ИНТЕГРИРОВАННАЯ ПОДСИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОТИВОТОРПЕДНОЙ ЗАЩИТЫ НАДВОДНОГО КОРАБЛЯ
INTEGRATED CONTROL SUBSYSTEM FOR ANTI-TORPEDO PROTECTION OF SURFACE SHIP

Область техники
Изобретение относится к информационно-управляющим системам и предназначено для сбора и обработки информации, решения задачи противоторпедной защиты надводного корабля и выработки управляющих команд для систем вооружения и технических средств корабля.
Уровень техники
Известны системы автоматизированного управления на надводном корабле, решающие задачу противоторпедной защиты, которые включают комплексы и системы: торпедного вооружения, применения средств помехопостановки, гидроакустического обнаружения и целеуказания, управления движением надводного корабля, навигационным, связи, каждая из которых решает только отдельные функционально разграниченные задачи. Задачи управления комплексом торпедного вооружения решает «Система управления противолодочной обороны и противоторпедной защиты надводного корабля». Задачи управления гидроакустическим комплексом решает «Интегрированная система подводного наблюдения надводного корабля». Задачи управления комплексом управления движением надводного корабля решает «Интегрированная мостиковая система» [1]. Задачи управления комплексами противовоздушной обороны решает «Интегрированная подсистема управления ПВО». Задачи управления зенитными ракетно-артиллерийскими комплексами решает «Интегрированная подсистема управления ЗРАК».
При этом управление режимами работы и средствами комплексов при организации противоторпедной защиты корабля производится автономно, технически независимо друг от друга, построено на разнотипных приборах, имеющих, как правило, разнородную аппаратно-программную платформу и реализующих определенные функции и фрагменты задач управления объектами конкретного функционального назначения и спроектирована соответственно под определенные типы комплексов торпедного вооружения, гидроакустического, комплекса управления движением НК и других комплексов.
Недостатком таких систем автоматизированного управления при решении задачи противоторпедной защиты надводных кораблей является:
- снижение эффективности средств гидроакустического обнаружения и целеуказания, гидроакустического и огневого противодействия при совместном применении в ходе отражения торпедной атаки из-за возникновения проблем совместимости их функционирования;
- сильное влияние человеческого фактора на устойчивость, качество, принятия решений и время управления действиями по противоторпедной защите корабля.
Наиболее близким техническим решением в системах автоматизированного управления, принятым за прототип, является интегрированная система боевого управления надводного корабля, содержащая информационную подсистему, включающую интегрированную систему подводного наблюдения, управляющую подсистему, в которую входит система управления комплексом противолодочной обороны и противоторпедной защиты, интегрированная подсистема радиоэлектронной борьбы, включающая комплекс средств помехопостановки, интегрированную подсистему противовоздушной обороны с зенитным ракетно-артиллерийским комплексом, исполнительную подсистему, обеспечивающую предстартовую подготовку, пуск торпед и противолодочного оружия, интегрированную мостиковую систему, которая осуществляет комплексный сбор, обработку и визуализацию данных от корабельных систем управления актуальной информации о местонахождении и состояния корабля для принятия оперативных решений, интегрированный навигационный комплекс, осуществляющий непрерывную выдачу пользователю полное навигационное решение (координаты, скорость, ускорение, угловую ориентацию), интегрированный комплекс связи, который обеспечивает корабельное руководство оперативно-тактической связью и связью взаимодействия, и обеспечивающие системы, такие как: система совместного безопасного применения оружия, автоматизированный комплекс навигации и гиростабилизации (АКНГ) «Чардаш», автоматизированный комплекс обмена информацией и другие системы и средства, находящиеся на вооружении надводных кораблей ВМФ России, обеспечивающие решение задачи применения оружия по подводным целям. [2, 3, 4, 5, 6].
Недостатками прототипа являются низкая эффективность функционирования системы управления в решении задач противоторпедной защиты, связанная со следующими техническими характеристиками:
- большое время, низкая надежность прохождения информации для лиц, принимающих решение на управление применением средств помехопостановки и противоторпедного оружия надводного корабля по причине многозвенной организации передачи информации между интегрированной системой подводного наблюдения, боевой информационно-управляющей системы и комплексами средств помехопостановки;
- отсутствие использования информационных средств уточнения позиции обнаруженной в режиме шумопеленгования торпеды относительно корабля для принятия решений об организации использования средств противоторпедной защиты;
- низкое качество управления и координация обусловленное отсутствием централизованного управления и координации между системами в условиях дефицита времени на организацию самообороны корабля от атакующей торпеды;
- отсутствие автоматизации процесса информационного обеспечения данными контроля технического состояния и режимов работы комплексов и средств обнаружения и целеуказания, помехопостановки, гидроакустического и огневого противодействия в целях противоторпедной защиты;
- отсутствие возможности управления комплексным применением средств противоторпедной защиты надводного корабля.
Отличием прототипа является то, что в интегрированную систему боевого управления надводного корабля, включающую информационную подсистему, в которую входит интегрированная система подводного наблюдения (ИСПН), управляющую подсистему, включающая, интегрированную подсистему радиоэлектронной борьбы (ИПС РЭБ), подсистему противолодочной обороны и противоторпедной защиты надводного корабля (ПС ПЛО-ПТЗ), интегрированную подсистему противовоздушной обороны (ИПС ПВО) с соответствующими комплексами вооружения, исполнительную подсистему, обеспечивающую предстартовую подготовку, пуск торпед и противоторпедного оружия, введена:
В управляющую подсистему:
- интегрированная подсистема управления противоторпедной защиты (ИПСУ ПТЗ), которая осуществляет централизованное управление, координацию и контроль технического состояния всех подсистем управления и соответствующих им комплексов надводного корабля и осуществляет централизованное управление ими в процессе противоторпедной защиты, что повышает качество управления и координацию между подсистемами, а также позволяет осуществлять централизованный контроль информации о состоянии технических систем.
Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.
Целью изобретения является создание высокопроизводительной интегрированной подсистемы управления техническими средствами обнаружения и целеуказания, гидроакустического и огневого противодействия, обеспечивающей максимальную оперативность обмена информацией и выработку управляющих команд в интересах повышения эффективности данных средств при решении задачи противоторпедной защиты.
Раскрытие сущности изобретения
Задачей изобретения является создание интегрированной подсистемы управления противоторпедной защиты надводного корабля, которая повысит эффективность, надежность и живучесть функционирования системы боевого управления при решении задачи противоторпедной защиты корабля с помощью автоматизации комплексного применения технических средств обнаружения и целеуказания, гидроакустического и огневого противодействия.
Сущность изобретения заключается в том, что в интегрированную систему боевого управления надводного корабля, введена интегрированная подсистема управления противоторпедной защитой (ИПСУ ПТЗ), которая осуществляет централизованное управление, координацию и контроль технического состояния всех подсистем управления и соответствующих им комплексов корабля и осуществляет централизованное управление ими в процессе противоторпедной защиты.
При этом интегрированная система подводного наблюдения (ИСПН), интегрированная подсистема радиоэлектронной борьбы (ИПС РЭБ), подсистема противолодочной обороны и противоторпедной защиты надводного корабля (ПС ПЛО-ПТЗ), интегрированная подсистема противовоздушной обороны (ИПС ПВО), интегрированная подсистема управления противоторпедной защиты (ИПСУ ПТЗ), соединены между собой общекорабельной системой обмена данными (ОКСОД), что обеспечивает, при организации управления противоторпедной защиты, возможность интегрированной подсистеме управления противоторпедной защиты (ИПСУ ПТЗ), осуществлять централизованное управление, координацию работы и контроль технического состояния всех подсистем и соответствующих им комплексов НК, так же соединение интегрированной мостиковой системы (ИМС) и интегрированной системы подводного наблюдения (ИСПН) непосредственно с общекорабельной системой обмена данными (ОКСОД) обеспечивает непосредственный обмен между подсистемами необходимой для них информацией, что позволяет сократить время, повысить надежность и достоверность доведения информации о маневрировании, необходимой для комплексного применения средств целеуказания, гидроакустического и огневого противодействия подводной цели.
Информационная подсистема ИСБУ (ИнфП) подключена шиной информационного обмена, к информационной системе подводного наблюдения (ИСПН), что обеспечивает возможность управления работой данной системой, контроль ее технического состояния и сокращения времени получения целеуказания для решения задачи противоторпедной защиты.
Интегрированная подсистема управления противоторпедной защитой (ИПСУ ПТЗ) и управляющая подсистема интегрированной системы боевого управления (УП) подключены самостоятельной шиной информационного обмена друг к другу, и к подсистемам ПЛО-ПТЗ, интегрированной подсистеме РЭБ, интегрированной подсистеме ПВО, по которой ИПСУ ПТЗ управляет соответствующими комплексами вооружения, в случае отказа в работе ИПСУ ПТЗ, управление противоторпедной защитой переходит к управляющей подсистеме ИСБУ с сохранением своих функций, что обеспечивает дублирование важных функций управления комплексами ПЛО-ПТЗ, РЭБ и ПВО.
При этом системотехнические решения подсистем унифицированы, информационная подсистема (ИнфП), управляющая подсистема ИСБУ (УП), интегрированная подсистема радиоэлектронной борьбы (ИПС РЭБ), подсистема противолодочной обороны и противоторпедной защиты надводного корабля (ПС ПЛО-ПТЗ), интегрированная подсистема противовоздушной обороны (ИПС ПВО), интегрированная подсистема управления противоторпедной защиты (ИПСУ ПТЗ), включает пульт управления (ПУ). Интегрированная мостиковая система (ИМС), интегрированный навигационный комплекс (ИНК), интегрированный комплекс связи (ИКС) и обеспечивающие системы (ОС) имеют центральный прибор контроля и управления (ЦПКУ), приборы контроля и управления (ПКУ), количество которых определяется типами соответствующих комплексов, но без пульта управления. Пульты управления всех подсистем и центральные приборы контроля и управления (ЦПКУ) ИМС, ИНК, ИКС и ОС подключены к общекорабельной системе обмена данными (ОКСОД), центральные приборы контроля и управления подсистем подключены шиной информационного обмена к соответствующим пультам управления, приборы контроля и управления подсистем подключены шиной информационного обмена к соответствующим центральным приборам контроля и управления, при этом приборы контроля и управления подсистем так же подключены к и/или каналам информационного обмена, исполнительным механизмам, датчикам, сигнализаторам приборов и устройств комплексов надводного корабля, все пульты управления, центральные приборы контроля и управления, приборы контроля и управления выполнены на унифицированной аппаратно-программной базе.
Унификация системотехнических решений в соответствии с вышеуказанной структурой обеспечивает упрощение (повышение технологичности) управления противоторпедной защиты надводного корабля, в интегрированной системе боевого управления.
Совокупность отличительных признаков заявляемого изобретения обеспечивает выполнение поставленной технической задачи.
Из изученной научно-технической и патентной информации авторам не известно устройство с указанными в формуле изобретения отличительными признаками, это дает основание сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критериям изобретения.
Краткое описание графического материала
На фиг. 1. представлена функциональная схема работы заявленного изобретения, которая состоит из: информационной подсистемы ИСБУ (1), интегрированной системы подводного наблюдения (2), управляющей подсистемы ИСБУ (4), интегрированной подсистемы управления противоторпедной защиты (5), интегрированной подсистемы радиоэлектронной борьбы (6), подсистемы противолодочной обороны и противоторпедной защиты (7), интегрированной подсистемы противовоздушной обороны (8), комплекса средств помехопостановки (9), комплекса противолодочной обороны и противоторпедной защиты (10), зенитного ракетно-артиллерийского комплекса (11), исполнительной подсистемы ИСБУ (12), интегрированной мостиковой системы (13), интегрированного навигационного комплекса (14), интегрированного комплекса связи (15), обеспечивающих систем (16).
Информационная подсистема ИСБУ (1), управляющая подсистема ИСБУ (4), интегрированная подсистема управления противоторпедной защиты (5), интегрированная подсистема радиоэлектронной борьбы (6), подсистемы противолодочной обороны и противоторпедной защиты (7), интегрированная подсистема противовоздушной обороны (8), интегрированная мостиковой система (13), интегрированный навигационный комплекс (14), интегрированный комплекс связи (15), обеспечивающие системы (16), соединены между собой общекорабельной системой обмена данными (3).
Информационная подсистема ИСБУ (1) подключена шиной информационного обмена, к интегрированной системе подводного наблюдения (2), интегрированная подсистема РЭБ (6) подключена шиной информационного обмена к комплексу СПП (9), подсистема противолодочной обороны и противоторпедной защиты (7) подключена шиной информационного обмена, к комплексу противолодочной обороны и противоторпедной защиты (10), интегрированная подсистема ПВО (8) подключена шиной информационного обмена, к зенитному ракетно-артиллерийскому комплексу (11), управляющая подсистема ИСБУ (4) и интегрированная подсистема управления противоторпедной защиты (5) подключены самостоятельной шиной информационного обмена друг к другу и к подсистемам комплексов РЭБ (6), ПЛО-ПТЗ (7) и ПВО (8).
При этом системотехнические решения подсистем управления унифицированы, информационная подсистема ИСБУ (1), управляющая подсистема ИСБУ (4), интегрированная подсистема управления противоторпедной защиты (5), интегрированная подсистема РЭБ (6), подсистема противолодочной обороны и противоторпедной защиты (7), интегрированная подсистема ПВО (8) включают только пульт управления (17). Интегрированная система подводного наблюдения (2), комплекс средств помехопостановки (9), комплекс противолодочной обороны и противоторпедной защиты (10), зенитный ракетно-артиллерийский комплекс (11), интегрированная мостиковая система (13), интегрированный навигационный комплекс (14), интегрированный комплекс связи (15), обеспечивающие системы (16), каждый включает центральный прибор контроля и управления (18), приборы контроля и управления (19), количество которых определяется типами соответствующих комплексов.
Пульты управления (17) всех подсистем и центральные приборы контроля и управления (18) интегрированной мостиковой системы (13), интегрированного навигационного комплекса (14), интегрированного комплекса связи (15), общекорабельной системы (16) подключены к общекорабельной системе обмена данными (3). ИСПН (2) и подсистемы комплексов подключены шиной информационного обмена к соответствующим пультам управления (17), приборы контроля и управления (18) всех комплексов и систем подключены шиной информационного обмена к соответствующим центральным приборам контроля и управления (18), при этом приборы контроля и управления (19) комплексов и систем, так же подключены к и/или каналам информационного обмена, исполнительным механизмам, датчикам, сигнализаторам приборов и устройств комплексов (20) надводного корабля.
Все пульты управления (17), центральные приборы контроля и управления (18), приборы контроля и управления (19) выполнены на унифицированной аппаратно-программной базе.
Осуществление изобретения
Интегрированная подсистема управления противоторпедной защиты надводного корабля работает следующим образом: с поступлением информации от ИСПН (2) об обнаружении торпеды, идущей на корабль, УП ИСБУ (4) запускает в ИПСУ ПТЗ (5) задачу организации противоторпедной защиты корабля с комплексным применением средств обнаружения, целеуказания, гидроакустического и огневого противодействия. ИПСУ ПТЗ (5) через шину обмена данными УП ИСБУ (4) получает доступ к информационному обмену с подсистемами и комплексами: ИСПН (2), ИПС РЭБ (6), ПС ПЛО-ПТЗ (7), ИПС ПВО (8), ИМС (13), ИНК (14), ИКС (15) и ОС (16), оценивая состояние и техническую готовность к решению задачи. От ПУ ИПСУ ПТЗ (17) исходные данные, задания и необходимые исходные данные по режимам функционирования и работе комплексов поступают на пульты управления: ИнфП (1), УП (4), ИПС РЭБ (6), ПСУ ПЛО-ПТЗ (7) и ИПС ПВО (8), по локальной вычислительной сети ОКСОД (3). В соответствии с этими заданиями в вычислительных средствах ПУ выбираются и запускаются на решения необходимые программы, которые формируют исходные данные и сигналы управления для соответствующих ЦПКУ (18). Программы в ЦПКУ (18) формируют информационные и логико-временные диаграммы работы подключенных к ним ПКУ. В соответствии с данными диаграммами ПКУ (19) осуществляют ввод данных в приборы комплексов и систем через информационные каналы (К), управление исполнительными механизмами (ИМ) конкретных устройств и приборов комплекса или системы. Параллельно ПКУ (19) осуществляют обмен цифровыми и аналоговыми данными, релейными сигналами и принимают данные от датчиков (Д) и сигналы от сигнализаторов (С) приборов и устройств комплексов, управляя их работой и контролируя техническое состояние. Обработка полученных ПКУ (19) данных осуществляется на трех уровнях соответственно: в вычислительных средствах самого ПКУ (19), в ЦПКУ (18) и при необходимости в ПУ (17). Контроль состояния приборов комплекса и параметров режимов их функционирования отображается на экранах ПУ (17). Таким образом, управление осуществляется на четырех уровнях, на нижнем уровне с помощью ПКУ (19), на следующем уровне - ЦПКУ (18) контролирует и организует (координирует) работу ПКУ (19), ПУ (17) ИПСУ ПТЗ, через ПУ (17) УП ИСБУ, осуществляет управление маневрированием и комплексным применением средств ПТЗ.
По ОКСОД (3) информация о положении цели от источников целеуказания, через ИПСН (2), которая управляет работой, осуществляет контроль их технического состояния и получение данных поступает в ИПСУ ПТЗ (5). По ОКСОД (3) информация о положении надводного корабля от навигационного комплекса через ИНК (14), которая управляет работой данной системой, осуществляет контроль ее технического состояния и получение данных, а так же информация о параметрах движения надводного корабля от ИМС (13) поступает в ИПСУ ПТЗ (5).
От всех подсистем, задействованных в управлении противоторпедной защиты, в ИПСУ ПТЗ (5), через пульт управления УП ИСБУ (4), поступает информация о техническом состоянии и режимах работы подсистем и приборов, устройств комплексов и систем. На основании этой информации с пульта управления УП (4) осуществляется управление, контроль работы и технического состояния, координированное управление всей ИСБУ и комплексов ИМС, ИНК, ИКС и ОС для решения задачи ПТЗ.
Параллельно с этим между подсистемами управления по ОКСОД (3) постоянно идет взаимообмен информацией, данными и сигналами, необходимыми для управления внутри каждой подсистемы приборами и устройствами соответствующего комплекса. При этом УП ИСБУ (4) и ИПСУ ПТЗ (5) подключены шиной информационного обмена друг к другу и к подсистемам РЭБ (6), ПЛО-ПТЗ (7), ПВО (8), по которой ИПСУ ПТЗ (5), управляет комплексами СПП (9), ПЛО-ПТЗ (10) и ЗРАК (11), в случае отказа в работе ИПСУ ПТЗ (5), управление комплексом переходит к УП ИСБУ (4), с сохранением своих функций управления.
Данное устройство по сравнению с прототипом позволяет:
- сократить время, повысить надежность прохождения информации для лиц, принимающих решение на управление применением средств помехопостановки и противоторпедного оружия надводного корабля для многозвенной организации передачи информации между интегрированной системой подводного наблюдения, боевой информационно-управляющей системы и комплексами средств помехопостановки;
- использовать информационные средства уточнения позиции, обнаруженной в режиме шумопеленгования торпеды относительно корабля для принятия решений об организации использования средств противоторпедной защиты;
- повысить качество централизованного управления и координации между системами и комплексами корабля в условиях дефицита времени на организацию самообороны корабля от атакующей торпеды;
- автоматизировать процесс информационного обеспечения данными контроля технического состояния и режимов работы комплексов и средств обнаружения и целеуказания, помехопостановки, гидроакустического и огневого противодействия в целях противоторпедной защиты;
- управлять комплексным применением средств противоторпедной защиты надводного корабля.
Использование изобретения в вооружении и военной технике, позволяет успешно выполнять боевую задачу самообороны надводного корабля, которая непосредственно зависит от времени выполнения операций подготовки и пуска средств обнаружения и целеуказания, гидроакустического и огневого противодействия.
Источник информации
1. Патент №2453909 от 20.06.2012 г.
2. Патент RU 53473 от 21.11.2005 г.
3. Организация управления корабельным оружием в интегрированных системах боевого управления [Электронный ресурс] / 2016 - Режим доступа: https://militaryreview.ru - (Дата обращения: 27.02.2019).
4. ИСБУ корабля на основе БИУС «ТРЕБОВАНИЕ-М» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://concera-agat.ru. - (Дата обращения: 27.02.2019).
5. Землянов А.Б. Интеграция систем управления оружием кораблей // Морская радиоэлектроника. - 2008. - №1.
6. Музыченко О.Н. Принципы создания интегрированных систем боевого управления надводных кораблей // Информ.-анал. Журнал корпорации «Фазотон-НИИР». - 2013. - №3.