skip to Main Content

Децибелами — заряжай! Акустические пушки штурмуют арсенал техсредств охраны

Пассажиры в ужасе прячутся по каютам. Пираты, о которых на борту Seabourn Spirit ходили лишь байки, оказались вполне реальными ребятами на быстроходных белых моторках. А этот дымок, поднимающийся над их лодками — Боже! — Это выстрелы! Круизное судно класса "люкс" — неплохая добыча. На борту 151 пассажир, за бортом Индийский океан, к берегу сотня миль. XXI век встретил мореплавателей небывалым всплеском пиратства. Чемпион мира в этом смысле — Сомали: захваты и обстрелы судов тамошними пиратами все чаще фигурируют в сводках новостей. Однако в случае с Seabourn Spirit пиратам не удалось. Гражданское судно не имело никакого традиционного вооружения, дало отпор пиратам! После этого случая, в красках описанного мировыми СМИ, широкая общественность узнала о существовании того, что в отечественной прессе сейчас принято называть "акустическими пушками". Западная пресса пользуется другим термином — "акустическое оповещает устройство" (acoustic hailing device, AHD). Это несколько большей степени соответствует основному назначению данного типа приборов. Действительно, правила судоходства предполагают в определенных обстоятельствах подачу звуковых сигналов. И устройства оповещения должны обладать достаточной мощностью, чтобы эти сигналы были услышаны. Однако использовать то, во что выродился пароходный гудок, для обороны от морских бандитов … Впрочем, любимое орудие защиты водителей наземных транспортных средств — монтировка — тоже не является оружием по своему непосредственному назначению.

Круизный лайнер Seabourn Spirit первым успешно применил LRAD как акустическое оружие

Круизный лайнер Seabourn Spirit первым успешно применил LRAD как акустическое оружие

Кошмарный, но закончился хеппи-эндом случай на круизном лайнере оказался весьма полезен в маркетинговом отношении. Герои дня — судовые охранники Майкл Гровза и Сом Бахадур Гурунг — остановили уже перебирались на борт Seabourn Spirit абордажников, будучи вооруженными всего лишь водометом и уже упоминавшимся акустическим устройством AHD. Звук, превысивший болевой порог, подействовал в качестве шока, и бандиты вынуждены были ретироваться. Правда, один из охранников оказался ранен, другой — контужен, но их удалось спасти, и по выздоровлении отважные джентльмены были удостоены встречи с королевой Великобритании. А производитель "акустической пушки" — компания American Technology Corp. — Неожиданно получил шанс основательно продвинуть свою линейку акустических устройств LRAD на рынке. В несколько ином качестве, которое, однако же, переросло в количество. Дела компании пошли в гору.

Вооруженные автоматами и гранатометами пираты, атакующие круизное судно Seabourn Spirit (фотография очевидца)

Вооруженные автоматами и гранатометами пираты, атакующие круизное судно Seabourn Spirit (фотография очевидца)

На сегодняшний день существует несколько производителей приборов, позиционируют свои продукты как "акустические оповещают устройства" — термин "звуковое оружие" практически не употребляется в маркетинговых материалах. Все эти устройства предназначены, в первую очередь, для передачи звуковых сообщений на большие расстояния-вблизи все они обеспечивают звуковое давление, превышает болевой порог. Первоначально разработанные для применения на море, такие "оповещатели" в той или иной степени обладают направленным действием.

Быть в курсе физики

Прежде чем начать рассказ о техническом устройстве акустических приборов высокой мощности, следует, видимо, сделать некоторые пояснения. Ученые уже очень давно установили, что звук — это волновые колебания плотности воздуха. В отличие от электромагнитных волн, звуковые колебания — продольные, а не поперечные, т.е. вектор напряженности поля параллелен вектору его распространения. Колебания называются когерентными, если частота и фаза волн идеально ровными. Если когерентные колебания синфазные — тогда амплитуда суммы двух волн равна сумме амплитуд этих волн-если же колебания находятся в противофазе — то одна волна "глушит" другую и амплитуда результирующего колебания равна разности соответствующих величин. Большая часть колебаний в природе — что акустических, что электромагнитных видимого диапазона — некогерентного. И свет, и звук распространяются в определенном смысле хаотично, фазы и частоты "плавают". Пример некогерентного излучателя — лампа накаливания-пример когерентного — лазер.

Громкость звука характеризуется звуковым давлением, обычно выраженным в единицах логарифмической шкалы — децибелах, и численно выражается двадцати десятичных логарифмов от соотношения измеряемого звукового давления (P1) до уровня звука, минимально заметного человеческим ухом — 20 мкПа (P0).

SPL = 20 lg (P1/P0)

Откуда взялся множитель 20? Децибел — одна десятая часть бела, поэтому умножаем на 10. Но сравниваются не среднеквадратичные значения амплитуд, а мощности — каждая из которых равна квадрату амплитуды, а двойку, согласно свойствам логарифмирования, можно перенести с мерой в множитель. Шепот в логарифмической шкале соответствует 10 дБ, обычный разговор — 40-50 дБ, а автомобильный сигнал в непосредственной близости от источника достигает 100 дБ. Болевой порог восприятия звука составляет примерно 120-130 дБ — впрочем, точные его значение для каждого человека индивидуальны. Исходя из этого, например, принято ограничивать громкость звукоусилительной аппаратуры на рок-концертах.

LRAD

Акустическая пушка LRAD может применяться как для связи, так и для болевого воздействия на органы слуха - например, для защиты судов от пиратов

Фото: Photographer's Mate 3rd Class Tucker M. Yates / US NAVY
Акустическая пушка LRAD может применяться как для связи, так и для болевого воздействия на органы слуха — например, для защиты судов от пиратов

Пожалуй, сегодня известная и "раскрученная" марка акустических устройств — LRAD. Расшифровывается это название так: "long range acoustic hailing device" — оповещает устройство дальнего действия. А выпускает эти приборы уже упоминавшаяся нами компания American Technology Corp. LRAD был изобретен Элвуд "Вуди" Норрисом (Woody Norris), и его успешные продажи лежат в основе создания всего сегмента рынка таких устройств, существующего с 2004 года. Работая в полную силу, наиболее мощное устройство из линейки — LRAD 1000X — развивает относительное звуковое давление (так более строго именуется более привычное нам понятие "громкость") в 152 дБ на расстоянии одного метра от источника. "Страшный сигнал" на выходе устройства, несмотря на слухи о его "психотропных", предоставляет лишь болевое воздействие на барабанные перепонки. "Я инстинктивно зажал руками уши — сирена была настолько громкой, что я не мог о чем-либо думать и что-то делать. Я был парализован", — пишет журналист Уильям Лидуел о том, как Норрис демонстрировал ему устройство в действии.

Однако уже на расстоянии пятидесяти метров от источника звук, генерируемый LRAD 1000, воспринимается уже не так болезненно, а на сто метров — громкость падает до 110 дБ. Этого, конечно, будет с лихвой достаточно для передачи адресного речевого сообщения — но вооруженного автоматическим оружием злоумышленника вряд ли удастся таким образом заставить отказаться от агрессивных намерений.

С технологией LRAD связано еще больше мифов, чем с возможностями этого устройства. Компания American Technology показала высокий класс в области public relations, так умело подавая информацию о LRAD вместе со сведениями о других своих разработках, на неискушенного читателя наползла целая туча ошибок отношении физических принципов работы этого прибора. Например, в зарубежных СМИ ходили не подтвержденные экспертами слухи о том, что звук в "акустических устройствах дальнего действия" переносится в пространстве с помощью модуляции слышимых колебаний ультразвуком — подобно тому, как низкочастотный радиосигнал модулируется высокочастотным в системах радиосвязи. Такая технология, по утверждению производителя, "позволяет создать узкую диаграмму направленности".

На самом деле, как нам удалось выяснить, подобный физический принцип используется в совершенно другом продукте компании — параметрических звуковых извещателях HSS. Они действительно имеют довольно узкой диаграммой направленности, но максимальная громкость этих приборов ограничена всего лишь 90 децибелами. При всех своих достоинствах параметрические звуковые излучатели крайне неэффективны с энергетической точки зрения и до болевого порога просто не дотягивают. А маркетинговая служба вендора, мягко говоря, несколько подтасовала информацию ради придания привлекательности своего продукта.

Оповещает устройство дальнего действия - LRAD

Зависимость акустического излучения от дистанции для самого мощного устройства из линейки — LRAD 1000. Звуковое давление перед устройством превышает 150 дБ и падает до 100 дБ на дальности в 500 метров. Однако позади акустической пушки звук на 60 дБ тише — для оператора она безопасна.

В отличие от привычных для нас бытовых колонок, в "орудиях" LRAD для генерации акустического колебания используются не электромагнитные катушки, а пьезоэлектрические излучатели — кристаллы с анизотропными свойствами, изменяют свои линейные размеры при подаче на них потенциала, и таким образом превращают электрический сигнал в акустические колебания. Согласно статьям в западной технической прессе, LRAD представляет собой массив из сонаправленностью пьезоэлектрических излучателей с раструбами — его элементы при этом расположены в два слоя так, что раструбы верхнего ряда частично перекрывают нижние излучатели. По некоторым данным, пьезоэлектрические излучатели нижнего ряда опережают по фазе излучатели верхнего ряда-но, ни о какой фокусировке путем дискретного изменения фазы, как это делается для высокочастотных электромагнитных волн в фазированных антенных решетках, речи не идет.

Использование пьезоэлектрических излучателей вместо традиционных электромагнитных динамиков позволило значительно повысить энергетическую эффективность устройства — при работе в режиме максимальной громкости LRAD потребляет не более 900 Вт электроэнергии. Однако эта технология имеет один существенный недостаток — нижняя граница частотного диапазона акустических устройств, построенных на пьезоэлементов, составляет около 2 кГц. Есть ими может быть воспроизведена только верхняя часть диапазона частот, занимаемого человеческим голосом. Телефонные линии обеспечивают передачу звука частотой от 0,3 до 3,4 кГц — а "расширенный" частотный диапазон акустического излучения устройства, возглавляющий линейку продуктов LRAD, составляет от 0,72 до 6,6 кГц. О частотных характеристиках других моделей на официальном сайте компании-производителя не сообщается.

В настоящее время American Technology Corp. предлагает модели LRAD 500, LRAD 1000, LRAD-R (с дистанционным управлением), а также LRAD 500X, 1000X и RX — с расширенным акустическим диапазоном. Есть и сознательно маломощная рупорная модель LRAD 100X.

Однако продукты компании ATC не являются единственными в своем классе. 9 января 2008 Главное бюджетно-контрольное управление правительства США отклонило протест компании Wattre Inc. и IMLCORP LLC, обжаловать результаты тендера на поставку акустических оповещательних устройств для ВМС США. В сравнительных испытаниях, которые проводились в рамках тендера, участвовали три устройства, предоставленные в соответствии компаниями American Technology Corp., IMLCORP LLC и Wattre Inc. Тест был организован так: акустические устройства установили на берегу озера и направили на находящийся на акватории катер с группой экспертов. Катер находился на расстоянии 450 м от "линии огня". Для каждого устройства была проведена серия из шести испытаний: в трех случаях лодка была неподвижна, в трех — двигалась-уровень фонового шума составил — 88 дБ. Каждому из экспертов предлагалось оценить различимость звукового сигнала по десятибалльной шкале. В итоге LRAD набрала 100%, продукт компании IMLCORP — 91,6%, а устройство корпорации Wattre — 66,6%. Кроме различимости звуковых сообщений, оценивались и другие аспекты: условия гарантийного обслуживания, соответствие необходимым характеристикам, цена и так далее. Тендер выиграла компания ATC.

Hyperspike

Звук от HS-60 способен травмировать барабанные перепонки даже на значительном расстоянии.  Рядом - Курт Грейбер, генеральный директор компании Wattre, любезно согласился ответить на наши вопросы.

Звук от HS-60 способен травмировать барабанные перепонки даже на значительном расстоянии. Рядом — Курт Грейбер, генеральный директор компании Wattre, любезно согласился ответить на наши вопросы.

Сведений о том, какие именно устройства этого производителя приняли участие в тестировании, а также насколько беспристрастными были организаторы испытания, обнаружить не удалось. Однако документально подтвержденный рекорд максимальной громкости воспроизводимого звука принадлежит акустическом оповещает устройству компании Wattre Inc. После проведенных в марте 2007 года сертификационных испытаний модель HS-60, использует патентованную технологию Hyperspike, попала в Книгу рекордов Гиннеса как самый мощный в мире электроакустических устройств: на расстоянии одного метра от HS-60 относительное звуковое давление составил 182 дБ, а на дистанции в 128 метров — 140,2 дБ — на 30 с лишним децибел больше, чем в LRAD. А это очень, очень существенная разница: децибелы — логарифмическая величина. То есть, выраженное в паскалях значение среднеквадратической амплитуды колебаний в HS-60 примерно в 30 раз больше, чем в LRAD!

Устройства линейки HS от Wattre, эксплуатирующие технологию Hyperspike, используют другой, чем пьезоакустические преобразователи, принцип генерирования звуковых колебаний. Здесь установлены электромагнитные излучатели с подвижной головкой, применяются также в аппаратуре точного воспроизведения звука класса high end. Такое устройство позволяет генерировать звук с частоте 375 Гц — 19 кГц (HS-24) и даже 210 Гц — 10 кГц (HS-60). Инновационная технология Hyperspike, как сообщает компания Wattre, де-факто представляет собой патентованный акустический коллиматор. Hyperspike, так же, как и LRAD, излучает когерентное плоский луч, сфокусированный в бесконечности. Условие когерентности звуковых волн для "рекордного" HS-60 выполняется на дистанции до 264 метров — только после этой отметки фаза и частота начинают "плавать". Объявленная ширина основного лепестка диаграммы направленности устройств от Wattre составляет 10 градусов против 30-ти в LRAD, а звуковое давление при двукратном увеличении дистанции падает на 3-4 дБ. В других звуковых устройствах при удвоении расстояния от источника звука наблюдается ослабление сигнала примерно на 6 дБ. Такие свойства позволяют приборам, выполненным по технологии Hyperspike, при благоприятных условиях передавать речевые сообщения на расстоянии до трех километров.

"Человек, находящийся внутри созданного системой Hyperspike" луча ", не в состоянии определить направление звука — он испытывает чувство, что на него надеты наушники. Он вроде погружен внутрь звука — если только не присутствуют существенные акустические отражения, или если объект воздействия не перемещается в пространстве с достаточной скоростью ", — рассказал корреспонденту газеты Security News Курт Грейбер (Curt Graber), генеральный директор компании Wattre.

Акустический прожектор Hyperspike HS-24

Уровень звукового давления серийного акустического прожектора Hyperspike HS-24 падает медленнее, чем в LRAD. "Старший брат" устройства акустическая пушка Hyperspike HS-60 удерживает мировой рекорд по громкости.

"В настоящее время еще только определяются все возможные виды применения созданных по технологии Hyperspike продуктов, и, разумеется, существуют покупатели, заинтересованные в использовании этих устройств для управления поведением людей — вплоть до их принуждения к тому, чтобы покинуть охраняемую территорию. Кроме стороны, любой электроакустических устройств может одинаково легко проигрывать Баха или "металлик", передавать сообщения грозным властным голосом и, например, транслировать крики ястреба, чтобы отпугнуть птиц от взлетной полосы в аэропорту ", — ответил он на вопрос о применении продукции его предприятия в качестве "несмертельного оружия".

В настоящее время, согласно информации, выложенной на сайте производителя, предлагаются к продаже две модификации устройства: базовая модель HS-24 и Hyperspike PTZ — акустический прожектор с функциями наклона-поворота и видеокамерой в комплекте. Устройства HS-36 и HS-60 реализованы пока еще в прототипах. Нужно отметить и то, что в настоящее время акустические оповещательние устройства Hyperspike используются на кораблях береговой охраны США.

IMLCORP

Другая участвовала в тендере компания — IMLCORP LLC — производит наиболее традиционные системы акустического оповещения. Продукты серий AlertCommander и SoundCommander представляют собой, судя по их внешнему виду, вполне обычные рупорные динамики большой мощности — а позиционируются они производителем как средство информационного оповещения "своих", в том числе для управления войсками в ходе боевых операций. Система SoundCommander обеспечивает относительное звуковое давление 134 дБ в метре от источника.

Разумеется, этого недостаточно для сколько-нибудь серьезного болевого воздействия на человека. Мы включили SoundCommander в этот обзор лишь потому, что компания IMLCORP участвовала в одном тендере по ATC и Wattre. Вполне вероятно также, что производителей подобной продукции не так уж мало, однако на применение ее в качестве "звукового оружия", по имеющимся у нас данным, больше не претендует ни один вендор.

Забавный факт: в оспаривать результаты тендера судебном протесте сообщалось, что "ширина основного лепестка акустического излучения продукта IMLCORP всего лишь на 1 градус превышает заявленный в технической спецификации максимум в 30 градусов, что не является принципиальным".

MAHD-R

Еще одно акустическое оповещательное устройство большой мощности — MAHD-R — выпускается одним из подразделений крупной аэрокосмической корпорации Moog. Интересно, что это — единственный вендор, в продвижении продуктов которого используется термин "нелетального оружия". Другие производители по тем или иным причинам избегают так называть свою продукцию. О упомянутом устройстве в открытых источниках нами найдено крайне мало информации. Акустические характеристики представлены уже знакомым нам параметром — максимальным относительным звуковым давлением на расстоянии 1 метра от излучателя, которое здесь составляет 151 дБ.

Децибелами - заряжай!  Акустические пушки штурмуют арсенал техсредств охраны

Акустическое устройство MAHD-R со встроенным микрофоном является IP-устройством с полностью компьютерным управлением

Нашу вежливую просьбу предоставить немного более подробную информацию об устройстве производитель, к сожалению, проигнорировал. В качестве конкурентного преимущества потенциальным клиентам возвышается том, что устройство "управляется удаленно по протоколу IP через интерфейс 10/100-Мбит Ethernet с помощью джойстика", — внимание, это прямая цитата из рекламного проспекта! — "Если бы на Seabourn Spirit использовалось устройство MAHD-R, ранения охранника можно было бы избежать". К другим "наворотам" предлагаемого продукта можно отнести наличие телекамеры, направленного микрофона и поворотного устройства.

Резюме

В последние пару лет в СМИ постоянно мелькают упоминания о "секретном новейшем акустическом психотропном оружие несмертельного действия" (порядок и набор слов можно изменить в произвольном порядке): то его используют американцы в Ираке, то с его помощью разгоняют демонстрации грузинских оппозиционеров, то оно с появляется в зоне арабо-израильского конфликта — и в 99% случаев такой материал иллюстрируется изображением LRAD, установленного на бронетранспортере или военном внедорожнике. Однако ни LRAD, ни другие акустические устройства высокой мощности, которые с легкой руки журналистов превратились в "акустические пушки", не создавались как "оружие" — это в первую очередь средства связи. Во время Второй мировой войны рупорные репродукторы точно так же устанавливались на военной технике-и и идея разгонять демонстрации с помощью громких сирен тоже не нова. Правда, вся "психотропных" этого "оружия" сосредоточена в громком звуке, ярком боль в органах слуха.

Однако в некоторых случаях громкий направлен звук может стать весьма эффективным средством управления толпой-с его помощью можно повлиять и на поведение преступников — если застать их врасплох и без средств защиты слуха. В самом деле, уровень звукового давления в 150 дБ может существенно повредить барабанные перепонки.

Модели LRAD 1000X Wattre HS-24 Wattre HS-60 IMLCORP SC3600 MAHD-R
Максимальное относительное звуковое давление на расстоянии LRAD 1000X

Wattre HS-24

Wattre HS-60

IMLCORP SC3600

MAHD-R

1 м 152 дБ 153 дБ 182 дБ 134 дБ 151 дБ
100 м 127 дБ > 140 дБ
300 м 100 дБ 120 дБ
Заявленная ширина основного лепестка диаграммы направленности 30 ° 10 ° 10 ° > 30 ° 30 °
Заявленный диапазон частот 0,72-6,6 кГц 0,375-19 кГц 0,21-10 кГц 0,5-6,5 кГц 0,02-20 кГц
Макс. потребляемая мощность 900 Вт около 900 Вт 3 кВт 2 кВт

Мировой рынок акустических оповещают устройств высокой мощности еще очень и очень молод, а на постсоветском пространстве этот сектор, по сути, отсутствует. Однако потенциал продаж в этой техники, по всей видимости, немалый. Приборы, создающие мощный направленный звук, могут оказаться полезными для самых разных систем безопасности, в частности — для охраны периметра. Кроме правоохранительных агентств и военных структур, очевидна востребованность и на гражданском флоте — и в качестве средства связи, и, как показывает победный опыт Seabourn Spirit, в качестве компонента охранных систем. Выше уже упоминалось применение для отпугивания птиц — важный компонент обеспечения авиационной безопасности. Вероятно, подобные системы могут быть полезны в исправительных учреждениях.

Технологии генерации направленных звуковых волн продолжают развиваться. Судя по напряженности отношений между технологическими конкурентами на Западе, однозначно предпочтительного решения пока не найдено. И тут у российских разработчиков есть прекрасная возможность обойти западных коллег, а у отечественного производителя — перспектива занять своей продукцией рыночные ниши — и дома, и за рубежом. Как говорят в казино на круизных лайнерах, "делайте ваши ставки, господа!"

Илья Заболотнов
Security News

Компания: Security Focus (Секьюрити Фокус)

Back To Top