológicas, el infractor supera la línea de agua, pero al mismo tiempo la velocidad de su progreso disminuye involuntariamente;
2. El infractor, por razones fisiológicas o psicológicas, se niega a superar la línea de agua;
3. El intruso está inmóvil debido a la derrota de su EPT.
Las opciones restantes posibles para las acciones del intruso no cumplen con el propósito de crear SAZA.
El criterio para el impacto de la EPT en objetos biológicos son los cambios en las reacciones de comportamiento de los animales de experimentación. Una característica objetiva del impacto fisiológico y mental del campo SAZA sobre un infractor es el tiempo que le lleva superar la línea de agua o el tiempo para realizar otra operación. Una operación en este caso es alguna acción designada en el agua, por ejemplo, plantar una mina. En las opciones 2 y 3, este tiempo tiende a un valor infinitamente grande.
Una característica como el tiempo de operación, aunque determina el grado de impacto sobre el infractor, no es conveniente de utilizar, ya que depende del tipo de operación específica (colocación de minas, transporte de carga explosiva, etc.). Por lo tanto, como valor principal que caracteriza el grado de impacto de EPT en un objeto biológico es aconsejable utilizar un valor más universal llamado coeficiente de cambio en el tiempo de realización de la operación CI, y descrito por la expresión:
CI = 
, (1)
donde 
es el tiempo de la operación sin la influencia del EPT en el infractor; 
– momento de realizar la misma operación en las mismas condiciones, pero bajo la influencia del EPT en el infractor.
El coeficiente de cambio en el tiempo de operación y la diferencia de potencial máxima en el cuerpo del delincuente están relacionados por las siguientes dependencias empíricas:
CI = 1; 
(2)
KI = 
; 
(3)
donde 
es el valor efectivo de la diferencia de potencial máxima a lo largo del eje longitudinal de la parte del cuerpo ubicada en el agua; 
valor efectivo de la diferencia de potencial máxima a lo largo del eje longitudinal de la parte del cuerpo ubicada en el agua correspondiente al umbral de sensaciones (Fig. 1);
(4)
donde DjПmax es el valor efectivo del potencial máximo diferencia a lo largo del eje longitudinal de la parte del cuerpo ubicada en el agua correspondiente al modo de lesión (Fig. 1).
Los valores del coeficiente de cambio en el momento de realizar la operación, suficientes para que se produzca el umbral de sensaciones, son -1; umbral de intolerancia al dolor -1,9 – 2,1; para garantizar que el intruso no complete su tarea más de 4 veces.
Como ejemplo, en la Fig. La Figura 2 muestra los resultados del cálculo de la dependencia del coeficiente de cambio en el tiempo de operación de la diferencia de potencial máxima en una parte del cuerpo humano ubicada en agua, con conductividad específica 
= 0,01 S/m y frecuencia del EPT homogéneo f = 100 Hz.
En conclusión, cabe señalar que las ecuaciones (2 – 5) permiten:
— con valores conocidos de las diferencias de potencial máximas correspondientes al umbral de sensaciones y al modo de lesión para un EPT determinado, para el valor actual de la diferencia de potencial máxima determinar el valor correspondiente de el coeficiente de cambio en el tiempo de operación;
— con valores conocidos de la diferencia de potencial máxima correspondiente al umbral de sensaciones, la diferencia de potencial máxima actual y el valor correspondiente del coeficiente de cambio en el tiempo de ejecución de la operación determinar los valores de la diferencia de potencial máxima correspondiente al modo de daño.
Arroz. 2. Resultados del cálculo de la dependencia del coeficiente de cambio en el tiempo de operación de la diferencia de potencial máxima en una parte del cuerpo humano ubicada en agua con conductividad específica 
=0, 01 S/m y frecuencia de EPT homogénea f = 100Hz
Referencias
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