СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАЩИТНОГО БОЕПРИПАСА, ПОДЛЕЖАЩЕГО ПУСКУ, И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ (ВАРИАНТЫ)
METHOD FOR DETERMINING PROTECTIVE AMMUNITION SUBJECT TO LAUNCHING, AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION (VERSIONS)

Группа изобретений относятся к радиолокационной технике и может быть использована при создании комплексов активной защиты протяженных объектов при нанесении по ним бомбового, минометного и т.п. ударов сверху.
Известен способ формирования команды на пуск защитного боеприпаса и устройство для его реализации по патенту RU, 2374597, МПК F41H 11/02.
Известный способ формирования команды на пуск защитного боеприпаса, изначально совмещенного с РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (РЛС), и защищаемым объектом и выстреливаемого в необходимый момент времени в предполагаемую точку пространства для встречи через известное время после выстрела с целью, приближающейся к РЛС, заключается в том, что импульс-команду на пуск защитного боеприпаса формируют только при совпадении во времени моментов выдачи команд на пуск защитного боеприпаса, определяемых на разнесенных в пространстве РЛС, по началу возникновения и обнаружения на них сигнала с частотой Fдо=2Vo fo / С, когда цель будет находиться на удалении от РЛС, равном Do+(Vi / Vo)Do, где fo - средняя частота излучаемого непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону,
Vo, Vi, С - соответственно радиальные скорости ОФС и ПТС и скорость света,
Do - расстояние от РЛС до предполагаемой точки встречи ОФС с ПТС.
Известный способ реализован в виде устройства формирования команды на пуск защитного боеприпаса, выполненного в виде двух разнесенных в пространстве РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса, выходы которых подключены к входам блока совпадения, при этом каждая из РЛС содержит приемо-передающую антенну, вход которой, работающий на передачу, подключен к высокомощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, а выход, работающий на прием, подключен к первому входу смесителя, второй вход которого подключен к маломощному выходу передатчика, а выход - к входу фильтра разностных частот, а также обнаружитель сигналов узкополосного спектра частот, выход которого подключен к выходной шине, а вход - к выходу фильтра разностных частот и который содержит последовательно соединенные генератор сигнала непрерывной частоты, второй смеситель, широкополосный фильтр, усилитель - ограничитель, узкополосный полосовой фильтр, амплитудный детектор, компаратор и формирователь импульса.
Данным устройством, при использовании его в качестве определителя подготовленных боеприпасов к пуску, можно определить нужный боеприпас, подлежащий пуску, например, по первоочередности возникновения и обнаружения на одной из двух РЛС разностного сигнала частотой 3Fдо=3(2Vo fo / С).
Известна РЛС измерения начальной скорости снаряда RU, 2367975, МПК G01S 13/58, реализованная в основном идентичным образом, что и РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса, и дополнительно содержащая последовательно соединенные измеритель интервала времени и вычислитель начальной скорости снаряда.
Целью изобретений является уменьшение массогабаритных и стоимостных характеристик устройств определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску.
Поставленная цель достигается за счет определения одного нужного защитного боеприпаса из нескольких, подготовленных к пуску, при использовании всего одной РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса.
На фиг.1 и 2 приведены блок-схемы устройств определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску, и рисунок, поясняющий их работу.
Устройство определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску (фиг.1,а), содержит радиолокационную станцию 1 определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (РЛС-1), вторую передающую антенну 2, вход которой в РЛС-1 подключен к высокомощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, а также последовательно соединенные измеритель 3 интервала времени и дешифратор 4, выходы которого подключены к выходным шинам 5, а выход РЛС-1 подключен непосредственно к входу измерителя 3 интервала времени и через регистр 6 сдвига и элемент 7 задержки к входам сброса измерителя 3 интервала времени и регистра 6 сдвига, выход которого подключен к входу установки дешифратора 4.
1
2
1
2
Устройство определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску (фиг.1,б), содержит радиолокационную станцию 1 определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (РЛС-1), вторую передающую антенну 2, вход которой в РЛС-1 подключен к высокомощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, а также измеритель 3 интервала времени, выходы которого подключены к вторым входам схемы 12 умножения, а выход РЛС-1 подключен: непосредственно к входу измерителя 3 интервала времени, через регистр 6 сдвига и элемент 7 задержки к входам сброса: измерителя 3 интервала времени, измерителя 8 скорости цели и регистра 6 сдвига, выход которого подключен к входам установки дешифратора 4, а также через измеритель 8 скорости цели к входам постоянных запоминающих устройств ПЗУ9 и ПЗУ10, выходы ПЗУ9 подключены через схему 11 вычитания к входам дешифратора 4, выходы которого подключены к выходным шинам 13, а выходы ПЗУ10 через схему 12 умножения подключены ко вторым входам схемы 11 вычитания.
Рассмотрим, в том числе на примере, работу устройств определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску (фиг.1,а, б и фиг.2).
Пусть через приемо-передающую антенну РЛС-1 и передающую антенну 2, установленные, например, на расстоянии АВ=1 м друг от друга, излучают непрерывные сигналы с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону с параметрами сигнала, например, Fm=50 кГц, dfm=50 мГц, fo=100 ГГц, выбранными из условия Do/Vo=fo/Fm dfm и Do=6 м и Vo=150 м/c, а также при скорости приближения цели к антеннам V=2000 м/c(90 м/c) или с опорным сигналом 100 кГц=Fдо, поступающим на низкочастотный смеситель РЛС. Кроме того, пусть сигнал излучается в вертикальной плоскости узконаправленным лучом, а вдоль охраняемого объекта лучом, размеры которого перекрывают длину объекта, а цель падает на объект по вертикали.
Как известно, преобразованные в высокочастотных смесителях РЛС-1 и отфильтрованные фильтрами разностных частот сигналы смешиваются в низкочастотных смесителях РЛС-1 с сигналом частотой 100 кГц и преобразуются в сигналы, например, частотой в 200(+/-)0,5 кГц, попадающие в полосу пропускания (от 183 кГц до 220,5 кГц) широкополосных фильтров РЛС-1, и далее преобразуются усилителями-ограничителями в меандр, из которого узкополосными полосовыми фильтрами РЛС-1, имеющими полосу пропускания от 4189,5 кГц до 4210,5 кГц, выделяют только пусть 21-ю гармонику сигнала частотой [4200 кГц(+/-) 10,5 кГц]. Сигналы после узкополосных полосовых фильтров преобразуются амплитудными детекторами РЛС-1 в постоянное напряжение и сравниваются на компараторах с опорными напряжениями. При превышении амплитуд входных сигналов над опорными на выходах РЛС-1 формируются короткие импульсы.
+11
+11
1
1
Тогда, если цель (Ц) падает на объект по вертикальной линии ЦД, отстоящей от антенны РЛС-1 на ДА=11 м и от второй передающей антенны на Д1 В=10 м, в результате смешивания в сверхвысокочастотном смесителе (СВЧ) РЛС-1 отраженных и излученных сигналов, на его выходе будет формироваться в течение короткого времени, определяемого полосой пропускания РЛС-1, скоростью и длиной цели, сигнал частотой:
97,499
+11
2000
+11
+11
1
+11
1
1
1
Fp=[(2ЦА) Fm dfm / С] - (2 V fo Cos6,478 / С)=300 кГц, при удалении цели от антенны РЛС-1 в ЦА=11/ Sin6,478=97,499 м и прохождении излученным сигналом расстояния в 2ЦА=2*97,499 м=194,998 м, который во второй раз будет сформирован на РЛС-1 при достижении целью точки C, отстоящей от точки Ц на удалении в 0,455 м, а от антенны РЛС-1 на удалении в CA=97,045 м, после прохождения излученным сигналом приблизительно расстояния в AB+CB+CA=1 м+96,945 м+97,043 м=194,988 м.
+8
+8
2
2
2
97,738
+8
2000
+8
+8
Аналогично, если цель (Ц) будет падать на объект по вертикальной линии ЦД, отстоящей от антенны РЛС-1 на ДА=8м и от второй передающей антенны на ДВ=7 м, на выходе СВЧ смесителя РЛС-1 будет формироваться сигнал частотой Fp=[(2ЦА) Fm dfm / С] - (2 V fo Cos4,695 / С)=300 кГц при удалении цели от антенны РЛС-1в ЦA=8/ Sin4,695=97,738 м и прохождении излученным сигналом расстояния в 2ЦА=2*97,738 м=195,476 м,
2
+8
2
2
2
который во второй раз будет сформирован на РЛС-1 при достижении целью точки С, отстоящей от точки Ц на удалении в 0,462 м, а от антенны РЛС-1 на удалении в СА=97,276 м, после прохождения излученным сигналом приблизительно расстояния в АВ+СВ+СА=1 м+97,199 м+97,276 м=195,475 м.
+5
+5
3
3
3
97,9
+5
2000
+5А
+5
Если цель (Ц) будет падать на объект по вертикальной линии ЦД, отстоящей от антенны РЛС-1 на ДА=5 м и от второй передающей антенны на ДВ=4 м, на выходе СВЧ смесителя РЛС1 будет формироваться сигнал частотой Fp=[(2ЦА) Fm dfm/С] - (2 V fo Cos2,9275/С)=300 кГц при удалении цели от антенны РЛС-1 в Ц=5/ Sin2,9275=97,9 м и прохождении излученным сигналом расстояния в 2ЦА=2*97,9 м=195,8 м,
3
+5
3
3
3
который во второй раз будет сформирован на РЛС-1 при достижении целью точки С, отстоящей от точки Ц на удалении в 0,477 м, а от антенны РЛС-1 на удалении в СА=97,423 м, после прохождения излученным сигналом приблизительно расстояния в АВ+СВ+СА=1 м+97,377 м+97,423 м=195,8 м.
+0
+0
Если цель (Ц) будет падать на объект по вертикальной линии ЦА, отстоящей от антенны РЛС-1 на 0 м и от второй передающей антенны на АВ=1 м, на выходе СВЧ смесителя РЛС1 будет формироваться сигнал частотой
98
+0
2000
0
+0
Fp=[(2ЦA)Fm dfm/C]-(2Vfo/C)=300 кГц при удалении цели от антенны РЛС1 в ЦА=98 м и прохождении излученным сигналом расстояния в 2ЦА=2*98 м=196 м,
4
+0
4
4
4
который во второй раз будет сформирован на РЛС-1 при достижении целью точки С, отстоящей от точки Ц на удалении в 0,5025 м, а от антенны РЛС-1 на удалении в СА=97,4975 м, после прохождения излученным сигналом приблизительно расстояния в АВ+СВ+СА=1 м+97,503 м+97,4975 м=196 м.
-3
-3
5
5
5
97,957
-3
2000
-3
-3
5
-3
5
5
5
Если цель (Ц) будет падать на объект по вертикальной линии ЦД, отстоящей от антенны РЛС-1 на ДА=3 м и от второй передающей антенны на ДВ=4 м, на выходе СВЧ смесителя РЛС1 будет формироваться сигнал частотой Fp=[(2ЦА) Fm dfm / С] - (2 V fo Cosl,755 / С)=300 кГц при удалении цели от антенны РЛС-1 в ЦА=3/ Sinl,755=97,957 м и прохождении излученным сигналом расстояния в 2ЦА=2*97,957 м=195,914, который во второй раз будет сформирован на РЛС-1 при достижении целью точки С, отстоящей от точки Ц на удалении в 0,518 м, а от антенны РЛС-1 на удалении в CA=97,439 м, после прохождения излученным сигналом приблизительно расстояния в АВ+СВ+СА=1 м+97,475 м+97,439 м=195,914 м.
+11
1
+8
2
+5
3
+0
4
-3
5
1
2
3
5
Из сказанного видно, что интервалу времени в виде цифрового кода, сформированного на выходе измерителя 3 интервала времени (ЦС, ЦС,ЦС,ЦС,ЦС):2000 м/с, соответствует определенное удаление места падения цели на объект (возможное место установки конкретного защитного боеприпаса) от антенны РЛС-1(АД=+11, АД=+8, АД=+5, А=0, АД=- 3) м.
Очевидно, что так как количество установочных мест защитных боеприпасов на объекте гораздо меньше количества цифровых чисел, которые могут быть сформированы на выходе измерителя 3 интервала времени, то необходимо использовать дешифратор 4 (преобразователь кода), устанавливающий необходимое соответствие между его входными и выходными величинами.
Для того чтобы после выбора защитного боеприпаса устройство было готово к работе по очередной цели и выбору для стрельбы очередного защитного боеприпаса, необходимо измеритель 3 интервала времени установить в исходное состояние, например, импульсом с выхода элемента 7 задержки, формируемым регистром 6 сдвига после прихода на его вход второго короткого импульса с выхода РЛС-1 и которым дешифратор 4 устанавливается в состояние с определенным кодом на выходе.
+11
+11
1
21,065
+11
90
+11
+11
1
+11
1
1
1
Отметим, что если цель (Ц) будет падать по вертикальной линии ЦД со скоростью V=90 м/с, на выходе СВЧ смесителя РЛС1 будет формироваться сигнал Fp=[(2ЦА) Fm dfm/С] - (2 V fo Cos31,48/С)=300 кГц при удалении цели от антенны РЛС-1 в ЦА=11/ Sin31,48=21,065 м и прохождении излученным сигналом расстояния в 2ЦА=2*21,065 м=42,13 м, который во второй раз будет сформирован на РЛС-1 при достижении целью точки C, отстоящей от точки Ц на удалении в 0,2475 м, а от антенны РЛС-1 на удалении в CA=20,8175 м, после прохождения излученным сигналом приблизительно расстояния в AB+CB+CA=1 м+20,313 м+20,8175 м=42,1305 м.
+5
+5
3
21,496
+5
90
+5
+5
3
+5
3
3
3
Если цель (Ц) будет падать по вертикальной линии ЦД со скоростью V=90 м/с, на выходе СВЧ смесителя РЛС-1 будет формироваться сигнал частотой Fp=[(2ЦА) Fm dfm/С] - (2 V fo Cos 13,45/C)=300 кГц при удалении цели от антенны РЛС-1 в ЦА=5/ Sinl3,45=21,496 м и прохождении излученным сигналом расстояния в 2ЦА=2*21,496 м=42,992 м, который во второй раз будет сформирован на РЛС-1 при достижении целью точки С, отстоящей от точки Ц на удалении в 0,395 м, а от антенны РЛС-1 на удалении в СА=21,101 м, после прохождения излученным сигналом приблизительно расстояния в АВ+СВ+СА=1 м+20,891 м+21,101 м=42,992 м.
+0
+0
21,6
+0
90
0
+0
Если же цель (Ц) будет падать на объект по вертикальной линии ЦА со скоростью V=90 м/с, на выходе СВЧ смесителя РЛС1 будет формироваться сигнал Fp=[(2ЦA)Fm dfm/C]-(2Vfo/C)=300 кГц при удалении цели от антенны РЛС1 в ЦА=21,6 м и прохождении излученным сигналом расстояния в 2ЦА=2*21,6 м=43,2 м,
4
+0
4
4
4
который во второй раз будет сформирован на РЛС-1 при достижении целью точки С, отстоящей от точки Ц на удалении в 0,5116 м, а от антенны РЛС-1 на удалении в СА=21,0884 м, после прохождения излученным сигналом приблизительно расстояния в АВ+СВ+СА=1 м+21,1114 м+21,0884 м=43,1998 м.
+11
1
+5
3
0
4
1
Как видно, в данном случае уже интервалам времени (ЦС, ЦС,ЦС):90 м/с будут соответствовать интервалы расстояния (АД=+11, АД2=+5, А=0) м, т.е. работа устройства определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску, зависит от скорости падения цели на объект.
Рассмотрим работу устройства определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску (фиг.1,б), нормально функционирующего при любых скоростях цели и содержащего измеритель 8 скорости цели, выполненный, как отмечалось выше, аналогично известной РЛС измерения начальной скорости снаряда (см. RU, 2367975, МПК G01S 13/58).
1
2
После поступления на измеритель 8 скорости цели первого короткого импульса с выхода РЛС-1 в момент, когда на ней будет формироваться разностный сигнал частотой 300(+/-)0,5 кГц, и третьего короткого импульса в момент, когда на ней будет формироваться разностный сигнал частотой 100(+/-)0,5 кГц, на выходе измерителя 8 скорости цели будет сформировано цифровое число, соответствующее скорости цели и поступающее на ПЗУ9 и ПЗУ10.
1
2
0
4
1
0
4
+11
1
1
0
4
+11
1
+5
3
+5
3
+5
1
2
+5
+5
3
В ПЗУ9 и ПЗУ10 записана соответственно информация о заранее просчитанных величинах (ЦС/Vi)[Vi*АД/(ЦС - ЦC)] и Vi*АД/(ЦС-ЦС). Так, в наших случаях соответственно о величинах 97,832 м и 389380,5 м/с для скорости цели Vi=2000 м/с и 21,313 м и 3750 м/с для скорости цели Vi=90 м/с. Тогда, при падении цели, например, со скоростью 2000 м/с по вертикальной линии ЦД она интервал расстояния ЦС пролетит за интервал времени t=0,477 м:2000 м/с=0,0002385 с, что будет зафиксировано в виде цифрового числа на выходе измерителя 3 интервала времени. Через время 12 м:2000 м/с=0,06 с на выходе измерителя 8 скорости цели будет сформировано цифровое число, соответствующее скорости цели в 2000 м/с, под воздействием которого на выходах ПЗУ9 и ПЗУ10 будут сформированы соответственно числа 97,832 м и 389380,5 м/с. Число 389380,5 м/с в схеме 12 умножения перемножится с числом t=0,0002385 c и преобразуется в число 92,867 м, которое в схеме 11 вычитания будет вычтено из числа 97,832 м и преобразовано в число 4,965 м=5 м, т.е. в расстояние расположения защитного боеприпаса относительно антенны РЛС-1 выбираемому в данном случае для пуска вверх, по линии ЦД, для уничтожения цели. Дешифратор 4, регистр 6 и элемент 7 задержки выполняют те же функции, что и при работе в схеме фиг.1,а.
+5
3
+5
3
+5
1
2
+5
При падении же цели со скоростью 90 м/с по вертикальной линии ЦД она интервал расстояния ЦС пролетит за интервал времени t=0,395 м:90 м/с=0,00439 с, что будет зафиксировано в виде цифрового числа на выходе измерителя 3 интервала времени. Через время 0,06 с на выходе измерителя 8 скорости цели будет сформировано цифровое число, соответствующее скорости цели в 90 м/с, под воздействием которого на выходах ПЗУ9 и ПЗУ10 будут сформированы соответственно числа 21,3125 м и 3750 м/с. Число 3750 м/с в схеме 12 умножения перемножится с числом t=0,00439 c и преобразуется в число 16,4625 м, которое в схеме 11 вычитания будет вычтено из числа 21,3125 м и преобразовано в число 4,85 м=5 м, т.е. в то же самое расстояние расположения защитного боеприпаса выбираемому в данном случае для пуска в сторону цели. Последнее, очевидно, подтверждает независимость работы схемы (фиг.1,б) от скорости цели.