Способ стрельбы управляемыми снарядами с лазерной полуактивной головкой самонаведения
FIRING METHOD WITH GUIDED MISSILES WITH LASER SEMI-ACTIVE SELF-GUIDANCE HEAD

Изобретение относится к области вооружения, в частности к управлению артиллерийскими управляемыми снарядами с лазерной полуактивной головкой самонаведения, захватывающей подсвеченную цель на конечном участке траектории.
Изобретение предназначено для управления огнем минометов и ствольной артиллерии калибров типа 120, 122, 152, 155 мм при стрельбе управляемыми боеприпасами, а также управляемыми ракетами с головкой самонаведения.
Известен способ полуактивного наведения ракеты на цель [1, стр. 311]. «Полуактивная система самонаведения основана на использовании энергии, отраженной от цели. При этом цель облучается передатчиком, например, радиоизлучателем, размещенным не на ракете, а на земле, корабле, самолете…
Отразившиеся от цели радиоволны принимаются приемником-координатором; последний производит непрерывное и автоматическое измерение текущих координат цели относительно ракеты. Счетно-решающее устройство по текущим координатам цели определяет ее положение относительно ракеты и вырабатывает сигналы на рули управления».
Такой способ полуактивного наведения ракеты на цель эффективен для поражения воздушных одиночных целей и практически не применяется при стрельбе по наземным целям. Это происходит из-за того, что луч радиолокатора отражается не только от цели, но и от близко расположенных объектов и от земли, что приводит к снижению точности поражения цели.
Известен способ стрельбы [2] управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения, когда снаряд захватывает подсвеченную лучом лазера цель на конечном участке траектории.
Названный способ включает обнаружение цели целеуказателем, измерение расстояния от целеуказателя до цели, производство выстрела и наведение снаряда на цель, подсвеченную лазерным излучением целеуказателя. При этом смещается фаза лазерного излучения передатчика в соответствии с измеренной дальностью цели и обеспечивается постоянство фазы в месте расположения цели.
Недостатками данного способа стрельбы артиллерийским снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения являются большое количество «ручных» операций при расчете вводных данных для стрельбы, недостаточная точность стрельбы при вводе расстояний по карте и координат принятых ориентиров, большое время при расчетах «вручную».
Известен также способ стрельбы [3] управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения, выбранный нами за прототип. Способ стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения, включает обнаружение цели и измерение координат цели целеуказателем, производство выстрела и наведение снаряда на цель, подсвеченную лазерным излучением целеуказателя, при этом дополнительно осуществляют топографическую привязку цели, целеуказателя и огневой позиции к местности, производят расчет и реализацию установок стрельбы по координатам цели и огневой позиции, причем цель подсвечивают лазерным излучением после производства выстрела, а топографическую привязку цели к местности осуществляют в пульте разведчика расчетным путем, после топографической привязки цели к местности производят преобразование ее координат в пульте разведчика в последовательность двоичных кодов и передают их по цифровой радиосвязи в пульт управления орудием, расчет установок стрельбы орудия выполняют в пульте управления орудием, при этом в пульте разведчика и в пульте управления орудием устанавливают единое компьютерное время, после производства выстрела до включения целеуказателя устанавливают канал цифровой радиосвязи между пультом управления орудием и пультом разведчика для передачи по нему времени включения лазерного излучения целеуказателя, а сигнал включения автоматически посылают из пульта разведчика в целеуказатель при достижении необходимого времени включения.
Недостатком прототипа является большое время при ведении стрельбы по двум и более целям, отсутствие возможности параллельного подсвета целей при отработке целеуказания. Указанный способ не позволяет в рамках одной батареи из шести орудий с одним командиром батареи обеспечить поражение нескольких целей залпом из всех орудий батареи одновременно. Последнее свойство очень важно для отхода батареи с огневой позиции после стрельбы с учетом времени ответного удара.
Задачей предлагаемой группы изобретений является повышение эксплуатационных характеристик в части мобильности работы и выживаемости командира, разведчика и орудий батареи в боевой обстановке.
Для достижения указанной задачи в известном способе стрельбы управляемыми снарядами с лазерной полуактивной головкой самонаведения, включающем топографическую привязку целеуказателя, цели и орудий огневой позиции к местности, обнаружение цели, измерение полярных координат цели целеуказателем и передачу их в пульт разведчика соответствующего целеуказателя, расчет установок стрельбы по координатам цели и орудия и их реализацию, установление единого компьютерного времени в пультах разведчика и в пультах управления орудиями, производство выстрела, после производства выстрела передачу в пульт разведчика времени включения лазерного излучения целеуказателя по каналу цифровой радиосвязи, наведение снаряда на цель, подсвеченную лазерным излучением целеуказателя по сигналу включения из пульта разведчика дополнительно топографическую привязку целеуказателя осуществляют с частотой обновления координат до 100 герц, передачу координат целей осуществляют из каждого пульта разведчика по цифровой радиосвязи в пульт командира, произвольно расположенный на местности между наблюдательным пунктом и огневой позицией, передачу координат орудий осуществляют из каждого пульта управления орудием по цифровой радиосвязи в пульт командира, в пульте командира устанавливают компьютерное время, единое с временем пультов разведчика и пультов управления орудиями, команду на производство выстрела выдает пульт командира, передачу времени включения лазерного излучения целеуказателя осуществляют по цифровой радиосвязи из пульта управления стреляющего орудия в пульт командира, а затем из пульта командира в пульт разведчика, сопровождающего поражаемую цель.
С целью повышения безопасности ведения боевых действий разведчика и исключения необходимости установки целеуказателя и пульта разведчика на территории предполагаемого противника в развитие предлагаемого способа по п. 1 формулы изобретения разработан способ, когда целеуказатель со своим пультом разведчика размещают на подвижном носителе, перемещающемся со скоростью до 100 метров с секунду, причем траектория перемещения носителя задается с пульта командира.
В качестве подвижного носителя могут выступать либо вертолет, либо беспилотный летательный аппарат (БЛА), управляемые с пульта командира.
Также для повышения качества управления стрельбой, обоснованного назначения приоритета целей, увеличения широты разведки по зрительному восприятию не только разведчика, но и командира, а также для исключения стрельбы двух орудий по одной цели, в развитие предлагаемого способа по п. 1 формулы изобретения разработан способ, когда расчет установок стрельбы по координатам цели и орудия выполняют в пульте командира и передают их в пульт управления орудием, выбранным для поражения цели.
Также для наглядности принятия решений и расширения функциональных возможностей командира батареи по управлению стрельбой в развитие предлагаемого способа по п. 1 формулы изобретения разработан способ, когда до измерения полярных координат цели целеуказателем видеоизображение целевой обстановки с целеуказателя передают на пульт разведчика и далее по радиосвязи на пульт командира с отображением на экране пульта командира.
Также для повышения безопасности ведения боевых действий разведчика и установки целеуказателя и пульта разведчика на БЛА, когда разведчик, совместно с командиром батареи на пульте командира анализируют видеоизображение с целеуказателя, в развитие предлагаемого способа по п. 4 формулы изобретения разработан способ, когда обнаружение цели осуществляют на пульте командира по видеоизображению целевой обстановки, а измерение полярных координат цели целеуказателем осуществляют по команде с пульта командира.
Также для возможности командира батареи вести одновременное эффективное управление несколькими орудиями и одновременную разведку несколькими целеуказателями в развитие предлагаемого способа по п. 4 формулы изобретения разработан способ, когда на экране пульта командира одновременно отображают целевую обстановку от каждого целеуказателя в своем видеоокне.
Также для реализации одновременной стрельбы управляемыми снарядами с лазерной полуактивной головкой самонаведения из нескольких орудий батареи и исключения захвата головкой самонаведения лазерных пятен от рядом работающих целеуказателей в развитие предлагаемого способа по п. 1 формулы изобретения разработан способ, когда при стрельбе залпом по нескольким целям за каждым целеуказателем, сопровождающим поражаемую цель, на пульте командира закрепляют свое орудие и значение частоты лазерного излучения подсвета цели, а после выстрела с пульта управления орудием через пульт командира на соответствующий пульт разведчика по каналу цифровой радиосвязи кроме значения времени включения лазерного излучения передают значение частоты лазерного излучения подсвета цели.
Также для сокращения времени подготовительных операций и дополнительных расчетов в пульте управления орудием и в пульте разведчика в развитие предлагаемого способа по п. 1 формулы изобретения разработан способ, когда топопривязку цели к местности осуществляют в пульте командира по данным измеренных полярных координат цели и координатам целеуказателя, переданным на пульт командира по каналу радиосвязи.
Способ стрельбы управляемыми снарядами с лазерной полуактивной головкой самонаведения из орудий батареи по п. 1 формулы изобретения реализуется следующим образом: в боевом порядке артиллерийская батарея располагается на большой дальности от линии соприкосновения с противником. К линии боевого соприкосновения на наблюдательные пункты отправляются разведчики со своими лазерными целеуказателями-дальномерами (ЛЦД), аппаратурами спутниковой навигации, цифровыми радиостанциями и пультами разведчика. Целеуказатель, аппаратура спутниковой навигации и цифровая радиостанция через разъемы подключены к пульту разведчика.
Лазерный целеуказатель с дальномером и визирным каналом служит для обнаружения и сопровождения цели, а также для определения координат цели, например, дальности, азимута и угла места цели относительно ЛЦД.
С помощью аппаратуры спутниковой навигации определяются координаты топопривязки целеуказателя в прямоугольной географической системе и вводятся в пульт разведчика.
В пульте управления орудием, например, с аппаратуры спутниковой навигации, вводят координаты широты, долготы и высоты орудия, с клавиатуры вводят данные для баллистических расчетов (весовой коэффициент снаряда, температура заряда), метеоданные (метеобюллетень или результаты наземных метеоизмерений).
Перед началом боевой работы организуют каналы связи между пультами разведчиков и пультом командира, между пультом командира и пультами управления орудиями для организации единого времени и передачи на пульт командира координат местоположения позиций орудий и лазерных целеуказателей дальномеров наблюдательных пунктов.
Разведчик с помощью ЛЦД производит замер дальности до цели, углов места и азимута цели. Результаты замеров передают в пульт разведчика, пересчитывают, например, в земную систему координат топографической привязки цели к местности, отображают на экране пульта разведчика. Координаты цели преобразуют в последовательность двоичных кодов, например, по стандарту EIA интерфейса RS232C и передают в пульт командира по цифровой радиосвязи.
В пульте командира полученная от пультов разведчика информация о целях (координаты цели) отображается на экране на фоне электронной карты местности. Командир в ручном или автоматизированном режиме осуществляет целераспределение целей с учетом информации о состоянии огневых позиций (состояние боекомплекта, признаки работоспособности составных частей), полученной по радиосвязи с пультов управления орудием; при этом на пульте командира выбирают пульт управления орудием, которое будет поражать назначенную цель. Координаты целей с пульта командира передают в пульты управления орудием по радиосвязи.
В пульте управления орудием с использованием полученных по радиосвязи координат цели автоматически вычисляют баллистические установки стрельбы орудия и снаряда, например, по зависимостям, приведенным в патенте №2111437 от 20.05.98 г.
С использованием средств ориентирования осуществляют наведение заряженного орудия на цель по установкам стрельбы. После этого, например, по речевому каналу связи на пункт, где находится командир батареи, передается доклад о готовности орудия к выстрелу.
Когда все орудия готовы, командир батареи по речевому или цифровому каналу связи подает команду "Огонь". По этой команде на огневой позиции осуществляют выстрелы орудий батареи.
В момент выстрела на пульте управления орудием командиром орудия включается кнопка "Выстрел" и автоматически по цифровым каналам связи передается сообщение о выстреле в пульт командира, а из него в автоматизированном режиме по цифровому каналу связи в соответствующий пульт разведчика. При этом с таймера часов системы единого времени с пульта управления орудием считывается время выстрела и назначается время задержки включения ЛЦД в режим подсвета цели, учитывая общее время полета снаряда; оно передается в пульт разведчика в виде значения времени включения подсвета цели. Сообщение "Выстрел", содержащее время включения ЛЦД для режима подсвета цели, передают на пульт разведчика в виде последовательности двоичных кодов.
Каждый из разведчиков через ЛЦД продолжает сопровождать закрепленную за ним цель, держать ее в перекрестии визирного канала.
В пульт разведчика по цифровой радиосвязи приходит сообщение о выстреле и требуемом времени включения целеуказателя. Автоматически устанавливается время включения лазерного подсветчика, исходя из показаний единого времени пульта управления орудием и пульта разведчика.
В соответствующий момент времени сигнал из пульта разведчика выдается по цифровому интерфейсу, например, RS232, в ЛЦД и луч лазера подсвечивает цель.
После выстрела орудие можно переводить в походное положение и перевозить на новую позицию.
При подлете снаряда к цели, головка самонаведения на снаряде сканирует земную поверхность в поисках следа луча лазера. При обнаружении лазерного пятна в управляемом снаряде вырабатываются команды на рули, обеспечивающие разворот снаряда в центр лазерного пятна. Причем каждый ЛЦД имеет свой режим подсвета (свое значение частоты лазерного излучения), на который настроен только один из подлетающих снарядов.
Включение лазерного целеуказателя может осуществляться, например, следующим образом.
Время от включения ЛЦД до поражения цели может быть выбрано постоянным и равным, например, 12 с. При таком включении подсвета цели за фиксированный отрезок времени до встречи с целью проще организуется работа системы управления снаряда.
Описанный способ стрельбы управляемыми снарядами может быть применен для подразделений, оснащенных беспилотными летательными аппаратами, которые могут использоваться для повышения безопасности оператора-разведчика.
Преобразования координат в данном способе могут производиться с использованием следующих систем координат.
Привязку ЛЦД и огневой позиции, на которой расположены позиции орудий с пультами управления орудием, к местности желательно производить в системе координат (СК) с фиксацией широты, долготы и высоты местоположения.
ЛЦД фиксирует цель в полярной СК с измерением дальности и углов наведения ЛЦД. В пультах разведчика координаты цели, введенные с ЛЦД, преобразуются, например, в географическую СК. Через радиосвязь координаты топографической привязки цели поступают в пульт командира и далее в пульт управления орудием.
По координатам цели и координатам позиции орудия определяют для каждого орудия дальность до цели, перепад высот, а также производят расчет установок стрельбы в полярной системе координат, связанной с орудием; причем ось X полярной системы координат ориентирована на север. Эти координаты передают на соответствующие орудия и по ним наводят орудие и программируют бортовой вычислитель управляемого снаряда.
Снаряд на первом неуправляемом участке полета движется по траектории, определяемой наводкой орудий. На втором участке после включения головки самонаведения управление снарядом идет в полярной СК, связанной с продольной осью снаряда.
Реализация предложенного способа поясняется блок-схемой, приведенной на фиг. 1, где обозначено: 1 - пульт управления орудием, 2 - радиостанция, 3 - позиция орудия, 4 - огневая позиция с несколькими орудиями, 5 - пульт командира, 6 - пункт командира, 7 - командно-наблюдательный рубеж, 8 - пульт разведчика, 9 - система топопривязки и навигации, 10 - целеуказатель, 11 - наблюдательный пункт (с несколькими пультами разведчика и целеуказателями).
Указанный способ по п. 1 формулы изобретения предпочтителен для расширения функциональных возможностей батарейного комплекса (с одним командиром батареи) по поражению нескольких целей залпом за счет координации действий разведчиков и орудийных расчетов в реальном времени и повышения качественных возможностей управления стрельбой снарядами с лазерной полуактивной головкой самонаведения.
Способ стрельбы управляемыми снарядами с лазерной полуактивной головкой самонаведения из орудий батареи по п. 2 формулы изобретения реализуется следующим образом.
ЛЦД и пульт разведчика размещают, например, на БЛА. Топопривязку БЛА вместе с ЛЦД можно осуществлять с опросом навигационной системы БЛА с частотой до 100 Гц. Управление полетом БЛА проводит командир батареи и разведчики.
Указанный способ по п. 2 формулы изобретения предпочтителен для расширения функциональных возможностей командира батареи, увеличения площади разведываемой территории.
Способ стрельбы управляемыми снарядами с лазерной полуактивной головкой самонаведения из орудий батареи по п. 3 формулы изобретения реализуется следующим образом.
Координаты топопривязки орудий батареи передают в пульт командира. Здесь производят выбор орудия для стрельбы и с использованием координат топопривязки цели производят расчет установок стрельбы. Установки стрельбы передают в выбранный пульт управления орудием.
Указанный способ по п. 3 формулы изобретения предпочтителен для повышения функциональных возможностей командира батареи по координации управлением стрельбой батареей из нескольких орудий снарядами с полуактивной головкой самонаведения.
Способ стрельбы управляемыми снарядами с лазерной полуактивной головкой самонаведения из орудий батареи по п. 4 формулы изобретения реализуется следующим образом.
Видеоизображение с целеуказателя передают на пульт разведчика и далее по цифровой радиосвязи на пульт командира. Здесь видеоизображение выводят на экран пульта командира.
Указанный способ по п. 4 формулы изобретения предпочтителен для повышения оперативности ранжирования и принятия решения по выбору орудия для поражения цели, а также для повышения безопасности разведчика.
Способ стрельбы управляемыми снарядами с лазерной полуактивной головкой самонаведения из орудий батареи по п. 5 формулы изобретения реализуется следующим образом.
Командир батареи совместно с разведчиком анализируют видеоизображение на экране пульта командира и осуществляют обнаружение цели. Когда обнаруженная цель будет находиться в перекрестии осей сопровождающей ее прицельной марки [4] с пульта командира в пульт разведчика подают сигнал на замер полярных координат цели.
Указанный способ по п. 5 формулы изобретения предпочтителен для повышения безопасности разведчиков и сокращения количества выполняемых операции при осуществлении процесса разведки.
Способ стрельбы управляемыми снарядами с лазерной полуактивной головкой самонаведения из орудий батареи по п. 6 формулы изобретения реализуется следующим образом.
Видеоинформация с целеуказателей через пульты разведчиков передается по цифровому каналу радиосвязи в пульт командира. Попадая в пульт командира, видеоинформация от каждого целеуказателя по команде командира батареи одновременно выводится на экран пульта в своем видеоокне.
Реализация предложенного способа поясняется фиг. 2, где обозначено: 1 - индикация видеоинформации от целеуказателя №1, 2 - индикация видеоинформации от целеуказателя №2, 3 - индикация видеоинформации от целеуказателя №3, 4 - индикация видеоинформации от целеуказателя №4.
Указанный способ по п. 6 формулы изобретения предпочтителен при организации рабочего места командира батареи для повышения наглядности и, соответственно, оперативности ранжирования целей и выбора орудий для поражения обнаруженных целей.
Способ стрельбы управляемыми снарядами с лазерной полуактивной головкой самонаведения из орудий батареи по п. 7 формулы изобретения реализуется следующим образом.
Командир батареи анализирует информацию о целях, получаемую от целеуказателей, и в автоматическом или ручном режиме на пульте командира закрепляет каждую цель за конкретным орудием батареи. При этом командир батареи задает каждому орудию значение частоты лазерного излучения подсвета цели.
Информация о назначении целей командиром батареи за каждым орудием в автоматическом режиме передается в соответствующие пульты управления орудием. После выстрела с пульта управления орудием по цифровой радиосвязи в пульт командира передают значение времени включения лазерного излучения и значение частоты лазерного излучения подсвета цели и из пульта командира по каналу цифровой радиосвязи эти значения передают на соответствующий целеуказатель через пульт разведчика.
Указанный способ по п. 7 формулы изобретения предпочтителен для стрельбы залпом с исключением ошибочного наведения нескольких снарядов на одну цель. При залпе каждое орудие должно поражать свою цель. Для этого при закреплении целей за орудиями каждому орудию и соответствующему целеуказателю назначается определенная частота лазерного излучения подсвета цели. В результате подлетающий к цели управляемый артиллерийский снаряд будет наводиться только на ту цель, которая подсвечена лазерным излучением целеуказателя с частотой (кодом) излучения, введенной в снаряд на орудии.
Способ стрельбы управляемыми снарядами с лазерной полуактивной головкой самонаведения из орудий батареи по п. 8 формулы изобретения реализуется следующим образом.
Измеренные целеуказателем полярные координаты цели и координаты топопривязки целеуказателя из пульта разведчика по цифровой радиосвязи передают в пульт командира. В пульте командира с использованием координат топопривязки целеуказателя рассчитывают координаты топопривязки цели и индицируют на экране пульта командира, имеющего, например, электронную карту местности или координатную сетку.
Указанный способ по п. 8 формулы изобретения предпочтителен для сокращения числа подготовительных операций, синхронизации времени вычисления координат целей с действиями командира и с индикацией целей на экране пульта командира батареи.
Для реализации способов могут применяться следующие устройства.
В качестве лазерного целеуказателя-дальномера может быть использован прибор лазерный целеуказатель дальномер-дальномер ЛЦД-3М1 или оптико-электронная система.
В качестве пультов командира, разведчика и управления орудием - пульта командира ТЕЦА.466225.050 (разработчик ЗАО «НТЦ ЭЛИНС», г. Москва, г. Зеленоград).
В качестве аппаратуры спутниковой навигации может быть использован прибор «Галс-001» в составе пультов командира, разведчика и управления орудием.
Для организации цифровой радиосвязи могут быть использованы "УКВ" радиостанции из состава Комплекта средств связи ВАЯП1.110.146РЭ, которая по стандартному интерфейсу RS 232 стыкуется с ЭВМ пульта управления орудием и пульта разведчика.
Для ориентирования ЛЦД и орудия можно использовать прибор типа Система угломерная ТДЦК.461513.111 (Разработчик АО «КБ НАВИС», г. Москва).
Для организации индикации видеоинформации на пульте командира одновременно от каждого целеуказателя может использоваться оконный интерфейс операционной системы Windows.
Способ стрельбы управляемыми снарядами с лазерной полуактивной головкой самонаведения из орудий батареи по сравнению с прототипом позволяет повысить эксплуатационные характеристики подразделения в части мобильности и безопасности работы командира и разведчиков, а также расширить функциональные возможности батарейного комплекса с одним командиром по поражению нескольких целей залпом за счет координации действий разведчиков и расчетов орудий в реальном времени и повышения качественных возможностей управления стрельбой снарядами с лазерной полуактивной головкой самонаведения.
Литература
1. Алешников М.Н., Жуков И.И. Физические основы ракетного оружия. - М. Военное изд. МО СССР - 1965 г. - 464 стр.
2. Патент DE №3338191 от 1988 г. - Способ стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения.
3. Патент RU 2247297 С1 от 24.07.2003 - Способ стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения. Авторы Подчуфаров Ю.Б. и др.
4. Патент RU 2114373 от 27.06.1998 - Способ и устройство управления ракетой. Авторы Подчуфаров Ю.Б. и др.