САМОДОСТАТОЧНЫЙ КОМПЛЕКС АВТОНОМНОЙ САМООБОРОНЫ ОБЪЕКТОВ

Изобретение относится к средствам барьерной обороны, конкретно к самодостаточным комплексам автономной самообороны, не требующим для обеспечения своей боевой работы боевых расчетов, и предназначенным для круговой обороны точечных объектов военного и гражданского назначения, морского и наземного базирования, а также для самообороны ЗРК от высокоточного оружия (ВТО) воздушного противника.
Известен самодостаточный комплекс автономной самообороны объектов (Е.С.Колибернов и др. Противовоздушная мина. Справочник офицера инженерных войск. Издание второе дополненное и исправленное. Военное издательство. Москва. 2000 г.), для борьбы с низколетящими целями (самолетами, вертолетами, иными летательными моторными аппаратами), движущимися со скоростью до 360 км/час, основанный на использовании мин ПВО, расставляемых вокруг обороняемого объекта на безопасном от него расстоянии. Каждая мина ПВО содержит раскрывающуюся опору-треногу, на которой установлены автоматический обнаружитель акустических сигналов, вычислитель и поворотная платформа, содержащая блок инфракрасных (ИК) обнаружителей, блок пороговых устройств (корреляторов сигналов) и блок устройств метания высокоскоростных ядер со скоростью до 2500 км/час. Масса комплекса с боекомплектом 12 кг. Зона поражения целей - полусфера с радиусом 150 м. Время развертывания комплекса на ожидаемом направлении подлета целей зависит от способа доставки (воздушным, наземным или водным транспортом) и характера местности вокруг обороняемого объекта. Время перехода из режима ожидания в рабочий режим 1.5 сек. Время боевой работы зависит от емкости аккумулятора и составляет от 3 до 9 месяцев.
Недостатком известного комплекса является необходимость отчуждения больших территорий вокруг обороняемого объекта.
Указанный недостаток устранен в самодостаточном комплексе
автономной самообороны объектов (RU 2309365, Кл.. F41H 11/02, 2007), обеспечивающем возможность создания воздушного заграждения из осколков при подрыве боевой части мины на встречных курсах с целью. Данный комплекс, принятый за прототип, выполнен с возможностью его установки непосредственно на обороняемом объекте (не требует отчуждения территории) и содержит огневой модуль ПВО, выполненный в виде многоствольного миномета с веерным расположением стволов, снабженного устройствами метания мин ПВО и устройством прицеливания, выходы которого соединены с входами устройств метания, причем поле зрения устройства прицеливания согласовано по размерам с зоной поражения миномета.
При этом для обеспечения круговой обороны огневой модуль установлен на поворотной платформе. В стволах его миномета установлены противовоздушные пучковые мины. Каждая противовоздушная пучковая мина содержит обтекаемый корпус с раскрывающимися стабилизаторами, параллельными продольной оси мины. Внутри корпуса мины ПВО установлены пороховой реактивный двигатель и заградительная боевая часть. Заградительная боевая часть мины ПВО содержит блок пусковых труб, установленных веерообразно под переменными углами относительно продольной оси мины, а в ее пусковых трубах установлены миниснаряды, содержащие обтекаемый корпус, снабженный стабилизатором и энергоактивным поражающим элементом. Устройства метания мин ПВО выполнены в виде вышибных пороховых зарядов, электрозапалы которых через пороговое устройство соединены с выходом устройства прицеливания. Устройство прицеливания выполнено в виде радиолокатора с синтезированной апертурой. Апертура радиолокатора конструктивно выполнена в виде двух линейных фазированных антенных решеток, установленных ортогонально с боковых сторон миномета во фронтальной его плоскости, перпендикулярной центральной линии стрельбы миномета. Линейные фазированные антенные решетки радиолокационного устройства прицеливания выполнены в сантиметровом или миллиметровом диапазонах волн.
Недостатком известного комплекса является недостаточная надежность круговой обороны точечных объектов, связанная с инерционностью привода вращения платформы огневого модуля и невозможностью отражения воздушных целей на обороняемый объект одновременно со всех направлений налета.
В основу настоящей полезной модели поставлена задача устранения недостатков известного комплекса, а именно повышение надежности круговой самообороны точечных объектов.
Техническим результатом, обеспечивающим решение указанной задачи, является расширение боевых возможностей комплекса по перехвату воздушных целей (увеличение вероятности перехвата воздушных целей комплексом).
Решение поставленной задачи и достижение указанного технического результата достигается тем, что самодостаточный комплекс автономной самообороны объектов, содержащий огневой модуль ПВО, выполненный в виде многоствольного миномета, снабженного устройствами метания мин ПВО и устройством прицеливания, выходы которого соединены с входами устройств метания, причем многоствольный миномет выполнен с веерным расположением стволов, а его зона поражения согласована по размерам с полем зрения устройства прицеливания, согласно полезной модели он дополнительно содержит не менее пяти огневых модулей ПВО, выполненных в виде многоствольных минометов с веерным расположением стволов и снабженных устройствами метания мин ПВО и устройствами прицеливания, все минометы установлены на общей платформе и равномерно распределены по ее окружности, устройство прицеливания каждого миномета выполнено в радио, оптическом и/или ИК-диапазоне электромагнитных волн, каждая мина ПВО содержит корпус обтекаемой формы с пороховым реактивным двигателем, снабжена средством вращения в полете вокруг своей оси, средством измерения промаха мины относительно воздушной цели за счет вращения мины и средствами метания гиперскоростных ядер в направлении на цель, а устройства метания мин ПВО выполнены пороховыми или индукционными, причем
средство измерения промаха мины относительно воздушной цели за счет вращения мины содержит линейку фотоприемников, установленных с боковой части мины вдоль ее продольной оси и соединенных через бортовой вычислитель со средством метания гиперскоростных ядер, выполненным в виде тротилового заряда с электрическим запалом и со скошенной передней частью, в поверхность которой впрессованы выпуклой стороной полусферические поражающие элементы из тугоплавкого металла.
При этом мина ПВО выполнена в виде информационно-активной мины типа «Стилет». Стволы минометов огневых модулей ПВО выполнены гладкоствольными или с винтовой нарезкой, а средство вращения мин ПВО выполнено в виде складных крыльев, установленных на хвостовой части мины и под углом к ее продольной оси для стрельбы из гладкоствольных минометов, или в виде нарезного кольца на корпусе мины для стрельбы из минометов с нарезными стволами. Пороховое устройство метания мин ПВО выполнено в виде подкалиберного порохового заряда с электрическим запалом. Электродинамическое устройство метания мин ПВО выполнено в виде индукционного ускорителя масс, установленного на стволе миномета и соосно с ним. Устройство прицеливания выполнено в радио, оптическом и/или ИК-диапазоне электромагнитных волн. Устройство прицеливания радиодиапазона электромагнитных волн выполнено в виде допплеровского радиолокатора с двумя линейными фазированными антеннами, установленными ортогонально друг к другу с фронтальной стороны огневого модуля с боковых сторон его многоствольного миномета. Оптическое устройство прицеливания установлено на центральной оси миномета между его стволами и выполнено в виде видеокамеры с матрицей фотоприемников, соединенных через пороговое устройство с устройствами метания мин ПВО, установленных в соответствующих по угловому направлению стволах миномета. Инфракрасное устройство прицеливания выполнено в виде блока активных или пассивных ИК-пеленгаторов, каждый ИК-пеленгатор выполнен с игольчатой диаграммой направленности кольцевого сечения, установлен на соответствующем стволе
многоствольного миномета соосно с его стволом и соединен с его устройством метания.
Согласно (Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М., «Наука», 1969, с.37-58) технический результат - вероятность перехвата воздушной цели данным комплексом ПВО может рассматриваться в простейшем случае как произведение вероятностей:
где:
1
Р - вероятность обнаружения цели;
2
Р - вероятность вывода мины ПВО в упрежденную точку встречи с целью;
3
Р - вероятность выброса поражающих элементов мины ПВО в направлении на цель;
4
Р - вероятность поражения цели при условии попадания поражающих элементов в цель.
1
Увеличение численного значения величины Р в техническом результате (1) обеспечивается безинерционным круговым обзором пространства, частотным дублированием обнаружения воздушных целей за счет установки на силовой платформе по окружности платформы дополнительно к имеющемуся модулю еще не менее пяти огневых модулей ПВО, снабженных устройствами прицеливания в радио, оптическом и/или ИК-диапазоне электромагнитных волн.
2
Увеличение численного значения величины Р в техническом результате (1) обеспечивается снижением времени реакции миномета и исключением «мертвой зоны поражения» путем введения безинерционного управления направлением стрельбы минометов и высокоскоростным метанием его мин ПВО соответственно. Безинерционное управление стрельбой обеспечивается путем веерного расположения стволов и снабжение минометов автономными устройствами прицеливания, а высокоскоростное метание - выполнением устройств метания мин ПВО пороховыми или индукционными, а также
снабжением мин ПВО собственным пороховым реактивным двигателем.
3
Увеличение численного значения величины Р в техническом результате (1) обеспечивается за счет возможности безинерционного самоприцеливания мин ПВО и компенсации ошибок промаха мины направленным выбросом ее гиперскоростных поражающих элементов. Безинерционность самоприцеливания мин ПВО и компенсация ошибок их промаха относительно цели достигается путем снабжения мин средствами вращения в полете вокруг своей оси, средствами измерения промаха мины относительно воздушной цели за счет вращения мины, а также снабжение ее средствами метания гиперскоростных ядер в направлении на цель в виде тротилового заряда со скошенной передней частью. Из-за отсутствия таких средств в известных зенитных артиллерийских комплексах (ЗАК) численное значение величины Р3 близко к нулю. Это приводит к необходимости расхода большого числа зенитных снарядов ЗАК для поражения воздушной цели при условии наличия достаточного времени нахождения последней в зоне обстрела для гарантированного ее поражения и при условии наличия в ЗАК неограниченного боекомплекта.
4
Увеличение численного значения величины Р в техническом результате (1) обеспечивается за счет увеличения кинетической энергии (скорости метания) поражающих элементов мины ПВО путем выполнения средств метания гиперскоростных ядер мины в виде тротилового заряда, в поверхность которого впрессованы выпуклой стороной полусферические поражающие элементы из тугоплавкого металла.
1
2
3
4
В целом увеличение численных значений составляющих Р, Р, Р, Р приводит к увеличению технического результата (1), являющегося основной технической характеристикой комплекса ПВО и не являющегося простой суммой ее составляющих эффектов. Следствием этого является решение поставленной технической задачи, заключающейся в повышении надежности круговой самообороны точечных объектов.
На фиг.1 представлен рисунок, поясняющий конструкцию самодостаточного комплекса автономной самообороны объектов, на фиг.2 - его функциональная схема, на фиг.3 - конструкция информационно - активной шины типа «Стилет», на фиг.4 - конструкция индукционного ускорителя, на фиг.5 - принцип работы комплекса.
Самодостаточный комплекс автономной самообороны объектов содержит стационарную или мобильную платформу 1, на которой по периферии равномерно установлено не менее шести огневых модулей 2 ПВО. Каждый модуль 2, выполнен в виде многоствольного миномета 3, снабженного устройствами 4 метания мин 5 ПВО (фиг.4) и устройствами 6, 7, 8 прицеливания (фиг.2), выходы которых через пороговое устройство 9 соединены с входами устройств 4 метания мин 5. Многоствольный миномет 3 выполнен с веерным расположением стволов 10, а его зона 11 поражения (сектор самообороны) согласована по размерам и пространству с полем 12 зрения устройств 6, 7, 8 прицеливания. Стволы 10 миномета равномерно ориентированы в угловом секторе 11 самообороны в направлении стрельб минами 5 ПВО для создания равномерной плотности в нем поражающих элементов. Мины 5 выполнены в виде информационно-активных мин типа «Стилет» (RU 45818, МПК: F42B 12/32, 2005), а устройства 4 их метания - пороховыми или индукционными. Информационно-активная мина 5 «Стилет» содержит корпус 13 обтекаемой формы с пороховым реактивным двигателем, снабжена средством 14 вращения в полете вокруг своей оси, средством 15 метания гиперскоростных ядер 16 в направлении на цель 17 и средством измерения промаха мины 5. Средство измерения промаха (бортовое устройство прицеливания) содержит линейку фотоприемников 18 с цифровым выходом, установленную с боковой части мины 5 вдоль ее продольной оси и соединенную через бортовой вычислитель 19 со средством 15 метания гиперскоростных ядер 16. Средство 14 вращения мины выполнено в виде складных крыльев, установленных на хвостовой части мины 5 и под углом к ее продольной оси для стрельбы из гладкоствольных минометов 3, или в виде
нарезного кольца (фиг.3) на корпусе мины для стрельбы из минометов 3 с нарезными стволами. Средство 15 метания гиперскоростных ядер 16 выполнено в виде тротилового заряда с электрическим запалом 20 и со скошенной передней частью, в поверхность 21 которой впрессованы выпуклой стороной полусферические поражающие элементы 16 из тугоплавкого металла. Пороховое устройство 4 метания мин 5 ПВО выполнено в виде подкалиберного порохового заряда с электрическим запалом (на фигурах не показано). При электродинамическом исполнении (фиг.4) устройство 4 метания выполнено в виде индукционного ускорителя 22 масс, нагруженного на накопитель 23 электрической энергии и установленного на стволе 10 миномета и соосно с ним. При использовании в устройстве 4 порохового ускорителя стволы 10 выполнены из стали, при использовании индукционного ускорителя 22 - стволы 10 выполнены из диэлектрического материала. Устройство 6 прицеливания выполнено в виде доплеровского радиолокатора 24 с двумя линейными фазированными антеннами 25 и 26, установленными ортогонально друг к другу с фронтальной стороны огневого модуля 2 с боковых сторон его многоствольного миномета 3. Оптическое устройство.7 прицеливания установлено на центральной оси миномета 3 между его стволами 10 и выполнено в виде видеокамеры 27 с оптикой 28 и матрицей фотоприемников 29, соединенных через пороговое устройство 9 с устройствами 4 метания мин 5 ПВО, установленных в соответствующих по угловому направлению стволах 10 миномета 3. Для повышения надежности отождествления целей 17 и уменьшения вероятности ложных срабатываний миномета 3 количество оптических устройств 7 с одинаковым полем 12 зрения может быть увеличено для дублирования целевой информации. Устройство 8 прицеливания ИК-диапазона электромагнитных волн выполнено в виде блока 30 активных или пассивных ИК-пеленгаторов 31. Каждый ИК-пеленгатор 31 выполнен с игольчатой диаграммой 32 направленности кольцевого сечения, установлен на соответствующем стволе 10 многоствольного миномета 3 соосно с его стволом 10 и соединен через пороговое устройство 9 с его устройством 4 метания.
Пороговое устройство 9 выполнено в виде блока схем «И» и схем сравнения уровней сигналов от целей 17 с пороговыми значениями. Для информационного обеспечения комплекса могут быть использованы данные внешнего целеуказания или данные собственного радиолокатора 33 кругового обзора, установленного на корпусе 34 самодостаточного комплекса автономной самообороны объекта 35.
Самодостаточный комплекс автономной самообороны объектов работает следующим образом.
По данным внешнего целеуказания или собственного радиолокатора 33 кругового обзора огневые модули 2 самодостаточного комплекса переводятся в боевое положение. При этом включаются средства прицеливания радиолокационные 6, оптические 7 и инфракрасные 8 соответствующих огневых модулей 2 на обнаружение целей 17 с угрожаемого направления налета. Одновременно производится зарядка накопителей 23 электродинамических устройств 4 метания мин 5. При входе цели 17 в поле 12 зрения средств 6÷8 прицеливания, с последних выдаются угловые координаты на пороговое устройство 9. Пороговое устройство 9 сравнивает принятые уровни сигналов с пороговыми значениями и при совпадении положения угловых координат от цели 17 от независимых источников 6÷8 информации выдает сигнал на выстрел миной 5 из того ствола 10, который ориентирован в данный момент на обнаруженную цель. При этом накопитель 23 электрической энергии 23 разряжается через катушку индукционного ускорителя 22. Вдоль оси ускорителя 22 возникает направленное магнитное поле, выталкивающее мину 5 из ствола 10 в направлении цели 17 со скоростью не меньшей 300 м/с. При вылете мины 5 из ствола 10 раскрываются ее крылья - стабилизаторы вращения, установленные в хвостовой части мины 5 и под углом к ее продольной оси. Одновременно при вылете мины 5 из ствола 10 включается ее пороховой двигатель и бортовое устройство прицеливания. За счет взаимодействия встречного воздуха с крыльями мины 5, последняя при вылете из ствола 10 приобретает вращательной движение вокруг своей продольной
оси. За счет вращения мины 5 диаграмма 37 неподвижной линейки фотоприемников 18, установленной вдоль продольно оси мины 5 на боковой ее стороне в головной части, в процессе своего полета к цели 17 сканирует окружающее мину 5 пространство. При попадании цели 17 в диаграмму 37 линейка фотоприемников 18 преобразует принятые световые сигналы в цифровую форму и выдает их на бортовой вычислитель 19. Вычислитель 19 определяет момент входа цели 17 в зону 36 вылета гиперскоростных поражающих ядер 16 при очередном повороте мины 5 вокруг своей продольной оси и выдает сигнал на электрический запал 20 для подрыв тротилового заряда метательного устройства 15. При подрыве тротилового заряда за счет взрывной волны происходит сброс головной части мины, сжатие сферических элементов 16 в так называемые гиперскоростные ядра и метание последних со скоростью до единиц км/с в точку их встречи с целью 17. При этом обеспечивается компенсация промаха мины 5 и инициируется подрыв боевой части цели 17 ядрами 16 мины 5 на безопасном от обороняемого объекта 35 расстоянии. Аналогичным образом работает комплекс с пороховым ускорителем. Отличие состоит в использовании для придания вращения мине 5 нарезных стволов 10 и установке (фиг.3) на ее корпусе 13 нарезных колец 14 из мягкого материала (сплавов алюминия или меди). В зависимости от географических, погодных условий и условий видимости комплекс может оснащаться не всеми видами 6÷8 устройств прицеливания, а только частью из них. В частности в горных условиях на высотах свыше 300 м над уровнем моря погодными условиями можно пренебречь и огневые модули 2 можно оснащать только оптическими 7 или инфракрасными 8 устройствами прицеливания. В условиях плотной облачности применение оптических устройств 7 прицеливания затруднено. В этих условиях необходимо применение радиолокационных средств 6 прицеливания.
Полезная модель разработана на уровне технического предложения. Комплекс является полностью автономным. Не требует для своего применения дежурных боевых расчетов. Обеспечивает круговую самооборону точечных
объектов, таких как: важные военные, промышленные, энергетические, административные объекты наземного и морского базирования, а также позиции ЗРК.