Противотанковая мина "Стрекоза-М" с возможностью пространственного перемещения с зависанием и переворачиванием в воздухе, разведки, нейтрализации и поражения мобильных бронированных целей
ANTI-TANK MINE "STREKOSA-M" WITH POSSIBILITY OF SPATIAL MOVEMENT WITH HOVERING AND REVERSIBILITY IN AIR, RECONNAISSANCE, NEUTRALISATION, AND DAMAGE OF MOBILE ARMOURED TARGETS

Изобретение относится, с одной стороны, к дистанционно устанавливаемым минам, предназначенным для нейтрализации или поражения танков и других наземных транспортных средств, главным образом бронированных, а с другой стороны - к размещению вооружения на безэкипажных малогабаритных летательных аппаратах вертолетного типа (мультикоптерах).
Известны противотанковые мины (боевые элементы) кумулятивного действия, в том числе противоднищевые, содержащие корпус со встроенными в него зарядом взрывчатого вещества (ВВ) с кумулятивной облицованной металлом воронкой, с вертикальным расположением оси при горизонтальном положении корпуса и вертикальной ориентацией вектора кумулятивного действия (ориентацией воронки), а также системой управления (устройствами предохранения и срабатывания), с возможностью ее доставки воздушным носителем, в том числе экипажным вертолетом, на место установки («лежки») в ожидании наезда на нее танка или иного подвижного наземного транспортного средства («цели») [Противопехотные и противотанковые мины стран НАТО: Курсовая работа. СПб.: СПбГПУ, Военная кафедра, 2002. - http://www.rc-p.ru/istoriya_texniki/kursovaya_protivopexotnye_i.html].
При этом мину могут сбрасывать с высоты не менее 15-20 метров [Анатолий Горлов. Авиация ЦВО «заминировала» полигон с воздуха. - http://rg.ru/2014/02/21/reg-urfo/poligon-anons.html], с последующим ее пассивным падением на грунт в неподвижное положение, с возможностью срабатывания под целью в случае наезда на нее (т.е. из-под цели).
Производятся серийно и состоят на вооружении армий ряда государств, включая Россию.
К недостаткам таких мин следует отнести (под углом зрения заявляемого изобретения) недостаточную их эффективность, обусловленную:
- низкой вероятностью совмещения траектории цели с местом «лежки» мины при принципиальной невозможности самостоятельного ее перемещения в какое-либо другое место «лежки» (поскольку в конструкции не предусмотрен движитель - ни наземный, ни воздушный), что приходится компенсировать увеличением количества мин, высокой плотностью постановки минных полей (а это и экономически невыгодно);
- отсутствием средств обнаружения и распознавания (идентификации «свой-чужой») цели и, следовательно, возможностью подрыва своего объекта;
- еще более высокой вероятностью подрыва своего объекта и людей (в том числе мирного населения) при отсутствии в составе мины устройства ликвидации или самоликвидации, а при их наличии и в обоих вариантах - прямым военно-экономическим ущербом;
- высокой вероятностью раннего получения противником информации о факте установки мин вертолетами с воздуха (т.е. благоприятными для противника условиями), поскольку этот процесс трудно скрыть от визуального и технического наблюдения;
- невозможностью поражения наземной цели с активным оперативным выбором зоны поражения цели в широком диапазоне (на выбор - снизу в днище или ходовую часть, сбоку в борт, сверху в башню, сверху в крышу и т.д.);
- невозможностью поражения воздушной цели (в воздухе), а также маневрирования при этом в воздухе;
- невозможностью дистанционного возврата мины для последующего(их) использования(ий).
Очевидно, такие мины после их постановки в боевое положение (на изначальное место «лежки») никак нельзя отнести к обладающим возможностью пространственного перемещения, с зависанием и переворотом в воздухе, а также разведки, а их останавливающее и поражающее действия статистически недостаточно высоки.
Известен также боеприпас для осуществления способа поражения легкобронированной техники и живой силы, который содержит полетный модуль с твердотопливным реактивным двигателем, снабженным воспламенителем с пороховыми навесками, а также разрывные заряды, связанные системой подрыва, суббоеприпасы и датчик обнаружения цели, при этом реактивный двигатель размещен на вершине полетного модуля, а его периферийные сопла расположены наклонно к продольной оси боеприпаса, суббоеприпасы со стабилизаторами размещены по меньшей мере в двух расположенных друг за другом за реактивным двигателем кассетных контейнерах с центральными разрывными зарядами, а часть боеприпасов в каждом упомянутом контейнере помещена в дополнительную металлическую оболочку, на которой размещена система крепления суббоеприпасов [RU 121652, МПК F42B 23/00, опубл. 10.11.1998].
Это устройство работает следующим образом: боеприпас устанавливают в землю; при обнаружении цели запускают реактивный двигатель со ступенчатым понижением силы тяги и выводят полетный модуль боеприпаса из земли; подрывом разделяют его на суббоеприпасы и разбрасывают их под действием реактивных струй с разными горизонтальными составляющими скорости; полет суббоеприпасов к целям стабилизируют отстрелом части их массы.
При наличии некоторых преимуществ, обусловленных новыми конструктивными и тактическими признаками, у такого устройства, однако, имеются и недостатки, негативно отражающиеся на эффективности их боевого применения. В их числе опять-таки невозможность даже одноразового самостоятельного изменения места установки в грунте и оперативного маневрирования, чрезмерная акустическая и визуальная заметность вылета вертикально вверх из земли с места установки (взрывной характер), случайный характер распределения суббоеприпасов по площади, проблемы с ориентаций упавших на грунт суббоеприпасов (во всяком случае, если суббоеприпасы выполнить противотанковыми кумулятивного действия), невозможность точного наведения и поражения воздушных целей.
Известно применение противокрышевых мин, которые, будучи установленными в районе возможного движения целей, при приближении цели выстреливают боевой элемент, который должен посредством системы управления (наведения) поразить цель сверху [Семен Федосеев. Противотанковые мины. Кто остановит танки? (раздел «Бьем сверху») // Вокруг света, 2007, №11. - http://las-arms.ru/?id=204].
Боевым элементом такой мины может быть самоприцеливающийся боеприпас с зарядом типа «ударное кумулятивное ядро», аналогичный используемым в артиллерийских кассетных боеприпасах - вроде российского «Мотив-3М» или германского SMArt. Более близким к практическому применению оказалось американское семейство инженерных противокрышевых боеприпасов мин М93 «Хорнет». Оно включает модификации, рассчитанные на установку вручную (с возможностью снятия или без таковой) или системами дистанционного минирования, а также на поражение небронированной техники и живой силы. Система управления, обрабатывая сигналы от сейсмических и акустических датчиков, которыми снабжен каждый боеприпас, производит обнаружение и идентификацию цели, определяет направление и дальность, поворотом и наклоном платформы наводит боевую часть. При подходе цели ближе 100 метров происходит отстрел боевого элемента. Последний, описав баллистическую траекторию, уточняет наводку с помощью инфракрасного датчика, а оказавшись прямо над целью, выстреливает «ударное ядро». Время боевой работы мин - от 4 часов до 30 суток, имеется устройство самоликвидации. Мины планируется применять группами, причем предусмотрен режим, когда они передают данные о целях на пульт оператора, и решение о применении боеприпасов остается за ним.
Недостаточность их эффективности определяется:
- низкой вероятностью совмещения траектории цели с местом «лежки» мины при принципиальной невозможности самостоятельного ее перемещения в какое-либо другое место «лежки»;
- невозможность поражения наземной цели с активным оперативным выбором зоны поражения цели в широком диапазоне;
- невозможность маневрирования в воздухе и «воздушных боев»;
- невозможность дистанционного возврата мины для последующего(их) использования(ий).
Сверхмалые высоты перекрывают противовертолетными наземными минами [Семен Федосеев. Противотанковые мины. Кто остановит танки? (раздел «Огонь по «летающим танкам»») // Вокруг света, 2007, №11. - http://las-arms.ru/?id=204].
Так, российская опытная мина, известная как ПВМ, поражает воздушную цель ударным кумулятивным ядром и оснащена несколькими датчиками цели - акустические обнаруживают характерные шумы двигателей, система селекции выделяет их в шумах наземных машин, взрывов, стрельбы, по сигналам инфракрасных датчиков производится наводка боевого элемента на цель. Мина имеет устройство самоликвидации, дистанционно включаемое устройство неизвлекаемости, время боевой работы до 9 месяцев. При соединении кабелем группы мин система управления производит разделение целей между ними. Есть варианты мин для установки вручную и системами дистанционного минирования.
Недостаточность их эффективности (как средства против танков и др. наземных объектов бронетехники) определяется «противовертолетной специализацией», что делает вообще спорным отнесение ее к минам.
С другой стороны, активно создают наземные и воздушные безэкипажные дистанционно управляемые, полуавтоматические и автоматические (робототехнические) комплексы, в том числе для борьбы с бронированными целями, наиболее эффективны среди которых беспилотные летательные аппараты (БЛА), «боевые дроны» Так, известны носители полезной нагрузки, в том числе разведывательного назначения для силовых структур, представляющие собой мультикоптер (категория вертолетов с группой воздушных винтов, симметрично разнесенных относительно центральной вертикальной оси), в частности квадрокоптер, содержащий корпус и/или раму, электрооборудование с электроприводами воздушных винтов и источником энергопитания, систему управления на безопасном расстоянии бортовыми устройствами и систему наблюдения, как минимум посредством технического зрения, а также опорно-посадочное устройство («шасси» в виде штанг с периферийными горизонтальными лыжеподобными опорными элементами), ориентированное вертикально вниз вдоль центральной вертикальной оси упомянутого корпуса и/или рамы на удалении периферийной своей части от воздушных винтов по высоте, с возможностью неоднократных маневровых взлетов-посадок и маневрирования в воздухе [Продуктовая линейка 2015 г. Россия. CopterZone. Квадрокоптеры (Quadro-copters). CZ 460. - http://copterzone.ru/cat/; Комплекс с беспилотным вертолетом «НЕЛК-В6» получил литеру серийного образца. - http://www.helicopter.su/pressa/ novosti/2015/03/12/kompleks_s_bespilotnyim_vertoletom_%C2%ABnelk_v6%C2%BB_poluchil_literu_serijnogo_obrazcza/].
Однако сами по себе (в описанном составе) такие летательные аппараты не в состоянии нанести серьезного поражающего действия даже легкобронированной наземной технике (не говоря уже о танках), разве только повредить слабозащищенное внешнее оборудование, пойдя на таран.
Наиболее близким к заявленному изобретению по назначению и совокупности конструктивных признаков (прототипом) является противотанковая мина с возможностью пространственного перемещения с зависанием в воздухе, разведки (распознавания потенциальных целей), нейтрализации и поражения (одноразового) мобильных бронированных целей, содержащая кумулятивный боевой элемент, неподвижно (по основному варианту) соединенный с мультикоптером (на примере квадрокоптера), с вертикальным расположением оси кумулятивной воронки боевого элемента при горизонтальном положении мультикоптера (дословно - «предпочтительно вертикально при горизонтальном полете»), электрооборудование с электроприводами воздушных винтов и источником энергопитания, систему управления на безопасном расстоянии бортовыми устройствами и систему наблюдения, как минимум посредством технического зрения, а также опорно-посадочное устройство, ориентированное вертикально вниз вдоль оси кумулятивной воронки на удалении периферийной своей части от воздушных винтов по высоте [RU 2576214 С1, F42B 10/00, 27.02.2016, БИ №6].
В ней боевой элемент соединен с мультикоптером с ориентацией кумулятивной воронки боевого элемента вертикально вниз, при горизонтальном положении мультикоптера, то есть с ориентацией туда же, куда и опорно-посадочное устройство. При этом дополнительным признаком является вариант с подвижной установкой боевого элемента относительно корпуса мультикоптера, его «качания» (посредством привода качания и/или поворота в вариантах исполнения), то есть с поворотом вектора действия кумулятивной струи от указанного базового положения на телесный угол, вплоть до тупого - более 90°. Кроме того, минимальное количество воздушных винтов ограничено двумя (очевидно, при их несоосности), то есть вертолетная схема с односторонней ориентацией винтов, по одному винту на ось вращения. Сведения об особенностях электрооборудования и системы управления с точки зрения возможности/невозможности дифференциального (независимого) управления электроприводами или группами электроприводов в обеспечении маневрирования мультикоптера мины в описании устройства прототипа отсутствуют. В описании же функционального действия прототипа прописан (см. описание плюс фиг. 3 в описании к патенту-прототипу) однократный взлет и последующие беспосадочные поиск цели, маневровое активное сближение с ней и срабатывание боевого элемента на заданной дистанции от нее.
Однако при всех своих определенных несомненных преимуществах с предыдущими аналогами такой мине свойственны и недостатки, стимулирующие техническую(ие) задачу(и) по дальнейшему совершенствованию устройства.
Во-первых, нападение на цель из точек верхней полусферы окружающего ее пространства по причине развитой трех- и более уровневой защищенности основных целей - танков и др. бронированных объектов: активной защитой (расстрел - перехват атакующего воздушного объекта); динамической защитой; противокумулятивными экранами; в общем случае неортогональностью продольной оси кумулятивной воронки броневому листу цели; возможностью упреждающего поражения даже ружейно-пулеметным обстрелом, стрелковым оружием десанта цели и окружающей пехотой; возможностью упреждающего поражения вооружением соседних объектов противника, в том числе другими танками и вертолетами прикрытия; радиоэлектронными средствами вывода бортовых систем из строя. Не выгодно не само по себе, а относительно тактики поражающего воздействия из-под цели (со стороны днища или ходовой части), как это и предусмотрено противотанковыми противоднищевыми немобильными минами - в прикопанном или поверхностном положении в пассивном режиме «терпеливо дождавшихся» наезда на них или (при обнаружении) отказа цели от дальнейшего продвижения до разминирования (что также относится к эффективному использованию противотанковых мин).
Ограничение тактических возможностей прототипа указанной полусферой пространства уже есть недостаток как всякое ограничение возможностей и свободы выбора действий по обстановке.
Во-вторых, взлет на безопасной дистанции и нападение сразу (то есть без одной или более промежуточных посадок) после обнаружения и идентификации цели в значительной части ситуаций сопровождается существенной продолжительностью полета в опасной для мины мультикоптера зоне, зачастую хорошо просматриваемой средствами наблюдения противника, что обусловливает ее уничтожение, а значит, снижение математической вероятности выполнения ею боевого задания.
В-третьих, «непрописанность» возможности дифференцированного (независимого) управления винтовой группой (регулирования оборотов, реверсирования вращения винтов) в сочетании с неподвижным относительно корпуса мультикоптера боевым элементом ограничивает маневренность мины с наклонением мультикоптера вплоть до обратимого переворачивания на 180° в целях кумулятивного поражения целей в любой точке сферы. В частности, не позволяет поражать ни воздушную цель типа вертолета или аналогичной мины-дрона противника в столь специфическом воздушном бою, ни наземную цель кумулятивной струей снизу по нормали в днище, поскольку кумулятивная воронка расположена в донной части атакующего устройства в верхнем положении винтовой группы последнего.
В-четвертых, свойственное прототипу односторонне расположенное опорно-посадочное устройство (упрощенного шасси) в сочетании с взаимным положением кумулятивной воронки, незащищенной винтовой группы и невозможностью эксплуатации в перевернутом виде есть несомненное основание констатировать «ущербность» сочетания этих конструктивных особенностей.
В-пятых, «некамовская» схема винтовой группы (без соосных винтов противовращения) не позволяет использовать преимущества «камовской» схемы в приложении к данному аппарату со столь высокими требованиями по автономной маневренности и точности наведения боевого элемента кумулятивного действия на подвижную, активную цель.
В-шестых, «развитый» вариант устройства с нежестким (поворотным) креплением боевого элемента, с возможностью оперативного изменения продольной оси кумулятивной воронки относительно мультикоптера как носителя боевого элемента, расширяя возможности мины и существенно увеличивая точность поражения, в то же время весьма усложняет устройство с неизбежным ростом массогабаритных показателей «борта» и наземной части аппаратуры управления (при ее наличии), стоимости, сложности управления как при дистанционном, так и при автоматическом управлении, сопутствующих ошибок операторов и автоматики и т.д.
Во всяком случае, конструктивные особенности устройства прототипа делают практически маловероятным (или вообще не реальным) поражение цели из-под нее.
Перечисленные недостатки прототипа в совокупности определяют недостаточно высокие его тактико-технические характеристики и ограниченность боевого применения против объектов мобильной бронетехники.
Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение боевых (тактико-технических) характеристик противотанковой мины с возможностью пространственного перемещения с зависанием в воздухе, разведки, нейтрализации и разового поражения мобильных бронированных целей.
Конкретно - повышения собственной защищенности от активной, динамической и прочей защитой цели, эффективности поражения ею цели за счет увеличения доли времени скрытного наземного ожидания на предполагаемой траектории цели, корректировки предполагаемой траектории цели (отслеживания маневра цели собственным маневром) и соответственно наземной «лежки» низковысотным (до метра - полутора) пространственным перемещением по воздуху, снижения возможности заметности, особенно в условиях травы, вереска и иной низкорослой растительности (обнаружение мины практически при ее срабатывании или на сверхблизкой дистанции), воздействия по нормали в днище, гусеницу или иные элементы ходовой части цели, из «мертвой зоны» средств активной и динамической защиты цели и соседних средств поражения, уменьшения массогабаритных характеристик, стоимости и энергетической экономичности, упрощения управления и наблюдения и т.д.
Представляется целесообразным также некоторое расширение многообразия моделей мин для оптимизации их выбора к применению в каждой конкретной ситуации и особенно в мультиагентных сценариях разведывательного и боевого использования мин-дронов.
Решение поставленной комплексной задачи достигается тем, что в противотанковой мине с возможностью пространственного перемещения с зависанием и переворачиванием в воздухе, разведки, нейтрализации и поражения мобильных бронированных целей, содержащей кумулятивный боевой элемент, неподвижно соединенный с мультикоптером, с вертикальным расположением оси кумулятивной облицованной воронки боевого элемента при горизонтальном положении мультикоптера, электрооборудование с электроприводами воздушных винтов и источником энергопитания, систему управления на безопасном расстоянии бортовыми устройствами и систему наблюдения, как минимум посредством технического зрения, а также опорно-посадочное устройство, ориентированное вертикально вниз вдоль оси кумулятивной воронки на удалении периферийной своей части от воздушных винтов по высоте, согласно изобретению боевой элемент соединен с мультикоптером с ориентацией кумулятивной воронки боевого элемента вертикально вверх при горизонтальном положении мультикоптера, противоположно ориентации опорно-посадочного устройства, с возможностью неоднократных маневровых взлетов-посадок мины и поражения ею цели со стороны днища и ходовой части последней с наземного ее положения, а электрооборудование и система управления выполнены с возможностью дифференцированного управления скоростью и направлением вращения несоосных воздушных винтов в обеспечении возможности маневрирования с переворачиванием мультикоптера на 180°.
Решение поставленной задачи достигается также за счет дополнительных конструктивных признаков (при сформулированной выше основной совокупности признаков):
- каждый воздушный винт с его индивидуальным электроприводом может быть дополнен соосным ему винтом противовращения со своим индивидуальным электроприводом согласно «камовской» схеме сдвоенных воздушных винтов (это направлено на усиление тактико-технической эффективности мины как высокоточного оружия в рамках поставленной общей комплексной задачи, поскольку при этом привлекаются преимущества «камовской» схемы в приложении к устройству с оружием, неподвижным относительно его носителя - мультикоптера);
- системы управления и наблюдения мины могут быть выполнены по схеме дистанционного управления (это также усиливает разведывательную и боевую эффективность применения мины, что вписывается в общую цель разработки, за счет сопутствующих этому уменьшения массогабаритных показателей, стоимости и надежности функционирования);
- системы управления и наблюдения мины могут быть выполнены по схеме полуавтоматического управления (это также усиливает разведывательную и боевую эффективность применения мины, что вписывается в общую цель разработки, за счет, напротив, выбора компромиссного, промежуточного варианта между двумя «крайними концептами» - ручным дистанционным и полностью автономным автоматическим, таких сопутствующих преимуществ, как повышение точности и уменьшение влияния «человеческого фактора» и требований к квалификации операторов);
- системы управления и наблюдения мины могут быть выполнены по схеме автоматического управления (это позволяет при появлении комплекса основных новых преимуществ, обусловленных заявляемой основной совокупностью конструктивных признаков, дополнительно максимизировать известные преимущества максимальной автоматизации устройств, особенно роботизации военных объектов; кроме того, как и два предыдущих частных варианта заявляемого устройства, расширяется ассортимент или «линейка» противотанковых мин-дронов под конкретные тактические задачи и конкретную тактическую ситуацию).
Среди известных устройств и способов не обнаружены такие, совокупность существенных признаков которых совпадала бы с заявленной. В то же время именно за счет последней достигается новый технический результат в соответствии с поставленной задачей.
На чертежах изображен один из возможных примеров конструктивной реализации заявляемой противотанковой мины (вариант мультикоптера - квадрокоптер):
к
п
на фиг. 1 упрощенно показано устройство мины (подвариант «квадрокоптер с четырьмя несоосными воздушными винтами») в горизонтальном положении мультикоптера, общий вид сбоку, с частичным разрезом, где F - вектор кумулятивного действия (направление кумулятивной струи при срабатывании боевого элемента мины); F - вектор подъемной силы каждого вращающегося винта движителя мультикоптера;
на фиг. 2 - то же, вид снизу;
на фиг. 3 упрощенно показано устройство мины (подвариант «квадрокоптер с восемью воздушными винтами» по «камовской» схеме - четырьмя вращениями и четырьмя противовращениями, попарно соосными), в горизонтальном положении мультикоптера, общий вид сбоку, с частичным разрезом;
п
реверс
на фиг. 4 - то же, полет в перевернутом на 180° виде при вращении винтов в другую (чем на фиг. 3) сторону (т.е. реверсировании их приводов), где F - вектор каждого вращающегося в другую сторону винта движителя мультикоптера, вид сбоку;
на фиг. 5 - схема переворачивания мины в воздухе на 180°, где А, Б и В - последовательность позиций мины в пространстве;
на фиг. 6 - схема маневрирования мины во взлетно-посадочном режиме по отслеживанию маневра наземной цели (вид на цель спереди по курсу ее перемещения), где А, Б и В - последовательность позиций мины в пространстве; №1 и №2 - номера мин в группе и номера целей (танков) в группе;
на фиг. 7 - схема нейтрализации (остановки без поражения) наземной цели миной в наземном ее положении, вид сбоку;
на фиг. 8 - схема поражения наземной цели миной со стороны днища;
на фиг. 9 - схема поражения наземной цели миной со стороны ходовой части (гусеницы);
на фиг. 10 - схема поражения наземной цели сверху со стороны зависшей в воздухе в перевернутом положении миной (с расстояния порядка 25-50 мм), где А, Б, В и Г - последовательность позиций мины в пространстве;
на фиг. 11 - схема поражения воздушной цели миной снизу (с расстояния порядка 25-50 мм), где А, Б, В и Г - последовательность позиций мины в пространстве, F′ и F" - подъемные силы неодинаковой величины от винтов или групп винтов.
Противотанковая мина 1 (далее по тексту - «мина 1», рекомендуемое идентификационное название всего семейства - «Стрекоза-М», где буква «М» означает «мультикоптер», с добавлением цифры по количеству несоосных винтов, в частности варианта с четырьмя несоосными винтами - «Стрекоза-М4») с возможностью пространственного перемещения с зависанием и переворачиванием в воздухе, разведки, нейтрализации и поражения (одноразового) мобильных бронированных целей 2 содержит кумулятивный боевой элемент 3, который неподвижно соединен с корпусом (рамой) 4 мультикоптера (в данном примере - квадрокоптера как одного из известных вариантов мультикоптеров), например с лучевидными элементами.
При этом по одному из вариантов мины 1 (в данном примере) корпус (рама) 4 может быть результатом конструктивного и функционального объединения индивидуальных корпусов каждой из соединяемых макрочастей устройства - боевого элемента 3 (применяющегося и отдельно) и мультикоптера как летательного аппарата (также применяющегося и отдельно), а по другому - с сохранением индивидуальных корпусов, но все равно с обязательным условием их неподвижной (жесткой) взаимосвязи (второй вариант не показан по причине априорного понимания).
Элемент 3 соединен с корпусом (рамой) 4 так, что ось 5 кумулятивной воронки 6 с металлической облицовкой 7 во взрывчатом веществе (ВВ) 8 боевого элемента 3 расположена вертикально (по линии действия силовой характеристики гравитационного поля - ускорения свободного падения) при горизонтальном положении мультикоптера (неважно в воздухе или на опорной поверхности).
к
При этом облицованная кумулятивная воронка 6 элемента 3 ориентирована вертикально вверх при горизонтальном положении мультикоптера, что соответствует направлению вектора F кумулятивного действия, т.е. направлению кумулятивной струи при срабатывании боевого элемента 3 мины 1 (см. фиг. 1, 3, 8, 9, 11). Это - важнейший отличительный конструктивный признак заявляемого устройства.
Предусмотрено опорно-посадочное устройство 9 (вертолетного типа в виде штанг, ориентированное (при горизонатальном положении корпуса 4) вниз вдоль оси 5 кумулятивной воронки 6 (ось симметрии устройства 9 совпадает с осью 5 или параллельна ей) на удалении периферийной своей опорной части 10 в виде предпочтительно лыжеподобных горизонтальных элементов, собственно и образующей пятно контакта с опорной поверхностью, например грунтом, от воздушных винтов по высоте (по уровню высоты).
Таким образом, ориентация (относительно корпуса 4 мультикоптера) боевого элемента 3 противоположна ориентации опорно-посадочного устройства 9-10. Это - тоже весьма существенное конструктивное отличие заявляемого устройства.
В состав мультикоптера, а значит, и в состав мины 1 в целом, входят:
- электрооборудование, прежде всего с электроприводами 11, 12, 13, 14 воздушных винтов 15, 16, 17, 18 соответственно, которые в совокупности желательно выполнять в защитном (от внешних механических воздействий со стороны, в частности деревьев и кустарника) исполнении - охваченными развитыми элементами 19 корпуса 4 (см. фиг 1, 2), в нишах и т.д.;
- источник 20 энергопитания, как правило, автономный - аккумулятор;
- система управления на безопасном расстоянии бортовыми устройствами - либо ручная дистанционная, либо полуавтоматическая дистанционная, либо автоматическая программируемая, причем в первых двух вариантах - с бортовой 21 и операторской частью, в третьем доминированием более развитой бортовой части 21 и аналогичной системе управления прототипа, и потому не приведенная в данном описании);
- система наблюдения 22а, как минимум посредством технического зрения с телекамерами 22б с преимущественно горизонтально ориентированными главными оптическими осями (аналогична системам наблюдения аналогов, упомянутых в обзорной части описания, а потому не описываемая здесь подробнее).
При этом в любом случае электрооборудование и система управления выполнены с возможностью дифференцированного управления скоростью (от максимальных оборотов до нуля включительно, см. фиг. 11) и направлением вращения (возможностью реверсирования) несоосных воздушных винтов 13-16 в обеспечении возможности маневрирования с переворачиванием мультикоптера на 180°.
В вариантах с развитой автономией мины 1 она укомплектована известными (в том числе и согласно описанию прототипа) в теории и практике автоматических устройств-дронов датчиками (устройствами, блоками, приборами).
Так, мина 1 может иметь на своем борту координатор цели и систему автономного наведения, включающую соединенные между собой контроллер управления перемещением, навигационную систему, приемник навигационной системы, блок ввода и хранения параметров цели, соединенный с упомянутым координатором цели (не показаны по причине известности из прототипа и необязательности в заявляемом устройстве в простейшем его варианте исполнения).
При этом опять же по аналогии с прототипом координатор цели может содержать (также не проиллюстрированные варианты):
- оптический инфракрасный датчик цели 2, магнитометрический датчик цели 2, соединенные с блоком хранения параметров цели 2;
- устройство распознавания цели 2, включающее оптический видеорегистратор, электронный блок распознавания цели 2, соединенное с блоком хранения параметров цели 2;
- оптический инфракрасный видеорегистратор в составе устройства распознавания цели 2;
- дистанционный пульт ввода параметров цели 2, выполненный в отдельном корпусе и включающий блок приема-передачи сигналов по радиоканалу.
Таким образом, по описанию двух конструктивных вариантов по фиг. 1, 2 и по фиг. 3 предусмотрена техническая возможность не только переворачивания всей мины 1 в воздухе и поражения цели 2 сверху и с боков (т.е. сохранение тактических возможностей прототипа, но в перевернутом положении, см. фиг. 4, 10), но и техническая возможность (расширение тактических возможностей в сравнении с прототипом) в исходном положении (неперевернутом) поражать наземную цель 2 (или воздушную цель 2 при ее посадке) из-под нее - со стороны днища и ходовой части, как это и подобает противотанковой противодонной мине «по определению».
Возможность неоднократных маневровых взлетов-посадок мины 1 и поражения ею цели 2 со стороны днища и ходовой части последней (см. фиг. 6) - важнейший технический результат, имеющий причинно-следственную связь с вышеизложенными конструктивными признаками, объявленными существенными.
Во-первых, для того чтобы поразить наземную подвижную (самоходную) цель 2 в обход многоуровневой системой защиты (обороны) цели 2 снизу, полетный, пусть даже и с зависанием, режим не годится по причине небольшого (порядка 300-500 мм) дорожного просвета (клиренса) цели 2. Требуется срабатывание боевого элемента после приземления, предпочтительно в «ямке». По этой же причине приходится снижать габариты мины 1, упрощать ее устройство, в частности, отказавшись от концепции подвижного соединения боевого элемента с мультикоптером и управления углом наклона оси 5 относительно корпуса 4 посредством достаточно сложного привода.
Во-вторых, противоднищевое кумулятивное воздействие возможно, в принципе, только при ориентации кумулятивной воронки 6 боевого элемента 1 вверх при ориентации опорно-посадочного устройства вниз и горизонтальном (или примерно горизонтальном) положении корпуса 4 (мультикоптера) - см. фиг. 8, 9, 11.
В-третьих, если не выполнить электрооборудование и систему управления с возможностью дифференцированного управления (оперативного изменения), а для технического обеспечения столь широких возможностей по маневренности мины 1 как летательного аппарата (стремление к симметрии и стабильности режимов) «камовская» схема со сдвоенными винтами 15а-18а и 15б-18б по обе стороны от корпуса 4 (см. фиг. 3) как раз кстати.
Описанные примеры конкретных вариантов конструкции не исключают других возможных вариантов устройства в рамках заявляемой совокупности существенных конструктивных признаков (см. формулу изобретения).
Заявляемое устройство работает (функционирует) следующим образом (сначала на примере варианта устройства с «некамовской» схемой винтовой группы мультикоптера).
Мину 1 переводят из транспортного положения (в котором она может быть, в частности, и в сложенном или частично разобранном виде, в зависимости от соответствующих конструктивных особенностей, которые в заявляемом изобретении несущественны) в боевое, для чего придают ему изображенную на фиг. 1, 2, 3 конфигурацию. Включив питание от источника 20, производят при необходимости контрольные операции (тестирование исправности бортовых и операторских систем -21, 22 и др.). От источника питания 20 подается напряжение на электрические устройства и электронные блоки мины 1. В блок хранения параметров цели (при его наличии) вводят физические параметры цели(ей) 2. В более автоматизированном (автономном) варианте мины 1 установку параметров цели могут осуществлять дистанционно по радиоканалу с дистанционного пульта ввода. Затем осуществляют запуск электроприводов 11-14 воздушных винтов 15-18, взлет и полет мины 1 в зону поиска цели 2, например на танкоопасное направление перед ожидаемым наступлением (см. фиг. 6).
п
Полет выполняется по обычной для мультикоптеров «вертолетной» схеме за счет подъемной силы N⋅F, где N - общее количество несоосных винтов, в частности у квадрокоптера N=4 (см. фиг. 1) движителя мультикоптера при вращающихся воздушных его винтах 15-18 и управления силой тяги (создания соответствующей горизонтальной составляющей силы тяги группы воздушных винтов 15-18 любым известным или разработанным в будущем способом), в положении корпуса 4, как правило, с ориентацией опорно-посадочного устройства 9-10 вниз и ориентацией кумулятивной воронки 6 боевого элемента 3 соответственно вверх (см. фиг. 1, 5а, 6б, 10б, 11б).
В принципе, возможен и полет в перевернутом на 180° положении - винтами 15-18 вниз, опорно-посадочным устройством 9-10 вверх и соответственно с ориентацией кумулятивной воронкой 6 вниз (см. фиг. 4, 5в, 10г), которое мина 1 может получить за счет предусмотренных для этого технических средств, например (при дифференцированном управлении электродвигателями 11-14), замедлением вращения вплоть до остановки и даже реверсирования передней группы винтов из общего числа винтов 15-18 с неизбежным возникновением при этом опрокидывающего момента с переворачиванием корпуса 4 мультикоптера и мины 1 в целом (см. фиг. 5б, 10б, 11б).
Очевидно, посадку и тем более последующий старт в перевернутом положении мины 1 заявляемой конструкции (как, впрочем, и прототипа), можно считать разве что аварийными, допустимыми в чрезвычайных ситуациях и с низкой вероятностью оптимистического результата (на чертежах не показано).
В приложении к варианту устройства с «камовской» схемой винтовой группы мультикоптера (см. фиг. 3), за счет индивидуальных винтов противовращения 15б-18б маневрирование мины 1 в воздухе стабильнее во всех режимах, включая режим обратимого переворачивания на 180°. Особенно важно, что симметричная по высоте «камовская» схема обеспечивает в сравнении со схемой по фиг. 1, 2 максимальную (при прочих равных условиях) симметрию аэродинамического равновесия в исходном и перевернутом положениях мины 1.
Дальнейшее изложение материала распространяется на обе схемы мультикоптера - «некамовскую» и «камовскую».
В любом случае, после достижения зоны поиска цели 2 мина 1 находится в режиме поиска (при дистанционном управлении - оператором с использованием поступающих изображений с видеокамер 22б, у полностью автономного варианта мины 1-е автоматической обработкой информации от камер 22б и соответствующих специализированных бортовых датчиков). Навигационная система (при ее наличии) в соответствии с установленным алгоритмом поиска и на основании сигналов координатора цели 2 выдает управляющие команды для контроллера управления перемещением мины 1. В процессе перемещения мины 1 координатор цели осуществляет сканирование местности при помощи оптического инфракрасного датчика цели, магнитометрического датчика цели, устройства распознавания цели (разумеется, при их наличии в устройстве).
Режим поиска цели 2 может осуществляться как в полете или зависшем положении, так и в наземном положении мины 1 после первой ее посадки на опорную площадку (грунт), преимущественно на возвышенности, с опорой на периферийную часть 10 опорно-посадочного устройства 9-10 (см. фиг. 1, 3, 6а, 10а, 11а) и с соблюдением, по возможности, мер маскировки на местности за счет травы, кустарника и т.д. При отсутствии цели(ей) 2 или заведомом их ожидании еще не скоро производят посадку и временно выключают режим вращения воздушных винтов 15-18, главным образом для экономии электроэнергии и снижения вероятности обнаружения противником.
к
В случае соответствия обнаруженного объекта поиска (цели 2) заданной совокупности физических параметров, установленных в блоке хранения параметров цели, цель 2 идентифицируют(ется), осуществляют(ется) тактически грамотное сближение мины 1 с целью 2 (атака) по спрямленной или сложной маневровой траектории (см. фиг. 6 для мины №1, фиг. 10а-г, 11а-г). На основании анализа физических характеристик цели 2 и регистрируемого образа цели 2, а также по достижении дистанции эффективного действия боевого элемента 3 подают (формируется) сигнал на его подрыв. Сынициированное горение ВВ 8 за кумулятивной воронкой 6 с металлической ее облицовкой 7 формирует кумулятивную струю как главный поражающий фактор мины 1, направленную по оси 5 кумулятивной воронки (вектор F кумулятивного действия боеприпаса 1 - см. фиг. 8, 9, 10г, 11г), плюс сопутствующие менее существенный поражающий фактор - фугасно-осколочный, однако также способный нанести ущерб цели 2 вплоть до ее уничтожения.
Мина 1 после этого, естественно, восстановлению не подлежит.
С позиций же заявляемого изобретения основной интерес представляет предшествующий срабатыванию боевой части 3 период с процессом атаки (тактика выхода на рубеж поражения), выход на параметры «дальность 25-50 мм, ориентация оси 5 кумулятивной воронки 6 боевого элемента 3 по нормали или близко к нормали к поверхности цели 2» (см. фиг. 6а-в, 10а-г, 11а-г).
В большинстве ситуаций планируется применение одновременно группы мин 1 (№№1, 2 и т.д.) на разумно достаточной дистанции между ними по площадям (см. фиг. 6).
Сценарий по фиг. 6-9
Мина 1 «затаилась» в наземном положении в траве и/или ямке с выключенными электроприводами 11-14 на танкоопасном направлении (позиция А), более того на предполагаемой (вероятной) траектории движения танка противника, определенного как цель 2. Если цель 2 появляется, но ее траектория изначально или в процессе ближнего маневра пролегает в стороне от места «лежки» мины 1 (и тем более в стороне от мест «лежки» соседних мин 1), то мина 1 по команде оператора или автономной системы управления 21 поднимается в воздух и перелетает на очередное место «лежки» - Б (см. фиг. 6 для мины №1), где и находится в ожидании «счастливой встречи» - наезда на нее цели 2 с последующим подрывом. В случае очередного маневра цели 2 мина 1 может снова «отследить» этот маневр контрманевром описанным способом. Благоприятными исходами (но не для противника!) будут либо нейтрализация цели 2 (ее остановка или отступление задним ходом при своевременном обнаружении мины 1 визуально или техническими средствами противника), что показано на фиг. 7, либо подрыв мины 1 под днищем или гусеницей цели 2, что показано на фиг. 8 и 9 соответственно.
Особо следует отметить как преимущество заявляемого устройства возможность оперативного «снятия с дежурства своим ходом» целых минных полей, оперативный перенос минного поля в другое место.
При благоприятных тактических условиях или тактической необходимости мина 1 может перейти в режим атаки на цель 2 (активное использование мины 1).
Первый сценарий такой атаки: мина приземляется непосредственно под нижним лобовым броневым листом цели 2 или под передней ветвью ее гусеницы. Если экипаж (а в случае безэкипажной цели 2 - оператор или бортовой компьютер) своевременно заметит «бросившийся под машину дрон» и успеет остановить машину, мина 1 выполнит задачу по остановке или направлению цели 2 вспять, а значит, ее нейтрализации (не идеальный, но положительный результат использования мины 1). Это показано на фиг. 7. Если мина 1 осталась незамеченной или ее появление было осознано поздно, то цель 2 может быть поражена с высокой вероятностью. Это показано на фиг. 8 (подрыв под днищем цели 2) и на фиг. 9 (подрыв под гусеницей цели 2). Описанный «Первый» сценарий - ключевой сценарий с позиций предмета заявляемого изобретения.
Второй сценарий (менее значимый, но также с принципиальными отличиями от сценариев практического использования мины-прототипа): мина 1 взлетает из ближней точки удаленности от цели 2 и по маневровой траектории, с учетом кинематики и динамики цели 2 атакует ее со стороны верхней полусферы, выбирая наиболее уязвимые места (в том числе верх башни, как это изображено на фиг. 10а-г данной заявки и на фиг. 3 описания прототипа в упомянутом источнике информации). Принципиальной, отличительной особенностью такого способа применения заявляемой мины 1 является потребность в маневрах «наклон» или «переворачивание» мультикоптера и мины 1 в целом (см. фиг. 5, 10 в-г), чтобы развернуть таким образом боевой элемент 3 кумулятивной воронкой 6 в сторону подлежащего поражению участка брони цели 2 (см. фиг. 10 г).
Сценарий по фиг. 11
Прогнозируется как редкий, вероятно «нештатный» и предполагает внезапную атаку (как правило, снизу, главным образом с опорной площадки) воздушной цели 2 (вертолета, вражеской аналогичной мины, разведывательного дрона, НЛО и даже «воздушный бой» летающих мин - дуэльный и групповой.
При атаке снизу мина 1 подлетает к цели 2 с нижних уровней высоты в исходном или наклоненном на острый угол положении корпуса 4 - с ориентацией опорно-посадочного устройства 9-10 в сторону нижней полусферы пространства и ориентацией кумулятивной воронки 6 соответственно в направлении верхней полусферы к цели 2 (см. фиг 11).
При атаке сверху мина подлетает к цели 2 с верхних уровней высоты в предварительно перевернувшемся положении (аналогично фиг. 10).
Описанную выше работу (функционирование) мины 1 можно рассматривать и как способ применения заявляемого устройства, который, как видим, существенно отличается от способа применения устройства-прототипа, определяя новую тактику боевого использования мин-дронов, летающих с возможностью маневрирования, зависания и неоднократных взлетов-приземлений в противоборстве с самоходной бронированной техникой.
Использование заявляемого изобретения позволяет решить поставленную комплексную задачу, устранив/уменьшив отмеченные выше недостатки прототипа и повысив боевые (тактико-технические) характеристики противотанковой мины с возможностью пространственного перемещения с зависанием и переворачиванием в воздухе, разведки, нейтрализации и поражения (разового) мобильных бронированных целей.