Торокин А.А. Инженерно-техническая защита информации, 2005

Глава 23. Средства противодействия

подслушиванию

23.1.Средства звукоизоляции и звукопоглощения акустического сигнала

h Звукоизоляция обеспечивается с помощью архитектурных и Цнженерных конструкций: звукоизолирующих ограждений поме­ щений и зданий, экранов, кабин, кожухов (рис. 23.1).

Рис. 23.1. Основные средства звукоизоляции

Звукоизолирующие ограждения помещений и зданий — это стены, перекрытия, перегородки, окна, двери, имеющие по пери­ метру контакты с другими ограждениями. Величина звукоизоля­ ции однослойного ограждения характеризуется сложной нелиней­

ны, так и от большой группы характеристик ограждения. В общем случае эту зависимость можно представить в виде следующей фун­ кции:

R = F(fB, m, h/foi# р, v),

где m — поверхностная масса (масса 1 м2) ограждения; h — коэф­ фициент потерь энергии в материале; f r — собственная частота ко­ лебаний ограждения; р — удельная плотность материала огражде­ ния; v — скорость звука в материале ограждения.

Звукоизоляция ограждающей конструкции, содержащей нес­ колько элементов, должна оцениваться звукоизоляцией наиболее ^слабого элемента. Такими элементами чаще бывают однослой- н ы е плоские ограждения. Для повышения величины ослабления

641

на плоское ограждение наносят слой звукопоглощающего матери­ ала, которое увеличивает звукоизоляцию R за счет дополнительно­ го ослабления звука в звукопоглощающем материале и повышения общей массы составного ограждения.

Для повышения звукоизоляции применяют также многослой­ ные ограждения, чаще двойные. Они состоят из двух однослой­ ных поверхностей, разделенных в простейшем случае воздушным слоем. Между поверхностями, соединенными ребрами жесткости, помещают различные звукопоглощающие материалы.

Значения ослабления звука ограждениями (стенами и межэтажными перекрытиями), выполненными из некоторых часто при­ меняемых строительных конструкций, указаны в табл. 23.1 и 23.2.

Таблица 23.1

642

Таблица 23.2

Одними из наиболее слабых звукоизолирующих элементов ог­ раждающих конструкций выделенных помещений являются двери и окна. Двери имеют существенно меньшие по сравнению с основ­ ными ограждающими конструкциями поверхностные плотности, а также зазоры и щели. Стандартные двери не удовлетворяют требо­ ваниям по защите информации в помещениях от подслушивания. Повышение звукоизоляции дверей обеспечивается:

•устранением щелей между дверью и дверной коробкой путем применения уплотняющих прокладок из резины, порога или ре­ зинового фартука между дверью и полом;

•применением для дверного полотна более плотных пород дере­ ва, увеличением толщины дверного полотна и обивки его де­ рматином или аналогичным материалом по слою войлока или ваты с валиком по периметру двери;

•установкой звукоизолирующей двери, выполненной в виде мно­ гослойного дверного полотна с размещением между слоями зву­ коизолирующего материала;

•установкой двойных дверей с тамбуром между ними шириной 20-30 см.

Втабл. 23.3 приведены примеры повышения звукоизоляции дверей путем применения дополнительных уплотняющих прокла­ док по периметру притвора дверей.

643

Таблица 23.3

Уплотнение притворов повышает звукоизоляцию дверей на 5 - 10 дБ. Однако необходимо учитывать, что в процессе эксплуатации в результате обжатия, износа, затвердевания резиновых прокладок

644

звукоизоляция снижается. Дополнительные меры повышают зву­ коизоляцию дверей на 10-15 дБ, а применение тамбуров увеличи­ вает ее примерно на 20 дБ.

Следовательно, для защиты информации необходимо приме­ нять либо специально разработанные звукоизолирующие двери, либо двойные двери с тамбуром. При этом целесообразно при­ менять утяжеленные полотна дверей, обивать их материалами со слоями ваты или войлока, использовать дополнительные уплотни­ тельные прокладки, герметизирующие наплавы, валики и т. п. При организации тамбуров дверей звукоизоляцию повышает уплотне­ ние щелей над полом при отсутствии порогов, а также полезна об­ лицовка внутренних поверхностей тамбура звукопоглощающими покрытиями.

Окна, занимающие для обеспечения освещенности достаточно большие площади ограждающих конструкций помещений, часто являются, так же как и двери, элементом среды распространения потенциальных каналов утечки информации. Значения звукоизо­ ляции окон различных схем остекления приведены в табл. 23.4.

Таблица 23.4

645

Примечание. *) Стекло — воздушный зазор — стекло — воздушный за­

зор — стекло.

Из приведенных данных следует вывод о том, что звукоизо­ ляция одинарного остекления соизмерима со звукоизоляцией оди­ нарных дверей и недостаточна для надежной защиты информации в помещении. Повышение звукоизоляции оконных проемов дости­ гается:

•уплотнением притворов переплетов путем подгонки частей пе­ реплета между собой, уплотнением стекол с помощью прокла­ док из резины;

•применением уплотняющих прокладок между переплетом и ко­ робкой, обеспечивающих плотное закрытие окон;

•облицовкой периметра межстекольного пространства звукопог­ лощающим материалом;

• установкой оконных блоков с повышенной звукоизоляцией (с двойным и тройным остеклением).

Необходимо отметить, что увеличение числа стекол не всег­ да приводит к увеличению звукоизоляции в диапазоне частот ре­ чевого сигнала вследствие резонансных явлений в воздушных промежутках и эффекта волнового совпадения (см. табл. 23.3). Разработаны конструкции окон с повышенным звукопоглощением на основе стеклопакетов с герметизацией воздушного промежутка, с заполнением при пониженном давлении промежутка между стек­ лами различными газовыми смесями или созданием даже между ними вакуума. Уплотнение частей окон повышает их звукоизоля­ цию приблизительно на 10 дБ, при облицовке межстекольного про­ странства по периметру звукопоглощающим покрытием она уве­ личивается еще примерно на 5 дБ.

Побелка (окраска) потолков, навесные потолки, паркет (лами­ нат, линолеум), ковер (ковролин) на полу увеличивают звукоизоля­ цию перекрытий.

646

Для снижения опасного акустического сигнала в помещени­ ях применяют также акустические экраны, размещаемые на пути распространения звука. Акустические экраны устанавливают на опасных направлениях распространения акустической волны с защищаемой информацией. Эффективность экрана повышается с увеличением соотношения его линейных размеров и длины акус­ тической волны. Размеры экранов должны превышать более чем в 2-3 раза длину волны. Реально достигаемая эффективность акус­ тических экранов, покрытых звукопоглощающими материалами, составляет 8-10 дБ.

Акустические экраны могут использоваться для дополнитель­ ной защиты дверей, окон, технологических проемов, панелей кон­ диционеров, отверстий воздушной вентиляции и других конструк­ ций, имеющих не удовлетворяющую действующим нормам ло­ кальную звукоизоляцию. Применение акустических экранов целе­ сообразно также для защиты акустической информации в помеще­ ниях временного использования, когда их капитальный ремонт не­ целесообразен.

Для звукоизоляции по всем направлениям в ограниченном пространстве применяют кабины (для людей) и кожуха (для излу­ чающих звуки механизмов и машин). Основное отличие звукоизо­ лирующего кожуха от кабины заключается в необходимости обес­ печения в кабине условий для пребывания в ней человека — венти­ ляции воздуха, освещения, средств связи.

В конструктивном отношении звукоизолирующие кабины де­ лятся на каркасные и бескаркасные. В первом случае на метал­ лическом каркасе крепятся звукопоглощающие панели. Примером7 таких кабин являются кабины междугородной телефонной связи. Кабина с двухслойными звукоглощающими плитами обеспечива­ ет ослабление звука до 35-40 дБ. Более высокой акустической эф­ фективностью обладают кабины бескаркасного типа. Они собира­ ются из готовых многослойных щитов, соединенных между собой через звукоизолирующие упругие прокладки. Такие кабины доро­ гие в изготовлении, но снижение уровня звука в них может дости­ гать 50-55 дБ. Для повышения звукоизоляции минимизируют воз­ можное число стыковочных соединений отдельных панелей между собой и с каркасом кабины, стыки тщательно герметизируют и уп­ лотняют, применяют звукопоглощающие облицовки стен и потол-

647

ка, глушат звуки средств вентиляции и кондиционирования воз­ духа.

Перспективными кабинами являются прозрачные переговор­ ные кабины. Двухслойные ограждающие поверхности и стыко­ вочные узлы этих кабин, а также мебель (столик и стулья) изготав­ ливают из органического стекла. Прозрачность ограждений и ме­ бели позволяет быстро обнаруживать закладные устройства и кон­ тролировать во время переговоров пространство вокруг кабины. Например, кабина Л-44 и различные модификации кабины Л-45 предназначены для 2-8 человек, имеют площадь внутри кабины 4 - 8 м2, обеспечивают звукоизоляцию в диапазоне 300-5000 Гц не ме­ нее 25 дБ. В дальнейшем предполагается нанесение на поверхность кабины прозрачных композитивных пленок на лавсановой основе, что обеспечит одностороннюю (из кабины) проводимость света, почти в 20 раз увеличит механическую прочность прозрачных ог­ раждающих конструкций, вдвое повысит устойчивость поверхнос­ ти огню, исключит возможность лазерного подслушивания.

Звукоизолирующие кабины в зависимости от требований к изоляции звука подразделяются на 4 класса. Кабины 1-го класса должны обеспечивать ослабление звука в диапазоне 63-8000 Гц на 25-50 дБ, 2-го класса на 15-49 дБ в том же диапазоне, 3-го и 4-го классов — до 39 и 29 дБ соответственно. Наименьшие значения со­ ответствуют низким частотам, наибольшее ослабление происходит на частотах 2000-4000 Гц.

Звукоизолирующие кожуха проще по конструкции и изго­ товляются из листовых материалов (стали, дюралюминия и др.). Поверхность стенок кожухов облицовываются звукопоглощающи­ ми материалами толщиной 30-50 мм в виде матов из минеральной ваты, супертонкого стекла или базальтового волокна.

Кожух для блокирования передачи структурного звука уста­ навливается на виброизолирующих прокладках. Внутри кожу­ ха помещаются источники звука. Кожуха бывают съемными, раз­ движными и капотного типа, сплошной герметичной или неодно­ родной конструкции— со смотровыми окнами, открывающими дверцами, проемами для ввода коммуникаций, циркуляции возду­ ха. Кожуха снижают уровень звука на 20-40 дБ.

В зависимости от способа глушения звука глушители подраз­ деляются на абсорбционные, реактивные и комбинированные.

648

В абсорбционных глушителях происходит звукопоглощение в материалах и конструкции, в реактивных — в результате отраже­ ния звука обратно к источнику. Комбинированные глушители объ­ единяют оба этих способа.

Звукопоглощение обеспечивается путем преобразования в звукопоглощающем материале кинетической энергии в тепло­ вую. Звукопоглощающие материалы имеют волокнистое, зер­ нистое или ячеистое строение с различной степенью жесткости. Поглощающая способность звукопоглощающих материалов обус­ ловлена их пористой структурой, содержащей большое количест­ во (не менее 75%) открытых сообщающихся между собой пор диа­ метром не более 2 мм. Стенками пор создается большая удельная поверхность звукопоглощающих материалов, при взаимодействии с которой звуковые колебания преобразуются в тепловую энергию вследствие потерь на трение между частицами материала.

Пористые материалы представляют звукопоглощающие об­ лицовки в виде акустических плит мелкой зернистой или ячееч­ ной структуры (плиты минераловатные «Акмигран», «Акмант», «Силакпор», «Винипор», ПА/С, ПА/О, ПП-80, ППМ, ПММ) и штучные звукопоглотители. Плоский слой звукопоглощающего материала облицовок устанавливается на жестком основании, ко­ торое крепится непосредственно или с воздушным промежутком на поверхности ограждения, к потолку или стенам. Штучные пог­ лотители представляют собой одноили многослойные объемные звукопоглощающие конструкции (в виде куба, параллелепипеда, конуса), подвешиваемые к потолку помещения. Размеры граней штучных звукопоглотителей составляют 40-400 см.

По степени жесткости звукопоглощающие материалы делятся на мягкие, полужесткие и жесткие.

Мягкие звукопоглощающие материалы изготавливаются на ос­ нове минеральной ваты или стекловолокна в виде матов и рулонов с объемной массой до 70 кг/м3, которые обычно применяются в со­ четании с перфорированным листовым экраном из алюминия, ас­ бестоцемента, жесткого поливинилхлорида и др. или покрываются пористой пленкой. Они имеют коэффициент поглощения 0,7-0,85.

Полужесткие материалы представляют собой минераловатные или стекловолокнистные плиты с объемной массой 80-130 кг/м3, древесно-волокнистые плиты с объемной массой 180-300 кг/м3, а

649

также плиты из пористых пластмасс из пенополиуретана, полистирольного пенопласта и др. Поверхность плит покрывается порис­ той краской или пленкой. Коэффициент поглощения полужестких материалов составляет 0,65-0,75.

Твердые материалы изготавливаются на основе гранулирован­ ной или суспензированной минеральной ваты и коллоидного свя­ зывающего вещества (крахмального клейстера, раствора карбоксиметилцеллюлозы), в виде плит, в состав которых входят порис­ тые заполнители (вспученный перлит, вермукулит, пемза) и бе­ лые или цветные портланд-цементы, а также плит из фибролита. Поверхность плит окрашена и имеет различную фактуру (трещи­ новатую, рифленую, бороздчатую). Объемная масса твердых зву­ копоглощающих материалов составляет 300-400 кг/м3 и коэффи­ циент поглощения — 0,6-0,7.

Для повышения звукопоглощающей способности ограждений (стен, потолка, дверей) применяют пористые материалы с жестким каркасом (в виде плиток на пемзолите, оштукатуренных плит с за­ полнителем, плит из цементного фибролита), с полужестким кар­ касом в виде древесно-волокнистых и минерально-ватных плит, с упругим каркасом из полиуретанового пенопласта, пористого поливинихлорида, прошитых и обернутых в ткань маты из капроно­ вого волокна. Они укрепляются с воздушным зазором на поверх­ ности ограждений или между ограждениями с недостаточным зву­ копоглощением.

Коэффициенты звукопоглощения а типовых пористых погло­ тителей указаны в табл. 23.5.

Примечание, b — зазор между отражателем и поглотителем.

650