Устройство обнаружения противотанковых мин с широкой зоной поражения

Полезная модель относится к области технических средств обнаружения противотанковых мин с широкой зоной поражения. Такие мины (противобортовые и противокрышевые) имеют в своей конструкции систему дистанционного наведения, включающей акустический датчик цели [1], [2].
Известны радиолокаторы подповерхностного зондирования, предназначенные для выявления замаскированных взрывных устройств [3]. Недостатком таких приборов является малая дальность обнаружения (всего несколько метров) и большое число ложных срабатываний от неоднородного маскирующего слоя грунта, растительности или снега, что снижает темпы поиска.
Известны средства обнаружения, основанные на способе нелинейной радиолокации. Они включают в себя источник зондирующего СВЧ электромагнитного поля и приемник гармоник отраженного сигнала.
Эти средства предназначены для устойчивого дистанционного выявления взрывных устройств с электронными компонентами, обладающими нелинейностями, на расстоянии до нескольких десятков метров.
Использование данных средств ограничено малой скоростью поиска. Это объясняется большим уровнем помех на местности, засоренной мелкими предметами с нелинейной электропроводностью (контактирующими осколками снарядов, гильзами, кусков ржавой проволоки, элементами разбитых электронных плат и др.).
Техническим результатом полезной модели является обеспечение высокой скорости поиска противотанковых мин с широкой зоной поражения при использовании «нелинейных» РЛС на любой местности.
Поставленный технический результат достигается введением в состав «нелинейной» РЛС источника акустического поля и селективного регистратора низкочастотного сигнала, подключенного к выходу СВЧ приемника гармоник отраженного сигнала. При этом селективный регистратор НЧ сигнала настроен на частоту излучаемого акустического поля. Возбуждающее акустическое поле, воздействуя на акустический датчик мины, изменяет его нелинейные отражательные свойства, что обуславливает появление низкочастотной амплитудной модуляции СВЧ гармоник отраженного электромагнитного поля.
На фиг. 1 показана структурная схема устройства обнаружения противотанковых мин с широкой зоной поражения.
Обнаружитель противотанковых мин с широкой зоной поражения содержит СВЧ генератор 1, приемник СВЧ гармоник 2, селективный НЧ регистратор 3 и излучатель акустического поля 4. При этом селективный НЧ регистратор настроен на частоту акустического поля.
Обнаружитель противотанковых мин с широкой зоной поражения работает следующим образом.
Нелинейные электронные компоненты (транзисторы, диоды, микросхемы и др.) акустического датчика цели (микрофоны и НЧ усилители) системы наведения противотанковой мины (5), попадая в зону облучения СВЧ передатчика НРЛС (1), обуславливают появление гармоник в спектре отраженного СВЧ сигнала, фиксируются приемником (2). Одновременно, за счет воздействия дополнительного акустического поля от источника (4) происходит изменение режимов работы этих нелинейных компонентов электронных схем акустического датчика цели. Это вызывает амплитудную модуляцию отраженного СВЧ сигнала на гармониках на частоте воздействия акустического поля, что фиксируется низкочастотным регистратором (3). Это свидетельствует о наличии противотанковой мины с широкой зоной поражения в зоне действия НРЛС. В то же время, из-за отсутствия акустической чувствительности элементов (микрофонов с НЧ усилителями) у «помеховых» предметов ложных низкочастотных сигналов не возникает.
2
С целью подтверждения возможности получения заявленного технического результата был проведен эксперимент в полевых условиях. В качестве макета акустического датчика противотанковой мины использовался биконический вибратор (длиной 10 см). В центр вибратора подключался микрофон МД-200-11А с нелинейным элементом. В качестве нелинейного элемента использовались полупроводниковые переходы биполярных и полевых транзисторов. Данный макет облучался немодулированным СВЧ электромагнитным полем на частоте 840 МГц. Плотность потока мощности падающего СВЧ поля лежала в пределах 0,01…0,1 Вт/м и измерялась прибором П3-19. При этом подавление собственных гармоник СВЧ генератора осуществлялось за счет СВЧ фильтра низких частот, включенного на его выходе. Прием гармоник СВЧ поля велся с использованием измерительных приемников П5-4Б (вторая гармоника 1680 МГц) и П5-5Б (третья гармоника 2520 МГц), дополнительных СВЧ фильтрами на их входах. В качестве низкочастотного регистратора применяли НЧ анализатор спектра С4-48, подключенный к выходам СВЧ приемников, работающих в «линейном» режиме. Объектами, создающими помехи, служили:
- пластиковый радиопрозрачный контейнер с мелкими металлическими предметами (стреляными гильзами, гвоздями, отрезками арматуры);
- моток ржавой колючей проволоки диаметра 10 см;
- малогабаритный радиоприемник ХЮНДАИ-1600 (питание выкл).
Источник возбуждающего акустического поля состоял из НЧ генератора и рупорного динамического громкоговорителя. Интенсивность акустического поля в месте разложения объектов поиска составила 80…100 дБ и измерялась шумомером «Ассистент SIV». Частота составила 400 Гц и 1000 Гц.
При проведении эксперимента было установлено, что все объекты поиска обнаруживались на естественном фоне (грунты с растительностью) - с регистрацией гармоник СВЧ сигнала. Однако при дополнительном воздействии акустического поля только используемый макет акустического датчика цели мины вызывал появление сигнала низкочастотной амплитудной модуляции на выходе измерительных СВЧ приемников (на частотах 400 Гц и 1000 Гц), что подтверждает возможность измерения заявленного технического результата.
Источники информации:
1. Валецкий К.А. Минное оружие.
М. «Крафт», 2009, с. 151-248.
2. Ключников К.А., Кудрявцев В.Н. Противотанковая противокрышевая мина. Патент РФ на полезную модель №52628. Дата публикации 10.04.2006.
3. Вопросы подповерхностной радиолокации.
Под редакцией Гринева А.Ю.
М. «Радиотехника», 2005, с. 195-200.
4. Щербаков Г.Н. Применение нелинейной радиолокации для дистанционного обнаружения малоразмерных объектов. Специальная техника, 1999, №1, с. 34-39.