Registration Number
0826U001675, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
26-06-2026
popup.evolution
o
Title
Method of electromagnetic detection of explosive objects of
various designs
Author
ARTEM KARPOV,
popup.head MAKSYM KUSTOV
popup.opponent Oleksandr V. Sakun
popup.opponent Volodymyr I. Kryvtsun
popup.review Ihor O. Tolkunov
popup.review Oleh Zemlianskyi
popup.rada
National Civil Defence University of Ukraine
Description
Дисертація присвячена розробці методу електромагнітного виявлення вибухонебезпечних предметів із низьким вмістом металевих конструкційних елементів з метою підвищення рівня цивільної безпеки на деокупованих територіях при проведенні оперативного та гуманітарного розмінування.
Проаналізовано стан цивільної безпеки України у контексті забруднення територій вибухонебезпечними предметами, серед яких присутні як штатна зброя країн колишнього СРСР та НАТО, так і саморобні вибухові пристрої. Значну частину становлять предмети з неметалевими конструкційними елементами, що суттєво ускладнює їх виявлення стандартними методами. Класифіковано основні методи дистанційного виявлення вибухонебезпечних предметів, які поділяються на фізичні, фізико-хімічні, хімічні та органолептичні. Встановлено, що найбільш доцільними для застосування при очищенні великих площ є електромагнітний метод та метод нейтронного аналізу, при цьому сучасні технічні рішення ще не забезпечують повної реалізації потенціалу електромагнітних методів.
Проаналізовано структуру найпоширеніших вибухонебезпечних предметів на території Східної Європи та визначено основні вибухові матеріали у їх складі. Встановлено, що найбільшу загрозу за параметром чутливості становлять капсулі-детонатори, які містять тетрил, гексоген, тринітротолуол та інші високочутливі речовини. Розрахунок дипольних моментів показав, що найбільш небезпечними в контексті впливу електромагнітних хвиль є вибухові матеріали з вмістом тетрилу, тоді як гексоген і пентаеритріттетранітрат залишаються інертними до такого впливу через симетричну молекулярну структуру.
Розроблено електродинамічні та математичні моделі взаємодії електромагнітних хвиль НВЧ-діапазону з вибухонебезпечними речовинами та предметами на основі рівнянь Максвела з відповідними граничними умовами. Розраховано коефіцієнти відбиття, переломлення та поглинання енергії залежно від діелектричної проникності, кута падіння хвилі та властивостей матеріалів. Встановлено, що речовини з високою діелектричною проникністю добре відбивають хвилі, що полегшує їх виявлення, тоді як TNT поглинає до 96% енергії, що створює ризик дистанційного підриву. Змодельовано взаємодію хвиль із багатошаровими структурами корпусів мін ПМН-2, ПФМ-1, МОН-90 та ПОМ-3, встановлено залежність хвильового опору від дипольного моменту вибухових речовин, що може змінюватися у 5–8 разів залежно від хімічного складу.
Запропоновано метод дистанційного детектування вибухонебезпечних предметів за допомогою електромагнітних хвиль НВЧ-діапазону, що усуває безпосередній контакт людини з небезпечним предметом. Метод полягає у випромінюванні сигналів вертикальної та горизонтальної поляризації з набором частот, прийманні відбитих багаточастотних сигналів та подальшому опроміненні потужним імпульсним сигналом у напрямку виявленого об'єкта. Розроблено алгоритм електромагнітного детектування з 18 функціональних та 3 логічних блоків. Моделювання підтвердило залежність достовірності виявлення від глибини залягання та частоти сканування: зниження частоти з 3 до 1 ГГц підвищує ймовірність виявлення предметів розміром 0,1 м на глибині до 0,5 м. Створено функціональну схему електромагнітного детектора на основі цифрового процесора Blackfin. Для мін ТМ-62 забезпечується виявлення на глибинах до 50 см, для ПМН-2 та ПФМ-1 — до 20 см.
Наукова новизна полягає у першому розробленні математичної моделі дифракції електромагнітних хвиль НВЧ-діапазону на незаглиблених вибухонебезпечних предметах з урахуванням їх діелектричних властивостей та хвильового опору, першому розробленні електродинамічної моделі дифракції при проходженні крізь багатошарову структуру вибухонебезпечного предмета шляхом розв'язання рівнянь Максвела, а також у створенні методу електромагнітного детектування, який на відміну від існуючих дозволяє виявляти предмети з низьким вмістом металевих елементів як у заглибленому, так і незаглибленому розміщенні. Удосконалено математичну модель взаємодії електромагнітних хвиль з поверхнею вибухонебезпечних предметів під довільним кутом падіння з урахуванням ТМ та ТЕ поляризації, що дозволяє визначати оптимальні кути опромінення для максимальної селективної здатності. Результати дисертації впроваджено в підрозділах ДСНС України у Харківській області, Міжрегіональному центрі гуманітарного розмінування та швидкого реагування, науково-дослідному центрі ТОВ «Бранд Трейд» та в навчальний процес Національного університету цивільного захисту України.
Registration Date
2026-05-15
popup.nrat_date
2026-05-15 / 2026-08-18
