УСТАНОВКА РАЗВЕРТЫВАНИЯ ЛИНЕЙНЫХ ЗАРЯДОВ РАЗМИНИРОВАНИЯ (ВАРИАНТЫ)
INSTALLATION OF UNFOLDING OF LINEAR DEMINING CHARGES (VERSIONS)

Изобретение относится к установкам, предназначенным для проделывания проходов в наземных минных полях взрывным способом.
Известна установка разминирования, содержащая двухколесное дистанционно управляемое транспортное средство с приводом в виде мотор-колес и автономным источником питания в виде аккумуляторной батареи, систему видеонаблюдения и пульт дистанционного управления. Между колесами установлена втулка, вокруг которой обернут удлиненный заряд разминирования. Данная установка позволяет дистанционно развертывать линейный заряд и осуществлять его подрыв, обеспечивая проход в минном поле (US 8714069 В1, F41H 11/16, 06.05.2014).
В другом варианте этой установки при помощи аналогичного двухколесного транспортного средства на минном поле развертывается гибкий шланг, в который закачивается взрывчатое вещество (US 9027455 B1, F41H 11/14, 12.05.2015).
Недостатком этих установок является ограниченная область применения, обусловленная невысокой проходимостью двухколесного транспортного средства.
Наиболее близкой к предложенной является установка разминирования, содержащая платформу (например, транспортное средство), на которой смонтированы контейнеры для гибкого заряда разминирования, устройство для его доставки на минное поле, выполненное в виде рельсовой направляющей, на которой устанавливается ракетный двигатель, и система управления этим устройством (ЕР 0305160 А2, F41H 11/14, 24.08.1988; US 4683797 A, F41H 11/14, 04.08.1987; US 4967636 A, F41H 11/12, 06.11.1990; US 8893604 B1, F41H 11/14, 25.11.2014).
По этой схеме реализована, в частности, российская установка разминирования УР-77, предназначенная для ускоренного проделывания в ходе боевых действий проходов в противотанковых и противопехотных минных полях противника дистанционным способом. Она содержит платформу на гусеничном шасси с бронированным корпусом и двигателем внутреннего сгорания, пусковое устройство ракет, боекомплект с двумя зарядами разминирования, систему управления, средства связи и наблюдения. (Установка разминирования УР-77. Практическое руководство по эксплуатации. - Военное изд.-во Минобороны России, 1993. - 104 с.).
В этих установках заряд разминирования подается на минное поле по воздуху пороховыми реактивными двигателями (ракетами). После падения на грунт заряд, соединенный с установкой тормозным канатом, подтягивается на минное поле движением установки назад. Подрыв заряда осуществляется по проводам, вмонтированным в тормозной канат. В результате взрыва заряда в минном поле образуется проход, обозначенный на местности рвом.
К недостаткам этих установок относятся мощные акустические шумы и световые потоки, создаваемые пороховыми реактивными двигателями, что приводит к демаскировке позиции установки разминирования и повышению вероятности ее поражения огнем противника. Необходимость движения установки назад для подтягивания заряда на минное поле увеличивает время развертывания этого заряда. Кроме того, использование пороховых ракет одноразового действия делает такие установки относительно дорогими по сравнению с другими системами разминирования.
Из анализа аналогов и прототипа следует, что в предшествующем уровне техники не решена техническая проблема создания экономичных установок развертывания линейных зарядов разминирования, обладающих высокой скоростью развертывания этих зарядов и при этом не демаскирующих позицию установок во время этого развертывания. Задачей изобретения является создание такой установки.
Техническим результатом, обеспечиваемым изобретением, является снижение акустических шумов и световых потоков при развертывании линейных зарядов разминирования, а также уменьшение времени этого развертывания.
В первом варианте установки развертывания линейных зарядов разминирования, содержащей платформу, на которой размещены один или несколько контейнеров для линейных зарядов разминирования с тормозными канатами, прикрепленными к этим зарядам, устройство доставки каждого из этих зарядов на минное поле и систему управления устройством доставки и детонацией указанных зарядов, указанный технический результат достигается путем выполнения устройства доставки на основе или в виде беспилотного летательного аппарата.
В частных вариантах реализации этой установки, изложенных в зависимых пунктах формулы изобретения, указанный технический результат достигается также за счет того, что беспилотный летательный аппарат содержит инерционный накопитель (источник) энергии, соединенный с воздушным винтом и реализованный в виде маховика, соединенного с воздушным винтом через понижающий редуктор, или выполненного в виде одного или двух металлических колец, спицами которого служат лопасти воздушного винта или винтов. Передача энергии в этот накопитель осуществляется через механическую передачу от электродвигателя, размещенного на платформе. Платформа может быть самоходной, плавающей, буксируемой, переносной или стационарной. Система управления обеспечивает управление передачей энергии в инерционный накопитель энергии беспилотного летательного аппарата, в частности, управление электродвигателем и муфтой, соединяющей электродвигатель с этим накопителем энергии, а также управление запуском беспилотного летательного аппарата и, в случае необходимости, дистанционное управление углом наклона лопастей воздушного винта по проводам, вмонтированным в тормозной канат и линейный заряд разминирования или прикрепленным к ним. Возможна также реализация дистанционного управления беспилотным летательным аппаратом, обеспечивающая его отсоединение от заряда и возврат на платформу после доставки этого заряда на минное поле.
Во втором варианте установки развертывания линейных зарядов разминирования, содержащей платформу, на которой размещены один или несколько контейнеров для линейных зарядов разминирования с тормозными канатами, прикрепленными к этим зарядам, устройство доставки этих зарядов на минное поле и систему управления устройством доставки и детонацией указанных зарядов, указанных технический результат достигается за счет того, что по меньшей мере один контейнер выполнен в виде барабана, на который намотан линейный заряд разминирования и тормозной канат, или катушки, устанавливаемой в этот барабан, а устройство доставки заряда на минное поле содержит электродвигатель, который через механическую передачу соединен с барабаном и выполнен с возможностью его приведения во вращение с угловой скоростью, соответствующей окружной скорости (кинетической энергии) линейного заряда разминирования и прикрепленного к нему груза (при его наличии), достаточной для его перемещения на минное поле по воздуху по баллистической траектории.
Этот технический результат достигается также за счет того, что установка развертывания линейных зарядов разминирования, размещенная на самоходной, плавающей, буксируемой, переносной или стационарной платформе, в частных вариантах ее реализации оснащена замковым устройством, скрепляющим передний конец (наконечник) каждого удлиненного заряда разминирования или прикрепленного к нему груза с другой частью этого заряда или с барабаном, а система управления осуществляет расцепление замкового устройства после придания линейному заряду разминирования кинетической энергии (окружной скорости), достаточной для его перемещения на минное поле по воздуху. Для инициирования начала этого перемещения система управления, выполненная на основе микроконтроллера и содержащая датчик углового положения барабана и электромагнитный исполнительный механизм замкового устройства, формирует сигнал расцепления замкового устройства либо в том угловом положении вращающегося барабана, при котором движение линейного заряда разминирования на минное поле будет происходить в нужном направлении под углом от 40° до 50° к горизонту (относительно горизонтальной плоскости платформы или гравитационной вертикали), либо в произвольный момент времени, если установка содержит ограничитель направления перемещения линейного заряда разминирования, выполненный в виде кожуха барабана с направляющей, обеспечивающей перемещение этого заряда в указанном направлении. Барабан может быть оснащен вращающимся токосъемником, электрические цепи которого соединены с детонатором линейного заряда разминирования. Торможение барабана после сматывания с него линейного заряда разминирования и по меньшей мере части тормозного каната может осуществляться с помощью электродвигателя или электрически управляемого тормоза, соединенного с системой управления. Электродвигатель, вращающий барабан, может также обеспечивать подтягивание развернутого линейного заряда разминирования на минное поле путем наматывания тормозного каната на этот барабан.
Указанные отличительные признаки независимого и зависимых пунктов формулы изобретения находятся в прямой причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом.
А именно, реализация отличительных признаков независимых и зависимых пунктов формулы изобретения, согласно которым развертывание линейных зарядов разминирования осуществляется путем использования беспилотного летательного аппарата или сил инерции самого заряда, либо прикрепленного к нему груза, обеспечивает возможность развертывания этих зарядов без применения пороховых ракет. Эти приводит к значительному снижению акустических шумов и световых потоков, создаваемых установкой.
При этом за счет того, что скорость движения беспилотного летательного аппарата, а также начальная скорость линейных зарядов разминирования и прикрепленных к ним грузов при развертывании этих зарядов с помощью вращающегося барабана, превышает скорость полета пороховой ракеты, достигается уменьшение времени развертывания этих зарядов. Применение барабана с тормозом, а также реализация подтягивания линейных зарядов разминирования на минное поле с помощью электродвигателя, обеспечивают быструю остановку барабана и подтягивание зарядов на минное поле с повышенной скоростью, что также приводит с сокращению времени развертывания этих зарядов.
Как известно, инерционный (маховичный) накопитель энергии способен кратковременно передавать на воздушный винт беспилотного летательного аппарата большую мощность, что обеспечивает повышенную скорость полета и соответствующее сокращение времени развертывания зарядов разминирования и при этом не сопровождается созданием каких-либо световых потоков и значительных акустических шумов. Поэтому реализация признаков соответствующих зависимых пунктов формулы изобретения также обеспечивает достижение указанного технического результата.
Реализация отличительных признаков зависимых пунктов формулы изобретения, предусматривающих реализацию в системе управления отдельных элементов автоматизации и дистанционного управления устройством доставки и детонацией удлиненных зарядов разминирования позволяет ускорить развертывание зарядов разминирования и оптимизировать траекторию их доставки на минное поле, что также обеспечивает достижение указанного технического результата.
Техническая сущность и принцип действия предложенного устройства поясняются чертежами, на которых в качестве примеров осуществления заявляемого изобретения показаны упрощенные схемы установок развертывания линейных зарядов разминирования с беспилотным летательным аппаратом (фиг. 1) и с барабаном, обеспечивающим перемещения заряда на минное поле по воздуху по баллистической траектории (фиг. 2).
Установка развертывания линейных зарядов разминирования содержит платформу 1, которая может быть выполнена самоходной на базе гусеничной или колесной машины (фиг. 1), а также плавающей, буксируемой, переносной или стационарной (фиг. 2). На платформе размещены один или несколько контейнеров для линейных зарядов разминирования 2 с тормозными канатами 3, прикрепленными к этим зарядам. Контейнеры могут закреплены неподвижно или выполнены в виде вращающегося барабана (барабанов) 5, установленного на подшипниках, либо в виде катушек, устанавливаемых в барабан.
Удлиненный заряд разминирования может именоваться также детонирующим кабелем. Он может состоять из секций с взрывчатым веществом, узлов сгибов и наконечников - концевых узлов соединения и передачи детонации. Возможно также его изготовление из взрывчатого вещества, например A-IX-I, обернутого капроновой лентой, которая оплетена нитками и помещена в водоизолирующую оболочку из полиэтилена.
Доставка зарядов разминирования на минное поле 6 может осуществляться с помощью беспилотного летательного аппарата 7 (фиг. 1) или путем придания этим зарядам скорости, достаточной для их перемещения на минное поле по воздуху по баллистической траектории (фиг. 2).
В первом случае беспилотный летательный аппарат содержит инерционный накопитель энергии 9, соединенный с воздушным винтом 10. Передача энергии в этот накопитель осуществляется через механическую передачу (муфту) 11 от электродвигателя 12, размещенного на платформе 1.
Инерционный накопитель энергии содержит маховик, соединенный с воздушным винтом через понижающий редуктор, или выполнен в виде металлического кольца 9, спицами которого служат лопасти воздушного винта 10, как это показано на фиг. 1. Возможно также применение двух соосно расположенных воздушных винтов, вращающихся в противоположные стороны.
Платформа содержит также систему управления устройством доставки и детонацией заряда, которая может именоваться также системой контроля и управления, системой или комплексом электрооборудования и т.д. Она может быть выполнена с возможностью дистанционного управления углом наклона лопастей воздушного винта (винтов) 10 беспилотного летательного аппарата по проводам, вмонтированным в тормозной канат 3 и линейный заряд разминирования 2 или прикрепленным к ним.
Система управления обеспечивает также запуск, остановку и регулирование скорости электродвигателя 12 и управление муфтой 11, отсоединяющей электродвигатель от инерционного накопителя летательного аппарата 7 в случае достижения этим накопителем (маховиком) заданной величины угловой скорости.
Возможна реализации системы управления устройством доставки и детонацией заряда с дополнительными средствами дистанционного и автоматизированного управления беспилотным летательным аппаратом 7, обеспечивающими возможность его отсоединения от линейного заряда разминирования и возврата на платформу после доставки заряда на минное поле. Такое управление может осуществляться по проводам, вмонтированным в тормозной канат и линейный заряд разминирования или прикрепленным к ним, либо по радиоканалу. При этом возможно как ручное управление беспилотным летательным аппаратом с помощью органов управления, расположенных на пульте оператора, так и автоматическое управление.
Для реализации таких возможностей беспилотный летательный аппарат выполнен, например, в виде квадрокоптера, а система управления устройством доставки и детонацией заряда реализована на основе микроконтроллера, обеспечивающего возможность программной реализации алгоритмов такого управления. При этом беспилотный летательный аппарат 7 оснащен бортовым вычислителем и датчиками его пространственного положения, например, оптическими или ультразвуковыми дальномерами, датчиками инерциальной системы навигации и/или приемником глобальной навигационной спутниковой системы (Global Navigation Satellite System - GNSS) - ГЛОНАСС, GPS и т.п.
В установке, осуществляющей развертывания линейных зарядов разминирования по баллистической траектории (фиг. 2), каждый заряд разминирования с прикрепленным к нему грузом 8 и тормозным канатом 3 намотан на катушку, устанавливаемую в барабан, или непосредственно на барабан 5, выполняющий роль контейнера.
В отдельных случаях, когда линейный заряд разминирования имеет достаточно большую массу и относительно небольшую длину, необходимость в применении груза 8 отсутствует.
Барабан приводится во вращение электродвигателем 13 через механическую передачу. Максимальная скорость вращения барабана соответствует окружной скорости заряда разминирования 2 с грузом 8 (при его наличии), достаточной для его перемещения на минное поле по воздуху по баллистической траектории.
В случае необходимости балансировки вращающегося барабана, груз 8 выполняется составным или гибким, занимающим на барабане один полный виток.
Установка оснащена замковым устройством 14, скрепляющим передний конец (наконечник) линейного заряда разминирования или его груз 8 с другой частью этого заряда или с барабаном. Это устройство может быть соленоидным, реализованным на основе электромагнита, взаимодействующего с ригелем под влиянием магнитного поля, образующегося в соленоидной катушке при подаче на нее напряжения от контроллера системы управления.
Конструкция замкового устройства может предусматривать фиксацию заряда или груза на барабане, например, путем вхождения ригеля в отверстие в наконечнике заряда 2 или в грузе 8. Возможно также скрепление наружного конца (наконечника) линейного заряда разминирования или прикрепленного к нему груза 8 с соседним витком этого заряда, намотанного на барабан. Например, с помощью металлической или полимерной стяжки. В этом случае ригель замкового устройства 14 может быть выполнен в виде ножа, перерезающего эту стяжку при поступлении на замковое устройство сигнала отсоединения конца заряда, его наконечника или груза от барабана.
В состав системы управления устройством доставки и детонацией линейного заряда разминирования, реализованной на основе микроконтроллера, входят контроллер 15, к которому подключены электродвигатель 13, электромагнитный исполнительный механизм замкового устройства 14, датчик углового положения барабана 16, токосъемник и пульт оператора или пульт дистанционного управления.
Контроллер, осуществляя измерение углового положения барабана, обеспечивает формирование сигнала расцепления замкового устройства 14 при его угловом положении, соответствующем началу движения линейного заряда разминирования на минное поле под углом от 40 до 50° относительно горизонтальной плоскости платформы или гравитационной вертикали.
Для более точной ориентации движения заряда и повышения безопасности работы установки, она дополнительно может содержать ограничитель 17, выполненный в виде кожуха барабана с направляющей 18, обеспечивающей ограничение угла перемещения заряда на минное поле в пределах углов от 40 до 50° относительно горизонтальной плоскости платформы или гравитационной вертикали.
При наличии ограничителя 17 возможен автоматический старт заряда разминирования с прикрепленным к нему грузом за счет разрушения стяжки, скрепляющей заряд и груз с барабаном под действием центробежных сил возрастающих при увеличении скорости вращения барабана.
Токосъемник (вращающееся токосъемное устройство) обеспечивает передачу от контроллера 15 электрического сигнала на детонатор, инициирующий подрыв линейного заряда разминирования. Возможно также применение взрывателя инерционного действия, инициируемого усилием, возникающим при вытягивании заряда.
Барабан 5 может быть оснащен тормозом любого типа, например дисковым фрикционным тормозом с электромагнитным управлением, соединенным с контроллером системы управления и обеспечивающим остановку барабана после сматывания с него линейного заряда разминирования и по меньшей мере части тормозного каната. Функции этого тормоза может выполнять также электродвигатель 13. Дополнительно этот электродвигатель, управляемый контроллером 15, по сигналам ручного или дистанционного управления, формируемым оператором, может вращать барабан 5 в обратном направлении, наматывая на него тормозной канат 3 в режиме подтягивания заряда на минное поле после его падения на грунт.
Для обеспечения электрического питания установки развертывания линейных зарядов на ее платформу 1 устанавливается аккумуляторная батарея и/или двигатель внутреннего сгорания, соединенный с электрическим генератором.
Работа установки осуществляется следующим образом.
Перед началом работы установки в ее контейнеры вручную или с помощью грузоподъемного устройства загружается боекомплект удлиненных зарядов разминирования. В установке, показанной на фиг. 2, загрузка (наматывание) зарядов разминирования и тормозного каната на катушки контейнеров или непосредственно на барабан 5 может осуществляться с помощью электродвигателя 13.
После вывода установки развертывания линейных зарядов разминирования на нужную позицию и определения места для проделывания проходов в минных полях, оператор устанавливает беспилотный летательный аппарат 7 на направляющие платформы 1, соединяет его инерционный накопитель энергии (вал маховика) с муфтой 11 электродвигателя 12 и присоединяет к беспилотному летательному аппарату заряд разминирования 2.
Далее по команде оператора, формируемой с помощью пульта управления, контроллер системы управления устройством доставки и детонацией заряда разминирования, работающий по программе, предварительно записанной в его энергонезависимую память, осуществляет пуск электродвигателя 13. В процессе разгона этого электродвигателя в инерционный (маховичный) источник энергии беспилотного летательного аппарата передается энергия.
Если беспилотный летательный аппарат имеет два инерционных накопителя энергии, выполненных в виде двух металлических колец 9, спицы которых образуют два воздушных винта, вращающихся в разные стороны, то их привод от электродвигателя 12 также имеет два вала, вращающихся в противоположные стороны, и двойную муфту 11.
После достижения заданной величины угловой скорости маховика контроллер формирует и передает на муфту 11 сигнал ее расцепления. В результате этого беспилотный летательный аппарат, приводимый в движение воздушным винтом 10, сходит с направляющих и вытягивает удлиненный заряд разминирования 2 с тормозным канатом 3 из контейнера и перемещает его на поверхность грунта. Вращающийся маховик инерционного накопителя энергии при этом обеспечивает стабилизацию направления полета беспилотного летательного аппарата за счет гироскопического эффекта вращающегося маховика.
В случае необходимости система управления осуществляет также регулирование угла атаки (наклона) винтов 10. В частности, во время накопления энергии в инерционном накопителя устанавливается нулевой угол атаки, а в процессе полета беспилотного аппарата осуществляется увеличение этого угла с целью компенсации снижения скорости вращения маховика инерционного накопителя энергии.
После приземления заряда разминирования оператор за тормозной канат 3 вручную или с помощью лебедки подтягивает его на минное поле 6. После этого по команде оператора или автоматически подается команда на подрыв заряда и, в случае необходимости, на отстрел тормозного каната.
Обезвреживание мин происходит в результате срабатывания их собственных взрывателей под действием ударной волны, образующейся при взрыве удлиненного заряда разминирования. Мины, защищенные от подрыва взрывом, выбрасываются за пределы разминированного прохода.
После окончания данного цикла становится возможным пуск второго заряда.
При этом для пуска каждого заряда разминирования возможно применение как отдельных беспилотных летательных аппаратов, так и одного аппарата, возврат которого на платформу 1 осуществляется в автоматическом режиме или в режиме дистанционного управления.
В варианте установки развертывания линейных зарядов разминирования, не содержащей летательного аппарата, развертывание этих зарядов на минном поле осуществляется путем придания этим зарядам и, при необходимости, прикрепленным к ним грузам, окружной (линейной) скорости V, достаточной для их перемещения на нужное расстояние по воздуху по баллистической траектории (фиг. 2).
В этом случае линейный заряд разминирования 2 вместе с прикрепленными к нему тормозным канатом 3 и грузом 8 (при необходимости), намотанный на барабан 5 или на катушку, установленную на этом барабане, и скрепленный замковым устройством 14, раскручивается электродвигателем 13.
После достижения нужной скорости вращения барабана 5 передний конец заряда (его наконечник, груз) отсоединяется замковым устройством 14 по сигналу контроллера 15. Далее под действием сил инерции заряд с тормозным канатом и грузом, применяемым для утяжеления заряда при его недостаточной массе, перемещается в сторону минного поля по воздуху по баллистической траектории.
При этом для придания нужного направления полета заряда (под углом около 45° к горизонтальной поверхности) отсоединение замкового устройства 14 осуществляется в определенном угловом положении барабана, контролируемом с помощью датчика угла 16.
Требования к точности определения момента отсоединения замкового устройства и к быстродействию замкового устройства снижаются в случае применения ограничителя 17, выполненного в виде кожуха барабана с направляющей 18, обеспечивающего ограничение угла перемещения этого заряда на минное поле.
При приближении зарядом разминирования конечного положения на поверхности грунта или при приближении к нему контроллер 15 включает тормоз барабана или переводит электродвигатель 13 в режим торможения. После остановки барабана электродвигателем 13 осуществляется его вращение в противоположную сторону. Благодаря этому удлиненный заряд разминирования за тормозной канат 3 подтягивается на минное поле 6. После этого контроллером через вращающийся токосъемник подается сигнал на подрыв заряда и отстрел тормозного каната.
В случае израсходования всего боекомплекта установка развертывания линейных зарядов разминирования уходит на пункт перезарядки.
Для специалистов в данной области техники также понятно, что кроме описанных вариантов установки развертывания линейных зарядов разминирования возможны также иные варианты ее реализации на основе признаков, изложенных в формуле изобретения.