Защита информации. Халяпин д. Б. Защита информации. Вас подслушивают Защищайтесь!Москва
 Скачать 5.29 Mb.
|
|
ГЛАВА III. ПАССИВНЫЕ СПОСОБЫ ЗАЩИТЫ АКУСТИЧЕСКОЙ (РЕЧЕВОЙ) ИНФОРМАЦИИ ОТ ЕЕ УТЕЧКИ ЧЕРЕЗ НЕСУЩИЕ КОНСТРУКЦИИ ВЫДЕЛЕННОГО ПОМЕЩЕНИЯ Одним из основных способов технической защиты от утечки акусти ческого канала через строительные конструкции помещения является зву- ко- и виброизоляция (Л3,42,62,66). Звуко- и виброизолирующие конструкции устанавливаются на пути распространения опасного звукового воздушного или структурного сиг нала и служат для того, чтобы уменьшить уровень акустического давления опасного информационного воздушного или структурного акустического сигнала до уровня, не позволяющего осуществить его перехват соответствующими техническими средствами (лазерные системы, микро фоны, направленные микрофоны, стетоскопы, пьезоэлектрические акселе рометры и т.п.). Основной вклад в звуко- и виброизоляцию вносит отраже ние волн. Звукоизолирующую способность конструкции характеризуют величиной звукоизоляции, определяемой соотношением: где I 1 и I 2 , соответственно, интенсивность волны, падающей на пре-. граду и прошедшей через нее. Простейшей звукоизолирующей преградой является плоская граница двух сред. Коэффициент прохождения плоской звуковой волны (по давле нию) равен: Звуко- и виброизоляция 3.1 где Кр - коэффициент прохождения по давлению; Z 1 = р х • ν 1 ; волновое сопротивление (импеданс) среды, из которой падает волна, Z 2 =ρ 2 ν 2 - волновое сопротивление (импеданс) среды, в которую проходит зву ковая волна, р 1 , р 2 и v 1 v 2 - соответственно плотности первой и второй сред и ско рости распространения в них звуковых волн. Для звукоизоляции границы раздела двух сред получаем (JI.42): Для случая, когда изолирующий слой толщины l и волновым сопро тивлением Z 2 расположен между средами с волновым сопротивлением Z 1 и Z 3 Особый интерес представляет случай сильного рассогласования им- педансов - Z 1 » Z 2 или Z 1 « Z 2 . Для Z 1 « Z 2 и к • l« 1 (например, тонкий слой плотного материала в воздухе) и учитывая, что Z 2 = ρ 2 * v 2 получаем: где m= р 2 • l - поверхностная масса слоя, являющаяся в данном слу чае единственным параметром слоя, влияющим на эффективность звуко изоляций. Это соотношение называют «законом массы» в звукоизоляции. В со ответствии с этой зависимостью (3.4) звукоизоляция растет с произведени ем частоты акустического сигнала и поверхностной массы. Для другого предельного случая Zl » Z 2 (например резиновая прокладка между металлическими де талями , слой воздуха в воде) 3.3 3.4 3.5 119 где X - поверхностная упругость слоя, / - толщина слоя. В этом случае единственным параметром слоя, влияющим на величи ну звукоизоляции является поверхностная упругость. Это соотношение (3.5) получило название «закона упругости». В соответствии с этим выражени ем звукоизоляция увеличивается по мере роста частоты и уменьшения уп ругости слоя, т.е. по мере увеличения рассогласования импедансов среды и слоя. «Закон упругости» представляет интерес главным образом для задач виброизоляции опасного структурного сигнала. Наряду со звуко- и виброизоляционными конструкциями, действие которых основано на явлении отражения волн, в конструкциях защиты аку стического канала утечки информации нашли широкое применение дисси пативные конструкции, уменьшающие интенсивность звуковых волн или амплитуд вибраций за счет преобразования звуковой энергии в тепловую. В качестве звукоизоляционных поглощающих систем чаще всего при меняются пористые и волокнистые материалы, а также резонансные погло тители звука. Вопросы практического применения волокнистых и пористых мате риалов разработаны детально и изложены в многочисленных работах (Л.3, 62, 66). Способы звуко- и виброизоляции и поглощения используются на прак тике как отдельно, так и в комбинации. Рассмотрим некоторые возможности повышения акустической защи щенности выделенных помещений. К элементам пассивной защиты выделенного помещения следует от нести; - несущие конструкции выделенного помещения (стены, перекрытия, пол, потолок); - двери; - окна; - звукоизолирующие кожухи; - звукоизолирующие кабины; - экраны; - акустические глушители; - звукопоглощающие материалы. 120 Звукоизолирующая способность строительных ограждающих конструкций и их элементов В общем виде звукоизоляция одностенной ограждающей конструкции определяется выражением: 3.6 Как видно из этого соотношения, звукоизолирующая способность ог раждающих конструкций зависит от поверхностной плотности ограждаю щей конструкции (m), коэффициента потерь в материале (n), угла падения звуковых волн (Q), плотности и скорости распространения звуковых волн в воздухе, частоты звуковых волн (со), а также частоты волнового совпаде ния (w c ), которое зависит от плотности материала ограждения, толщины ограждения и жесткости ограждения. Зависимость звукоизоляции ограждающих конструкций от значения поверхностной плотности “m” приведена в таблице 3.1. Как видно из дан ных, приведенных в этой таблице звукоизоляция ограждениями существен но зависит от частоты звукового сигнала и поверхностной плотности ог раждения. Приведенные данные позволяют определить возможные харак теристики акустической защищенности помещения. Таблица 3.1 Звукоизоляция ограждениями, дБ 121 Продолжение таблицы 3.1 Существенное снижение звукоизоляции наблюдается также в области резонансных колебаний ограждающих конструкций. Величина первой соб ственной частоты зависит от большого числа факторов, в том числе и от условий закрепления ограждающей конструкции по контуру. Например, для ограждающей конструкции, рассматриваемой как свободно опираю щаяся по краям пластина, первая собственная частота определяется выра жением: 3.7 где / 1 u/ 2 - соответствующие размеры пластины; D - цилиндрическая жесткость ограждения. Естественным требованием для акустической защиты является выпол нение условия, при котором верхняя частота защищаемого диапазона бу дет находиться в дорезонансной области (F <= 1/2f p ). В случае, когда величина звукоизоляции однослойной ограждающей конструкции не удовлетворяет требованиям защиты акустической инфор мации, решение пытаются найти в установке дополнительной ограждаю- 122 щей конструкции, как правило, значительно более легкой, чем основная несущая конструкция. Например, установкой плиты на относе из гипсо- картона (рис. 3.2 и 3.3). В этом случае величина звукоизоляции для диапа зона звуковых частот может быть рассчитана по формуле: и звукоизоляция двухслойной конструкции при этом соответствует звукоизоляции однослойной конструкции с суммарной поверхностной На средних и высоких частотах звукоизоляция двухстенной конст рукции равна сумме звукоизоляций отдельных стенок (J1. 69 ). При решении задач по звукоизоляции выделенных помещений в ряде случаев целесообразна установка перед однослойным ограждением гибкой плиты. Дополнительная звукоизоляция при устройстве гибкой плиты на относе в диапазоне частот f >f 0 составляет: на упругом основании. Для воздушного промежутка между стеной и плитой на относе: 3.8 массой. где - частота собственных колебаний гибкой плиты S - коэффициент излучения плитой, n - число связей стены и плиты. При линейных связях: где - граничная частота гибкой плиты 123 L - размер в направлении перпендикулярном линиям связи. При точечных связях: где S - площадь стены. При устройстве гибкой плиты на относе с двух сторон стены звукоизоляция повысится на величину 2 Δ R. Рис. 3.1. Звукоизоляция а - стальной пластины толщиной 1 мм; b - минераловатной плиты RG=m кг/м 3 ; 5=47 кН*с/м 4 ; с - минераловтной плиты, соединенной жестко с тонким стальным листом (1 мм); К (45) - расчетная кривая. Рис. 3.3. Улучшение звукоизоля ции оштукатуренной с двух сторон стены из пемзолитовых блоков при установке с одной ее стороны слоя из минеральной ваты с гипсокартонной плитой. Рис. 3.2. Звукоизоляция гипсокартонной плиты толщиной 9,5 мм (а); той же плиты, облицованной минераловатной плитой с одной стороны (в) и с двух сторон (с). 124 Приведенные в таблице 3.1 характеристики строительных ограждаю щих конструкций показывают, что нормам на звукоизоляцию ограждаю щих конструкций выделенных помещений удовлетворяют однородные ог раждающие конструкции с поверхностной плотностью не менее 250-300 кг/м. Поэтому при проектировании новых выделенных помещений и при рекон струкции помещений не удовлетворяющих нормативным требованиям по результатам проверки поверхностная плотность основных ограждающих конструкций должна быть не менее 250-300 кг/м. При этом необходимо от метить, что существенное влияние на звукоизоляцию ограждающих конст рукций оказывает наличие в них щелей или отверстий. При этом большое значение имеет дифракция звуковых волн на границах отверстий и щелей и резонансные колебания объема воздуха в отверстиях или щелях. В об щем случае звукоизоляция ограждения с щелью или отверстием определя ется по формуле: 3.9 где R о и R щ - звукоизоляция ограждения и щели (определяется по 3.8); S c и S щ - площадь ограждения и щели. При этом влияние отверстий и щелей тем больше, чем выше звукоизо ляция ограждающей конструкции. Звукоизолирующая способность перекрытий (пол, потолок) зависит от их конструкции, толщины используемой железобетонной плиты, ее кон струкции (сплошная, многопустотная), количества изолирующих слоев и материала. На рис. 3.3. и 3.4 показаны изолирующие характеристики различных типов перекрытий. Характеристики звукоизоляции ряда конструкций перекрытий приве дены в таблице 3.2. 125 Звукоизоляция перекрытиями Таблица 3.2 Вид перекрытия Конструкция Частота октавных полос Величина затухания 125 250 500 1000 2000 4000 1. Железобетонные сплошные перекрытия Цементная стяжка тол щиной 40 мм; древесно волокнистая плита 12,5 мм; железобетонная плита 120 мм 35 46 53 55 56 60 2. Железобетонное перекрытие - Цементная стяжка 40 мм; древесно-волокнистая плита 12,5 мм; желез обетонная плита 140 мм 37 46 57 65 67 67 3. Железобетонное многопустотное перек рытие с плавающим полом Цементная стяжка 40 мм; древесно-волокнистая плита 12,5 мм; предвари тельно напряженная железобетонная много пустотная плита 160 мм 38 44 50 57 63 65 4. Железобетонное многопустотное пере крытие с плавающим полом и прокладкой из минеральной ваты Цементная стяжка 40 мм; минераловатная плита 30 мм; предварительно напряженная железо бетонная многопустот ная плита 160 мм 38 43 53 62 73 73 5. Железобетонное многопустотное пере крытие с плавающим полом Цементная стяжка 40 мм; минераловатная плита 30 мм; цементная стяжка 20 мм; железобетонная многопустотная плита толщиной 220 мм 38 46 58 70 74 76 126 Рис.3.4а. Изоляция железобетонного перекрытия. а - конструкция перекрытия с полом; б - измерения в лаборатории безобходных путей; 1 - цементная стяжка на водоизоляционном слое, толщина 40 мм; 2 - древесно-волокнистая плита g = 300 кг/м 3 , s » 75 МН/м 3 , толщина 12,5 мм; 3 - железобетонная плита, толщина 140 мм. Рис.3.4б. Изоляция железобетонного многопустотного перекрытия с плавающим полом. а - конструкция перекрытия с полом; б - измерения в лаборатории без обходных путей; 1 - цементная стяжка на водоизоляционном слое, толщина 40 мм; 2 - древесно-волокнистая плита g = 300 кг/м 3 , s » 75 МН/м 3 , толщина 12,5 мм; 3 - предварительно напряженная железобетонная многопустотная плита, толщина 160 мм. Звукоизолирующая способность дверей Двери являются одним из наиболее слабых звукоизолирующих элемен тов ограждающих конструкций выделенных помещений. Это определяется существенно меньшими по сравнению с основными ограждающими конст рукциями поверхностными плотностями дверей и наличием трудноуплот- няемых зазоров и щелей в притворах дверей. Результаты измерений звуко изоляции дверей, применяемых в жилых и общественных зданиях по ГОСТ- 6629-74, приведенные в (Л. 32,62), показывают, что стандартные двери не Удовлетворяют требованиям по звукоизоляции выделенных помещений. В 127 таблице 3.3 приведены примеры повышения звукоизоляции дверей путем применения дополнительных уплотняющих прокладок по периметру при твора некоторых дверей. Как видно из таблицы 3.3, применение уплотняющих прокладок по вышает звукоизоляцию дверей, однако необходимо учитывать, что со вре менем, в результате обжатия, износа и затвердения резиновых прокладок, звукоизоляция существенно снижается. В таблице 3.4 приведены результа ты измерений звукоизоляции специально проектируемых дверей с повы шенной звукоизоляцией. Анализ приведенных результатов измерений звукоизоляции дверей показывает, что одинарные стандартные двери не могут быть использова ны при проектировании и строительстве выделенных помещений. В выде ленных помещениях необходимо применять либо специально разработан ные звукоизолирующие двери, либо двойные двери с тамбуром. При этом целесообразно применять утяжеленные двери, обивать двери обивочными материалами со слоями ваты или войлока, использовать дополнительные уплотнительные прокладки, герметизирующие наплывы, валики и т.п. При организации тамбурной системы дверей необходимо уплотнить щели над полом при беспороговой системе дверей. Целесообразна облицовка внут ренних поверхностей тамбура звукопоглощающими покрытиями. Таблица 3.3 Звукоизоляция дверями, дБ 128 Таблица 3.4 Звукоизоляция специальными дверями, дБ Конструкция дверей Звукоизоляция в октавных полосах частот 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Дверь, изолирующая, облегченная 14 18 30 39 42 45 42 45 То же, двойная с зазором > 200 мм 16 25 42 55 58 60 60 60 Дверь звукоизолирующая тяжелая 22 24 36 45 51 50 49 56 То же, двойная с зазором > 300 мм 26 34 46 60 65 65 65 65 Двери тяжелые, двойные с облицовкой тамбура 30 45 58 65 70 70 70 70 Звукоизолирующая способность окон Окна, занимающие по условиям освещенности достаточно большие площади ограждающих конструкций помещений, являются, также как и двери, наиболее слабыми элементами с точки зрения звукоизолирующей способности. В таблице 3.5 приведены данные по звукоизоляции наиболее распространенных вариантов остекления помещений. Приведенные в таблице данные, с учетом уплотнения притвора окон, показывают, что одинарное остекление не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к звукоизоляции ограждающих конструкций выделенных помещений. Не удовлетворяет этим требованиям также целый ряд стандар тных окон с двойным остеклением. Требованиям для выделенных помеще ний удовлетворяют окна с остеклением в раздельных переплетах с шири ной воздушного промежутка более 200 мм или тройное комбинированное остекление (рис. 3.5, 3.6). Необходимо отметить, что увеличение числа сте кол не всегда приводит к увеличению звукоизоляции в диапазоне частот речевого сигнала вследствие резонансных явлений в воздушных промежут ках и эффекта волнового совпадения. На рис. 3.5 и 3.6 приведены данные по звукоизоляции окон различной конструкции с различными промежутками между стеклами (спаренное с тройным остеклением и раздельно-спаренное с тройным остеклением). В настоящее время разработаны конструкции окон с повышенным зву копоглощением на основе стеклопакетов с герметизацией воздушного про межутка и с заполнением промежутка между стеклами различными газовы ми смесями. Стеклопакеты устанавливаются в различных по материалам Переплетах. Повышение звукоизоляции до 5 дБ наблюдается при облицов- 129 ке межстекольного пространства по периметру звукопоглощающим покры тием. Существенное значение имеет качество прилегания створок окон по периметру окна. На рис.3.7 показаны экспериментальные данные звукоизо ляции окна со спаренными створками без прокладок, с одной и двумя про кладками и с герметизацией притвора. Разница в звукоизоляции достигает в диапазоне речевого сигнала 10-30 дБ. Средняя звукоизолирующая способность ограждающих конструкций, двери и окна может определяться по формуле: Рис. 3.5. Звукоизоляция окон. 1 - спаренные с тройным остеклением; 2 - спаренные с двойным остеклением 6 + 3 мм; 3 - раздельно-спаренные с тройным остеклением d = 45 мм; 4 - то же, d = 106 мм. Рис. 3.6. Звукоизоляция окна с раздельными створками. 1 - стекла 3 + 3 мм; 2 - стекла 6 + 3 мм; 3 - стекла 4+ 4 мм. 130 где R k - звукоизолирующая способность отдельных элементов ограж дающей конструкции. Однако необходимо учитывать, что средняя звукоизоляция огражда ющих конструкций не отражает специфики защиты выделенных помеще ний, и в общем случае звукоизоляция ограждающей конструкции, содер жащей несколько элементов, должна оцениваться звукоизоляцией наибо лее слабого элемента. Рис. 3.7. Звукоизоляция окна со спарен ными створками. 1 - без прокладок; 2 - с одной проклад кой; 3 - с двумя прокладками; 4 - с герметизацией притвора. Рис. 3.8. Влияние звукопоглощения по периметру воздушного промежут ка на звукоизоляцию окон. 1 - окно со стеклопакетом и стеклом 3-10-3-80-3 мм; 2 - то же, со звуко поглощением - минвата δ = 60 мм; 3 - окно с двойным остеклением; 4 - то же, со звукопоглощением - δ = 30 мм Таблица 3.5 Звукоизоляция окнами, дБ Схема остекления Звукоизоляция в октавных полосах частот 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Одинарное остекление толщина 3 мм - 17 17 22 28 31 32 - толщина 4 мм - 18 23 26 31 32 32 - толщина 6 мм - 22 22 26 30 27 25 - Двойное остекление с воздушным промежутком 3-57-3 мм 14 15 20 32 41 49 46 - 3-90-3 мм 18 21 29 38 44 50 48 - 4-57-4 мм 16 21 31 38 46 49 35 4-90-4 мм 20 25 33 41 47 48 36 - 6-57-3 мм 21 23 27 36 42 45 45 - 6-90-3 мм 25 27 30 37 43 46 48 - 131 Продолжение таблицы 3.5 Стекло 4 мм с воздушным промежутком 100 мм 200 мм 400 мм - 21 28 34 33 36 40 39 41 44 47 48 50 50 54 52 51 56 54 - Тройное остекление 4-16-4-200-3 мм 25 36 41 50 53 55 4-16-4-650-3 мм - 34 39 44 51 54 58 - 4-16-7-200-4 мм - 30 39 42 49 52 59 - Окна телестудий 10-8-10 воздушные зазоры переменные 49 63 71 66 73 77 Звукопоглощение Звукопоглощение, определяющее свойство ограждающих поверх ностей уменьшать интенсивность отраженных звуковых волн путем преоб разования части звуковой энергии в тепловую, позволяет изменить усло вия распространения речевого сигнала как в выделенных, так и в соседних помещениях и может быть использовано при решении задач пассивной аку стической защиты выделенных помещений (рис. 3.8). Одним из наиболее распространенных показателей оценки звукопоглощающих свойств мате риалов является коэффициент звукопоглощения, определяемый отношени ем энергии поглощенных звуковых волн к падающей звуковой энергии на поверхность материала. Применение звукопоглощающих материалов при защите речевой акустической информации имеет определенные особеннос ти по сравнению, например, с решением задач по борьбе с шумом. Одной из особенностей является необходимость создания непосредственно в по мещении, где осуществляется обмен информацией, акустических условий, способствующих повышению разборчивости речевого сигнала в определен ных зонах помещения. Одним из параметров, характеризующих такие аку стические условия является акустическое отношение, представляющее от ношение плотности энергии отраженного звука к плотности энергии пря мого звука или отношение квадратов звуковых давлений соответственно отраженного и прямого звука. Оптимальное значение акустического отно шения для передачи речи находится в пределах 0,5-4. При больших значе ниях акустического отношения речь становится неразборчивой. Другим параметром, характеризующим акустические условия являет ся время реверберации, которое можно оценить из формулы: 132 V - объем помещения, м 3 S - площадь ограждающих помещение поверхностей а - реверберационный коэффициент звукопоглощения От скорости замирания (затухания) звука в помещении зависит время существования отзвука в помещении, которое тем больше, чем меньше зву ковой энергии поглощается ограничивающими помещение поверхностями, и расположенными в нем предметами. Поглощение зависит от размеров помещения, свойств материалов, покрывающих стены, потолок и пол, а также от количества находящихся в помещении людей и различных предметов. Например, гладкие крашеные стены, застекленные окна, паркет, по лированная мебель - являются хорошими отражателями звука. Звуковая энергия, отраженная от них, поглощается в малых количествах. Ковры, тя желые матерчатые драпировки, мягкая мебель, одежда людей - хорошо по глощают звуковую энергию и резко сокращают время реверберации. В по мещении с большим временем реверберации речь теряет разборчивость, в заглушенном помещении речь звучит глухо, звук лишается сочности и есте ственной окраски. Оптимальное для речевого сигнала время реверберации составляет для различных по объему помещений 0,5-1 сек. (рис.2.6). Обеспечение оптимальных значений рассмотренных параметров оп ределяется как общим количеством звукопоглощающих материалов в по мещении, так и распределением звукопоглощающих материалов по ограж дающим конструкциям с учетом конфигурации и геометрических размеров помещения. Таким образом, использование звукопоглощения в выделен ном помещении для решения задач по защите речевой акустической инфор мации связано как в количественном отношении, так и по условиям разме щения, необходимостью для выполнения оптимальных или близких к ним параметров акустического отношения и времени реверберации. Акустические характеристики звукопоглощающих материалов, выпус каемых отечественной промышленностью, которые можно применять при Решении задач пассивной защиты выделенного помещения приведены в таблице 3.6. 133 Таблица 3.6 Характеристики звукопоглощающих материалов Материал или конструкция ГОСТ или ТУ Размеры, мм Воздушный промежуток, мм Коэффициент α в октавных полосах частот 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 Плиты «Акмигран» или «Акмилит» 300x300x20 0 50 200 0.02 0.01 0.3 0.11 0.2 0.48 0.3 0.71 0.71 0.85 0.88 0.7 0.9 0.81 0.79 0.78 0.71 0.77 0.72 0.79 0.62 0.59 0.65 0.59 Плиты типа ПА/О ТУ 21-24-60-77 500x500x20 0 50 0.02 0.02 0.03 0.05 0.17 0.42 0.68 0.98 0.98 0.9 0.86 0.79 0.45 0.45 0.2 0.19 Плиты типа ПА/С ТУ 21-24-60-77 500x500x20 0 50 100 0.02 0.02 0.05 0.12 0.17 0.21 0.36 0.64 0.66 0.88 0.99 0.91 0.94 0.93 0.95 0.84 0.98 0.89 0.8 0.9 0.7 0.65 0.83 Плиты типа «Силакпор» ОСТ 21-22-84 450x450x45 0 - 0.25 0.37 0.46 0.59 0.7 0.8 - Гипсовая пер форированная плита с запол нением мине раловатной плитой 600x600x30 50 150 - 0.15 0.39 0.55 0.93 0.99 0.75 0.83 0.62 0.46 0.44 0.39 0.42 0.39 0.49 Перфориро ванные метал лические лис ты просадоч- но-вытяжные с рыхлым погло тителем Рулон шириной 1000, толщиной 1.0 0 100 - 0.15 0.27 0.52 1.0 1.0 0.9 0.78 0.86 0.64 0.59 0.73 0.87 0.61 0.87 Деревянная обивка - - - 0.0240.025 0.032 0.041 0.05 0.07 - Войлок (тол щина 25 мм) - - - 0.18 0.36 0.7 0.8 0.82 0.85 - Стеклянная вата (толщина 9 мм) - - - 0.32 0.4 0.5 0.6 0.65 0.6 - Ковер с ворсом - - - 0.09 0.08 0.21 0.27 0.27 0.37 - Асбетоцемент ная плита 4 мм (25% перфора ции) с поглоти телем из стек ломатов 1200x750x5.5 150 0.2 0.65 0.6 0.9 0.86 0.59 0.9 0.43 0.48 0.54 0.32 0.64 0.48 0.64 134 Кожухи и кабины Для защиты отдельных источников информационного акустического сигнала или целого помещения используют соответственно кожухи и зву коизолирующие кабины. Особо широкое распространение получили в 60-70-х годах переговор ные камеры (кабины). Их прямым назначением было проведение конфиденциальных пере говоров и совещаний с вместимостью от двух до восьми человек. Эти кабины могут иметь абсолютно глухие стены (как в патентах США №№ 1254396 и 3062316, заявках ГДР №№ 26345, 26764, 33451, ФРГ - № 821414, Великобритании - № 887538, Франции - № 1233707, Дании - № 62595), а могут быть снабжены окошками из звуконепроницаемого ма териала (патент США - № 3253675, заявка Дании - № 90584). На сегодняшний день, по оценкам отечественных и зарубежных спе циалистов, переговорные кабины - единственное по-настоящему надежное средство, позволяющее эффективно обеспечивать конфиденциальность ре чевой информации. Этим обстоятельством объясняется растущая популяр ность переговорных кабин среди представителей коммерческих и банковс ких структур, государственных учреждений. Принципиальным отличием звукоизолирующего кожуха от кабин яв ляется лишь отличие в размерах деталей и способах их монтажа. Кроме того, пространство внутри кабины предназначено для пребывания людей. Поэтому для кабин предъявляются особые требования к системам, обеспе чивающим воздухообмен, освещение и установку соответствующей аппа ратуры обеспечения жизнедеятельности и производственной деятельности. В этом и заключаются основные трудности в достижении требуемого уровня снижения звукового давления. В конструктивном отношении звукоизолирующие кабины делятся на каркасные и бескаркасные. В первом случае на металлический каркас наве шивают готовые типовые панели, выполняемые из металлических листов, разделенных прослойками воздуха или звукопоглощающих материалов. Внутренние поверхности панели могут быть оклеены специальным звуко поглощающим материалом или выполнены из перфорированного листа, служащего одновременно и для звукопоглощения. В отдельных панелях предусмотрено устройство дверей и смотровых окон. Снижение уровня звука, достигаемое при установке такой кабины, не превышает 35 - 40 дБ. Более высокой акустической эффективностью обла дают кабины бескаркасного типа, собираемые из готовых многослойных Щитов и соединяемые между собой через звукоизолирующие упругие про кладки. Такие кабины весьма дороги в изготовлении и поэтому чаще всего применяются для специальных целей. Снижение уровня звука такой каби ны может достигать 50 - 55 дБ. 135 Для повышения звукоизоляции кабины необходимо предусмотреть минимально возможное число стыковочных соединений отдельных пане лей между собой и с каркасом кабины, их тщательную герметизацию и уп лотнение, наличие глушителей звука систем вентиляции, кондиционирова ния воздуха, сети питания, а также звукопоглощающей облицовки стен и потолка кабины. Конструкции кабин с визуальным контролем Всесоюзному проектному и научно-исследовательскому институту комплексной энергетической технологии ВНИПИЭТ в конце 60-х годов было поручено разработать специальную прозрачную кабину для проведения важных совещаний на уровне высшего политического руководства страны. Согласно техническому заданию, кабина должна была обладать вмес тимостью до четырех человек, снабжаться системой приточно-вытяжной вентиляции и обеспечивать звукоизоляцию в диапазоне частот от 300 до 5000 Гц не менее чем в 25 дБ. При этом все элементы ограждающих конст рукций (стены, пол, потолок), а также вспомогательные и крепежные узлы должны быть выполнены из прозрачных материалов. Достаточно жесткие требования предъявлялись и к массогабаритным характеристикам кабины. Кабину предусматривалось монтировать непосредственно на месте исполь зования, после чего при необходимости она могла быть разобрана, и после проведения регламентных мероприятий ее можно было собирать снова на новом месте. По замыслу заказчиков, кабина должна была сопровождать руково дителей государства в их заграничных вояжах и разворачиваться на терри тории советских посольств или представительств, стены которых, по мне нию отечественных спецслужб, могли быть напичканы подслушивающей элек троникой. Добавочным требованием была полная прозрачность кабины. Находясь внутри такой кабины, очень легко обнаружить любой по сторонний предмет, закрепленный на ее поверхности. Кроме того, выясни лось, что полностью прозрачная кабина создает дополнительно психоло гический эффект максимальной защищенности, в результате чего высоким договаривающимся сторонам по прошествии короткого периода адапта ции уже нет необходимости настороженно озираться по сторонам, и все свое внимание они могут полностью посвятить обсуждаемым вопросам. В 1970 году разработка успешно завершилась, кабина была изготов лена и прошла полный цикл испытаний, подтвердивших соответствие ее технических и эксплуатационных характеристик требованиям техническо го задания. Новое изделие было принято Государственной комиссией и получило условное наименование “Л-44”, а его выпуск малой серией был освоен промышленными предприятиями отрасли. При разработке кабины было найдено немало технических решений, опережающих свое время. По целому ряду параметров кабина “Л-44” и на сегодняшний день не имеет аналогов. 136 Основным конструкционным материалом для изготовления огражда ющих поверхностей и стыковочных узлов послужили различные марки оте чественного органического стекла. Хорошая звукоизоляция обеспечивалась за счет герметичности конструкции, использования двух корпусов, собира емых из отдельных панелей с воздушным зазором между ними. При этом было достигнуто довольно удачное с точки зрения звукопоглощающих свойств соотношение между толщиной и плотностью внутренней и внеш ней стенок и величиной воздушного зазора. Звукоизоляция стыковых со единений панелей достигалась путем создания лабиринтных уплотнений в местах сопряжения стыковочных узлов с панелями. В комплекте с кабиной была разработана такая же прозрачная мебель (столик и четыре стула). Данные кабины изображены на рис. 3.9. Рис. 3.9. Конструкции прозрачных кабин с визуальным контролем. Подтверждением удачности использованных при конструировании технических и компоновочных решений может служить как многолетняя эксплуатация самой “Л-44”, так и тот факт, что ее схема стала классичес кой и с незначительными изменениями повторялась во всех последующих разработках. В конце 70-х годов коллектив института приступил к созданию целой серии прозрачных переговорных кабин нового поколения, получивших ус ловное наименование “Л-45”. У кабины “Л-45” существенно повысилась технологичность изготов ления, размеры звукоизолирующих панелей были выбраны с учетом удоб ства их транспортировки и хранения. Серия, в зависимости от конкретных условий использования, предусматривала создание трех типов кабин раз личной вместимости: на двух, четырех и восемь человек (таблица 3.7). Со ответствующим образом комплектовалась и система приточно-вытяжной вентиляции, обеспечивавшая производительность 100 м 3 воздуха в час на одного человека. В 1980 году разработка завершилась, по всем трем типам кабин была 137 выпущена рабочая документация, а по четырехместному варианту был из готовлен опытный образец, который успешно прошел испытания, подтвер дившие высокие технические характеристики изделия. Кабины “Л-45” ус пешно используются по сей день. Помимо упомянутых отечественных прозрачных переговорных кабин, специалистам по информационной безопасности известны аналогичные ка бины израильского производства, появившиеся на российском рынке под названием “Сонар”. По своему функциональному назначению, внешнему виду и характеристикам они мало чем отличаются от отечественной про дукции уровня 70-80-х годов. Технические характеристики кабин серий “Л-44” и “Л-45” приведены в таблице 3.7. Таблица 3.7 №№ п/п Характеристики Л-45-1-8 Л-45-1-4 Л-45-1-2 Л-44 1 Звукоизоляция при частотах в диапазоне 300-5000 Гц, не менее 25 25 25 25 2 Количество человек, одновременно нахо дящихся в кабине, не более 8 4 2 4 3 Площадь, занимаемая кабиной, м 2 17.53 11.39 8.10 8.00 4 Площадь кабины внутренняя, м 2 7.55 3.92 2.13 4.00 5 Габаритные размеры, мм: Длина Ширина Высота 4400 3930 2314 3940 2890 2314 3420 2370 2314 2550 6 Внутренние размеры, мм: Длина Ширина Высота 3020 2500 1800 1980 1980 1800 1460 1460 1800 2000 7 Размеры дверного проема, мм 600x1600 600x1600600x1600600x1600 8 Масса, кг 2600 1680 1290 1280 Подобные кабины могут быть изготовлены из стеклянных блоков (Л.110). Появились устройства обеспечивающие защиту как по акустическому и виброакустическому каналам, так и обеспечивающие одновременно элек тромагнитное экранирование в диапазоне частот от 30 до 1000 МГц (Л. 60). Основные характеристики защищенного помещения “Гарант” приведены в таблице 3.8. 138 Технические характеристики Таблица 3.8 Звукоизоляция в речевом диапазоне частот, не менее дБ 20 Эффективность электромагнитного экранирования в диапазоне частот 30...1000 МГц, не менее дБ 40 Коэффициент снижения светопропускания окон, не более % 25 Распределенная нагрузка на перекрытие, не более кг/кв. м. 200 Величина снижения линейных размеров помещения, мм по высоте в плане 450 400 Величина остаточных акустических шумов в помещении не более, дБА 50 Время сооружения, не более мес. 2 Кожухи Если изоляция источника информативного акустического сигнала пу тем устройства ограждающих конструкций или кабины невозможны, реко мендуется устройство кожуха. В кожухах (например, для печатающих устройств) следует предусмат ривать остекленные смотровые окна и съемные крышки люка для обеспе чения работы устройства, осмотра и доступа к узлам оборудования (рис.3.10). Кожух должен плотно закрываться и не иметь щелей и отверстий, зна чительно снижающих его звукоизоляцию; в остеклении смотровых окон и притворных люков должны быть изолированы резиновые уплотняющие прокладки. Кожух не должен иметь жесткой связи с изолирующим источ ником опасного сигнала; кожух следует устанавливать на вибрирующие прокладки, рассчитанные для работы с данным устройством. Эффективность кожуха оценивается разностью уровней звуковых дав лений опасного сигнала, создаваемых в помещении до и после установки кожуха. Для увеличения эффективности кожуха рекомендуется внутреннюю его поверхность отделывать звукоизолирующим материалом. Величина характеристики кожуха определяется выражением: 139 где: DL k - разность уровней звукового давления опасного сигнала в кожухе (помещении) до и после установки кожуха; дБ. а - коэффициент звукопоглощения (усредненный для всех внутренних поверхностей кожуха). и - звукоизолирующая способность кожуха. u = (13,5lgP + 13) дБ, где: Р - вес 1 м 2 конструкции кожуха, кг. Среди звукоизолирующих кожухов, предназначенных для звукоизо ляции источников информативного акустического сигнала, целесообразно выделить три группы конструкций: - звукоизолирующие кожухи из тканей; - одностенные конструкции звукоизолирующих кожухов; - двухстенные (тяжелые одностенные) конструкции звукоизолирую щих кожухов. Возможности подобных конструкций по звукоизоляции приведены в таблице 3.9. Таблица 3.9 Конструкция Снижение уровня звука, дБ Величина допустимой негерметич- ности в % от поверхности кожуха Необходимое снижение структурного звука Звукоизолирующая ткань 6-7 10 Не требуется Одностенная конструкция 10-25 От 1 до 0,1 Требуется виброизоляция источникг сигнала Двухстенная и тяжелые одностенные конструкции 25-40 Менее 0,1 Требуется двойная виброизоляция Звукоизолирующие кожухи из тканей. Простейшей конструкцией ко жуха является оболочка из плотной и тяжелой ткани, выполненной на син тетической основе с тяжелым наполнителем (поверхностная плотность > 4 кг/м 2 ). Внутренняя сторона ткани покрыта слоем звукопоглотителя толщи ной в 30-50 мм (минеральные волокна в акустически прозрачной оболоч ке). Ткань и звукопоглощающий слой прострачиваются и образуют гибкое многослойное полотнище, легко принимающее необходимую форму. Одностенные конструкции звукоизолирующих кожухов - наиболее распространена конструкция звукоизолирующего кожуха, состоящего из внешней тяжелой обшивки (металл, дерево, пластмасса) с нанесенной на нее вибропоглощающей мастикой и внутренними слоями, представляющи ми звукопоглощающую облицовку. В относительно легких конструкциях кожуха нанесение вибродемас кирующего покрытия необязательно, так как эту функцию может выпол нять звукопоглощающий материал, если он прочно соединен с металличес ким листом. На звукоизоляции таких кожухов сказывается необходимость подво да проводов и труб к источнику. Для герметизации мест прохода проводов (труб) используются различные уплотнители. 140 Одним из источников щелеобразования являются места стыковки эле ментов кожуха, примыкание люков к каркасу кожуха. Двухстенные конструкции кожухов - при двухстенной конструкции кожухов общая поверхностная плотность достигает 1 0 - 1 5 кг/м 2 . Расстоя ние между стенками определяется полосой защищаемого звукового спект ра. Обычно она равна 5 - 1 0 см. Свободное пространство между стенками заполняется звукопоглощающим материалом, ослабляющим резонансные эффекты полости. При двухстенной конструкции кожуха особое значение приобретает необходимость исключения передачи структурного звука по акустическим мостикам, неизбежно возникающим при жестком скреплении двух стенок между собой. Так как избежать жесткого соединения двух стен не удается, то следует стремиться к сокращению их числа и площади контактов. В двухстенных конструкциях кожухов повышается требование к сум марной величине отверстий и неплотности (менее 0,1 %) и виброизоляции (как самого кожуха, так и источника сигнала - рис. 3.10). Рис. 3.10. Схема звукоизолирующего кожуха: 1 - упругая прокладка (из мягкой резины); 2 - перфорированный лист или металли ческая сетка; 3 - звукопоглощающий материал; 4 - металлический кожух (δ = 1 , 5 - 2 мм); 5 - вибродемпфирующее покрытие кожуха (например, мастика ВД-17); 6 - смотровое окно в кожухе (остекленное); 7 - источник; 8 - виброизо лирующее основание под источник. Каналы вентиляции и систем кондиционирования В ряде случаев требуется обеспечить звукоизоляцию систем, обеспе чивающих доступ воздуха в помещение. К таким системам относятся кана лы вентиляции и кондиционирования. Каналы вентиляции и систем кондиционирования могут оказывать существенное негативное влияние на звукоизоляцию выделенных помеще ний. Передача звука через вентиляционный канал происходит по воздуху, находящемуся в полости канала и по элементам конструкции канала. Энер гия, передаваемая по конструкции, т.е. косвенным путем, обычно невелика вследствие большой разницы акустических сопротивлений воздуха и ме талла (материала воздуховода). 141 Вентиляционные системы в любом случае предполагают наличие воз душного канала между защищаемым помещением, другими помещениями и окружающим здание пространством (в том числе крыши). Наиболее эффективными мерами повышения звукоизоляции является установка глушителей в воздуховоды. По принципу действия глушители делят на две основные группы - от ражающие (реактивные, рефлексные) глушители и диссипативные (актив ные) глушители. В отражающих глушителях уменьшение звука за глушите лем достигается главным образом за счет отражения энергии набегающих на него звуковых волн (Р отр > Р погл ); в диссипативных - за счет поглощения звуковой энергии набегающих волн и преобразование в тепло в элементах глушителя, в воздуховодах и вблизи от их выходов. В глушителях активного типа для превращения звуковых волн в тепло используется звукопоглощающий материал, который размещается во внут ренних полостях глушителя. Воздушные потоки в глушителе направляются вдоль поверхности поглотителя. Толщина слоя поглощающего материала выбирается порядка четверти длины волны заглушаемого звука. Для низ ких частот размеры поглощающего слоя становятся слишком большими, поэтому в таких случаях эффективнее применение реактивных глушителей. Реактивные глушители информативного акустического сигнала обыч но выполняются в виде системы расширительных и резонансных камер, соединенных между собой и с объемом воздуховода с помощью труб, ще лей и отверстий. Внутренняя поверхность может быть облицована звуко поглощающим материалом. В этом случае в области низких частот камеры работают как отражатели, а в области высоких частот - как поглотители звука. На практике используют различные типы глушителей - трубчатые, со товые, пластинчатые, экранные, щелевые и т.п. (рис. 3.11 и рис. 3.12). 142 Определенный эффект для защиты акустической информации выде ленного помещения может быть достигнут в случае, когда на этапе проек тирования здания были предусмотрены места для размещения типовых сек ций глушителей. Возможно также выполнение накладных глушителей щелевого типа, набирая из них необходимую площадь свободного сечения для обеспече ния скорости потока воздуха не свыше 10 м/сек. (характеристики таких глу шителей приведены в таблице 3.10). 143 Характеристики глушителей Таблица 3.10 Ширина щели Площадь свободного сечения, м 2 Длина, м Уровень затухания звука в октавной полосе, дБ, для средней частоты полосы, Гц 125 250 500 1000 2000 4000 40 0.03 0,75 22 27 36 45 45 45 30 0,022 0,5 22 24 31 40 45 45 30 0,022 1 32 40 45 45 45 45 20 0,014 0,55 30 33 39 45 45 45 Экранирование Действие акустических экранов основано на отражении звуковых волн и образовании за экраном области звуковой тени; ввиду дифракции экра ны наиболее эффективны для области звуковых частот, у которых длина волны меньше размеров экрана в 2 - 3 раза. Снижение уровня акустического сигнала зависит от размеров экрана, расположения его относительно источника и защищаемого рабочего места и частоты экранируемого звука; эффективность экрана обусловлена вели чиной безразмерного коэффициента К. 144 где f - частота звука, Гц; h - высота экрана, м; l - ширина экрана, м; а - расстояние от экрана до источ ника, м; b - расстояние от экрана до рабоче го места, м. Величина снижения уровня экраном ( Δ L э к р ) при различных значениях коэффи циента К приведена на рис. 3.13 (при зна чениях К = 0,5 + 10 эффективность экра на составляет от 8 до 30 дБ). Рис. 3.13. Снижение уровня акустического сигнала экраном при различных значениях К. Рис.3.14. Схема экрана-колпака: 1 - корпус экрана; 2 - звукопоглощаю щая облицовка; 3 - шарнир; 4 - стекло; 5 - источник. Рис.3.15. Схема устройства полусферического экрана: - экран; 2 - звукопоглощающая облицов ка; 3 - экранирующая задняя стенка. Для устройства акустических экранов целесообразно использовать про зрачные материалы (силикатное и органическое стекло, пластики и др.), а также непрозрачные листовые материалы (дуралюминий, металлические и асбоцементные листы); для облицовки непрозрачных экранов со стороны, обращенной к рабочему месту, рекомендуются такие звукопоглощающие материалы, как поропласт полиуретановый, мягкий и полужесткий вини- пор и др. Наиболее глубокую звуковую тень дают экраны-колпаки и полусфе рические экраны. Акустическая обработка помещения, предполагаемого к использованию в качестве выделенного. Возможности повышения акустической защищенности выделенного помещения с помощью различных элементов пассивной защиты акустического канала Использование рассмотренных ранее элементов несущих конструкций помещения, перекрытий, окон, дверей показывает, что повышение их акус тической защищенности с помощью дополнительных элементов (плиты на относе, экранов, использование звукопоглощающих материалов) имеет определенные ограничения, связанные как с особенностями распростране ния звукового поля в помещении, так и с габаритными ограничениями не которых конструкций. При выборе помещения и его акустической обработке целесообразно иметь ввиду. А. Для ограждающих конструкций. 1. Для выполнения требований по звукоизоляции выделенного поме щения поверхностная масса основных ограждающих конструкций должна быть 250 - 300 кг/см 2 и более. 2. Применение звукопоглощающих материалов при решении задач 145 защиты систем речевой информации имеют определенные особенности по сравнению, например, с решением задач по борьбе с шумом. Это связано прежде всего с выполнением требований по созданию акустических усло вий, способствующих сохранению (повышению) разборчивости речи собе седников в выделенном помещении. Такими параметрами, характеризующими акустику помещения, явля ются время реверберации и акустические отношения. Оптимальное время реверберации для речевого сигнала соответству ет для различных по объему помещений 0,5 - 1,0 сек. Оптимальное значение акустического отношения для передачи речи находится в пределах 0,5 - 4,0. При значениях акустического отношения и времени реверберации, выходящих за указанные пределы, речь в помещении становится плохо раз борчивой. 3. При выполнении как однослойных, так и двойных ограждающих конструкций выделенных помещений должны предъявляться повышенные требования к плотности кладки при использовании кирпича и блоков и повышенные требования к уплотнению швов и стыков при использовании сборного железобетона и других сборных конструкций. 4. Применение гибкой плиты на относе от основной ограждающей конструкции позволит повысить звукоизолирующую способность в преде лах 5 - 7 дБ и может служить эффективным средством защиты выделенных помещений, ограждающие конструкции которых не удовлетворяют нор мативным требованиям, по результатам проверки, в указанных пределах. Б. Звукоизоляция дверных проемов. 5. В выделенных помещениях должны применяться либо специальные тяжелые звукоизолирующие двери, либо двойные двери с тамбуром. При достаточной звукоизолирующей способности полотен дверей осо бое внимание должно быть уделено уплотнению притвора дверей по всему периметру примыкания. Целесообразно использование двухконтурных уп лотнений. 6. Как при однородных, так и при тамбурных дверях, повышенные требования должны предъявляться к уплотнению стыков и зазоров между коробками дверей и основными ограждающими конструкциями. Внутренние поверхности тамбура, включая и полотна дверей целесо образно облицовывать звукопоглощающими материалами. В. Звукоизоляция оконных проемов. 7. Окна в выделенных помещениях должны выполняться в раздельных переплетах и воздушным промежутком между ними более 200 мм. Особое внимание должно уделяться уплотнению зазоров между окнами и основ ными ограждающими конструкциями и уплотнению притвора открываю щихся частей окон по всему периметру примыкания. 8. Целесообразно применение трехслойных окон на основе специаль ных стеклопакетов с повышенной звукоизолирующей способностью. 9. При использовании сплошного ленточного остекления в нем долж ны быть установлены звукоизолирующие перемычки по стыку с основны ми ограждающими конструкциями. Г. Акустическая обработка выделенного помещения и соседних поме щений. 146 10. Применение звукопоглощающих материалов для защиты речевой акустической информации в выделенных помещениях должно осуществлять ся в комплексе с обеспечением требований по акустическим условиям в выделенных и соседних помещениях. Величина звукопоглощения в выделенных помещениях ограничивает ся требованиями по обеспечению необходимого времени реверберации, акустического отношения в объеме помещения и другими категориями, определяющими качество распространения речевого сигнала. 11. С учетом ограничений по созданию акустических условий реаль ная эффективность защиты при применении звукопоглощения, за счет уменьшения влияния резонансных явлений в объемах помещений на звуко изоляцию ограждающих конструкций, а также снижение уровней речевого сигнала при поглощении, может достигать 1 0 - 1 5 дБ. Для эффективного использования звукопоглощение в выделенном и соседних помещениях должно быть приблизительно равным по величине. 12. Использование экранов. Акустические экраны могут использоваться для дополнительной за щиты дверей, окон, плафонов систем вентиляции, технологических проемов и других элементов ограждающих конструкций выделенных помещений, звукоизоляция которых не отвечает требованиям существующих норм. Реально достигаемая эффективность применения акустического экра нирования, применяемого в комплексе со звукопоглощением, составляет 8 -10 дБ. Наиболее целесообразное применение акустического экранирования может осуществиться при использовании его для защиты информации вы деленных временных неприспособленных помещений. 13. Защита речевой акустической информации при распространении по каналам систем кондиционирования и воздухоснабжения может осуще ствиться применением специальных глушителей, устанавливаемых в кана лах (реактивные, диссипативные и комплексные). 14. Использование кабины и кожухов. Для обеспечения высокого уровня звукоизоляции источника опасно го акустического сигнала могут быть использованы, в зависимости от раз меров последнего, кабины или кожухи. Их принципиальным отличием, кроме отличия в размерах и деталях, является то, что кабины должны обес печивать жизнедеятельность находящихся внутри групп людей. Поэтому к кабинам предъявляют требования по освещенности, воздухообмену, энер гопитанию внутри кабины и т.п. На практике могут быть использованы каркасные и бескаркасные кабины. В первых уровень звукоизоляции не превышает 35 - 40 дБ. Технически более сложные бескаркасные кабины обеспечивают звукоизоляцию порядка 50 - 55 дБ. Одним из перспективных путей по защите акустической информации является использование прозрачных кабин, а также комбинированных ка бин акустической и электромагнитной защиты. 15. Для повышения эффективности защиты речевой акустической ин формации в выделенных помещениях наиболее рационально комплексное Применение рассмотренных способов пассивной защиты. 147 |