СПОСОБ ЗАЩИТЫ ПОДВОДНОЙ ЛОДКИ ОТ ШИРОКОПОЛОСНОЙ МИНЫ-ТОРПЕДЫ
METHOD OF DEFENDING SUBMARINE AGAINST WIDE-RANGE MINE-TORPEDO

Изобретение относится к вооружению подводных лодок, а именно к защите подводных лодок от торпед или мин, преимущественно от широкополосных мин-торпед.
Известен способ защиты подводной лодки от широкополосной мины-торпеды, содержащий обнаружение мины-торпеды, ее классификацию и уклонение от мины-торпеды путем изменения курса или производство реверса [Хвощ В.А. Тактика подводных лодок. - М.: Военное издательство. - 1989, с.152].
Обнаружение мины-торпеды и ее классификация используются и в заявляемом способе.
Причиной, препятствующей достижению в этом аналоге технического результата, обеспечиваемого изобретением, является низкая эффективность защиты подводной лодки, так как последняя, совершая маневр уклонения, в силу инерции попадает в зону поражения миной-торпедой, радиус поражения которой составляет 1000 метров. Войдя в эту зону, подводная лодка вызовет срабатывание мины, вследствие чего из стартового контейнера мины-торпеды выйдет торпеда, которая выполнит операцию наведения на уклоняющуюся подводную лодку и поразит ее [Кондратович А.А., Пиянзов Г.Г. Противоминное оружие. - М.: Военное издательство. - 1989, с.51 - 53; Янковский В. Минная война на море. - Зарубежное военное обозрение. - 1980. - №2. - с.72].
Известен также способ защиты надводных кораблей от торпед, содержащий обнаружение торпеды, ее классификацию, выработку данных стрельбы и производство выстрела для поражения цели глубинными бомбами из реактивной бомбовой установки РБУ-1 000 [Широкорад А.Б. Оружие отечественного флота 1945. - 2000. - М.: Изд-во Харвет. А.С.Т. 1945 - 2001. - С.570 - 576].
Обнаружение торпеды, ее классификация и выработка данных стрельбы используются и в заявляемом способе.
Причиной, препятствующей достижению в этом аналоге технического результата, обеспечиваемого изобретением, является относительно низкая эффективность его для защиты подводной лодки, потому что применяемые в этом способе реактивные снаряды имеют дальность хода под водой, недостаточную для покрытия ошибок в определении местонахождения торпеды.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому (прототипом) является способ защиты подводной лодки от широкополосной мины-торпеды, защищенный патентом РФ №2283793, кл. B63G 9/02, 2005. Он содержит обнаружение и определение угловых координат в режиме шумопеленгования торпеды, вышедшей из стартового контейнера и наводящейся на подводную лодку, ее классификацию, выработку данных стрельбы, производство выстрела устройства, несущего реактивные снаряды, с приходом устройства в расчетную точку на пути его движения пуск реактивных снарядов, эпицентры взрывов которых, равномерно, исключая образование непораженных участков, распределяются в объеме ограниченного водного пространства, сформированного вокруг предварительно рассчитанной точки встречи устройства и торпеды, путем постановки завес из силового поля взрывов реактивных снарядов на пути движения торпеды в телесном угле, обращенном вершиной к подводной лодке и ограниченном усеченной конической поверхностью с осью симметрии, совпадающей с направлением на источник шума, при этом середина оси симметрии совпадает с расчетной точкой встречи устройства с торпедой.
Все признаки способа-прототипа являются и признаками заявляемого способа.
Причиной, препятствующей достижению в способе-прототипе технического результата, обеспечиваемого изобретением, является сложность реализации способа, обусловленная тем, что ограниченное усеченной конической поверхностью водное пространство, в пределах которого осуществляют постановку завес из реактивных снарядов, имеет достаточно большие размеры, что требует большого количества реактивных снарядов, а также значительных габаритов устройства, несущего эти заряды.
Еще одной причиной, препятствующей достижению в способе-прототипе технического результата, обеспечиваемого изобретением, является относительно низкая вероятность поражения торпеды. Дело в том, что при определении области ограниченного водного пространства, в пределах которого осуществляется постановка завес из реактивных снарядов, оценка координат точки встречи устройства, несущего реактивные снаряды, с торпедой производится без учета того, что начальная скорость этого устройства (скорость при выстреле) может значительно отличаться от скорости хода. Поэтому фактическая точка встречи этого устройства с торпедой может значительно отличаться от расчетной, в результате чего торпеда окажется вне зоны поражения.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является упрощение реализации способа и повышение эффективности защиты подводной лодки.
B
Для достижения указанного технического результата в известном способе защиты подводной лодки от широкополосной мины-торпеды, содержащем обнаружение и определение угловых координат в режиме шумопеленгования торпеды, вышедшей из стартового контейнера и наводящейся на подводную лодку, ее классификацию, выработку данных стрельбы, производство выстрела устройства, несущего реактивные снаряды, с приходом устройства в расчетную точку на пути его движения пуск реактивных снарядов, эпицентры взрывов которых, равномерно, исключая образование непораженных участков, распределяются в объеме ограниченного водного пространства, сформированного вокруг предварительно рассчитанной точки встречи устройства и торпеды, путем постановки завес из силового поля взрывов реактивных снарядов на пути движения торпеды в телесном угле, обращенном вершиной к подводной лодке и ограниченном усеченной конической поверхностью с осью симметрии, совпадающей с направлением на источник шума, при этом середина оси симметрии совпадает с расчетной точкой встречи устройства с торпедой, определяют дистанцию от подводной лодки до торпеды методом активной гидролокации, при этом излучают зондирующий сигнал и принимают отраженный от торпеды (гидролокационный) сигнал с помощью узконаправленной антенны, акустическую ось которой устанавливают в направлении на торпеду, предварительно определенном методом шумопеленгования, а дистанцию D от места выстреливания устройства-носителя реактивных снарядов до расчетной точки встречи с торпедой определяют по формулам:
<mrow><mi>τ</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>V</mi><mrow><mi>У</mi><mn>0</mn></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mi>V</mi><mi>У</mi></msub></mrow><mrow><msub><mover accent="true"><mi>V</mi><mo>˙</mo></mover><mi>У</mi></msub></mrow></mfrac></mrow>
,
<mrow><msub><mi>D</mi><mi>B</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mover accent="true"><mi>V</mi><mo>˙</mo></mover><mi>У</mi></msub><mo>⋅</mo><msup><mi>τ</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo>+</mo><mfrac><mrow><mrow><mo>[</mo><mrow><msub><mi>D</mi><mi>П</mi></msub><mo>−</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>t</mi><mn>3</mn></msub><mo>+</mo><mi>τ</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><msub><mi>V</mi><mi>T</mi></msub></mrow><mo>]</mo></mrow><mo>⋅</mo><msub><mi>V</mi><mi>У</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mi>У</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>V</mi><mi>Т</mi></msub></mrow></mfrac></mrow>
,
У0
где V - начальная скорость устройства-носителя реактивных снарядов;
У
V - скорость хода устройства-носителя реактивных снарядов;
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>V</mi><mo>˙</mo></mover><mi>У</mi></msub></mrow>
- замедление устройства-носителя реактивных снарядов после выстреливания;
У
τ - время движения устройства-носителя реактивных снарядов на участке от места выстреливания до точки, в которой его скорость снижается до уровня V;
П
D - дистанция от подводной лодки до торпеды в момент ее обнаружения и определения дальности методом активной гидролокации;
З
П
t - время задержки от момента определения дальности торпеды на дистанции D до выстреливания устройства-носителя реактивных снарядов;
Т
V - скорость хода торпеды.
Отсутствуют какие-либо источники информации, в которых вновь введенные действия были описаны самостоятельно или в совокупности с остальными элементами заявляемого способа. Поэтому предлагаемый способ следует считать новым и имеющим изобретательский уровень.
Изобретение поясняется чертежом, на котором приведена схема защиты подводной лодки от торпеды.
Сущность предлагаемого способа защиты подводной лодки от мины-торпеды заключается в следующем.
П
П
На подводной лодке в режиме шумопеленгования по шумам, издаваемым винтами торпеды после выхода последней из стартового контейнера и начала наведения на подводную лодку, осуществляют оценку угловых координат торпеды - курсового угла и вертикального угла прихода шума. После определения этих углов на подводной лодке включают режим активной гидролокации. В этом режиме определяют только дистанцию Dот подводной лодки до торпеды. При этом для излучения зондирующего сигнала и для приема гидролокационного (отраженного от торпеды) сигнала используют одну и ту же узконаправленную антенну, акустическую ось которой устанавливают в направлении на торпеду, предварительно определенном в режиме шумопеленгования. Режим активной гидролокации можно использовать кратковременно, лишь на время определения дистанции D. Кратковременное использование этого режима и узкая характеристика направленности антенны обеспечивают низкую вероятность обнаружения подводной лодки по излучению зондирующего сигнала.
П
После определения дальности D с помощью бортовой информационной управляющей системы (БИУС) подводной лодки осуществляют расчет данных для стрельбы. Они содержат размеры и форму ограниченного водного пространства, в котором должна осуществляться постановка завес реактивных снарядов, количество этих снарядов, углы и моменты их пуска и т.д. Необходимые для расчета константы (например, скорости хода торпеды и устройства-носителя реактивных снарядов) содержатся в памяти БИУС.
На Фиг. показано взаимное расположение подводной лодки, торпеды, устройства-носителя реактивных снарядов, а также область ограниченного водного пространства, в пределах которого осуществляют постановку завес реактивных снарядов. Это пространство ограничено усеченной конической поверхностью и площадями завес - ближайшей к подводной лодке и наиболее удаленной от нее.
На Фиг. приняты следующие обозначения:
ПЛ - подводная лодка;
У - устройство-носитель реактивных снарядов;
Т - торпеда;
I
F - площадь завесы, ближайшей к подводной лодке;
СР
F - площадь завесы, поставленной в расчетной точке встречи устройства-носителя реактивных снарядов с торпедой;
II
F - площадь завесы, наиболее удаленной от подводной лодки;
Р
D - дистанция от места выстреливания устройства-носителя реактивных снарядов (от подводной лодки) до расчетной точки начала постановки завес;
B
D - дистанция от места выстреливания устройства-носителя реактивных снарядов до расчетной точки его встречи с торпедой;
П
S- участок пути движения устройства-носителя реактивных снарядов с постановкой завес.
Расчет осуществляется в следующей последовательности.
B
1. Рассчитывают дистанцию D по формулам:
<mrow><mi>τ</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>V</mi><mrow><mi>У</mi><mn>0</mn></mrow></msub><mo>−</mo><msub><mi>V</mi><mi>У</mi></msub></mrow><mrow><msub><mover accent="true"><mi>V</mi><mo>˙</mo></mover><mi>У</mi></msub></mrow></mfrac><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>D</mi><mi>B</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mover accent="true"><mi>V</mi><mo>˙</mo></mover><mi>У</mi></msub><mo>⋅</mo><msup><mi>τ</mi><mn>2</mn></msup></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo>+</mo><mfrac><mrow><mrow><mo>[</mo><mrow><msub><mi>D</mi><mi>П</mi></msub><mo>−</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><msub><mi>t</mi><mn>3</mn></msub><mo>+</mo><mi>τ</mi></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><msub><mi>V</mi><mi>T</mi></msub></mrow><mo>]</mo></mrow><mo>⋅</mo><msub><mi>V</mi><mi>У</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mi>У</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>V</mi><mi>Т</mi></msub></mrow></mfrac><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
У0
где V - начальная скорость устройства-носителя реактивных снарядов;
У
V - скорость хода устройства-носителя реактивных снарядов;
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>V</mi><mo>˙</mo></mover><mi>У</mi></msub></mrow>
- замедление устройства-носителя реактивных снарядов после выстреливания;
У
τ - время движения устройства-носителя реактивных снарядов на участке от места выстреливания до точки, в которой его скорость снижается до уровня V;
П
D - дистанция от подводной лодки до торпеды в момент ее обнаружения и определения дальности методом активной гидролокации;
З
П
t - время задержки от момента определения дальности торпеды на дистанции D до выстреливания устройства-носителя реактивных снарядов;
Т
V - скорость хода торпеды.
П
2. Рассчитывают длину участка пути S по формуле:
<mrow><msub><mi>S</mi><mi>П</mi></msub><mo>=</mo><mn>6</mn><msub><mi>σ</mi><mi>D</mi></msub><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>3</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
D
П
где σ - средняя квадратичная ошибка в определении дальности D методом активной гидролокации.
P
3. Рассчитывают дистанцию D от подводной лодки до расчетной точки начала постановки завес реактивных снарядов по формуле:
<mrow><msub><mi>D</mi><mi>P</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>D</mi><mi>B</mi></msub><mo>−</mo><mfrac><mrow><msub><mi>S</mi><mi>П</mi></msub></mrow><mn>2</mn></mfrac><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>4</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
cp
П
4. Рассчитывают площадь F завесы в середине участка пути S по формуле:
<mrow><msub><mi>F</mi><mrow><mi>C</mi><mi>P</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mi>π</mi><mrow><mo>[</mo><mrow><mfrac><mi>B</mi><mn>2</mn></mfrac><mo>+</mo><msub><mi>D</mi><mi>B</mi></msub><mo>⋅</mo><mi>t</mi><mi>g</mi><mn>3</mn><msub><mi>α</mi><mrow><mi>У</mi><mi>П</mi></mrow></msub></mrow><mo>]</mo></mrow><mo>⋅</mo><mrow><mo>[</mo><mrow><mfrac><mi>Ш</mi><mn>2</mn></mfrac><mo>+</mo><msub><mi>D</mi><mi>B</mi></msub><mo>⋅</mo><mi>t</mi><mi>g</mi><mn>3</mn><msub><mi>α</mi><mrow><mi>К</mi><mi>У</mi></mrow></msub></mrow><mo>]</mo></mrow><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>5</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
где В - высота проекции корпуса подводной лодки на вертикальную плоскость, перпендикулярную линии пути движения устройства-носителя реактивных снарядов;
Ш - ширина проекции корпуса подводной лодки на вертикальную плоскость, перпендикулярную линии пути движения устройства-носителя реактивных снарядов;
УП
α - средняя квадратичная ошибка определения угла визирования торпеды с подводной лодки в вертикальной плоскости;
КУ
α - средняя квадратичная ошибка определения курсового угла торпеды (угла визирования торпеды с подводной лодки) в горизонтальной
плоскости.
CP
П
5. Рассчитывают необходимое число N снарядов в завесе площадью F в середине участка пути S по формуле:
<mrow><mi>N</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>S</mi><mi>П</mi></msub><mo>⋅</mo><mn>2,4</mn><msub><mi>F</mi><mrow><mi>С</mi><mi>Р</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mi>Δ</mi><mi>V</mi></mrow></mfrac><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>6</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
где ΔV - объем водного пространства, в котором обеспечивается поражение торпеды при взрыве одного реактивного снаряда в случае попадания торпеды в этот объем.
П
6. Рассчитывают промежуток ΔS участка S пути, через который следует производить постановку завес реактивных снарядов, по формуле:
<mrow><mi>Δ</mi><mi>S</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><mi>R</mi><mo>⋅</mo><msub><mi>V</mi><mi>У</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mi>T</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>V</mi><mi>У</mi></msub></mrow></mfrac><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mrow><mo>(</mo><mn>7</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>
где R - радиус поражения торпеды зарядом реактивного снаряда.
П
Аналогично пунктам 4 и 5 рассчитывают площадь завесы и необходимое в ней число реактивных снарядов для каждой из завес, планируемых к постановке на пути S с интервалом ΔS.
Углы и моменты пуска реактивных снарядов определяются БИУС по специальной программе, обеспечивающей установление завес реактивных снарядов перпендикулярно линии движения устройства-носителя реактивных снарядов с интервалом ΔS, и таким образом, что эпицентры взрывов реактивных снарядов в каждой из завес распределены равномерно.
Устройство-носитель реактивных снарядов находится в торпедном аппарате подводной лодки полностью снаряженное и готовое к выстрелу.
П
По команде БИУС устройство выстреливается и направляется к торпеде, то есть к точке, определяемой ее дальностью и угловыми координатами в момент выстрела. С приходом устройства в расчетную точку начала участка S оно осуществляет постановку завес реактивных снарядов перпендикулярно линии движения с интервалом ΔS между завесами и последующий взрыв этих снарядов.
Описанные действия обеспечивают достаточно высокую вероятность попадания торпеды в область водного пространства с установленными в нем завесами реактивных снарядов и поражение торпеды.
Предлагаемый способ достаточно легко реализуем. В качестве устройства-носителя реактивных снарядов может служить устройство, конструкция которого аналогична устройству, защищенному патентом РФ №2283793, то есть устройству, реализующему способ-прототип.
П
D
П
D
Из уравнений (1)÷(6) видно, что количество N реактивных снарядов, входящих в состав каждой из завес, в значительной степени определяется средней квадратичной ошибкой определения дальности D (ошибкой σ). В заявляемом способе эта ошибка значительно меньше, чем в способе-прототипе. В формуле изобретения способа-прототипа определение дистанции D торпеды не предусмотрено, так как там для определения ее координат используется только шумопеленгование, а оно само по себе не позволяет определить дальность до цели. В описании способа-прототипа предложено эту дальность определять триангуляционным методом. В принципе это возможно, но весьма проблематично, так как для этого нужно определить, как минимум, два разных пеленга на одну и ту же неподвижную или малоподвижную (в данном случае торпеду) цель из разных точек с известными координатами. В любом случае ошибка определения дальности этим методом будет значительно больше, чем ошибка σ определения дальности в заявляемом способе, где для этой цели применяется метод активной гидролокации. Это позволяет сделать вывод, что количество N реактивных снарядов, необходимое для обеспечения той же вероятности поражения торпеды в заявляемом способе, будет значительно меньше, чем в способе-прототипе. Это упрощает реализацию носителя этих зарядов и реализацию способа в целом.
B
У0
У
В способе-прототипе расчет дистанции D осуществляется без учета того, что начальная скорость V может значительно превышать скорость V хода. При этом расчет ведут по формуле:
<mrow><msub><mi>D</mi><mi>B</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>D</mi><mi>П</mi></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>V</mi><mi>У</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mi>T</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>V</mi><mi>У</mi></msub></mrow></mfrac><mo>−</mo><msub><mi>t</mi><mi>З</mi></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>V</mi><mi>T</mi></msub><mo>⋅</mo></mrow>
B
Это обстоятельство приводит к существенной ошибке в определении дистанции D от места выстреливания устройства-носителя реактивных снарядов до расчетной точки его встречи с торпедой (до центра области водного пространства, предназначенного для постановки завес реактивных снарядов), что в свою очередь снижает вероятность попадания торпеды в зону поражения.
П
Т
У
З
У0
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>V</mi><mo>˙</mo></mover><mi>У</mi></msub><mo>=</mo><mn>10</mn><mi>м</mi><mo>/</mo><msup><mi>с</mi><mn>2</mn></msup><mo>.</mo></mrow>
Примем для определенности: D = 1000 м; V = V = 10 м/с; t = 0; V = 50 м/с;
В этих условиях для способа-прототипа получим:
<mrow><msub><mi>D</mi><mi>B</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>1000</mn><mo>⋅</mo><mn>10</mn></mrow><mrow><mn>10</mn><mo>+</mo><mn>10</mn></mrow></mfrac><mo>−</mo><mn>0</mn><mo>⋅</mo><mn>10</mn><mo>=</mo><mn>500</mn><mtext> </mtext><mi>м</mi></mrow>
B
Фактическая же дистанция D в соответствии с уравнениями (1) и (2) определится:
<mrow><mi>τ</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>50</mn><mo>−</mo><mn>10</mn></mrow><mrow><mn>10</mn></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>4</mn><mtext> </mtext><mi>с</mi><mo>.</mo></mrow>
<mrow><msub><mi>D</mi><mi>B</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>10</mn><mo>⋅</mo><msup><mn>4</mn><mn>2</mn></msup></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo>+</mo><mfrac><mrow><mrow><mo>[</mo><mrow><mn>1000</mn><mo>−</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>0</mn><mo>+</mo><mn>4</mn></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><mn>10</mn></mrow><mo>]</mo></mrow><mo>⋅</mo><mn>10</mn></mrow><mrow><mn>10</mn><mo>+</mo><mn>10</mn></mrow></mfrac><mo>=</mo><mn>560</mn><mtext> </mtext><mi>м</mi><mo>.</mo></mrow>
B
Нетрудно видеть, что в способе-прототипе дистанция D определяется с ошибкой порядка 60 м (она составляет 500 м вместо фактической 560 м). Это существенно снижает вероятность попадания торпеды в зону поражения.
В заявляемом способе за счет учета высокой начальной скорости и замедления устройства-носителя реактивных снарядов на начальном (стартовом) участке траектории эта ошибка отсутствует. Это обеспечивает попадание расчетной точки встречи этого устройства с торпедой в центр зоны поражения, что существенно повышает вероятность попадания торпеды в эту зону и в конечном итоге повышает эффективность защиты подводной лодки от торпеды.