Studiu Privind Prevenirea Si Protectia Autovehiculelor Militare la Actiunea cu Campuri Electromagnetice

Tema: „Studiu privind prevenirea si protectia autovehiculelor militare la actiunea cu campuri electromagnetice”

Introducere

Tema aleasă în vederea elaborării lucrării de licență cu titlul „STUDIU PRIVIND PREVENIREA ȘI PROTECȚIA AUTOVEHICULELOR MILITARE LA ACȚIUNEA CU CÂMPURI ELECTROMAGNETICE” tratează o problemă contemporană, de actualitate. Evoluția rapidă a câmpului de luptă, folosirea tehnologiilor de vârf în vederea realizării protecției autovehiculului la acțiuni cu câmpuri electromagnetice, dar, și a protecției cu ajutorul acestora sunt principalele motive pentru care am ales această lucrare de licență.

Preocuparea continuă pentru îmbunătățirea calității vieții și pentru utilizarea unor tehnologii industriale performante a determinat, la sfârșitul secolului XX, explozia numărului de surse de radiații electromagnetice neionizante din banda microunde și radiofrecvență (cosmice și industriale) concomitent cu creșterea interesului populației și al specialiștilor pentru evaluarea riscurilor pentru sănătate și pentru buna funcționare a dispozitivelor electrice.

Drept urmare am stabilit următoarele obiective de studiu pe care să le rezolv prin prezenta lucrare de licență:

Identificarea posibilelor surse de energie electromagnetică care să afecteze funcționarea aparaturii electrice.

Analiza câmpului de luptă modern și a necesității de asigurare a acestuia cu capabilități militare performante, respectiv cu autovehicule militare echipate cu sisteme electrice și electronice complexe.

Evidențierea printr-un studiu de caz a unor modalități de asigurare a protecției electromagnetice eficiente la autovehicule militare și găsirea unei soluții viabile de protecție.

Pentru rezolvarea acestor obiective am considerat că este necesar ca structura lucrării să fie organizată pe 3 capitole, după cum urmează:

Primul capitol al lucrării: „Noțiuni teoretice privind electromagnetismul, a câmpurilor electromagnetice și a valorilor limită de expunere la acestea.” este o rezumare a noțiunilor de bază ale electromagnetismului.

Cel de-al doilea capitol numit: „Considerații generale privind capabilitățile operaționale din cadrul structurilor forțelor terestre și cerințele câmpului de luptă modern” abordează probleme legate de definirea și concepția de capabilitate militară, dimensiunile și domenile acestora dar și a înzestrării forțelor cu echipamente folosite pe câmpurile de luptă moderne.

Capitolul 3 cu titlul: “Studiu de caz privind asigurarea protecției autovehiculelor militare” reprezintă, așa cum sugerează și numele, o analiză a diferitelor modalități de protecție a autovehiculelor militare în câmpul de luptă modern. Pentru a înțelege mai bine care sunt cerințele de protecție cerute autovehiculelor militare contemporane, s-a considerat ca fiind necesară prezentarea unor informații generale legate de autovehiculele militare. În continuare s-a urmărit descrierea diferitelor soluții de realizare a protecției automobilului contemporan la amenințările cu câmpuri electromagnetice, dar și la metodele convenționale de distrugere a autovehiculelor .

Capitolul 1: Noțiuni teoretice privind electromagnetismul, a câmpurilor electromagnetice și a valorilor limită de expunere la acestea.

1.1. Delimitări conceptuale

Câmpul electromagnetic (EMF) este ansamblul câmpurilor electrice și magnetice, care oscilează și se generează reciproc la trecerea curentului electric printr-un conductor. Câmpul electromagnetic se propagă indefinit în spațiu și constituie una din forțele principale al naturii. Câmpul electric este produs de un curent electric care traversează un conduuctor staționar, iar cel magnetic de un curent electric care traversează un conductor în mișcare.

În viziunea clasică, acest câmp electromagnetic este un câmp uniform și continuu, care se propagă sub forma de unde. Câmpul electromagnetic, conform teoriei cuantice, este compus din particule.

Câmpul electromagnetic este un câmp rotațional și se propagă în spațiu sub formă de unde electromagnetice cu o viteză care depinde de permitivitatea și permeabilitatea mediului considerat. Frecvența undelor obținute este egală cu frecvența cu care se deplasează electronii. Cu cât mai mare este frecvența, cu atât mai multa energie este transportată în același interval de timp. Lungimile de undă ale undelor electromagnetice variază într-un interval foarte larg. Astfel, în telecomunicații se folosesc unde electromagnetice ale căror lungimi de undă ajung la mai multe mii de metri, pe când lungimile de unda ale radiațiilor gama emise de unele elemente radioactive parcurg aproximativ 10 m.

Undele electromagnetice se propaga in aer cu viteza luminii adică cu 299.792,458 km/s; aproximativ egală cu viteza lor de propagare în vid. Conform acestei teorii, emise de J. C. Maxwell in 1865, lumina si radiațiile asemănătoare sunt tot de natura electromagnetică, fiind diferită lungimea de undă. Informația se recepționează la distanță prin radio, televiziune, telefonie mobile, etc. Purtătorii informației sunt undele electromagnetice de frecvență ridicată, modulate pe undele de joasa frecvență care conțin informația. Undele electromagnetice emise de antenele de emisie se refractă, se difractă, interferează și sunt atenuate până ajung la antena receptorului.

Figura 1. Spectrul electromagnetic

Spectrul radiațiilor electromagnetice se împarte în: radiații hertziene, radiații infraroșii radiații luminoase, radiațiile radio, microunde, radiații ultraviolet, radiațiile X (Röntgen) și radiațiile γ (gamma). Deasemenea, clasificarea se mai poate face și după criteriul lungimii de undă, de la frecvențele joase spre cele înalte sau invers.

Figura 2. Tipuri de surse în funcție de frecvența de emisie

1.2. Clasificarea undelor

Undele radio se pot folosi pentru transmiterea semnalelor de televiziune, pentru comunicații prin satelit și telefonie mobilă. Microundele sunt folosite la sursele cu încălzire direct, de exemplu în cuptorul cu microunde, dar și în comunicații. În astronomie se utilizează undele milimetrice. Undele terahertziene sunt încă in curs de cercetare și sunt folosite în aplicații practice. Radiația infraroșie este foarte utilă în analize fizico-chimice prin spectroscopie, dar și pentru transmiterea de date fără fir insă la distanțe foarte mici, așa cum este cazul la majoritatea telecomenzilor de la televizoare și alte aparate casnice.

Lumina vizibilă este cel mai bun exemplu de radiație electromagnetică. De exemplu, de bronzarea pielii este responsabilă radiația (lumina) ultraviolet. Iar în medicină sunt folosite de mulți ani, pentru vizualizarea organelor interne, razele X (sau Röntgen). În cea ce privesc razele gamma, acestea se produc, în special, în urma reacțiilor nucleare.

1.2.1. Undele hertziene (unde lungi, medii, scurte, ultrascurte, microunde)

Acestea sunt emise de oscilațiile electronilor din antenele emițătoare folosite în sistemele de radiocomunicații și microunde.Un astfel de dispozitiv este și radarul folosit de poliție pentru determinarea vitezei autovehiculelor. Principiul pe care se bazează acesta este frecvența de oscilarea recepționată de observator este mai mică când sursa se îndepărtează iar aceasta crește cu cât sursa se aproprie mai mult de observator.

1.2.2. Radiațiile infraroșii

Sunt acele unde emise de corpurile calde, fiind una dintre cele trei categorii în care sunt impărțite radiațiile solare: radiații infraroșii, lumina vizibilă și radiațiile ultraviolete. Acestea se obțin prin oscilațiile moleculelor, atomilor si ionilor, iar temperatura corpurilor decid amplitudinea lor alături de tranzițiile electronilor către învelișurile interioare ale atomilor, cu nivele energetice inferioare. Apa este una dintre substanțele care absorb acest tip de radiații ducând la încălzirea acestora.

1.2.3. Radiațiile vizibile

Aceste radiații sunt cele pe care le percepe ochiul uman. Sunt emise de soare, stele, lămpi, arcuri electrice, etc. Emisia luminii se obține în urma tranzițiilor electronilor pe nivele energetice inferioare atomilor.

1.2.4. Radiațiile ultraviolete

Radiațiile ultraviolet sunt emise de stele, corpuri încălzite puternic și vaporii de mercur din tuburi de sticlă specială de cuarț deoarece nu absoarbe acest tip de radiații. Radiațiile care se regăsesc în lumina solară se absorb în mare parte în stratul de ozon. Deci, radiațiile ultraviolet cresc cu cât altitudinea este mai mare. Aceste radiații sunt cele care produc schimbări la nivelul pielii: pigmentare, ardere, cancer. Lumina ultravioletă este utilizată în dermatologie, la iluminatul fluorescent și la instalații de numerotare în industrie. Aceste radiații se obțin în urma schimbului electronilor de pe nivele cu energii mari pe nivele cu energii mici.

1.2.5. Radiatiile X

Undele X sunt acele unde emise de tuburi speciale, numite Roentgen, în care sunt accelerați, în câmpuri electrice intense, electroni, astfel încât aceștia pătrund în interiorul învelișurilor electronice ale atomilor sau gazului din tub si smulg electroni din straturile de lângă nuclee.

Acestea sunt utilizate pentru realizarea radiografiilor medicale deoarece au frecvențe mari fiind absorbite diferit de mușchi și oase. Radiațiile mai pot fi folosite și în scopuri terapeutice prin combaterea dezvoltării țesuturilor celulare bolnave.

1.2.6 .Radiațiile γ

Acestea sunt emise în procesele de dezintegrare nucleară și în reactoarele nucleare deoarece au energiile și frecvențele cele mai mari, dar, totodată sunt și cele mai penetrante. Sunt folosite pentru sterilizare și pentru tratarea cancerului.

1.3. Surse de microunde și radiofrecvență

1.3.1. Antenele fixe folosite în televiziune și radio

Conform unuor măsurători realizate în 1997 în S.U.A. s.a constatat că la distanța de 1-2 metri de turn, câmpul electric este între 95-720 V/m, iar câmpul magnetic între 0,1-9,3 A/m. La o distanță mai mare, de aproximativ 100 metri, valorile scad considerabil, pentru câmpul magnetic ajungând până la 75 mA/m și pentru cel electric aproximativ 20 mV/m. Trebuie să se țină cont, însă, că valorile limită pentru expunerea populației la frecvența de 500 kHz sunt 87 V/m pentru câmpul electric și de aproximativ 1,45 A/m pentru cel electric, iar de aproximativ 68,7 V/m și 0,45 A/m pentru o frecvență de 1,6 mHz.

Figura 3. Tipuri de radiații neionizante

1.3.2. Echipamentele de telecomunicații (antenele)

Aceste echipamente generează câmpuri care acoperă tot spectrul electromagnetic. Pentru frecvențe joase, aceste structuri au piloni de suport cu înălțimi de până la 200 de metri. Câmpul electric poate să fie de sute de v/m în zona pilonilor de support și cel magnetic de 0,2 amperi pe metru, iar în apropierea antenelor de 2-15 amperi pe metru.

1.3.3. Dispozitivele portabile

În această categorie cuprinde: telefoane mobile, stații walkie-talkie, echipamente pentru comunicații de urgență, laptop-urile și casetofoane radio de buzunar. Puterea de emisie a acestor dispozitive diferă de la unul la altul, iar banda de frecvență este de la 30 mHz la 5 gHz.

1.3.4. TETRA (Terrestrial Trunked Radio)

În 1997 s-a decis introducerea unui sistem radio digital de urgență care să opereze la frecvențe de 400 mHz.

1.3.5. Rețelele locale fără fir

Acestea sunt într-un număr din ce în ce mai mare, aproape în fiecare locuință existând câte un astfel dedispozitiv. Aceste transmisii LAN au o putere de emisie mică și depind de cantitatea datelor transmise. Vestea bună la aceste dispozitive este că, în medie, s-au întegistrat valori mai mici decât limitele impuse și acceptate de ICNIRP (Comisia Internațională pentru protecție împotriva radiațiilor neionizante).

1.3.6. Bluetooth-ul

Aceasta este o metodă prin care se poate face schimb de date între telefoane mobile și laptopuri, în locul firelor folosindu-se sistemul radio. Acest sistem permite folosirea dispozitivului peo rază de 10 metri cu o putere maximă de 1 miliwatt și operând la 2,45 gHz.

1.3.7. Dispozitive “hands-free”

Scopul acestor dispozitive este ușurarea folosirii telefoanelor mobile sau a altor dispozitive astfel încât nu mai este necesară manevrarea lor cu mâna. Dispozitivele hands-free sunt adesea folosite și se recomandă a fi folosite la volan aceasta fiind singura variantă legală care permite folosirea telefoanelor la volan.

1.4. Valori limită de expunere la câmpurile electromagnetice

Pentru caracterizarea expunerii la câmpuri electromagnetice se utilizează următoarele mărimi fizice:

curentul de contact (Ic) care este exprimat în amperi

densitatea de curent (J) care se exprimă în amperi pe metru pătrat

intensitatea câmpului electric (E) se exprimă în volți pe metru

intensitatea câmpului magnetic (H) se exprimă în ampere pe metru

inducția magnetică sau densitatea de flux magnetic (B) exprimată în tesla

densitatea de putere (S) se exprimă în wați pe metru pătrat

absorbția specifică a energiei (SA) se exprimă în jouli pe kilogram

rata de absorbție specifică (SAR) se exprimă în wați pe kilogram

Dintre aceste mărimi, cele care pot fi măsurate direct sunt: inducția magnetică, curentul de contact, intensitatea câmpului electric, intensitatea câmpului magnetic și densitatea de putere.

1.4.1. Valori limită de expunere

În funcție de frecvență, pentru a defini valorile limită de expunere pentru câmpurile electromagnetice se folosesc următoarele mărimi fizice:

a) se prevăd valori limită de expunere pentru densitatea de curent pentru câmpurile variabile în timp de până la 1 Hz, pentru a preveni efectele asupra sistemului cardiovascular și a sistemului nervos central;

b) între 1 Hz și 10 MHz, se prevăd valori limită de expunere pentru densitatea de curent, cu scopul de a preveni efectele asupra funcțiilor sistemului nervos central;

c) între 100 kHz și 10 GHz, se prevăd valori limită de expunere cu privire la SAR, pentru a preveni stresul termic al întregului corp și o încălzire excesivă localizată a țesuturilor. În domeniul de frecvențe cuprinse între 100 kHz și 10 MHz, se prevăd valori limită de expunere referitoare atât la densitatea de curent, cât și la SAR;

d) între 10 GHz și 300 GHz, se prevăd valori limită de expunere pentru densitatea de putere, în scopul de a preveni o încălzire excesivă a țesuturilor la suprafața corpului sau în apropierea acestei suprafețe.

“Tabelul 1. Valori limită de expunere – condiții care trebuie îndeplinite”

─────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
Domeniul Densitatea de curent SAR medie SAR localizată SAR localizată Densitatea
de indus în cap și trunchi pentru întregul (cap și trunchi) (membre) de putere
frecvențe J (mA/m2) (rms) corp (W/kg) (W/kg) (W/kg) S (W/m2)
────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
până la 1 Hz 40 – – – –
────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
1-4 Hz 40/f – – – –
────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
4-1000 Hz 10 – – – –
────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
1000 Hz-100 kHz f/100 – – – –
────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
100 kHz-10 MHz f/100 0,4 10 20 –
────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
10 MHz-10 GHz – 0,4 10 20 –
────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────
10-300 GHz – – – – 50
────────────────────────────────────────────────────────────────────────────────

1. f. este frecvența exprimată în hertzi.

2. Valorile limită de expunere pentru densitatea de curent trebuie să protejeze împotriva efectelor acute ale expunerii asupra țesuturilor sistemului nervos central la nivelul capului și al trunchiului.

Valorile limită de expunere în domeniul de frecvențe de la 1 Hz la 10 MHz se bazează pe efectele nocive constatate asupra sistemului nervos central. Astfel de efecte acute sunt prin definiție instantanee și, din punct de vedere științific, nu există nici un motiv pentru modificarea valorilor limită pentru expunerile de scurtă durată. Totuși, deoarece valorile limită de expunere se bazează pe efectele nocive asupra sistemului nervos central, aceste valori limită pot permite densități de curent mai mari în alte țesuturi corporale decât sistemul nervos central, în aceleași condiții de expunere.

3. Datorită eterogenității electrice a corpului uman, trebuie calculată media densităților de curent pe o secțiune de 1 , perpendiculară pe direcția curentului.

4. Pentru frecvențele de până la 100 kHz, valorile de vârf ale densității de curent pot fi obținute prin înmulțirea valorii rms cu .

5. Pentru frecvențe de până la 100 kHz și pentru câmpurile magnetice în impulsuri, densitatea maximă de curent asociată impulsurilor poate fi calculată pornind de la timpul de creștere/descreștere și de la viteza maximă a fluctuației inducției magnetice. Densitatea de curent indus poate fi comparată cu valoarea limită de expunere adecvată. Pentru impulsuri de durată t(p), frecvența echivalentă care se aplică valorilor limită de expunere se calculează după formula f = 1/[2t(p)].

6. Toate valorile medii SAR trebuie să fie măsurate într-un interval de timp de 6 minute.

7. Masa luată în calcul pentru evaluarea SAR medie localizată este de 10 g de țesut adiacent. SAR maximă astfel obținută reprezintă valoarea folosită la estimarea expunerii. Aceste 10 g de țesut trebuie să fie o masă de țesut adiacent cu proprietăți electrice aproape omogene. Prin precizarea că trebuie luată în considerare o masă de țesut adiacent se recunoaște faptul că acest concept poate fi folosit în dozimetria informatică, dar poate prezenta dificultăți în cazul măsurărilor fizice directe. Se poate folosi o masă simplă de țesut de formă cubică, cu condiția ca mărimile dozimetrice calculate să aibă valori mai scăzute decât cele prezentate în recomandări.

8. Pentru expunerile la câmp în impulsuri, în domeniul de frecvențe cuprinse între 0,3 și 10 GHz, și pentru expunerea localizată a capului se recomandă o valoare limită de expunere suplimentară, cu scopul de a limita și de a evita efectele auditive provocate de expansiunea termoelastică. În acest caz, SA nu trebuie să depășească 10 mJ/kg în medie pentru 10 grame de țesut.

9. Densitățile de putere medii trebuie calculate pentru o suprafață expusă de 20 și un interval de timp de minute (f exprimată în GHz), în scopul de a compensa scăderea progresivă a adâncimii de penetrare pe măsură ce crește frecvența. Valoarea medie a densității spațiale maxime de putere, calculată pentru 1 , nu trebuie să depășească valoarea de 50 W/.

10. Pentru câmpurile electromagnetice în impulsuri ori tranzitorii sau, în general, pentru expunerea simultană la câmpuri de frecvențe multiple, trebuie să se aplice metode de evaluare, de măsurare și/sau de calcul adecvate, care permit analizarea caracteristicilor formei de undă și a naturii interacțiunilor biologice, ținând seama de standardele naționale în domeniu ce adoptă standarde europene armonizate, stabilite de CENELEC.

1.4.2. Valori de declanșare a acțiunii

Valorile de declanșare a acțiunii, prevăzute în tabelul nr. 2, sunt obținute plecând de la valori limită de expunere în conformitate cu principiile stabilite de Comisia internațională pentru protecția împotriva radiațiilor neionizante (ICNIRP), în recomandările sale vizând limitarea expunerii la radiații neionizante (ICNIRP 7/99).

“Tabelul 2. Valori de declanșare a acțiunii (valori rms în câmp neperturbat)”

1. f. este frecvența în unitățile de măsură indicate în coloana domeniului de frecvență.

2. Pentru frecvențele cuprinse între 100 kHz și 10 GHz, mediile valorilor S(eq), E, H, B și I(L) se măsoară pe un interval de timp de 6 minute.

3. Pentru frecvențele mai mari de 10 GHz, mediile valorilor S(eq), E, H și B se măsoară pe un interval de minute (f este exprimată în GHz).

4. Pentru frecvențe de până la 100 kHz, valorile de vârf de declanșare a acțiunii pentru intensitățile de câmp se calculează înmulțind valoarea rms cu . Pentru impulsuri de durată t(p), frecvența echivalentă care trebuie aplicată pentru valorile de declanșare a acțiunii trebuie calculată formula f = 1/[2t(p)].

Pentru frecvențele cuprinse între 100 kHz și 10 MHz, valorile de vârf de declanșare a acțiunii pentru intensitățile de câmp se calculează înmulțind valorile rms relevante cu 10^a, unde a = [0,665 log(f/105)+ 0,176], f fiind exprimată în Hz.

Pentru frecvențele cuprinse între 10 MHz și 300 GHz, valorile de vârf de declanșare a acțiunii se calculează înmulțind valorile rms corespunzătoare cu 32 pentru intensitatea câmpului și cu 1.000 pentru densitatea de putere a undei plane echivalentă.

5. În ceea ce privește câmpurile electromagnetice în impulsuri sau tranzitorii sau, în general, în ceea ce privește expunerea simultană la câmpuri de frecvențe multiple, trebuie să se aplice metode de evaluare, de măsură și/sau de calcul adecvate, care să permită analizarea caracteristicilor formelor de undă și a naturii interacțiunilor biologice, ținându-se seama de standardele naționale în domeniu ce adoptă standarde europene armonizate, stabilite de CENELEC.

6. Pentru valorile de vârf ale câmpurilor electromagnetice în impulsuri modulate, cu frecvențe purtătoare de peste 10 MHz, se recomandă ca valoarea medie pe durata impulsului să nu depășească de 1.000 de ori valoarea de declanșare a acțiunii sau ca intensitatea câmpului să nu depășească de 32 de ori valoarea de declanșare a acțiunii pentru intensitățile de câmp corespunzătoare frecvenței purtătoare.

Capitolul 2. Considerații generale privind capabilitățile operaționale din cadrul structurilor forțelor terestre și cerințele câmpului de luptă modern.

2.1. Capabilități militare – generalități

Termenul de „capabilitate” este adeseori confundat cu cel de „capacitate”, acestea fiind definite în dicționare unul prin celălalt, creeându-se astfel o confuzie în ceea ce privește însemnătatea fiecăruia dintre ei.

Capabilitatea este definită ca fiind abilitatea de a face ceva, ea incluzând capacitatea de a-l proiecta, genera și realiza. Deasemenea, ea implică atât conceperea, executarea și planificarea unei acțiuni, pe lângă cele enumerate anterior, dar și existența mijloacelor necesare îndeplinirii acesteia.

O explicare mai exactă a termenului de „capabilitate” este realizată în 3 moduri de dicționarul Webster din anul 1983, și anume:

la forma de plural, ca abilități, caracteristici nedezvoltate care însă pot fi dezvoltate la un moment dat;

capacitatea de a fi folosite sau dezvoltate în sensul de capacitate de îmbunătățire (potențial);

calitatea de a fi capabil cu sensul de capacități de acțiune.

Termenul de „capabilitate militară” a fost scos în atenția analiștilor militari în urma Summitului N.A.T.O. de la Praga din 21-22 noiembrie 2002. În urma acestui summit s-a realizat necesitatea modernizării și standardizării alianței pentru a face față noilor provocări apărute legate despre mediul de securitate.

Capabilitățiile militare reprezintă o preocupare majoră a statelor, in special în contextul actual în care consumul de resurse(mai ales energetice) este tot mai mare iar rezervele sunt din ce în ce mai mici. Cauză care duce la folosirea forțelor armate în anumite zone mai bogate în astfel de resurse.

“Potrivit unor lucrӑri de specialitate, capabilitӑțile de luptӑ au patru dimensiuni, acestea fiind:”

gruparea/ structura de forțe – este legatӑ de forțele destinate apӑrӑrii colective sau care participӑ în alte misiuni, și face referire la natura (specialitate, înzestrare), valoare (numӑrul, înzestrarea, misiunea) și compunerea comandamentelor și a unitӑților acestor forțe;

nivelul capacitӑții operaționale a forței – face referire la gradul de îndeplinire a misiunii sau obiectivelor de cӑtre structurile de forțe (structuri de conducere, unitӑți, mari unitӑți etc.), nivel ce se mӑsoarӑ în unitӑți de timp de la primirea ordiniului de demarare a misiunii și pânӑ la finalizarea acesteia;

calitatea tehnicӑ și tehnologicӑ – face referire la sistemele de armament și echipamentele utilizate în angajarea inamicului, viabilitatea acționalӑ fiind indicele de probabilitate a îndeplinirii misiunii;

sustenabilitatea – se regӑsește la nivelul structurilor de conducere de ansamblu și este un indicator de mӑsurare a nivelului de menținere a capacitӑții operaționale pe durata executӑrii unei misiuni, vizând totodatӑ continuitatea conducerii, a sprijinului acțional și logistic.

2.2. Domeniile în care se manifestӑ capabilitӑțile militare

La nivel global, majoritatea statelor au abordat o creștere a capabilitӑților militare prin diminuarea efectivelor dar profesionalizarea acestora și echiparea lor cu echipamente și tehnologii înalte, care sӑ permitӑ obținerea acelorlași efecte sau mӑrirea eficienței, dar cu un numӑr redus de trupe.

Capabilitӑțile de luptӑ pe care trebuie sӑ le deținӑ un stat sau o alianțӑ, în vedere prevenirii sau a unei confruntӑri armate, se regӑsesc în urmӑtoarele cinci domenii principale:

apӑrarea împotriva atacurilor CBRN;

asigurarea superioritӑții sistemelor de comandӑ-control, de comunicații și informaționale necesare pentru prevenirea acțiunilor adversarului prin acțiuni de genul: localizare, decriptare și împiedicarea declanșӑrii oportune a atacurilor acestuia;

sporirea eficienței acționale prin optimizarea în special a conducerii dar și a procedeelor acționale, eficiența în luptӑ mӑsurându-se prin parametrii: buna gestionare a spațiului de luptӑ, raportul de forțe, realizarea surprinderii și devansarea adversarului;

asigurarea capacitӑții de desfӑșurare rapidӑ și de sprijin a forțelor luptӑtoare determinatӑ, în general, de: capacitatea de proiectare a forțelor, calitatea managementului aplicat, infrastructura prezentӑ și sprijinul națiunii pe care se desfӑșoarӑ acțiunile;

îmbunӑtӑțirea interoperabilitӑții operaționale care poate duce la creșterea probabilitӑții realizӑrii în timp oportun a capabilitӑților necesare angajӑrii inamicului cu pierderi minime.

Statele care și-au dat seama de necesitatea dezvoltӑrii de capabilitӑți în domeniile prezentate mai sus, au reușit sӑ administreze favorabil cursul derulării conflictelor militare ce le amenințau, ori s-au folosit de aceste capabilitӑți în vederea prevenirii izbucnirii conflictelor sau a expansiunii celor deja existente.

Din domeniile de manifestare a capabilitӑților reies urmӑtoarele cerințe minimale:

optimizarea susținutӑ a capabilitӑților;

oportunitatea dislocӑrii rapide a forțelor în zonele în care sunt necesare, în funcție de scop;

sprijinul în câmpul tactic sӑ fie asigurat în mod eficient;

asigurarea, în orice moment, a mijloacelor de apӑrare CBRN;

realizarea unui grad cât mai înalt de interoperabilitate și îmbunӑtӑțirea acestuia pentru asigurarea succesului misiunilor multinaționale.

La capabilitӑți operaționale se ajunge identificând și îndeplinind cerințele capabilitățiilor. Acestea fiind rezultatul final al pregӑtirii unei forțe care sӑ îndeplineascӑ misiunea în condițiile și specificațiile mediului în care acționeazӑ, prin adaptarea la cerințele câmpului de luptӑ modern.

“Capabilitățile operaționale esențiale sunt:”

ƒ sistemul de comandă – control – comunicații – informatică – informații – supraveghere și recunoaștere;

ƒ capacitatea de planificare și conducere a forțelor armate;

ƒ capacitatea combativă a forțelor destinate NATO și UE, pentru îndeplinirea întregii game de misiuni ce le revin în cadrul celor două organizații;

ƒ capacitatea de dislocare și mobilitate;

ƒ capacitatea de angajare în acțiuni militare;

ƒ capacitatea de autosusținere pe termen lung a forțelor în zona de dislocare;

ƒ protecția forțelor.

România se află în faza crucială a generării acestor capabilități, care ar aduce importante avantaje strategice și politice. Alte state membre NATO și UE au redus cheltuielile de apărare sub 2% din PIB din cauza descreșterii amenințărilor la adresa securității lor și care, la momentul adoptării acestei decizii, beneficiau deja de capacități de apărare substanțiale spre deosebire de statul român.

2.3. Câmpul de luptă modern și cerințele acestuia.

Numeroasele conflicte militare contemporane au scos în evidență orientări și concepte noi privind desfășurarea acțiunilor militare, caracterizate prin complexitate, mobilitate, folosirea unor tehnologii înalte, a forțelor profesionalizate și acțiuni ale tuturor categoriilor de forțe.

Câmpul de luptă modern este caracterizat de noi dimensiuni și trăsături dispuse în fronturi discontinue, zone diferite de intervenții cu extindere pe verticală, rapiditate în pregătirea și executarea manevrelor, lovirea concomitentă a forțelor și obiectivelor, atât la contact, cât și în adâncime. 

Evoluțiile înregistrate în domeniul științelor și tehnologiei au o influență deosebită asupra domeniului militar, mai ales în actualul context geopolitic și geostrategic deosebit de fluid, care impune noi reorientări, regândiri și reorganizări în cadrul acțiunilor militare moderne. Aceste tehnologii au determinat mutații calitative și cantitative în dotarea, structura și principiile întrebuințării în luptă a forțelor și mijloacelor, în creșterea puterii și capacității de acțiune a forțelor, toate acestea impunând caracterul modern al luptei, rezultatul înnoirii și perfecționării bazei materiale a războiului.

Acțiunile ce se vor desfășura în câmpul de luptă al viitorului se vor baza pe mijloace de luptă, mijloace de transport și pe profesionalismul luptătorului. Factorii de bază ai succesului, în acest caz, sunt: intervenția rapidă pe obiectiv (misiune), acțiune desfășurată succesiv, folosirea pe scară largă a diversiunii, subversiunii, inducerii în eroare. Se va imprima acțiunilor militare un caracter tot mai integrat în care va crește importanța acțiunilor indirecte duse de forțe de dimensiuni reduse dar din ce în ce mai profesionalizate.

În cadrul acțiunilor militare, în noul câmp de luptă se vor întrebuința mijloace tehnice perfecționate de cercetare-lovire, comunicații, bruiaj, sisteme de protecție dar și ducerea acțiunilor modulate.

Deasemenea trebuie subliniat faptul că încorporarea celor mai avansate tehnologii în fabricarea și perfecționarea armamentului și echipamentelor de luptă produce schimbări sub aspectul controlului și comenzii asigurând superioritatea, mărirea capacității de sincronizare a tragerilor prin ochire directă și din poziții acoperite, localizarea și identificarea adversarului și repartizarea lui pe subunități specializate.

Câmpul de luptă al viitorului, controversat în legătură cu raportul om-sistem are un număr mare de elemente care îi conferă multiple posibilități de dezvoltare, printre care pot fi amintite:

utilizarea sistemelor de protecție și a sistemelor de armament;

utilizarea dronelor și a roboților astfel realizând o economisire a resursei umane;

superioritatea armelor inteligente și a sistemelor de armament față de cele clasice;

multifuncționalitatea forțelor luptătoare (în ofensivă sau în apărare);

compensarea limitelor fizice.

Echipamentele și armamentul învechit, care se află în dotarea Armatei Române, constituie o problemă din punct de vederea al capabilitățiilor militare, de aceea trebuie prioritizată alocarea resurselor financiare în vederea achiziționării și înzestrării forțelor armate pentru a asigura un nivel crescut de interoperabilitate cu celelalte state membre NATO.

„La nivelul Armatei României prioritățiile înzestrării vizează:”

Dotarea contingentelor dislocate în teatrele de operații cu echipamentele și sistemele de armă necesare pentru realizarea capabilităților prevăzute în situația cu cerințele structurii de forțe și cele ale obiectivelor asumate față de NATO și UE, precum și pentru creșterea nivelului protecției și securității trupelor participante la misiuni.

Achiziția echipamentelor necesare finalizării implementării concepției de comandă-control la nivel național.

Achiziționarea echipamentelor pentru investițiile care contribuie la îndeplinirea celorlalte obiective ale politicii de securitate a țării în domeniul militar.

Dotarea cu sisteme de armamente și echipamente a forțelor nedislocabile.

Programe de achiziții/modernizare pentru asigurarea protecției teritoriului național.

Această modalitate de prioritizare are ca scop realizarea capabilităților operaționale esențiale prevăzute în planul de implementare a “Strategiei de transformare a Armatei României” și care permit executarea misiunilor încredințate armatei și îndeplinirea obligațiilor și angajamentelor asumate, acesta fiind un obiectiv strategic important al politicii externe și de securitate al statului. Acestea determină capacitatea combativă a forțelor angajate în operații și facilitează prezența forțelor române în zonele de risc și din proximitatea acestora.

Capitolul 3. Studiu de caz privind asigurarea protecției autovehiculelor militare

3.1. Informații generale

Încă de la invenția primului automobil s-au căutat metode de folosire a acestuia pe câmpul de luptă. Primul Război Mondial a fost începutul unei curse de construire a unui vehicul care să poată îndeplinii diferitele misiuni urmărite. Condițiile de luptă de pe frontul occidental a împins armata britanică să înceapă studiul unui vehicul autopropulsat care să nu fie afectat de focul de mitralieră și care să poată trece peste tranșee și peste sârma ghimpată. Pe măsură ce treceau anii și cerințele câmpului de luptă deveneau tot mai diversificate și complexe, cercetarea și realizarea unui sistem de protecție, pentru vehiculele utilizate pe câmpul de luptă, era tot mai necesară.

Figura 4. Renault FT

În actualul spațiu de luptă, dispozitivele trupelor nu mai pot fi rigide, lineare sau circulare, ci asimetrice. Lupta lineară, statică pe poziții, este considerată depășită și este categoric evitată. Câmpul de luptă modern nu mai acceptă linearitatea clasică, uniformitatea, cu fâșii, aliniamente, raioane, adâncimi, linii, etc. Lupta are loc într-un spațiu multidimensional, în care se desfășoară acțiuni asimetrice, caracterizate de mobilitate, dispersabilitate, descentralizare, manevrabilitate, flexibilitate și folosirea unei game largi de acțiuni terestre, navale, aeriene, spațiale, informaționale, psihoșogice și speciale, duse simultan la toate cele trei niveluri, continuu și într-un ritm alert, în scopul lovirii decisive a centrelor de gravitate și a punctelor decisive ale inamicului și al înfrângerii lui psihice și fizice

În conflictul din Afganistan, care este considerat parte a războiului împotriva terorismului, talibanii fiind în inferioritate din punctul de vedere al capabilitățiilor militare, au recurs la folosirea dispozitivelor explozive improvizate (DEI), ambuscadelor și a luptei de gherilă. Aceștia doreau attingerea scopurilor indiferent de mijloacele folosite, ducând astfel la moartea a mii de oameni nevionovați.

Figura 5. Atacul asupra unui petrolier care transporta petrol pentru forțele NATO

Din cauza metodelor folosite de către talibani, care acționau pe principiul „lovește și fugi”, s-a observat o vulnerabilitate sporită a trupelor, indiferent de folosirea autovehiculelor blindate pentru protecția acestora. De aici ieșind în evidență necesitatea creării de noi sisteme de protecție atât pentru autovehicule cât și pentru militari, dar și a inovării protecției deja existente pe autovehicule.

3.2. Soluții privind protecția autovehiculelor militare pe câmpul de luptă modern

Există o mulțime de factori care influențează capacitatea de protecție a autovehiculelor militare. În perioada Primului și celui de-al Doilea Război Mondial protecția era realizată doar de blindaj, protecție care se baza în mare parte pe grosimea blindajului și pe unghiul de înclinare al acestuia.

În perioada modernă au apărut alți factori care asigură o protecție sporită autovehiculului, factori precum folosirea materialelor și a unor metode speciale în crearea blindajului, care îi asigură o prorecție mai mare și deasemenea îi reduc din greutate, făcând autovehiculele mult mai mobile.

Un alt factor care asigură protecție autovehiculului este echiparea acestora cu diferite sisteme de protecție existente.

În urma analizei factorilor ce contribuie la asigurarea protectiei autovehiculelor, se poate realiza, corespunzător, următoarea clasificare a metodelor de protecție:

Protecție directă

Protecție indirectă

3.2.1. Protecție directă

În această categorie am decis încadrarea tuturor mijloacelor și metodelor folosite pentru stoparea penetrării blindajului autovehiculului cu diferitele categorii de armament. În vederea realizării protecției directe intră mai mulți factori precum: grosimea blindajului, materialele folosite, unghiul de înclinare al blindajului, metodele de realizare a blindajului, etc.

În secolul XXI a scăzut considerabil importanța grosimii blindajului datorită necesității unei mobilități superioare care să permită o intervenție cât mai rapidă. O altă cauză mai este și apariția unor noi tehnologii și metode de realizare a blindajului care permit protecția vehiculului cu o grosime a blindajului mult mai mică, astfel reducându-se greutatea vehiculului și crescându-i mobilitatea.

O astfel de metodă de construire a blindajului se referă la realizarea unor depuneri termice de înaltă temperatură, formate din noi materiale complexe de tip compozit multistrat. Depunerile ce se vor realiza, se vor aplica pe pereții interiori și exteriori ca blindaje subțiri ale elementelor de protecție ale aparatelor de intercomunicare, de ochire și de tragere balistică aflate în dotarea tehnică a blindatelor ce alcătuiesc unitătile de luptă mecanizate. Procedeele de depunere ce vor fi adoptate și multistraturile de composite obținute vor realiza o dublă protecție, respectiv: de natură termică și implicit de natură balistică realizănd astfel o dublă barieră de protecție și securizare a incintei blindatului.

Scutul termic realizat prin depunere pe oțel va trebui să reziste la șocul termic al unei explozii, la 2000 grade C timp de 30 minute. In afara acestei bariere termice se va realiza suplimentar și o barieră balistică prin depunerea unor straturi deosebit de dure pe bază de carburi de bor și volfram ce vor putea prelua și disipa o mare parte a energiei cinetice a unui proiectil.

Sistemele electronice de intercomunicare, precum și aparatura de ochire și de tragere din dotarea blindatelor au rol funcțional direct în menținerea capacității de luptă a unității blindate și asigurarea autonomiei si siguranței în câmpul de luptă. Astfel realizarea unor bariere termice și balistice de protecție suplimentară pe aceste elemente ale blindatului va putea să confere o siguranță suplimentară la angajarea blindatului in luptă, dar și eficiență și confort mai mare în interiorul mașinii de luptă; deoarece cantitatea de căldură degajată spre și în interiorul blindatului va fi mult mai mică. Pereții multistrat vor putea asigura și o absorție la infraroșu necesară pentru degajarea și/sau reflexia unei cantități minime de căldură în interiorul blindatului.

O altă metodă care va crește durabilitatea blindajului, și astfel va asigura o mai bună protecție autovehiculului, este utilizarea grafenului în construcția sa. Grafenul este cel mai subțire material identificat până acum, acesta fiind compus în totalitate din carbon, la fel ca diamantul și cărbunele. Însă, diferența dintre acestea și grafen este că atomii de carbon ce formează grafenul sunt așezați în straturi bidimensionale, rezultând un material foarte rezistent și, în același timp, flexibil.

Figura 6. Grafen

Acest material descoperit în 2004 este considerat, de către oamenii de știință, a fi primul material 2D, o „foaie” de grafen având o grosime de doar un atom. Acesta este un conductor electric mai bun decân cuprul, fiind totodată mult mai puternic decât oțelul. O altă proprietate remarcabilă a grafenului este densitatea acestuia, astfel că, deși este aproape transparent, nici heliul, cel mai mic atom de gaz, nu poate trece prin el.

Figura 7. Imaginea unor fâșii de grafen realizată de un microscop cu electroni mărită de aproximativ 5000.

Caracteristicile extraordinare ale grafenului fac posibilă utilizarea lui în nenumărate domenii, inclusiv cel militar. Deocamdată, cercetătorii din domeniul militar și-au îndreptat atenția spre a realiza o vestă antiglonț din grafen deoarece au aflat că, pe lângă durabilitatea foarte mare, acesta disipează energia cinetică de aproximativ 10 ori mai bine ca și kevlarul. Deasemenea, din cauza greutății ridicate în obținerea lui și din cauza cantității mari necesare, realizarea unui blindaj pentru autovehicule s-a considerat a fi un scop prea greu de realizat cu tehnologia folosită în prezent.

Figura 8. Placă din grafen

Desigur că există multe alte materiale folosite în prezent pentru construcția blindajului de la standardele plăci de oțel până la nano-materiale, spumă de aluminiu, mase plastice, cauciuc sau chiar hartie încrețită.

Deasemenea, o soluție este și folosirea blindajului reactiv format din două foi metalice cu exploziv amplasat între ele. Însă, acesta este doar parțial eficient deoarece protejează zona în care este așezat, dar cauzează o ploaie de schije în jurul autovehiculului. Explozibilul dintre plăci deviază sau taie jetul penetrant al proiectilului, contracarându-l astfel înainte de a ajunge la blindajul principal.

Figura 9. T-72 cu blindaj reactiv

3.2.2. Protecție indirectă

Din această categorie fac parte acele sisteme care realizează protecția autovehiculului împotriva armelor ce folosesc mijloace active de radiolocație sau laser averizând sau neutralizând proiectilul înainte ca acesta să facă contact cu autovehiculul. Acest termen de radiolocație,conform Dicționarului explicativ al limbii române, se referă la detectarea și determinarea poziției unui obiect față de un reper, cu ajutorul unor fascicule de unde electromagnetice emise, și transformarea acestora în semnale vizibile după reflectarea lor de către obiectul detectat.

Un astfel de sistem de protecție poate asigura următoarele funcții:

detectează iluminarea laser și radar, determină direcția și tipul sursei de risc;

asigură avertizarea timpurie cu privire la iminența pericolului prin afișarea direcției pe care se produce amenințarea și a unor simboluri specifice pe ecranul LCD al sistemului. În același timp, echipajul este avertizat și sonor cu privire la acțiunea de iluminare cu laser și radar;

permite comandantului vehiculului blindat să întreprindă măsurile necesare de auto-protecție: efectuarea manevrelor de evitare a lovirii și/sau de mascare cu ajutorul fumului;

asigură lansarea manuală, semiautomată sau automată a oricăror tipuri de contramăsuri în suprafața de protecție, în concordanță cu cerințele tactice.

Un sistem de avertizare la iradiere laser și de radiolocație este proiectat modular, fiind realizat într-o structură compactă, ergonomică, ușor de reparat și întreținut. Elementele care compun un astfel de sistem sunt:

subsistem senzori de radiație laser;

subsistem senzori de radiolocație;

bloc de distribuție;

unitate centrală de prelucrare a datelor și contraacțiune;

sistem de lansare de contramăsuri;

cabluri de interconectare.

Blocurile senzoriale sunt un sisistem de senzori, format din blocuri distincte, amplasate în exteriorul vehiculului. Numărul blocurilor poate să difere în funcție de modelul sistemului de protecție. Fiecare bloc este independent din punct de vedere electric, fiecare având propria sursă de alimentare; astfel defectarea unuia nu perturbă buna funcționare a celuilalt.

În compoziția acestui sistem de senzori intră 2 subsisteme:

Subsistemul senzorilor de radiolocație care recepționează semnale în impuls de la radiolocatoarele sistemelor de autodirijare;

Subsistemul senzorilor laser care recepționează radiația laser de la sistemele de iluminare și telemetrare.

Unitatea centrală de prelucrare și contraacțiune este un bloc dispus în interiorul mașinii care are în componență elementele de comandă și afișare. Datorită rolului său, se poate spune că, acest bloc este “creierul” întregului sistem. Acest sistem prelucrează semnalele primite de la subsistemele de detecție, asigură semnalizarea acustică de avertizare și comandă lansarea mijloacelor de contraacțiune existente.

Acest bloc are în componență toate elementele de comandă și afișare ale sistemului SAILR-M având următoarele setări:

a) Comutatorul SELECȚIE GRENADE

b) Comutatorul SELECȚIE REGIM – prin poziționarea lui se poate opta pentru cinci regimuri de funcționare:

1. INFO – se afișează pe display diverse informații referitoare la sistem

2. OBSERVARE – se afișează pe display direcția de iradiere, tipul iradierii, starea grenadelor, timpul scurs de la iradiere, starea bateriei

3. DLG – MAN – funcționarea sistemului în regim MANUAL.

4. DLG – SA – funcționarea sistemului în regim SEMIAUTOMAT

5. DLG – AUT – funcționarea sistemului în regim AUTOMAT.

c) Butonul LANSARE – prin apăsarea lui se lansează muniția de contraacțiune în regimurile MANUAL, SEMIAUTOMAT

d) Comutatorul CUPLARE SAILR – realizează pornirea și oprirea instalației IAP-SAILR

e) Comutatorul CUPLARE DLG – validează lansarea grenadelor

f) Butonul RESET – reinițializează Unitatea Centrală

g) Potențiometrul ILUMINARE – controlează intensitatea luminoasă a afișajului.

Blocul de distribuție, la fel ca unitatea centrală, este situat în interiorul mașinii. Acesta are rolul de a asigura alimentarea cu energie electrică a celorlalte componente și de a facilita buna funcționare a acestora indiferent dacă unul din blocurile exterioare este avariat.

Sistemul de lansare de contramăsuri este cel care asigură protecția autovehiculului prin lansarea contramăsurilor specifice către proiectilele inamice, neutralizându-le înaintea ca acestea să lovească autovehiculul.

Cablurile de interconectare realizează alimentarea tuturor elementelor componente ale sistemului de protecție cu energie electrică și asigură circulația informațiilor între toate blocurile.

Figura 10. Elemente componente ale sistemului de avertizare la iluminare laser și radar SAILR-M

În figura 10 avem un exemplu de astfel de sistem, sistemul de avertizare la iluminare laser și radar. Acesta este de origine românească fiind construit de către Electric Optic Components. Aici se poate observa construirea acestuia într-o concepție modulară, fiind format din cinci blocuri distincte:

blocul de distribuție;

trei blocuri de senzori conținând subsitemul senzorilor laser și radar;

Figura 11. Blocuri senzori SAILR – M

unitatea centrală de prelucrare și contraacțiune.

Figura 12. Unitatea centrală SAILR – M

Un alt exemplu de sistem de aparare activ, mai performant și testat pe câmpul de luptă, este sistemul Trophy folosit de către isralelieni, acesta fiind montat pe tancurile Merkava și pe transportoarele Stryker. Sistemul de apărare de tip activ Trophy a fost proiectat și construit de către Rafael Advanced Defense Systems.

Figura 13. Sistemul Trophy montat pe un transoprtor Stryker

Sistemmul Trophy și-a dovedit eficacitatea în martie 2011 în Fâșia Gaza, când un Merkava 4 echipat cu acest sistem a fost ținta unui lansator portabil RPG. Lovitura a fost monitorizată de Trophy și când a intrat în raza de acțiune a acestuia, s-a activat sistemul de contramăsuri, distrugând proiectilul la o distanță sigură. Practic echipajul tancului a aflat că a fost atacat doar după ce amenințarea a fost neutralizată.

Trophy, ca sistem de protecție de tip activ, are două componente majore. Prima componentă este Trophy Situational Awarness și cea de-a doua componentă este Active Protection Hard Kill System. Prima componentă este formată din blocuri de senzori care detectează și urmăresc ținta, iar cea de-a doua este compusă dintr-un sistem de contramăsuri care au ca scop neutralizarea proiectilului.

Figura 14. Trophy-seequence

Modul de operare a sistemului Trophy este format din 3 stadii: detectarea amenințării, urmăririi ei și activarea sistemului Hard Kill. Imediat ce un proiectil este detectat intră în alertă contramăsurile, care distrug prin explozie amenințarea survenită.

Un avantaj care trebuie menționat este că, traiectoria proiectilului trebuie să fie intersectată cu cea a vehiculului pentru a fi lansate contramăsurile, astfel activându-se doar când este nevoie.

Un alt avantaj este faptul că sistemul detectează locul de unde a fost lansat proiectilul și transmite aceste informații către sistemul de armament automat de pe autovehicul, oferind astfel un răspuns rapid în fața unui atac.

În doar câteva secunde de la lansarea proiectilului inamic, Trophy reușește să neutralizeze proiectilul, să localizeze poziția de unde s-a lansat și să riposteze cu foc foarte precis. Acesată calitate, îl face foarte util în luptele urbane si anti-insurgență, acolo unde tactica cel mai des folosită este lovește și fugi.

Desigur, există și alte sisteme de protecție destinate asigurării protecției autovehiculelor cum ar fi sistemul TRAPS produs de Textron Defense Systems, sistemul Iron Fist creat de General Dynamics și sistemul Iron Curtain dezvoltat de Artis. Însă, Rafael, cu sistemul Trophy, pare a fi lider de piață în acest domeniu prin faptul că sistemul lor, spre deosebire de celelalte, a fost testat cu succes pe câmpul de luptă.

3.3. Efectul câmpurilor electromagnetice asupra autovehiculelor și modalități de asigurare a protecției împotriva acestora.

3.3.1. Efectul câmpurilor electromagnetice asupra autovehiculelor

Una din cele mai frecvente întrebări în legătură cu câmpurile electromagnetice este legată de efectul acestora asupra autovehiculelor.

În primul rând, nu exista un efect cunoscut al unei furtuni solare care poate să distrugă un autovehicul. În cel mai rău caz, aceasta poate distruge sistemul electic al autovehicului făcând alimentarea cu combustibil incapabilă. Nici cele mai mari furtuni solare nu conțin componenta rapidă E1 care se regăsește în pulsurile elctromagnetice nucleare care poate distruge aparate electrice care nu sunt conectate la rețele electice extrem de lungi.

Exploziile de raze gama care produc o componență mare de E1 au avut loc în istoria Pământului, dar întâmplarea unui astfel de eveniment este mai puțin probabilă ca impactul unui ateroid foarte mare cu Pământul. Deasemenea, stelele din partea noastră a galaxiei sunt stabile, deoarece acestea au parcurs deja perioada haotică a maturizării lor și posibilitatea unei explozii care să conțin raze gama dăunătoare este mai puțin probabilă decât în trecutul preistoric al planetei noastre. Singurele amenințări către autovehicule din partea pulsuruilor electromagnetice provin de la pulsurile electromagnetice nucleare și de la arme fără puls electromagnetic nuclear, dar cu o rază de acțiune foarte limitată.

Întrebarea legată de daunele provocate de pulsurile electromagnetice este atât de complexă încât acesteia nu i se poate atribuii un răspuns sigur. Un lucru asupra căruia toți cei care au studiat această problemă sunt de acord este că realizarea alimentării cu combustibil după un astfel de eveniment va fi foarte dificilă. Un anumit vehicul poate să funcționeze sau nu, până rămâne fără combustibil, după aceea acesta nu va mai funcționa până când sistemul de alimentare și de distribuție vor fi înlocuite.

Orice aserțiune cu privire la efectul pulsului electromagnetic nuclear asupra autovehiculelor depinde de detalii precum orientarea autovehiculului în raport cu detonația nucleară sau materialele folosite în construcția autovehiculului. Deasemenea, acesta mai depinde și de înălțimea la care are loc detonarea; nivelul de raze gama pe care le emite; distanță și azimut și de puterea câmpului magnetic al Pământului de la locația autovehiculului până la locul de detonare.

Un alt factor de care depinde efectul avut asupra mașinii este locația exactă a acesteia, adică dacă mașina este parcată în aer liber, într-un garaj din beton sau într-un garaj din metal. Evident, garajul din metal este cel mai bun. O problemă majoră cu orice garaj este că orice instalație electrică din interiorul garajului va acționa ca o antenă care va atrage pulsul electromagnetic și îl va re-radia în interiorul structurii.

Au existat o serie de teste efectuate asupra vehiculelor în simulatoare de pulsuri electromagnetice. Producătorii de mașini nu vor sa dezvăluie ce mașini au fost testate, iar mașinile au fost transportate la simulatoare EMP în așa fel încât marca și modelul să nu fie la vedere, astfel că, nu numai că nu știm ce mașini au fost testate, dar nu știm nici rezultatele acestor teste.

O altă serie de testări a avut loc în S.U.A. având ca scop întocmirea unui raport cu privire la efectul câmpurilor electromagnetice asupra infrastructurilor critice, printre care se numără și autovehiculele. Au fost testate 37 de mașini produse între anii 1986-2002, modelele testate reprezentând o parte importantă a autovehiculelor care se regăseau la acea dată pe drumurile americane.

Automobilele au fost supuse unui mediu în care s-a acționat cu pulsuri electromagnetice atât când motorul a fost pornit dar și când acestea aveau motorul oprit. Nu s-au observat niciun efect asupra mașinilor care aveau motorul oprit în momentul expunerii lor la pulsuri electromagnetice. Însă, pulsurile electromagnetice au cauzat oprirea motorului a 3 mașini când puterea acestora a depășit valoarea de 30 kV/m. Într-o expunere reală, aceste autovehicule ar rula cu motorul oprit până la oprire, după care este necesară doar reporirea lor. Dispozitivele electrice din tabloul de bord al unui automobil au fost avariate și au necesitat reparații. Alte efecte au fost relativ nesemnificative, 25 de mașini prezentând defecțiuni care pot fi considerate doar ca mici inconveniente (clipirea luminilor de la bord) și care nu necesitau intervenția șoferului pentru corectarea lor. Opt din cele 37 de mașini testate nu au prezentat nici un răspuns anormal.

Pe baza acestor rezultate, s-a concluzionat că doar un număr mic de autovehicule vor fi afectate de un puls electromagnetic cu o putere mai mică de 25 kV/m. Aproximativ 10% din autovehiculele pot suferi efecte serioase, incluzând oprirea motorului, care necesită intervenția șoferului dacă acestea vor fi expuse unor pulsuri electromagnetice mai puternice. Deasemenea, se așteaptă ca două treimi din autovehicule să manifeste mici inconveniente.

Este important de precizat că cel mai nou model de mașină testat a fost din anul 2002. Din 2002 numărul microprocesorilor din autovehicule și dependența motoarelor de acestea a crescut exponențial. Deasemenea, sensibilitatea circuitului electric față de pulsurile electromagnetice a crescut din cauza folosirii componenetelor electrice mai mici proiectate să opereze la tensiuni mai mici.

Această problemă este mai accentuată în domeniul militar din cauza utilizării unor sisteme avansate bazate pe circuite electrice sensibile. Supraviețuirea în câmpul de luptă depinde foarte mult de sistemele de comuicații, calculatoare, sisteme de armament și protecție moderne care sunt vulnerabile unor atacuri care utilizează pulsurile electromagnetice.

În cazul unei explozii nucleare în atmosferă, unul din efecte este un puls electromagnetic foarte puternic care ar acoperii milioane de kilometrii pătrați. Acest puls induce o descărcare electrică în materialele care conduc electricitatea, cum ar fii componentele unui calculator sau al unui tanc.

Dacă pulsul este suficiet de puternic, componentele electice pot să se ardă sau să fie grav avariate. Astfel, este foarte probabil să nu existe niciun efect asupra personalului, dar s-ar putea ca aceștia să nu mai poată fi capabili de a acționa pentru că echipametele electrice nu vor mai funcționa.

3.3.2. Protecția autovehiculelor militare la pulsuri electromagnetice

Pulsul electromagnetic este o reală amenințare la adresa autovehiculelor militare și asupra societății omenești în general. Un puls electromagnetic puternic poate cauza oprirea motorului și a tuturor sistemelor electrice din interiorul mașinii.

Din punct de vedere teoretic, o modalitate foarte ușoră de a realiza o protecție totală, este de a parca toate autovehiculele, vulnerabile unui astfel de atac, în încăperi strâmte din metal, realizând astfel o cușcă Faraday.

Cușca Faraday este un concept folosit pentru o cușcă/carcasă/incintă special concepută în vederea protejării împotriva undelor electrice și electromagnetice. Aceasta poate fi construită din orice tip de material, fie el conductor sau neconductor de electricitate, însă ceea ce este esențial funcționării acestui principiu este folosirea unui înveliș exterior care să fie dintr-un material conductor.

Figura 15. Cușcă Faraday construită din materiale existene în fiecare locuință

Cu toate acestea, chiar dacă automobilele militare vor fi staționate în astfel de garaje care realizează izolarea lor, echipamentele C4I, în mod evident nu vor putea funcționa. Un alt aspect care respinge folosirea acestei variante este susținut de scopul mașinii în general, cel de a asigura mobilitate forțelor, mobilitate care în prezent este foarte importantă pentru îndeplinirea misiunilor.

Premisa de bază a mediilor ecranate și a incintelor protejate este de a crea câte o cușcă Faraday la fiecare subsistem, însoțite de filtre speciale la toate intrările pentru cablurile care asigură interconexiunea între subsisteme.

Pentru a avea o ecranare eficientă a componentelor sistemelor este necesară respectarea următoarelor 3 practici de proiectare:

construirea de medii izolate de tip Faraday în jurul tuturor sistemelor critice;

încadrarea tuturor structurilor metalice intr-un singur sistem de bază;

protejarea, prin filtre speciale, tuturor intrărilor și ieșirilor care furnizează conexiuni electrice între aceste medii ecranate.

Figura 16. Sistem protejat cu cușcă Faraday

Pentru a facilita funcționarea unui autovehicul în cazul unui atac electromagnetic trebuie, în primul rând, să se realizeze o analiză prin care să se determine care sunt componentele vulnerabile. După descoperirea componentelor vulnerabile trebuie ca acestea să fie amplasate în medii ecranate.

Figura 17. Autovehicul cu sistemele electrice protejate

În figura 17 este reprezentat un autovehicul cu sistemele electrice principale ecranate cu ajutorul cuștilor Faraday, cu legăturile dintre sisteme și filtre la fiecare punct de intrare.

Sistemul de aprindere, pe de altă parte, poate să fie vulnerabil sau rezistent în funcție de tipul sistemului. Motoarele diesel mai vechi nu dispun de administrarea computerizată a combustibilului sau de sistemele de aprindere care sunt pe vehiculele moderne, acest fapt făcându-le mult mai fiabile în condițiile unui atac cu puls electromagnetic.

Sistemele C4I amplasate pe autovehiculele militare au devenit foarte elaborate, având acces la date furnizate prin satelit, stații radio, sisteme de armament și protecție; toate acestea împârtășind o sensibilitate sporită la interferențele câmpurilor electromagnetice.

După cum s-a menționat și anterior, la vehiculele moderne, un computer controlează timpul și output-ul de energie către bujiile fuecărui cilindru. Acest computer controlează multe variabile, cum ar fi: timpul, amestecul de combustibil și monitorizarea funcțiilor, de aceea, acest computer, este un element vulnerabil și trebuie protejat. Bobina de inducție și bujiile, pe de altă parte, sunt considerate imune. Însă, provocarea este de a proteja firele ce conectează bobinele de inducție (controlate de computer) de bujii. Trebuie integrată o izolare suficientă între bujii și computerul sistemului de aprindere.

Figura 18. Variantă simplificată a unui sistem de aprindere

În figura de mai sus este prezentată o variantă simplificată a unui sistem de aprindere cu modulul de aprindere ecranat cu o cușcă Faraday. Modulul de aprindere reprezintă computerul care controlează, printre altele, periodicitatea și output-ul de energie.

În timp ce bateria și alternatorul pot fi considerate imune deteriorării provocate de pulsurile electromagnetice, sistemele de control bazate pe tranzistori sunt în general vulnerabile. Aceste sisteme informatice sensibile sunt împrăștiate în jurul motorului și a bordului. Deci, fiecare subsistem critic ar necesita o cușcă Faraday construită și legată de șasiu cu filtre la fiecare punct de intrare.

Pentru ca această metodă să funcționeze, cușca trebuie să fie închisă perfect, de aceea, toate punctele de intrare a cablurilor necesită o filtrare și protecție riguroasă pentru a diminua orice pătrundere a energiei care s-a strecurat pe sistemul de cabluri în urma acțiunii cu pulsuri electromagnetice.

Concluzii

Câmpul electromagnetic este un câmp rotativ care se propagă sub forma de unde electromagnetice cu o viteză care depinde de caracteristicile mediului pe care îl parcurge.

Principalele surse de câmpuri electromagnetice din viața de zi cu zi sunt antenele care emit programele radio și de televiziune, antenele de telefonie mobilă,, aparatele de telefonie mobilă, instalațiile de supraveghere a circulației, cuptoarele cu microunde, sistemele de securitate și multe altele.

Din cauza existenței incertitudinii științifice privind domeniul electromagneticii și a efectelor acestui domeniu asupra sănătății populației, se recomandă folosirea precauției prin implementarea unor măsuri administrative, cum ar fi: amplasarea antenelor de telefonie la distanță de zonele în care copiii sau persoanele bolnave desfășoară diverse activități (spiitale, școli, grădinițe, etc), derularea unor programe de informare a populației, dar și de urmărire a stării de sănătate a populației și, în special, a persoanelor cu risc de expunere la surse electromagnetice puternice și ,nu în ultimul rând, susținere din partea factorilor de decizie privind dezvoltarea unei logistici adecvate de monitorizare a câmpurilor și a efectelor acestora. 

Pulsurile și câmpurile electromagnetice există în viața cotidiană, dar sunt mult mai slabe decât cele ce se regăsesc pe câmpul de luptă. De exemplu, aparatele de bucătărie, televizoarele, produc câmpuri electromagnetice. Casetofoanele radio, telefoanele mobile routerele wirless, toate acestea produc pulsuri electromagnetice când acestea funcționează. Chiar și telecomenzile ușilor de garaj emit un puls electromagnetic slab atunci când sunt folosite.

Mediul de securitate supus unor modificӑri continue, precum și relațiile internaționale influențeazӑ în mod direct direcțiile de acțiune ale statelor și alianțelor afectate de acestea. Acest fapt constituie un puternic imbold pentru îmbunӑtӑțirea capabilitӑților militare în toate domeniile, ceea ce duce pânӑ la urmӑ la un mediu de securitate stabil.

Eficiența și eficacitatea forțelor armate joacӑ un rol important în stabilirea nevoilor de atins ale statelor/alianțelor în ceea ce privește creearea, menținerea și dezvoltarea capabilitӑților militare. Mӑrindu-se eficiența forțelor și structurilor se pot economisi resurse care pot fi alocate înzestrării forțelor cu armament și echipamente de ultimă generație.

Asupra autovehiculelor au fost derulate mai multe teste pentru a descoperi rezistența acestora la pulsurile electromagnetice însă mulți producători au refuzat să facă publice rezultatele obținute.

Însă, în urma testelor care au fost făcute publice, reiese că o mașină veche este mult mai ușor de reparat în urma unei explozii nucleare în atmosferă din cauza puținelor dispozitive electrice pe care le are în comparație cu un autovehicul nou.

Mediul de securitate este supus unor modificӑri continue, precum și relațiile internaționale influențeazӑ în mod direct direcțiile de acțiune ale statelor și alianțelor afectate de acestea. Acest fapt constituie un puternic imbold pentru îmbunӑtӑțirea capabilitӑților militare în toate domeniile, ceea ce duce pânӑ la urmӑ la un mediu de securitate stabil.

Eficiența și eficacitatea forțelor armate joacӑ un rol important în stabilirea nevoilor de atins ale statelor/alianțelor în ceea ce privește creearea, menținerea și dezvoltarea capabilitӑților militare. Mӑrindu-se eficiența forțelor și structurilor se pot economisi resurse care pot fi alocate în acest sens.

Modernizarea capabilităților presupune resurse bugetare semnificative în decursul perioadei viitoare. Nealocarea acestora va împiedica, pe de o parte, realizarea obiectivelor întârziate (eliminarea limitărilor constatate în afirmarea capabilităților angajate în ciclul de planificare 2006-2016), iar pe de altă parte, evitarea amânării unor programe de înzestrare necesare dotării capabilităților angajate prin procesul de planificare aliat în cadrul ciclului de planificare 2008-2018. Orice amânare cu mai mult de 1-2 ani va avea consecințe serioase asupra angajamentelor asumate de România atât din punct de vedere al echipamentelor, cât și al termenelor de punere la dispoziție.

 In câmpul de lupta modern se impune tot mai mult organizarea de structuri tactice cu efective mici, dar foarte mobile, inzestrate cu toate mijloacele necesare executarii independente si izolat a unor misiuni de lupta. Actiunile militare vor fi caracterizate de manevrabilitate, flexibilitate, independenta, violenta si diversitate.

În timp ce efectele unui puls electromagnetic asupra societății au fost discutate în amănunt și s-au luat măsuri pentru protecția majorității echipamentelor C4I, importanța și asigurarea protecției vehiculelor pentru menținerea mobilității forțelor în timpul unui atac cu pulsuri electromagnetice nu a primt prea multă atenție. Acest fapt se poate datora faptului că motoarele diesel vechi sunt literalmente imune și că doar motoarele moderne cu sistem de aprindere computerizat au creat premisele acestei discuții.

Importanța mobilității neîntrerupte pentru societatea noastră este indiscutabilă și se poate chiar compara cu cea a energiei și a comunicațiilor. Totuși, cu sisteme computerizate sensibile, împrăștiate în întreaga mașină, fiecare dintre ele necesitând construirea proprii carcase Faraday și modalități de filtrare riguroase la toate punctele de intrare a firelor, provocările complexității design-ului de protecție pun la îndoială practicalitatea unui astfel sistem de protecție.

Bibliografie

Autori români:

Academia Oamenilor de Științӑ, Tratat de științӑ militarӑ, Vol.3, București, Editura UNAP, 2004.

Armaș I., Purcărea C., Duță P., Acțiunea militară la granița dintre milenii, București, Editura Militară, 2001.

Atanasiu M., Implicațiile participării României la dezvoltarea capabilitățiilor în cadrul multi național organizat de NATO și UE prin inițiativele „Smart Defence” și „Pooling and Sharing” asupra revizuirii strategiei de transformare a armatei României, București, Editura Universității Naționale de apărare „Carol I”, 2014.

Bădălan E., Securitatea națională și unele structuri militare românești la cumpăna dintre milenii, București, Editura Militară, 1999.

Ciobanu G., Termodinamică și Fizică statică, București, Editura tehnică București, 2004.

Cristea G., Simon S., Nicula A., Electricitate și magnetism, București, Editura didactică și pedagogică, 1982.

Dulămiță T., Florian E., Tratamente termice și termochimice, București, Editura didactică și pedagogică, 1982.

Ispas L., Capabilitӑțile Forțelor Terestre în desfӑșurarea operațiilor militare, Sibiu, Academia Forțelor Terestre “Nicolae Bӑlcescu”, 2009.

Marcu L., Filip S., Mecanică Fizică, Oradea, Editura Universității din Oradea, 1998.

Marinescu N., Nanu D., Lăcătuș E., Popa I., Marinescu R., Savastru R., Procese de prelucrare cu fascicule și jeturi, București, Editura Institutului Național de Optoelectronică, 2000.

Neagu D., Dunificare cu fascicul de electroni, București, Editura Printech, 2001.

Simion E., Maghiar T., Electrotehnică, București, Editura didactică și pedagogică, 1981.

Urdaș V., Tratamente termice, materiale, tehnologii, utilaje , Sibiu, Editura Universității „Lucian Blaga”, 2000.

Ursu I., Interacțiunea radiației laser cu materialele, București, Editura Academiei RSR, 1986.

Văduva G., Războiul bazat pe rețea în fizionomia noilor conflicte militare, București, Editura Universității Naționale de Apărare, 2005.

Dicționare:

Dicționarul explicativ al limbii române, București, Editura Univers Enciclopedic, 1998.

Lexicon Militar, Chișinău, Editura Saka, 1994.

Glosar englez-român de terminologie NATO, București, Editura Academiei de Înalte Studii Militare, 2009.

Periodice:

Doctrina operațională a Trupelor de Uscat, Revista Trupelor de Uscat nr. 3-4, 1999.

Surse internet:

https://osha.europa.eu/fop/romania/ro/legislation/hotarare_1136_30_august_2006,.shtml, accesat în 14.11.2014.

http://www.electro-optic.ro/produse.html, accesat în 13.02.2015.

Planul Strategic al Ministerului Apӑrӑrii Naționale 2010-2013, online:http://www.mapn.ro/despre_mapn/informatii_generale/documente/plan_2009.pdf, accesat în 20.05.2015.