СПОСОБ ЗАЩИТЫ ПОДВИЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ОТ АВТОМАТИЧЕСКИХ НЕКОНТАКТНЫХ СРЕДСТВ ПОРАЖЕНИЯ
METHOD FOR PROTECTION OF MOBILE TECHNICAL OBJECTS FROM AUTOMATIC CONTACTLESS MEANS OF DESTRUCTION

Изобретение относится к технике противодействия дистанционно автоматическим неконтактным средствам поражения, в частности противотанковым и противовертолетным минам, и позволяет защищать подвижные технические объекты за счет использования дистанционных имитаторов целей (ДИЦ), провоцирующих мины на срабатывание по ним.
Важнейшее место среди средств борьбы с наземной техникой, особое место среди которой занимает бронетехника на гусеничном ходу, занимают противотанковые мины (ПТМ). За минувшее столетие увеличилось их поражающее действие, повысилась взрыво- и тралоустойчивость, увеличилась быстрота установки: с помощью средств механизации, а затем и средств дистанционного минирования, и появилась возможность дистанционного управления. Для обнаружения бронетехники на гусеничном ходу ПТМ, а точнее ее взрыватель, использует большой вес, большую массу металла, движение, характерные сейсмические, акустические и тепловые колебания. По месту поражения бронетехники на гусеничном ходу ПТМ классифицируют как противоднищевые, противогусеничные, противобортовые и противокрышевые.
Авиационная техника в боевых действиях так же играет не малую роль. Так, например, вертолеты могут идти на низкой высоте, скрываясь в складках местности, действовать ночью и в плохую погоду, уничтожая бронетехнику, живую силу, важные объекты противника или перебрасывая ему в тыл десант вместе с техникой. Благодаря низкой высоте и скорости полета, скрытности, средства ПВО не могут быть эффективно использованы против них. Поэтому, для защиты от низколетящей авиационной техники, используют противовертолетные мины (ПВМ). ПВМ в автоматическом режиме обнаруживает низколетящую авиационную технику, используя ее акустические и тепловые колебания, и уничтожают ее.
Таким образом, каждая из ПТМ или ПВМ имеет свою тактику применения и алгоритм поиска объекта, прицеливания и срабатывания. Они различаются количеством имеющихся датчиков (устройств обнаружения, возможной идентификации объекта, прицеливания и срабатывания). Устройство каждой из них основано на реагирование на определенное физическое поле или совокупность нескольких полей (электромагнитного, сейсмического, теплового, акустического, магнитного), которые образованы предполагаемым объектом.
Разработка и поступление на вооружение потенциального противника все более эффективных средств дистанционного автоматического поражения подвижных технических объектов (ПТМ, ПВМ и т.д.), оборудованных датчиками обнаружения, распознавания и наведения, приводит к необходимости поиска эффективных методов борьбы с ними - разработке противодействующих устройств. Возможности активных и пассивных средств защиты объекта поражения (маскировка на местности, стеле-технологии, радиотехническая маскировка, подавление каналов радиоуправления, активная кумулятивная защита и др.) не всегда эффективны.
К наиболее эффективным средствам противоминной защиты подвижных технических объектов относят способы, предусматривающие создание устройств (ложных целей), обеспечивающих дистанционную «провокацию на срабатывание» мины по ним, т.е. ДИЦ подвижных технических объектов. Использование ДИЦ сокращает вероятность поражения подвижных технических объектов и живой силы при ведении боевых операций.
Первичный патентный поиск среди российских изобретений не выявил сведений о возможных способах создания ДИЦ, основанных на имитации физических полей подвижных технических объектов, относящихся к технике дистанционного противодействия ПТМ и ПВМ.
Все известные изобретения с имитацией физических полей технических объектов предназначены для защиты воздушной техники, стратегических объектов, например АЭС, научно-исследовательских и промышленных реакторов, складов ядерного топлива и т.д., движущихся подводных лодок от управляемых ракет с различными системами наведения.
Среди средств противодействия минам, известны изобретения, относящиеся к их обезвреживанию, в частности к способам разминирования за счет использования роботов-тральщиков, например патент [1]. Такие изобретения относятся к технике противодействия только контактным средствам поражения, и не обеспечивают защиту от средств поражения, реагирующих на вибрацию, акустическое, тепловое излучение и т.д.
В качестве аналога, предлагаемого способа защиты подвижных технических объектов, выбрано изобретение [2]. Описанный в нем способ создания комбинированной ложной цели, формируемой в стороне от защищаемого объекта, основан на последовательном формировании нескольких физических полей защищаемого объекта. Указанное изобретение относится к технике противодействия самонаводящимся ракетам, применяемой для защиты летательных аппаратов от управляемых ракет с головками самонаведения, работающими как в инфракрасном (ИК), так и в радиодиапазоне, а так же для защиты бронетехники, кораблей и других военных объектов от управляемых ракет с лазерными головками самонаведения. Способ основан на вводе в струю газов, которую специально формируют на защищаемом объекте или используют выхлопную струю работающего двигателя защищаемого объекта, воспламеняющейся жидкости для ее распыления, поджига полученной топливной смеси и поддержания ее горения в течение заданного времени. Горящее в стороне от защищаемого объекта, облако создает тепловое поле и будет выполнять роль ложной цели для управляемых ракет с ИК-головкой самонаведения. При вводе в топливную смесь плазмообразующих добавок, которые при температуре горения образуют свободные электроны, горящее облако создает электромагнитное поле и будет отражать радиоволны как сплошное металлическое тело. А при переходах электронов с высокоэнергетических уровней на более низкие (в процессе сгорания) излучаются электромагнитные волны с такими же длинами волн, которые получаются в лазерах подсвета целей, облако будет выполнять роль ложной цели для управляемых ракет с лазерными головками самонаведения. Нахождение ложной цели на фиксированном расстоянии от защищаемого объекта не позволит головке самонаведения ракеты селектировать ложную цель от защищаемого объекта по различию доплеровских скоростей. Способ позволяет одним устройством последовательно создать ложную цель для ракет с ИК-, радио- или лазерной головками самонаведения, путем последовательного формирования нескольких физических полей из одного воздействия (горение).
Недостатками данного изобретения являются невозможность применения для противодействия любым дистанционным ПТМ или ПВМ, его сложность, невозможность одновременного формирования нескольких физических полей защищаемого объекта.
Среди зарубежных изобретений, наиболее близким к заявленному способу защиты подвижных технических объектов, является способ создания устройства обезвреживания наземных дистанционных противобортовых и противокрышевых мин, который основан на ложном срабатывании мин по беспилотному транспортному средству [3]. Данное изобретение выбрано в качестве прототипа.
Суть изобретения заключается в следующем: два беспилотных транспортных средства двигаются на некотором расстоянии друг за другом в местах, где установлены противобортовые и/или противокрышевые мины, на которых располагаются источники трех физических полей. Причем, на первом транспортном средстве располагается как минимум один источник инфракрасного (ИК) излучения, создающий тепловое поле, источники сейсмического и акустического полей располагаются на втором транспортном средстве. Сейсмическое и акустическое поля, любым известным способом, имитируют вибрационные воздействия и характерный звук, соответственно, максимально схожие с защищаемой движущейся техникой. Тепловое поле имитирует тепловой нагрев двигателя защищаемой техники. Наличие теплового поля фиксирует ИК датчик противобортовой или противокрышевой мины, поэтому оно излучается, соответственно, строго в сторону или вверх. Источниками излучения являются электронагреватели. Второе транспортное средство активирует мину. Первое транспортное средство является приманкой для дистанционной мины, мина воспринимает источник тепла в качестве цели и поражает его. В одном из вариантов изобретения, для уменьшения вероятности уничтожения, транспортные средства защищают броней.
Недостатками данного изобретения являются: одновременная имитация только трех физических полей, что обеспечивает ложное срабатывание не всех дистанционных «земляных» мин; формирование физических полей происходит на двух транспортных средствах, двигающихся друг за другом, что, с одной стороны уменьшает достоверность имитации, с другой стороны повышается сложность управления транспортными средствами; защита броней транспортных средств, увеличивает вес имитатора и его стоимость, ухудшает компоновку устройств, имитирующих физические поля, транспортировку и обслуживание имитатора, кроме того, такая защита от современных мин является мало эффективной; имитатор всегда подлежит уничтожению; не обеспечивает защиту от ПВМ.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа защиты подвижных технических объектов, который, обладая высокой достоверностью имитации, являясь универсальным для защиты от любых дистанционных ПТМ и ПВМ, улучшит защиту подвижных технических объектов от поражения, при этом, дополнительно, предлагаемый способ защиты обладает низкой себестоимостью.
Техническим результатом предлагаемого изобретения являются: повышение вероятности принятия ложной цели за имитируемый объект, обеспечение простоты управления ДИЦ, повышение вероятности выживания ДИЦ при уничтожении мины. Дополнительный технический результат заключается в уменьшении себестоимости ДИЦ.
Технический результат достигается за счет того, что в известном способе, предусматривающим создание сейсмического, акустического, теплового физических полей, имитирующих защищаемые технические объекты, с размещением устройств имитации физических полей на транспортных средствах и движением их перед защищаемыми техническими объектами, дополнительно создают, имитирующие защищаемые технические объекты, магнитное и электромагнитное физические поля, причем все физические поля имитируют одновременно посредством модульного применения устройств имитации физических полей на одной платформе, которую буксируют носителем на безопасном для него расстоянии.
Что повысит вероятность принятия ложной цели за имитируемый объект и обеспечит эффективную «провокацию на срабатывание» любых дистанционных ПТМ и ПВМ.
Значительно упростит управление имитатором, использование в составе ДИЦ одной буксируемой платформы.
Для защиты наземных подвижных технических объектов излучение теплового поля направляют строго в сторону, дезориентируя противокрышевую мину. Мина, после активации акустическим и/или сейсмическим полем, находясь в воздухе, не сможет обнаружить цель и упадет без взрыва в районе ДИЦ, не причиняя ему ущерба.
Для защиты воздушных технических объектов платформу подвешивают на регулируемом устройстве подъема/спуска, а излучение теплового поля направляют вертикально вниз.
В целях снижения себестоимости ДИЦ, для имитации тепловых, магнитных, сейсмических, акустических, электромагнитных полей используют относительно простые и дешевые компоненты; платформа, на которой располагаются устройства имитации, не оснащается двигателями, камерами и системой управления и прочими дорогостоящими устройствами, а буксируется, носителем на расстоянии, достаточном для минимизации риска поражения носителя.
Способ применим для защиты как наземных, так и воздушных подвижных технических объектов. Для имитации наемных технических объектов носитель представляет собой, например, робот на радиоуправлении или движущийся самостоятельно по заданному маршруту, а для имитации воздушных - носителем является, например, вертолет, квадрокоптер, БПЛА.
На фигуре 1 и фигуре 2 показана схема применения ДИЦ для имитации наземных и воздушных подвижных технических объектов соответственно.
На фигуре 1 обозначено:
1 - ДИЦ наземной техники;
5 - тепловое поле;
2 - носитель;
6 - магнитное поле;
3 - сейсмическое поле;
7 - электромагнитное поле.
4 - акустическое поле;
ДИЦ наземной техники 1 расположен на платформе и буксируется носителем 2 перед прохождением колонны бронетехники на гусеничном ходу и имитирует физические поля согласно схеме, показанной на фигуре 1.
Сейсмическое поле 3 имитирует, характерные для двигающейся бронетехники на гусеничном ходу, вибрационные воздействия, вызываемые гусеницами, основные частоты которых соответствуют частоте ударов траков гусениц техники о грунт. Бронетехника имеет относительно малое удельное давление на грунт, поэтому имитацию вибрационных воздействий достаточно осуществить стендом с весом, соизмеримым с одиночным траком. Выбор основных параметров вибрационных воздействий осуществляется оценкой записанных сигналов сейсмо-датчиков при движении бронетехники и выделения в сигнатурах характерных признаков. Вибрационные воздействия могут реализовываться вибростендами, которые обеспечивают вибрацию в широком диапазоне частот, либо вибрация осуществляется на определенных частотах, число которых определяется числом имитируемых воздействий, характерных различным типам бронетехники, причем для формирования наиболее реалистичного воздействия ожидаемого миной, каждая частота линейно перестраивается во времени по принципу ЛЧМ сигнала.
Акустическое поле 4 имитирует характерные шумы бронетехники на гусеничном ходу, двигающейся с разной скоростью. Для имитации достаточно циклически воспроизвести звуковой фрагмент, представляющий собой аддитивный сигнал, полученный предварительной записью характерных шумов движения различной бронетехники.
Тепловое поле 5 имитирует тепловой нагрев и выхлопные газы от двигателя работающей бронетехники. Тепловое поле является последним звеном в определении миной места поражения. Его наличие фиксирует ИК датчик мины, она воспринимает источник тепла в качестве цели и поражает его. Излучение теплового поля необходимо направить изотропно в горизонтальной плоскости. Такое расположение, с одной стороны, обеспечит срабатывание по имитатору противобортовых мин, с другой стороны, дезориентирует противокрышевую мину, и не найдя объекта поражения, она упадет на землю, что сохранит имитатор для дальнейшего использования. Способы теплового нагрева, используемые в ДИЦ, например, могут быть следующими:
- ИК подсветка с помощью ИК прожектора, излучающего ИК поле изотропно в горизонтальной плоскости в максимально широком диапазоне длин волн;
- применение пленочной системы ИК нагрева, использование щитов с генераторами ИК поля повышенной мощности, позволяющих имитировать определенную площадь теплового поля;
- применение ИК нагревателя, создающего тепловое поле с помощью газовой горелки, электронагревателя или дизельных отопителей (которые наиболее предпочтительнее, так как не расширяют номенклатуру топлива для техники), генерирующего тепловой поток, сравнимый с реальным потоком, исходящим от реальной техники.
Магнитное поле 6 имитирует изменение магнитного поля при движении бронетехники на гусеничном ходу. Для имитации магнитного поля создается постоянное магнитное поле, например электромагнитной катушкой, которое будет меняться при приближении имитатора к ПТМ. На данное изменение магнитного поля происходит срабатывание ПТМ. Для повышения вероятности дистанционного срабатывания ПТМ, генерацию постоянного магнитного поля необходимо совместить с генерацией медленно меняющегося (с частотой порядка единиц Гц) магнитного поля.
Электромагнитное поле 7 имитирует эффективную площадь рассеяния (ЭПР) бронетехники на гусеничном ходу. Для имитации электромагнитного поля по периметру ДИЦ устанавливаются, например, уголковые отражатели или рассеивающие линзы.
Носитель 2, в случае имитации наземных подвижных технических объектов, представляет собой, относительно простую, дешевую дистанционно или автономно управляемую подвижную платформу с колесной формулой 4×4, с колеей и клиренсом соответствующие параметрам имитируемой техники, и предназначено для буксировки имитатора. Так как ДИЦ имеет высокую вероятность уничтожения, то его конструктив обеспечивает максимальную компактность хранения для обеспечения мобилизационного запаса в составе колонны бронетехники.
На фигуре 2 обозначено:
2 - носитель;
4 - акустическое поле;
8 - ДИЦ авиационной техники;
5 - тепловое поле;
9 - устройство подъема/спуска;
7 - электромагнитное поле.
ДИЦ авиационной техники 8 расположен на платформе, подвешенной к носителю 2, и буксируется им над местностью перед взлетом или посадкой авиационной техники или десантированием, на безопасном от носителя расстоянии, которое регулируется устройством подъема/спуска 9, и имитирует физические поля согласно схеме, показанной на фигуре 2.
Акустическое поле 4 имитирует характерные шумы авиационной техники: при взлете, посадке, зависании вертолетной техники или при взлете, посадке, пролете самолетной техники над местом установки ПВМ. При движении вертолетной техники присутствует медленная пилообразная амплитудная модуляция мощности акустического поля (взлет, посадка), а при движении самолетной техники - как быстрая амплитудная модуляция мощности (взлет, посадка), так и изменение доплеровской составляющей мощности акустического поля (пролет). Поэтому для имитации предварительно записываются характерные акустические шумы той или иной авиационной техники при взлете, посадке, пролете и т.д. При имитации обеспечивается вариантное использование записанных акустических полей в зависимости от вертолетной или самолетной техники и поставленными перед ними задачами.
Тепловое поле 5 имитирует тепловой нагрев двигателя движущейся авиационной техники. Наличие теплового поля, как и для бронетехники, фиксирует ИК датчик. Поэтому способы теплового нагрева, используемые в ДИЦ авиационной техники, такие же, как и для ДИЦ бронетехники, но необходимо учитывать минимизацию массогабаритных характеристик, характерную для любых устройств, применяемых в авиации и направление излучения вертикально вниз.
Электромагнитное поле 7 имитирует ЭПР авиационной техники. Для имитации электромагнитного поля, в отличие от ДИЦ бронетехники, уголковые отражатели или рассеивающие линзы располагаются в нижней части имитатора, т.к. в данном случае известно направление воздействия мины.
Носитель 2, в случае имитации воздушных технических объектов, представляет собой носитель вертолетного типа, БПЛА и т.д.
Так как ДИЦ имеет высокую вероятность уничтожения, для минимизации повреждения носителя, устройство подъема/спуска 9 предназначено для расположения его на безопасном расстоянии в нижней части носителя.
Для обеспечения успешной «провокации на срабатывание» любых типов ПТМ или ПВМ, имитация всех перечисленных физических полей должна быть параллельной и на одной буксируемой платформе. Мина анализирует имитируемые поля в соответствии со своими датчиками и алгоритмами работы, что позволяет исключить априорную неопределенность марки установленной мины и повышает вероятность ее успешного применения по ДИЦ.
Таким образом, ДИЦ является относительно простым и дешевым устройством, которое предлагается использовать в качестве обезвреживающего средства инженерного вооружения, провоцирующее дистанционно автоматические неконтактные боевые средства противника (мины и другие соответствующие боеприпасы), предназначенные для поражения подвижных технических объектов (сухопутных и авиационных, в т.ч. роботизированных), на боевое применение по ложным объектам.
Использование ДИЦ для бронетехники на гусеничном ходу, позволит обеспечить ее безопасность и безопасность личного состава на расстоянии до 50-70 метров при перемещении в зонах предполагаемого применения ПТМ. Так, например, скорость прохождения колонны такой бронетехники в условиях неопределенности наличия минных заграждений можно будет повысить до 20-30 км/ч, что в настоящее время является недостижимым результатом. Использование ДИЦ для авиационной техники, позволит осуществлять проверку наличия ПВМ с высоты 100-150 метров, в местах удобных для десантирования на безопасных высотах, а также осуществлять антидиверсионный мониторинг пространства на траекториях взлета и посадки возле аэродромов, непосредственно перед началом полетов. В результате использования ДИЦ, сократится вероятность поражения подвижных технических объектов и живой силы при ведении боевых операций.
Использованная литература:
1. Патент №2298761 «Способ разминирования», опубл.: 10.05.2007, авторы: Кудрявцев И.А., Корнеев М.А., Ефремов В.Н., Дроздов Н.А.
2. Патент №2108678 «Способ создания комбинированной ложной цели», опубл.: 10.04.1998, авторы: Антонов О.Е., Антонов М.О., Самойлов В.П.
3. Patent №JP4757033B2 «Off-route mine processing equipment)), grant: 24.08.2011, author: Okamoto Shinya. (Патент №JP4757033B2 «Устройство для обезвреживания противобортовых и противокрышевых мин», опубл.: 24.08.2011, автор: Окамото Шинья.)