Устройство аккумулирования газообразных компонентов взрывчатых веществ для последующего анализа биодетекторами

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО АККУМУЛИРОВАНИЯ ГАЗООБРАЗНЫХ КОМПОНЕНТОВ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ ДЛЯ ПОСЛЕДУЮЩЕГО АНАЛИЗА БИОДЕТЕКТОРАМИ(71) Заявитель Открытое акционерное общество Аэрофлот - Российские авиалинии(72) Авторы Зарипов Азат Гумерович Батаева Елена Львовна Бондаренко Михаил Михайлович Сулимов Клим Тимофеевич(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Аэрофлот - Российские авиалинии(57) Устройство аккумулирования газообразных компонентов взрывчатых веществ для последующего анализа биодетекторами, полученными скрещиванием аборигенных оленегонных лаек и обыкновенных шакалов, работающими в диапазоне температур от 40 до 40 С, обнаруживаемыми малые количества малолетучих взрывчатых веществ, легко воспламеняемых жидкостей, наркотиков, скрытых и замаскированных взрывных устройств,штатных боеприпасов и других запрещенных к перевозке на транспорте веществ и предметов по их запаху с чувствительностью обоняния до 110-16 г/см 3 взрывчатых веществ, отличающееся тем, что оно конструктивно выполнено в виде автономного малогабаритного носимого прибора - воздухозаборника для аккумулирования газообразных компонентов взрывчатых 53732009.06.30 веществ, легко воспламеняемых жидкостей и наркотиков, включающего побудитель расхода из двух последовательно включенных вентиляторов, блок питания с элементами включения и индикации рабочего состояния устройства, аккумулятор постоянного тока напряжением 12 В, электрической емкостью, достаточной для обеспечения бесперебойной непрерывной работы устройства продолжительностью не менее 4 ч, зарядное устройство,штангу телескопическую переменной длины до 1535 мм в рабочем положении, образцы фильтров, на которых сконцентрированы и аккумулированы молекулы взрывчатых веществ,находившихся в воздухе обследуемого объекта, причем фильтры выполнены из вискозного иглопробивного, антимикробного фильтрующего материала, например типа ФМ-300-ДП,при этом электродвигатель побудителя расхода воздуха прибора-воздухозаборника выполнен бесколлекторным и с оптимальной скоростью прохождения воздушного потока через фильтры, причем прибор-воздухозаборник по внешнему виду изготовлен для его идентификации в виде микрофона радио- или телеоператора, а фильтрующие элементы фильтров при предъявлении их биодетекторам размещены в герметичных стерильных стеклянных емкостях в виде банок, при этом в ряду для выборки собаками применены нейтральные фильтры, насыщенные запахами воздушных или морских судов, идентичных типу обследуемого воздушного или морского судна различных стран изготовления, при этом устройство образует вращающийся внутри полого цилиндра корпуса фильтра поток воздуха для центробежного осаждения, улавливания и надежного удержания на внутренней поверхности фильтра молекул паров взрывчатых веществ после их проскока в вакуумную полость, автономный малогабаритный носимый прибор воздухозаборник для аккумулирования газообразных компонентов дополнительно содержит сменные насадки аэродинамического или другого типа и фильтры, например, из ткани Петрянова, с требуемым гидравлическим сопротивлением и характеристикой микропористости для прогнозируемой концентрации паров взрывчатых веществ или наркотиков в зоне отбора проб воздуха.(56) 1. Давид Лорд ( ). Применение технологиидля поиска взрывчатых веществ при выполнении грузовых авиаперевозок. Доклад на Ежегодной всемирной конференции по авиационной безопасности ( ). Афины, 2003 (прототип). 2. Патент 2246825 С 2, 2005. Полезная модель относится к устройствам аккумулирования газообразных компонентов взрывчатых веществ и может быть использована в кинологии, криминалистике. Известно устройство для отбора проб воздуха из замкнутых объемов с последующим их предъявлением для исследования специально обученным собакам-биодетекторам, применяемое в разработанном в научной лаборатории оборонных технологий (, Великобритания) методе -, являющееся наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности, достигаемому результату и поэтому принятый нами в качестве прототипа 1. Основными недостатками прототипа являются использование в качестве побудителя расхода вакуум-компрессора большой мощности, требующего электропитания от стационарной сети переменного тока шлангов малого сечения для соединения воздухозаборника с фильтром и компрессором большие скорости воздуха в воздушном тракте и связанная с этим малая эффективность адсорбции паров исследуемого вещества на фильтре большое время для обследования объекта отсутствие возможности оптимизации технических характеристик побудителя расхода с характеристиками используемых фильтрующих элементов. 2 53732009.06.30 Задачей полезной модели является повышение эффективности обнаружения взрывчатых веществ собаками-биодетекторами путем улучшения условий их работы, повышения помехозащищенности и безопасности, что достигается дистанционным анализом отбираемых проб воздуха биодетекторами в условиях лаборатории и повышением качества аккумулирования газообразных компонентов взрывчатых веществ. От традиционных способов поиска и обнаружения взрывчатых веществ с помощью служебных собак способ, использующий предлагаемое устройство аккумулирования газообразных компонентов взрывчатых веществ, отличается тем, что собакам предоставляют для определения взрывчатых веществ по запаху образцы фильтров, на которых сконцентрированы и аккумулированы молекулы взрывчатых веществ, находившихся в воздухе обследуемого объекта. При этом собаки работают в условиях отсутствия отвлекающих факторов физико-климатические условия, посторонние шумы, нахождение посторонних людей и т.д., что повышает качество и надежность обнаружения взрывчатых веществ и работоспособность животных за счет их меньшей утомляемости. Предлагаемое устройство отличается от прототипа новизной в том, что конструктивное исполнение позволяет использовать его в широком диапазоне применения на объектах обследования внутренние отсеки транспортных средств, в частности воздушных судов помещения различной конфигурации и размеров контейнеры и емкости различного назначения, за счет использования автономного носимого источника электропитания и телескопической штанги. Сущность новизны и изобретательского уровня полезной модели заявляемого устройства оценивается эффективной адсорбцией молекул взрывчатых веществ с помощью вновь разработанных, изготовленных и испытанных фильтров, выполненных из вискозного иглопробивного,антимикробного фильтрующего материала типа ФМ-300-ДП выбором и достижением оптимальной скорости прохождения воздушного потока через фильтры безопасным проведением поисковых работ во взрывоопасной газовоздушной среде и вблизи взрывных устройств, оборудованных радиовзрывателем благодаря использованию бесколлекторного электродвигателя побудителя расхода воздуха возможностью негласного проведения обследования воздушной среды в общественных местах при наличии людей, так как предлагаемое устройство по внешнему виду идентифицируется как микрофон радио- или телеоператора. Более того, использование стеклянных емкостей в виде 0,5 литровых банок для размещения в них фильтрующих элементов при предъявлении их собакам-детекторам обеспечивает усиление явления десорбции молекул взрывчатых веществ за счет повышения температуры и влажности фильтров под воздействием выдыхаемого животными воздуха. Кроме того, применение в ряду для выборки собаками нейтральных фильтров, насыщенных запахами воздушных или морских судов, идентичных типу обследуемого воздушного или морского судна, позволяет исключить ложный сигнал собаки, вызванный контрастными запахами самолетов и кораблей различных стран изготовления. Наиболее точными и оперативными устройствами обнаружения (металлодетекция,рентгеноскопия, томография, детекция паров или частиц взрывчатых веществ (ВВ) и взрывоопасных предметов (ВОП) путем газового анализа или химических тестов) являются те из них, которые используют прямые признаки наличия ВВ (плотность вещества, молекулярное строение материала, степень подвижности ионов и т.д.). Однако приборы, работающие на принципах газовой хроматографии или спектроскопии подвижности ионов, имеют ряд существенных ограничений по температуре окружающей среды, по чувствительности и частоте ложных срабатываний. Пороговая чувствительность известных отечественных детекторов ВВ Аргус 5, Пилот, Шельф (Шельф-ДС) и М 0-02 (М 0-02 М) по парам ТНТ при температуре воздуха 2025 С и относительной влажности не более 95 находится на уровне 110-13 г/см 3 ВВ в пробе воздуха. 3 53732009.06.30 Аналогичные зарубежные образцы (, , -3000, ) обладают практически такими же техническими характеристиками, но их стоимость в 3-4 раза выше российских. Общепризнано, что чувствительность обоняния (до 110-16 г/см 3 ВВ) и селективные способности собак на порядки превышают возможности современных газоаналитических приборов, соответственно, они могут обнаруживать ВВ и ВОП практически любых видов и типов и к тому же обладают высокой мобильностью. Поставленная задача достигается с помощью устройства для аккумулирования, выполненного в виде автономного малогабаритного носимого прибора возбухозаборника для аккумулирования газообразных компонентов (УАГК-ВВ), например, взрывчатых веществ,взрывоопасных предметов и наркотиков. Он включает в себя набор сменных фильтров с картриджами для их установки, побудитель расхода воздуха, телескопическую штангу, автономный источник электропитания, электронный блок управления и индикации работы устройства, набор стерильных герметичных емкостей для подачи запаха биодетектору, в которые помещаются отработанные и контрольные сменные фильтры. Отличие предложенной полезной модели устройства аккумулирования газообразных компонентов заключается в том, что она конструктивно выполнена в виде автономного малогабаритного носимого прибора-воздухозаборника для аккумулирования газообразных компонентов,работающего без непосредственного участия биодетектора. Причем адсорбция молекул газообразных компонентов происходит за счет перепада давления на внешней и внутренней границах фильтрующего элемента. А десорбция осуществляется (интенсифицируется) в том числе и за счет собственного тепловыделения биодетектора при интенсивном дыхании во время анализа пробы. УАГК-ВВ предназначено для отбора проб воздуха из замкнутых объектов, обследуемых в интересах Службы авиационной безопасности (САБ) авиакомпании Аэрофлот Российские авиалинии и других служб. В качестве адсорбента фильтра рекомендуется применять материал вискозный, иглопробивной, антимикробный, фильтровальный марки ФМ-300-ДП (допускается применение других фильтров с соответствующими адсорбционными характеристиками, например, из ткани Петрякова). На фиг. 1 указан внешний вид устройства аккумулирования газообразных компонентов взрывчатых веществ. На фиг. 2 указан процесс воздухозабора проб с помощью УАГК-ВВ. На фиг. 3 указан процесс воздухозабора проб при работе в технической нише самолета с помощью УАГК-ВВ. На фиг. 4 указаны общий вид и конструкция УАГК-ВВ с насадками различного типа, например, цилиндрической 5, аэродинамической 6 и другими формами насадок (на фиг. 4 не показаны). На фиг. 5 представлена схема аэродинамических потоков при заборе проб воздуха, например, с помощью цилиндрической насадки, где образуется вращающийся поток воздуха, что обеспечивает центробежное осаждение молекул паров взрывчатых веществ на внутренней поверхности фильтра после их проскока в вакуумную полость. На фиг. 6 представлены совмещенные гидравлические характеристики вентиляторов побудителя расхода 1 и фильтра 5 с двумя последовательно включенными вентиляторами 15 и спрямляющей решеткой 14. УАГК-ВВ (фиг. 4) содержит следующие основные элементы 1 - побудитель расхода,2 - блок питания (содержащий аккумулятор и зарядное устройство (на чертежах не указаны,3 - штангу телескопическую, 4 - насадку цилиндрическую, 5 - фильтр цилиндрический,6 - насадку аэродинамическую, 7 - фильтр мембранный, 8 - аккумулятор, 9 - кабель питающий, 10 - кабель спиральный, 11 - узел позиционирования побудителя расхода, 12 переключатель. Предложенное устройство работает следующим образом к штанге 3 крепятся блок питания 2 и побудитель расхода 1. В корпусе блока питания 2 размещен аккумулятор 8, от которого напряжение постоянного тока 12 В через переключатель 12 (с индикацией вклю 4 53732009.06.30 чения) подается на вентиляторы 15 побудителя расхода 1. Питающий кабель соединяет блок питания 2 с кабелем 10. Кабель спиральный 10, выполняющий дополнительно функцию компенсатора удлинения телескопической штанги, проложен внутри последней и соединен с вентилятором 15 побудителя расхода 1. К побудителю расхода 1 с помощью быстро съемного соединения (например, байонетного) прикрепляется цилиндрическая 4,аэродинамическая 6 или любая другая насадка с установленным фильтром, в зависимости от прогнозируемой концентрации паров взрывчатых веществ в обследуемом объеме с помощью переключателя 12 УАГК-ВВ приводится в рабочее состояние, а по окончании заданного времени забора пробы отключается автоматически или вручную. При использовании предложенного автономного малогабаритного носимого приборавоздухозаборника для аккумулирования газообразных компонентов взрывчатых и наркотических веществ существенно повышается эффективность оценки запаха биодетектором. Большое значение имеет автономность прибора, включая аксессуары, за счет носимого надежного источника 8 питания, имеющего индикатор уровня заряда и таймер. Компактность, малая масса, достаточный ресурс работы, удобство обслуживания без высокой квалификации, легкая адаптация к разным условиям работы и использования за счет сменных насадок 4, 6 и телескопической штанги 3, конспиративность применения (устройство очень похоже на микрофон журналиста), широкий диапазон материалов, используемых в качестве фильтрующих элементов, - все эти характеристики позволяют использовать прибор в самом широком диапазоне. Выбор маршрута движения для отбора проб воздуха эксперт проводит по наиболее вероятным путям течения воздушных потоков от входной двери к окнам, от приборов отопления вертикально вдоль стены до потолка и далее к вентиляционным отверстиям. Отбор проб воздуха из воздушных судов осуществляет инспектор, который заходит в кабину пилотов с аппаратом, крепит на насадку сменный фильтрующий элемент и включает питание электронасоса, затем с включенным устройством он следует по салону в хвостовую часть самолета и возвращается в исходную точку. При этом насадка с фильтром, закрепленная в передней части телескопической штанги, находится в руке инспектора,который при движении по самолету периодически поднимает насадку до уровня открытых верхних багажных полок и опускает его до уровня сидений пассажирских кресел, чем достигается обследование всех слоев воздуха салона. По прибытии в исходную точку инспектор выключает устройство, извлекает фильтрующий элемент, помещает его в герметичный футляр для транспортировки в лабораторию, а сам процесс забора пробы занимает от 5 до 15 мин. Ольфакторные исследования и анализ образцов, полученных в результате отбора проб воздуха из обследуемых объектов, проводятся в лаборатории, выполненной в форме квадрата со сторонами в 6 м, в центре которой на полу вписан круг диаметром 5 м, а на круге или прямой линии отмечены и оцифрованы в первом случае 12-ть и во втором случае 5-ть мест для установки объектов исследования (фиг. 7). Лаборатория оснащена четырьмя видеокамерами, регистрирующими ход и результаты исследований. Служебным собакам предъявляются в стеклянных банках емкостью 0,5 л образцы проб воздуха, аккумулированные посредством предлагаемого устройства. Селективный ряд состоит из 1 контрольного, 1-3 исследуемых, 3-10 нейтральных образцов. При этом в качестве нейтральных образцов используют фоновые запахи воздушных судов. А парк воздушных судов Аэрофлота разделяют на три группы в зависимости от страны-изготовителя самолета, особенностей материалов, применяемых в самолетостроении разных стран и соответственно фоновых запахов во внутренних объемах воздушного судна отечественные (Ту-154, 134 Ил-96, 86), европейские (А-319, 320, 321), американские (В-767, 777 -10). Причем формирование банка запахов воздушных судов производят за счет аккумулирования характерных запахов каждого из самолетов группы путем прокачки через фильтр воздуха в 5 53732009.06.30 салоне самолета. Фильтры хранятся в герметично закрытой стеклянной емкости при отрицательной температуре, в морозильной камере. В качестве параметров надежности обнаружения любых видов взрывчатых веществ,помещенных скрытно на автомобилях, борту воздушных и морских судов и других местонахождений, используют величину вероятности Робн обнаружения паров взрывчатых веществ в исследуемом объеме воздуха, равную произведению величины вероятности Рконц концентрации на абсорбирующем фильтре прибора УАГК-ВВ, умноженную на величину вероятности Рид их идентификации подготовленными служебными собаками-детекторами, а именно РобнРконцРид 0,970,980,95 и величину вероятности ложного сигнала,равную 0,05. Исходя из производительности насоса УАГК-ВВ , равной 600 л/мин, определяем,что потребное время обследования помещения составляет/(50) мин или/30000 мин. Расчеты показывают, что время, необходимое для обследования салонов самолетов составляет Ту-134 - 4 мин Ту-154 - 7 мин Ил-86,96 - 20 мин А-319 - 6 мин А-320 - 7 мин А-321 - 8 мин. Экспертиза образцов с помощью собак осуществляется всего за 10-15 минут. Идентификация служебными собаками паров ВВ на фильтре производится путем выборки образца с ВВ из ряда нейтральных образцов по специальной методике. Применение для целей выборки не менее трех специально подготовленных животных, находящихся в рабочем состоянии, и предоставление им выбора из 12 образцов дает вероятность обнаружения, близкую к единице. Указанные примеры подтверждают возможность значительного сокращения времени, необходимого для обследования воздушных судов и других объектов. Рассматриваемый способ может стать альтернативным по отношению к процедурам предполетного досмотра самолетов, особенно в части, касающейся досмотра, применяемого в случае конкретной угрозы и являющегося наиболее трудоемким (до 12-16 человеко-часов в зависимости от типа воздушного судна). Приведенные выше сведения проверены в режиме производственных испытаний, проведенных в 2004-2007 гг. на наземных объектах авиакомпании (офисные и производственные помещения) и воздушных судах (всего 385 проб). В феврале 2006 года УАГК-ВВ был представлен для испытаний в Военно-инженерной академии комиссии, которая по своему составу являлась межведомственной и включала ведущих специалистов в области минно-розыскной службы, боевых взрывчатых веществ,самодельных взрывных устройств и технических средств обнаружения взрывоопасных предметов. Службой авиационной безопасности ОАО Аэрофлот - российские авиалинии к испытаниям были представлены три служебные собаки, подготовленные для обнаружения ВВ методом одорологической выборки прибор-пробоотборник, исполненный в качестве устройства для аккумулирования газообразных компонентов взрывчатых веществ в целях их последующего анализа мобильный кинологический комплекс, состоящий из персонала, лабораторного оборудования, а также передвижной клетки для транспортировки и содержания служебных животных при работе в автономном режиме 2. Целью проведения испытаний являлось проверить возможность определения служебными собаками ВВ типа тротил, гексоген,ТЭН путем предъявления им проб паров ВВ из воздуха обследуемых помещений проверить и оценить работоспособность, функциональность, эффективность и эргономичность прибора-пробоотборника оценить функциональность кинологического комплекса в соответствии с его предназначением вынести заключение о возможности и целесообразности применения заявляемого способа в практике служб, занимающихся кинологическим обеспечением транспортной безопасности. 6 53732009.06.30 Результаты испытаний Одорологическая выборка показала положительную реакцию собак на запах ТНТ - шесть из шести, на запах гексогена - три из трех, на запах ТЭНа - три из трех. Ложных реакций собак на предъявляемые препараты не было. По заключению и докладу кинолога обнаружены четыре пробы с наличием признаков ВВ, все результаты совпали с местом заложения объектов поиска. Выводы метод дистанционного анализа воздушной среды с помощью подготовленных служебных собак позволяет обнаруживать наличие ВВ типа ТНТ, гексоген, ТЭН в помещениях и других объектах, имеющих замкнутый объем (транспортные средства, контейнеры, емкости различного назначения). Прибор УАГК-ВВ позволяет осаждать и удерживать на своем фильтре пары ВВ в концентрации,достаточной для обнаружения их служебными собаками. Габаритные и весовые характеристики устройства, а также его конструктивная компоновка позволяют производить обследование объектов различных размеров и конфигураций. Надежность прибора в работе обеспечивается простотой конструкции и применением современных комплектующих изделий и материалов. Заявляемое устройство аккумулирования газообразных компонентов взрывчатых веществ способно обеспечить автономность работы кинологической группы и может быть рекомендовано для применения кинологическими подразделениями различной ведомственной принадлежности с разработкой технологических приемов работы в соответствии с решаемыми задачами. В настоящее время обеспечение дистанционного контроля воздушных судов и наземных объектов на наличие паров взрывчатых веществ с использованием приборов для отбора проб воздуха и служебных собак осуществляют сотрудники службы авиационной безопасности ОАО Аэрофлот. Таким образом, предложенная полезная модель устройства аккумулирования газообразных компонентов взрывчатых веществ позволяет значительно повысить эффективность обнаружения запаха взрывчатых веществ собаками-детекторами за счет подбора материала фильтрующего элемента, режимов работы побудителя расхода, конструктивных особенностей прибора, помехозащищенности биодетектора, а также использования собственного тепловыделения биодетектора при дыхании для интенсификации десорбции осажденных на фильтре молекул ВВ в процессе непосредственного анализа пробы, что, в конечном итоге, приведет к большому социальному эффекту. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 10