РЕАКТИВНЫЙ СНАРЯД С ЛАЗЕРНОЙ ГОЛОВНОЙ ЧАСТЬЮ ДЛЯ РАЗОРУЖЕНИЯ КОМПЛЕКСОВ АКТИВНОЙ ЗАЩИТЫ ТАНКОВ

Область техники, к которой относится полезная модель.
Настоящая полезная модель относится к военной технике, а конкретнее к боеприпасам, в частности к реактивным снарядам нетрадиционного действия для артиллерийского вооружения, авиационного пушечного вооружения, а также к боевым частям управляемых и неуправляемых ракет и снарядов, и предназначена в составе этих средств для обезоруживания автоматических оптико-электронных комплексов активной защиты танков.
Как известно (RU 2263268 С2, опубл. 27.10.2005), комплекс активной защиты (КАЗ) танков в общем случае состоит из системы обнаружения, системы обработки информации и управления и системы вооружения.
На сайте https://ru.wikipedia.org/wiki/Активная_защита приведено доступное описание активной защиты танков и другой военной техники.
Активная защита - разновидность защиты боевой машины (БМ), применяемая в активном режиме на летательных аппаратах (ЛА), бронетехнике и так далее. Представляет собой расположенную на ЛА, танке или иной бронированной машине систему, которая при обнаружении приближающегося к танку противотанкового боеприпаса (ракеты ПТУР, гранаты РПГ и тому подобное) ставит помехи (как электромагнитные, так и кинетические), уничтожающие, или, по меньшей мере, сильно ослабляющие действие атакующего боевого припаса. Применение систем активной защиты позволяет значительно (в два-три раза и более) повысить живучесть танков. В литературе встречаются наименования - комплекс активной защиты (КАЗ), система активной защиты (САЗ).
Принцип действия. Система включает в свой состав радиолокационную станцию (РЛС), современные системы обнаружения пуска ракет, работающие в ультрафиолетовом диапазоне (именно в этом диапазоне хорошо различима работа реактивных двигателей), которые устанавливаются на некоторые летательные аппараты и на наземную технику, однако пока это только опытные образцы. Система предупреждает экипаж о пуске в его сторону, автоматически разворачивается вооружение, и срабатывает автоматическая система постановки завесы - перед снарядом выстреливается аэрозольное облако, позволяющее закрыть цель в инфракрасном и оптическом диапазоне.
Имеются разновидности по принципу воздействия:
Система оптико-электронного подавления;
Системы с отстреливаемыми (либо с не отстреливаемыми) защитными зарядами.
Система оптико-электронного подавления, установленная на башне танка, включает прожектора, которые испускают в оптическом и инфракрасном диапазонах модулированное излучение, которое на дистанции 2-2,5 км приводит к подавлению работы оптико-электронных координаторов систем наведения ПТУР. Координаторы получают ложные сигналы от этих прожекторов, и на ракету поступают неверные команды, отчего она либо врезается в землю, либо пролетает мимо.
В системе с отстреливаемыми защитными зарядами устройство, совмещенное с РЛС локального действия, дает команду на отстрел специальных зарядов, которые при сближении со снарядом взрываются, формируя облако осколков, поражающих приближающийся боеприпас.
Система оптико-электронного подавления. Российская система оптико-электронного подавления «Штора-1» хорошо работает по устаревшим комплексам Milan, НОТ, TOW первых модификаций, «Малютка», «Фагот», «Фаланга», «Конкурс» и др. Но на новых системах (напр. TOW-2A) помимо ксеноновой лампы в корме ракеты установлен инфракрасный излучатель со своим модулятором, также воспринимаемый координатором комплекса, поэтому данная система становится неэффективна. И на перспективных машинах, например, на модернизированных танках Т-90СМ, она не ставится.
Пионерами в разработке и внедрении систем активной защиты танков стали советские танкостроители. Идея активной защиты танка впервые была сформулирована в одном из тульских КБ в конце 1950-х гг. Первый комплекс активной защиты «Дрозд» устанавливался на танке Т-55АД, был принят на вооружение в 1983 году. «Дрозд» - первый в мире комплекс, принятый на вооружение и выпускавшийся серийно. Эксплуатационные характеристики комплекса не накладывали ограничений на условия применения танка. В 1960-х - разрабатываются комплексы активной защиты «Дождь» и «Азот». Конец 1980-х - опытно-конструкторские работы по созданию КАЗ «Барьер». В конце 1980-х годов КАЗ «Дрозд» был модернизирован и получил индекс «Дрозд-2». В это же время был создан комплекс активной защиты «Арена», но в силу экономического развала на постсоветском пространстве он, как и комплекс "Дрозд-2", в серию не пошел. В комплексе активной защиты «Арена» была сделана попытка решить проблему поражения своей пехоты при уничтожении атакующего боеприпаса осколками самой противоракеты и ПТУРС или реактивной гранаты. Траектория полета защитного блока и разлет осколков (по направлению сверху вниз) рассчитаны таким образом, чтобы свести к минимуму зону сплошного поражения и при этом гарантировать уничтожение или серьезное повреждение атакующей ракеты. «Комплект для городского боя», разработанный Уралвагонзаводом, предназначенный для модернизации танков (Т-72 и пр.). В этом случае живучесть машин на поле боя вырастет многократно. Последним по времени является разрабатываемый, в рамках работы над платформой «Армата», Коломенским КБМ КАЗ «Афганит». По слухам, комплекс будет иметь в своем составе РЛС миллиметрового диапазона, для уничтожения целей будет применены контрбоеприпасы, разрушающие ракету подрывом на удалении 3-5 м, имеющие ударное ядро, в отличие от традиционного пространственного потока осколков. Максимальная скорость перехватываемой цели должна составить 1700 м/с.
Недавно сообщалось, что боевые машины семейства "Армата" получат ультрафиолетовые пеленгаторы, которые позволяют перехватывать противотанковые ракеты, реактивные снаряды и гранаты. В их основе лежат ультрафиолетовые фотокатоды, которые обнаруживают цели по ионизированному воздушному следу от работающего двигателя. На основании полученных данных комплекс активной защиты "Арматы" собьет цель с помощью специального снаряда или расстреляет его из крупнокалиберного пулемета. Подобные РЛС установлены на российских истребителях пятого поколения - Российские физики разработали прибор для защиты самолетов от ракет., Российская газета, 17.04.2017, 16:16, Текст: Николай Грищенко.
Зарубежные разработки КАЗ. В это же время разработкой подобных систем начали заниматься во Франции, Германии, США и Израиле. Но грянувший распад СССР сделал все эти попытки мало актуальными, а последующие сокращения военных бюджетов практически окончательно похоронили эти проекты. Единственным исключением служит доведенная до уровня действующих образцов украинская система «Заслон». Устанавливается (несерийные образцы) на Т-64БВ вооруженных сил Украины, активно рекламируется на экспорт. КАЗ «Заслон» обладает интересными особенностями - противоракетные боеприпасы не отстреливаются, а инициируются прямо на поверхности боевой машины. Также, по заявлению разработчиков, решена проблема уничтожения боеприпасов, атакующих сверху. Более того, под воздействием взрывной волны и высокоскоростного эшелонированного потока осколков, боеприпасы с цельным металлическим корпусом (БОПС) меняют свою траекторию и либо уходят за пределы зоны защищаемого объекта, либо встречаются с основным бронированием под невыгодным углом. Это ставит данную систему в разряд универсальных защитных средств. Некоторый прогресс в плане активных защитных систем на Западе наметился в 2004-2006 годах. Постоянные обстрелы колонн американских войск из РПГ-7 в Ираке и вторая ливанская война с массированным применением ПТУРС и гранатометов последних разработок заставили американцев ускорить разработки. Но если в США доведение системы Quick Kill (англ. Quick Kill) требует еще серьезной работы, то в Израиле существует в рабочем состоянии два таких КАЗ: Трофи (Trophy) и Айрон фист (Iron Fist). После войны 2006 года было принято решение об оснащении израильских "Меркава 4" КАЗ «Трофи», предназначенной для уничтожения угрожающих танку снарядов ПТРК/РПГ, что сделало Mk.4 первым зарубежным ОТ с активной защитой. Следует отметить, что танк изначально имел возможность установки активной защиты, но вследствие недостаточного финансирования не оснащался ею. Серийное производство танков, оснащенных КАЗ «Трофи», получивших обозначение «Меркава Mk.4М», началось в конце 2008 года, а весной 2009 они начали поступать в войска. Уникальность этой израильской системы заключается в автоматической перезарядке и, по заявлению производителей, в возможности поражать одновременно несколько целей.
Проблемы. У всех систем активной защиты есть общие недостатки. Например, непонятно, как система будет действовать при сильной тряске. Многие ПТУРы (например, FGM-148 Javelin) бьют в крышу танка, в обход защищенной зоны. А разрыв в нескольких метрах от танка, вероятно, повредит расположенное на крыше оборудование, включая и защитную систему. Помимо этого, применение системы активной защиты практически исключают взаимодействие танка с сопровождающей его пехотой. Конечная производительность системы с необходимостью перезарядки не позволяет отражать множественные атаки с одного направления. Эта особенность учтена при создании РПГ-30 с лидирующим снарядом, призванным обеспечить срабатывание системы защиты танка на безопасном для реактивной гранаты расстоянии.
Для повышения характеристик противотанковых боеприпасов при их применении стали широко использоваться лазерные дальномеры и целеуказатели [1].
Это привело к тому, что в составе КАЗ стали устанавливаться системы предупреждения о лазерном облучении объекта [2].
Как отмечается в [3] танковая аппаратура регистрации лазерного облучения стала обязательным элементом комплексов активной защиты (КАЗ) бронетанковой техники.
Уровень техники.
Из существующего уровня техники известна осветительная боевая часть ракеты содержащая корпус, тарированный элемент крепления корпуса к двигателю, взрыватель, осветительный состав, парашютную систему с узлом ее крепления и вышибной заряд (RU 2060443 С1, опубл. 25.05.1996). Недостатком данного технического решения является низкая плотность мощности излучения, ограниченный спектральный диапазон (только видимая часть спектра) и большая длительность свечения (десятки секунд), что не позволяет использовать это устройство для задач подавления оптико-электронных средств. Этот боеприпас может быть применен лишь для частичного затруднения работы оптико-визуальных каналов оптических приборов в ограниченном количестве конкретных ситуаций, например, при наблюдении ночью через прибор ночного видения увеличение освещенности местности вследствие применения осветительного боеприпаса потребует некоторого времени для перенастройки прибора на новый уровень освещенности путем уменьшения действующего отверстия диафрагмы, введения в ход лучей ослабляющего светофильтра, установки на объектив бленды и т.п. Кроме того действие боеприпаса не обнаруживается системой лазерного предупреждения КАЗ и следовательно не происходит отстрел защитного боеприпаса танка.
Из существующего уровня техники известен патрон газодинамический со световым действием, содержащий корпус, в котором последовательно установлены средство инициирования в виде капсюля-воспламенителя, заряд взрывчатого вещества (ВВ) и снаряжение со светообразующим веществом в виде порошка магния (RU 2070709 С1, опубл. 20.12.1996). Известный патрон обеспечивает импульсное световое воздействие длительностью несколько сотен миллисекунд, что практически исключает возможность перенастройки оптико-визуальных каналов оптических приборов на новый более высокий уровень освещенности. Недостатком данного технического решения является низкая эффективность применения из-за малого радиуса действия (единицы метров), невысокие энергетические характеристики излучения при горении порошка магния, узкий спектральный диапазон, что не позволяет использовать его для подавления оптико-электронных средств. Кроме того, свечение патрона не обнаруживается системой лазерного предупреждения КАЗ и, следовательно, не происходит отстрел защитного боеприпаса танка.
Из существующего уровня техники известен боеприпас подавления оптико-электронных средств, содержащий корпус, в котором последовательно установлены средство инициирования, заряд взрывчатого вещества, снаряжение со светообразующим веществом, выполненное в виде обтекаемой герметичной составной капсулы, содержащей головную часть из прозрачного материала и торцевую часть в виде элемента крепления капсулы к корпусу с размещенной в ней разрывной мембраной, при этом в качестве светообразующего вещества использован инертный газ или смесь газов со средней молекулярной массой не менее 100 атомных единиц массы по углеродной шкале, средство инициирования выполнено в виде устройства замедления или неконтактного датчика подрыва, а в качестве взрывчатого вещества использовано бризантное взрывчатое вещество с удельным энергосодержанием не менее 4 МДж/кг (RU 2121646 С1, 25.11.1997). Недостатком данного технического решения, как и в предыдущих устройствах, является то, что свечение боеприпаса не обнаруживается системой лазерного предупреждения КАЗ и, следовательно, не происходит отстрел защитного боеприпаса танка.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является разделяющийся реактивный снаряд (RU 2522537 С1, опубл. 20.07.2014), принятый за прототип. Разделяющийся реактивный снаряд содержит ракетный двигатель с дном, отделяемую головную часть, имеющую в своем составе корпус с дном, ВВ и поражающими элементами, парашютный отсек с зарядом отделения, поршнем и узлом форсирования, а также взрывательное устройство, имеющее коническую и цилиндрическую части корпуса, в которых размещены электронное временное устройство с предохранительно-исполнительным механизмом, реакционный датчик цели с ударным механизмом и исполнительный блок, снабженные пороховыми зарядами, отличающийся тем, что в нем головная часть снабжена центральным газоводом, газодинамически связывающим объем аккумулирующего стакана корпуса с запоршневым рабочим объемом, содержащим заряд отделения, а в дне головной части выполнены осевые каналы, связывающие запоршневой объем с задонной компенсаторной зоной ракетного двигателя, при этом исполнительный блок, закрепленный в хвостовой части цилиндрической трубы корпуса взрывателя, выполнен в виде двойного коаксиального стакана, в центральной части которого размещена пороховая петарда системы воспламенения заряда отделения, а в периферийном кольцевом канале детонатор системы подрыва ВВ головной части, при этом дно стакана выполнено в виде разрывной мембраны с радиальными концентраторами напряжения, а пороховая петарда дополнительно снабжена усилительным пороховым зарядом, одновременно исполнительный блок снабжен клапанным механизмом, закрепленным в центральном канале стакана со стороны вышибного заряда ПИМа и выполненным в виде втулки, с противоположных сторон которой закреплены боек и капсюль-воспламенитель, разделенные сплошной перегородкой, взаимодействующей с бойком при срабатывании вышибного заряда и обеспечивающей за счет упругой деформации задействование KB и воспламенение пороховой петарды, а в зоне стыка конической и цилиндрической поверхностей корпуса взрывателя установлена толстостенная металлическая перемычка с центральным каналом, перекрытым заглушкой с пазом для размещения электрических цепей, связывающих электронные блоки составных элементов взрывателя, а в конической части корпуса взрывателя, над толстостенной перемычкой, выполнено ослабленное поперечное сечение, например, в виде кольцевой проточки, причем внутренний диаметр центрального канала газовода ГЧ составляет 0,8-1,1 диаметра центрального канала коаксиального стакана, толщина слоя ВВ от внешнего диаметра газовода до среднего диаметра кольцевого детонатора составляет 0,4-0,6 толщины детонатора, толщина упругой перегородки исполнительного блока составляет 0,09-0,12 от диаметра втулки клапанного механизма, а протяженность радиальных концентраторов напряжения разрывной мембраны не превышает величину радиуса пороховой петарды. Разделяющийся реактивный снаряд, принятый за прототип, функционирует следующим образом. После старта и движения снаряда по траектории в заданной точке происходит срабатывание системы разделения, в результате чего на головной части разрушается резьбовое соединение, и она отделяется от ракетной части. Далее на головной части вводится система торможения (парашют) и она опускается к цели с требуемым углом подхода и оптимальной скоростью. В районе цели по команде от взрывательного устройства происходит подрыв головной части. Таким образом, данный снаряд способен эффективно поражать наземные и надводные цели. Недостатком данного технического решения является то, что данный боеприпас не обнаруживается системой лазерного предупреждения КАЗ и, следовательно, не происходит отстрел защитного боеприпаса танка. Связано это с тем, что в головке боеприпаса отсутствуют источники света, вызывающие срабатывание системы лазерного предупреждения КАЗ. Раскрытие сущности полезной модели.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание реактивного снаряда, обладающего способностью обезоруживать автоматические оптико-электронные комплексы активной защиты танков.
Данная задача решается за счет того, что заявленный реактивный снаряд содержащий головную часть с взрывательным устройством, парашютный отсек с системами разделения и торможения и ракетную двигательную часть со стабилизатором, отличающаяся тем, что головная часть выполнена в виде лазерной головной части, содержащей корпус, импульсные лазеры, однотипные лазерам, применяемым в лазерных дальномерах и целеуказателях, лазеры расположены по окружности внутри корпуса, излучение лазеров поступает на многопозиционное зеркало на торсионном подвесе, многопозиционное зеркало с помощью кулачкового колеса приводимого в движение электродвигателем, питаемым от электрической батареи, расположенной в центре лазерной головной части, сканирует лазерные лучи и направляет лазерные лучи через окна в корпусе в окружающее пространство.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является способность обезоруживать автоматические оптико-электронные комплексы активной защиты танков.
Краткое описание чертежей.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых изображено:
На фиг. 1 - общий вид реактивного снаряда;
На фиг. 2 - продольный разрез лазерной головной части реактивного снаряда;
На фиг. 3 - поперечный разрез лазерной головной части реактивного снаряда;
На фиг. 4 - заключительный этап полета реактивного снаряда;
На фиг. 5 - процесс обезоруживания автоматических оптико-электронных комплексов активной защиты танков.
1 - лазерная головная часть реактивного снаряда;
2 - парашютный отсек;
3 - двигательный отсек;
4 - корпус;
5 - верхний фланец;
6 - стакан;
7 - головной обтекатель;
8 - держатель;
9 - парашютный выключатель;
10 - импульсные лазеры;
11 - электрическая батарея;
12 - многопозиционное зеркало на торсионных пружинах;
13 - упоры;
14 - электродвигатель;
15 - кулачковое колесо;
16 - прозрачные для лазерного излучения окна;
17 - трос парашютной системы;
18 - парашютная система;
19 - танк;
20 - система обнаружения с автоматической оптико-электронной системой обнаружения лазерного излучения комплекса активной защиты (КАЗ);
21 - система обработки информации и управления КАЗ;
22 - система вооружения КАЗ.
Осуществление полезной модели.
Реактивный снаряд фиг. 1 содержит лазерную головную часть 1, парашютный отсек 2, двигательный отсек 3.
Лазерная головная часть фиг. 2 и фиг. 3 содержит корпус 4, состоящий из верхнего фланца 5, стакана 6, головного обтекателя 7, в стакане 6 укреплен держатель 8, на держателе 8 в верней части закреплен парашютный выключатель 9, по периметру держателя 8 установлены импульсные лазеры 10, в центре держателя 8 размещена электрическая батарея 11, к нижней части держателя 8 прикреплено многопозиционное зеркало 12 на торсионных пружинах, в бобышках многопозиционного зеркала 12 укреплены упоры 13, на фланце многопозиционного зеркала 12 снизу установлен электродвигатель 14, на валу электродвигателя 14 установлено кулачковое колесо 15, в стакане 6 в нижней части по периметру установлены прозрачные окна 16 для прохода лазерного излучения от импульсных лазеров 10, на штоке парашютного выключателя 9 с помощью троса 17 закреплена парашютная система 18.
В предложенном устройстве используются импульсные лазеры с длиной волны излучения типичных лазеров лазерных целеуказателей и лазерных подсветчиков, т.е. 1,06 мкм, 1,54 мкм, 3,3 мкм, 10,6 мкм и т.д. Импульсная характеристика импульсных лазеров соответствует импульсной характеристике типичных лазеров лазерных целеуказателей и лазерных подсветчиков.
Для предотвращения срабатывания собственных средств обнаружения лазерного облучения импульсные лазеры предлагаемого устройства регулярно передают импульсный сигнал "свой".
Конструкция парашютного отсека 2 фиг. 1 хорошо известна, например, RU 2141097 С1 опубл. 10.11.1999, RU 2206476 опубл. 20.06.2002, RU 2231744 С1 опубл. 27.06.2004, RU 2545477 С1 опубл. 27.03.2015 и т.д.
Двигательный отсек 3 фиг.1 выполнен унифицированным с серийно выпускаемыми двигательными отсеками ракет.
Известно, что в общем случае комплекс активной защиты бронетанковой техники содержит в своем составе фиг. 5 систему обнаружения 20, системы обработки информации и управления 21 и системы вооружения 22. Система обработки информации и управления 21 находится, как правило, внутри танка 19 и на фиг. 5 не показана.
Работает устройство следующим образом. Реактивный снаряд запускается в направлении цели фиг. 4, этап А. После запуска, через заданное время, двигательный отсек 3 известным способом отделяется фиг.4, этап В. Далее известным способом происходит разделение лазерной головной части 1 и парашютного отсека 2 фиг. 4, этапы С и D. Лазерная головная часть 1 за трос 17 вытягивает из парашютного отсека 2 парашютную систему 18 фиг. 4, этап Е. Под действием набегающего воздушного потока парашютная система 18 расправляется, и лазерная головная часть 1 начинает спускаться на парашютной системе 18, фиг. 4, этапы F и G. После расправления парашютной системы 18 через заданное время срабатывает парашютный выключатель 9, фиг. 2. Напряжение питания от электрической батареи 11 поступает на импульсные лазеры 10 и электродвигатель 14. После подачи напряжения питания импульсные лазеры 10 начинают работать, и лазерное излучение поступает на многопозиционное зеркало 12, отражается от него, проходит в прозрачные окна 16 и далее поступает в окружающее пространство. В это же время вал электродвигателя 14 начинает вращаться, укрепленное на валу кулачковое колесо 15, также начинает вращаться, при этом кулачки кулачкового колеса 15 нажимают через упоры 13 на каждое отдельное зеркало, положение зеркал изменяется, происходит сканирование лазерного излучения в вертикальном направлении. При снижении лазерной головной части 1 фиг. 5 и сканировании лазерного излучения лазерное излучение, вышедшее из лазерной головной части 1, попадает на системы обнаружения лазерного излучения комплексов активной защиты 20. Система обнаружения лазерного излучения комплекса активной защиты 20 фиксирует лазерное излучение и передает информацию об этом в блок управления 21, блок управления 21, принимая принятое излучение за лазерное излучение от лазерного дальномера или лазерного целеуказателя, производит отстрел боеприпаса системы вооружения 22. При следующем попадании лазерного излучения от лазерной головной части 1 на системы обнаружения лазерного излучения комплексов активной защиты 20 танков процесс повторяется. Таким образом, происходит обезоруживание комплекса активной защиты танка.
При попадании лазерного излучения в системы обнаружения лазерного излучения комплексов активной защиты своих танков отстрел боеприпаса не происходит, так как в лазерном излучении лазерной головной части 1 присутствует сигнал "свой-чужой".
Предложенная лазерная головная часть может быть использована с различными средствами доставки к цели, например, реактивными снарядами, артиллерийскими выстрелами в широком диапазоне изменения их калибров, при этом не требуется высокой точности доставки, предложенной лазерной головной части. Кроме того, возможны другие разнообразные способы ее применения, как самостоятельно, так и в сочетании с традиционными боеприпасами.
Источники информации.
1. Утемов С.В., Смагина Т.Ю. Зарубежные лазерные системы дально-метрирования и целеуказания. Вестник Воронежского государственного технического университета. 2011. Т. 7. №1. С. 208-210.
2. Утемов С.В., Смагина Т.Ю. Зарубежные приемные системы предупреждения о лазерном облучении объекта. Вестник Воронежского государственного технического университета. 2009. Т. 5. №11. С. 91-98.
3. Абрамов А.И., Гуменюк Г.А., Евдокимов В.И., Зборовский А.А. Опыт оснащения бронетехники аппаратурой регистрации лазерного излучения. Известия Российской академии ракетных и артиллерийских наук. 2015. №2 (87). С. 50-56.