В настоящей статье рассмотрены особенности и технические характеристики видеоэндоскопа LASERTECH VE200, а также показаны возможности и ограничения практического применения указанного прибора в условиях повышенного радиационного фона на примере научно-исследовательской экспедиции в г. Припять, Киевский район, Украина.
Введение
Как известно, технические эндоскопы являются высокотехнологичными оптическими и/или цифровыми приборами, которые позволяют наблюдать внутреннее устройство разных типов оборудования и исследовать их в ходе работы. [1]
Сфера применения эндоскопа крайне широка, например, эндоскопы применяют для осмотра труднодоступных мест в агрегатах и оборудовании машин, а также при техническом обслуживании или оценке состояния и работоспособности различных деталей и механизмов (к примеру, лопаток турбин, цилиндров двигателей внутреннего сгорания либо оценки состояния трубопроводов и т.п.), а также для осмотра различных видов скрытых полостей.
Эндоскопы применяются для технического обслуживания, исследования, комплексной оценки состояния, износа, работоспособности различных механизмов и их отдельных деталей, а также для осмотра и видеофиксации труднодоступных мест и скрытых полостей. (ГОСТ Р 53696-2009) [2]
Современным перспективным направлением индустрии производства эндоскопов является соединение так называемого гибкого эндоскопа (в таких эндоскопах используется гибкий оптико-волоконный жгут из стекла или прозрачной пластмассы, внутри которого распространяется свет) и цифровой камеры. Реализованы не только обычные возможности регистрации изображений, архивирования, телеконференции и др. Стало возможным создание конструкций, использующих камеры как основного элемента формирования изображения в эндоскопе. Объектив миниатюрной камеры, расположенный во фронтальной части эндоскопа, передаёт изображение на матрицу, после чего оно отображается на внешнем мониторе. При этом, оптико-волоконный жгут не формирует изображение исследуемого объекта, а используется для только для его подсветки. Такой цифровой видео эндоскоп будет постоянно улучшаться по мере развития электронной техники.
Видеоэндоскоп Lasertech VE200
В 2015 году два инженера, Алексей Дементьев и его партнер Кирилл Волков разработали и представили прибор собственной разработки – технический видеоэндоскоп Lasertech VE200 (рис. 1), построенный на основе комбинации цифровой камеры с матрицей 1/12 дюйма, гибким зондом длиной от 1 до 15 м, а также цифровым приемным блоком. Проектирование этого прибора заняло более года. Основной задачей перед инженерами-разработчиками стояло создание конкурентоспособного прибора с высокими техническим показателям, обладающего при этом доступной стоимостью. В ходе работы над ним были применены комбинации различных технологий, были протестированы разные отечественные и импортные комплектующие. Как было замечено во введении, технический видеоэндоскоп – это прибор, позволяющий вести видеоконтроль и видеозапись в закрытых полостях различных устройств, механизмов, и проводить там визуальный контроль: осмотреть сварные швы изнутри, провести осмотр на предмет внутренних дефектов, засоров и т.д. При этом оператору нужно иметь доступ в виде небольшого отверстия диметром не более около 6 мм.
Рис. 1. Видеоэндоскоп LASERTECH V200
В 2016 году была запущена линия мелкосерийного производства данных приборов в России – для чего было решено ряд технических и производственных задач, а именно наработка опыта в отливке качественных корпуса, были подобраны компаундные смеси для герметизации электроники, были созданы схемы для защиты прибора от электромагнитных наводок, что является особенно важным при высокой длине зонда, разработаны формы и налажена отливка защитных каучуковых кожухов и т.п.
При сходстве созданного прибора с отечественными и зарубежными аналогами (он собирается из готовых модулей – платы управления, дисплея, блока АКБ и т.д., производимых разными компаниями и используемых в разных конфигурациях во приборах аналогичного ценового сегмента), данный прибор обладает рядом важных технических особенностей, которые позволяют его использовать для задач и в условиях, ранее требовавших использования только профессиональных эндоскопов класса Professional, а именно:
· возможность длительной работы и записи информации за счет расширения внутренней памяти разъемом для SD-карты, наличием выхода на внешний монитор и внешний микрофон, и т.п.;
· сменные зонды длиной вплоть до 15 метров за счет использования в качестве оболочки стальной проволоки двойной прокатки толщиной 2 мм скрученной в пружину диаметром 5.5 мм, благодаря чему зонд становится одновременно очень гибким и очень прочным;
· качество используемых материалов позволили повысить защищенность и долговечность, что было подтверждено результатами испытаний на износ.
Основные технические характеристики прибора указаны в таблице 1.
Табл.1 Технические характеристики видеоэндоскопа LASERTECH V200:
|
Параметр |
Значение |
|
Матрица |
1/12 CCD, Sony |
|
Диаметр камеры |
5,5 мм |
|
Разрешение матрицы физическое, пикселей |
450 000 |
|
Поле зрения |
80 град. |
|
Длина зонда |
Возможно изготовление любой длины зонда в диапазоне от 1 до 20 метров с шагом 10 см |
|
Дисплей |
3,5 inch |
|
Фокусное расстояние |
10-100 мм |
|
Разрешение |
720x576 |
|
Подсветка |
4 светодиодов |
|
Частота обновления |
30 fps |
|
Контраст |
400:1 |
Зонд прибора является ноу-хау и полностью собственной разработкой, защищенной патентом (заявка на патент 2017142011).
В качестве апробации и испытания прибора, инженеры-разработчики приняли предложение Международной общественной организации «ПРИПЯТЬ» участия в научно-исследовательской экспедиции в зону отчуждения Чернобыльской атомной электростанции, с предоставлением разработанного прибора для проведения видеообследования подвального помещения отдельно стоящего здания бывшего отделения милиции г. Припять. Участие в данной научно-исследовательской экспедиции позволило испытать поведение видеоэндоскопа, его зонда и камеры в условиях труднодоступных мест с повышенным радиоактивным фоном, где требуется минимизация времени нахождения человека.
Краткая историческая справка
26 апреля 1986 года в 1 час 23 минуты по Московскому времени на Чернобыльской атомной электростанции (далее – ЧАЭС), Украинская СССР (территория современной Украины) произошел взрыв, и реактор 4-го энергоблока был разрушен. Случилась самая ужасная техногенная ядерная катастрофа в истории человечества. Активный пожар разрушенного реактора продолжался более 10 дней, за это время раскаленные остатки реактора и ядерного топлива выбросили в атмосферу несколько сотен миллионов кюри радиоактивности [3]. Через 30 лет после аварии наибольший вклад в общую активность в ЧЗО из всех выброшенных радионуклидов вносят изотопы Плутоний-241, Цезий-137, Стронций-90, Америций-241.
Находившийся в радиусе 2 км от атомной станции город Припять с населением немногим менее 50.000 человек был полностью эвакуирован спустя 36 часов после аварии. В последствии после постройки «саркофага» над разрушенными реактором ЧАЭС правительством СССР было проведено огромное количество работ по дезактивации городской территории, благодаря чему радиационный фон в городской черте был существенно снижен, и в настоящий момент находиться там неопасно, и в городе, как и во всей зоне отчуждения проводятся научные исследования. Несмотря на то, что прошло уже более 30-ти лет после катастрофы, остается очень много вопросов относительно причин аварии и ее последствий, для чего в зоне отчуждения до сих пор работают многие исследовательские группы.
Полевые испытания прибора
2 октября 2016 группа инженеров компании «LASERTECH», во главе с руководителем проекта Алексеем Дементьевым прилетела в Украину и приземлилась вместе со своим прибором в аэропорту «Борисполь» города Киев. 3 октября 2016 была запланирована встреча всех участников экспедиции у КПП чернобыльской зоны отчуждения в п. Дитятки примерно в 130 км от Киева. Видеоэндоскоп LASERTECH VE200 был укомплектован зондом длиной 15 метров. Зондом такой длины ранее приборы не комплектовались, и возможность его использования была просчитана только в теории.
3 октября 2016 года в 10.00 по Киевскому времени группа ученых и инженеров прошла необходимую проверку документов и инструктаж, на котором украинские коллеги объяснили всем правила поведения в Чернобыльской зоне отчуждения, особенно в 10-ти километровой зоне вокруг ЧАЭС, в которую входит г. Припять. Участники экспедиции вначале внимательно осмотрели заброшенный город, и к 13 часам по Киевскому времени добрались до исследуемого объекта – бывшего городского отдела милиции города (ГОВД г.Припять Киевской области, Украинской ССР).
Рис. 2. Стелла на въезде в г.Припять (2016 г)
Суть экспедиции сводилась к следующему. При общем низком радиационном фоне, в городе остаются места с аномально высокими показателями радиоактивности, причина которых не была установлена либо была установлена не точно [4]. Коллеги постоянно ведут мониторинг радиационного фона, и в настоящий момент на уровне человеческого роста он не превышает норму, кроме того он даже близок к показателям естественной радиоактивности – 0,16 – 0,18 мкЗв/час (при допустимой безопасной норме в 0,2 мкЗв/час)
Рис. 3. Нормальный радиационный фон в городе
Сотрудниками общественной организации «Припять» был обнаружен сильно повышенный радиационный фон в районе отделения милиции г. Припять (1,65 мкЗв/час) усиливающийся в районе вентиляционных окон подвального помещения. Подвальное помещение данного здания имеет очень низкую высоту – от пола до потолка не более полуметра предназначено исключительно для прокладки коммуникаций. Внутри помещения очень много пыли, вдыхание которой человеком крайне опасно для жизни и здоровья из-за содержания в них радионуклидов, и опасности последующего длительного внутреннего облучения.
С учетом трудной проходимости помещения и большого риска, обследование данного помещения с участием человека требует весьма дорогостоящего защитного оборудования и экипировки, но даже при таком обеспечении крайне нежелательно.
Рис. 4. Нормальный радиационный фон в городе
Было принято решение при помощи зонда длиной 15 метров ввести через подвальное окно внутрь помещения камеру видеоэндоскопа и попытаться визуально оценить находящиеся в подвальном помещении предметы, с целью выявления источника излучения.
Рис. 5 Текущее состояние здания бывшего ГОВД г.Припять
Рис. 6. Следственный изолятор РОВД г.Припять (1 этаж здания)
Видеоисследование подвального помещения сильно осложнили проходящие по полу и стенам помещения коммуникации, канализационные и водопроводные трубы, а также обильное количество всевозможного мусора и пыли, что затрудняло продвижение зонда.
После продолжительного исследования, в центральной части подвального помещения, исследователи обнаружили предположительный источник радиоактивного загрязнения: на полу помещения между труб отопления было обнаружено скопление сброшенной в подвал формы сотрудников милиции СССР. На этом дальнейшее изучение подвала видеоэндоскопом было решено завершить. При дальнейших этапах исследований в обнаруженное экспедицией место был введен специальный дозиметр с длинным зондом, и находка подтвердилась – форма и являлась источником излучения. Вероятно, это была форма сотрудников милиции выезжавших на пожар или патрулировавших территорию аварийной станции в самый критический период аварии 26-27 апреля 1986 года. Сотрудники украинской организации исследования города Припять по итогам экспедиции написали доклад о находке в управление Чернобыльской зоны отчуждения с рекомендациями о дезактивации указанной зоны и захоронения найденного источника излучения как радиоактивных отходов. Любопытно, что по рассказам их коллег, отдел милиции в городе Припять работал и после аварии на ЧАЭС, до начала 90-х годов, обслуживая живущих в г.Припять и окрестностях ликвидаторов и сотрудников ЧАЭС [5] которая продолжала работать до 2000-го года т.е. все это время сотрудники отдела, ликвидаторы аварии, задержанные и прочие посетители ГОВД получали повышенные дозы облучения находясь в здании, впрочем, как и во многих других зданиях города.
Заключение
В ходе исследования было установлено, что видеоэндоскоп LASERTECH V200, его зонд и камера безупречно работают в условиях повышенного радиационного фона, и в целом прибор зарекомендовал себя весьма надежным и удобным в эксплуатации. Длительное автономное время работы обеспечивают сменные аккумуляторные батареи мощностью 750 мАч каждая стандартного образца типа 14500 (см. рис. 1). Зонд длиной 15 метров при наличие определенной практики возможно направлять в нужные для исследования части закрытой полости, а в условиях ограниченного пространства (труба, скважина) продвижение зонда будет упрощено, и во многих случаях это единственная возможность осмотреть закрытую полость на таком отдалении от возможного места ввода.
Рис. 7. Видеоэндоскоп LASERTECH V200 с комплектом батарей
В настоящее время командой инженеров-разработчиков компании ЛАЗЕРТЕХ под руководством генерального директора Алексея Алексеевича Дементьева ведется работа над новой моделью прибора с управляемым зондом. Управляемый зонд имеет возможность поворота камеры на 90 градусов в любом направлении, что дает дополнительные преимущества для осмотра закрытых полостей, обладает ограничениями по длине. Найти оптимальное соотношение длины зонда и возможности его управления – текущая задача инженеров-разработчиков компании.
Библиографическая ссылка
Дементьев А.А. ТЕХНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ВИДЕОЭНДОСКОПА LASERTECH VE200 В Г.ПРИПЯТЬ, УКРАИНА // Научное обозрение. Фундаментальные и прикладные исследования. – 2018. – № 2. ;URL: https://scientificreview.ru/ru/article/view?id=24 (дата обращения: 16.04.2024).