Способ наведения торпеды, управляемой по проводам
METHOD FOR GUIDANCE OF A TORPEDO GUIDED BY WIRES

Изобретение относится к области военной техники и может быть использовано в системах наведения телеуправляемого торпедного оружия.
Современные торпеды имеют системы самонаведения (ССН), обладающие ограниченными возможностями по обнаружению и захвату цели. При пуске торпеды с дистанции до цели, превышающей дальность действия ССН, торпеда требует управления для более эффективного ее использования. Торпеды, управляемые на участке траектории движения к цели до захвата цели ССН, называют телеуправляемыми [1, 2]. Телеуправление современных торпед, отечественных и зарубежных, выполняют с использованием линии проводной связи [2].
В общем случае телеуправление состоит в одновременном контроле координат цели и объекта, который наводится на цель, и динамическом формировании траектории движения наводимого объекта. Так, при управлении ракетой [3] координаты цели и ракеты (направления, дистанции), получаемые с помощью РЛС, позволяют формировать траекторию наведения ракеты путем совмещения направлений (по пеленгу и углу места) на цель и ракету. При управлении торпедой [4] совмещение пеленгов на торпеду и цель приводит к потере контакта с целью ввиду «экранирования» слабого сигнала цели сильным сигналом торпеды, расположенной ближе к носителю. Потеря контакта с целью не позволяет управлять торпедой.
Известен способ телеуправляемого наведения торпеды по проводам [5]. Носителем системы управления является движущаяся ПЛ, а целью - движущийся объект: надводный корабль (НК) или ПЛ. На носителе системы управления имеются гидроакустические средства, которые могут измерять в режиме шумопеленгования текущие направления (пеленги) на цель и торпеду. Способ состоит в том, что траектория наведения торпеды формируется путем совмещения положения торпеды с линией, отстоящей на угол ϕ от текущего пеленга на цель. Угол ϕ обеспечивает угловое разрешение цели и торпеды, что позволяет пеленговать цель, а, следовательно, и наводить на нее торпеду на протяжении всего участка телеуправления. Однако использование текущего пеленга на цель для определения курса торпеды при формировании траектории наведения приводит в условиях взаимного перемещения объектов (носителя, цели и торпеды) к значительному линейному смещению торпеды от пеленга на цель и ухудшает условия захвата цели системой самонаведения торпеды.
Наиболее близким к представляемому техническому решению является способ телеуправляемого наведения торпеды [6], в котором обеспечивается вывод торпеды на линию, отстоящую на угол ϕ не от текущего (как в способе-аналоге), а от прогнозируемого на упрежденный момент времени пеленга на цель, который определяется с учетом текущей величины изменения пеленга. Способ включает измерение с помощью пассивной гидролокации пеленгов с носителя на цель и на торпеду; определение дистанции до торпеды; дискретное формирование траектории наведения торпеды, формирование команды управления и передачу ее по линии проводной связи с носителя на торпеду.
Недостатком способа-прототипа является создание неблагоприятных условий для обнаружения и захвата цели системой самонаведения торпеды в конце участка телеуправления при больших дальностях стрельбы. Это объясняется следующим. При удалении торпеды от носителя и неизменном угле ϕ увеличивается линейное смещение торпеды от пеленга на цель. Поэтому при больших дальностях стрельбы отведение торпеды от пеленга на цель приводит к значительному линейному смещению торпеды, определяемому в момент завершения торпедой очередного маневра назначенным курсом, и, как следствие, невозможности обнаружения и захвата цели системой самонаведения торпеды (пропуску цели).
Задачей изобретения является улучшение условий захвата цели системой самонаведения торпеды в конце участка телеуправления при больших дальностях стрельбы.
Техническим результатом изобретения является уменьшение линейного смещения торпеды от пеленга на цель в конце участка телеуправления, т.е. при переходе от телеуправления к самонаведению, что повышает возможность захвата цели системой самонаведения торпеды при больших дальностях стрельбы.
i
Ц
i
Т
i
НТ
i
i
Ц
i
i
Ц
i+1
i+1
Т
i+1
Ц
i+1
i+1
Т
i
НТ
i
Т
i+1
Т
i+1
Т
i+1
i+1
i
Т
i+1
Для достижения указанного технического результата в способ телеуправляемого наведения торпеды, включающий измерение с помощью пассивной гидролокации в каждый момент времени t пеленга П(t) с носителя на цель, пеленга П(t) с носителя на торпеду, определение дистанции Д(t) от носителя до торпеды, вычисление величины изменения пеленга ВИП(t) на цель, определение по П(t) и ВИП(t) прогнозируемого пеленга П(t) на цель на упрежденный момент времени t и пеленга П(t) на торпеду, отстоящего от пеленга П(t) на угол ϕ, обеспечивающий одновременное раздельное пеленгование цели и торпеды в момент времени t, определение по П(t), Д(t) и П(t) курса К(t) торпеды, обеспечивающего вывод торпеды на линию пеленга П(t) в момент времени t с максимальным перемещением в направлении цели, формирование команды управления на изменение курса торпеды в момент времени t исходя из значения К(t) и передачу ее по линии проводной связи с носителя на торпеду,
введены новые признаки, а именно:
i
Т
i
НТ
i
Т
i+1
Т
i+1
НТ
i+1
Т
i+1
НТ
i+1
Ц
i+1
Т
i+1
ЭС
i+1
ТЦ
i+1
- в момент времени t дополнительно определяют по П(t), Д(t), П(t) и К(t) дистанцию Д(t), далее определяют по П(t), Д(t), П(t) и К(t) эффективную дальность действия Д(t) системы самонаведения торпеды и линейное смещение Д(t) торпеды от пеленга на цель;
ЭС
i+1
ТЦ
i+1
Т
i+1
Т
i+1
n
ЭС
n+1
ТЦ
n+1
- в начале участка телеуправления Д(t)>Д(t), при этом формируют команду управления на изменение курса торпеды на значение К(t) и продолжают действия по определению К(t) до момента времени t(n>i+1), когда Д(t)<Д(t);
n
Т
n
НТ
n
Ц
n+1
Т
n+1
Ц
n+1
n+1
Т
n+1
- в этот момент времени t определяют по П(t), Д(t) и П(t) курс К(t) торпеды, обеспечивающий вывод ее на линию пеленга П(t) на цель в момент времени t с максимальным перемещением в направлении цели, формируют команду управления на изменение курса торпеды на значение К(t), передают ее по линии проводной связи с носителя на торпеду;
n+1
Т
n+2
- в момент времени t, когда контакт носителя с целью потерян (пеленги на торпеду и цель совмещены), переводят торпеду в режим самостоятельного наведения на цель, предварительно задав ей расчетный курс К(t) поиска цели.
Таким образом, в предлагаемом способе при больших дальностях стрельбы в конце участка телеуправления обеспечивается вывод торпеды на линию прогнозируемого на упрежденный момент времени пеленга на цель и перевод торпеды в режим самостоятельного наведения на цель с заданием ей расчетного курса поиска цели.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1 и 2, где на фиг. 1 приведены графические пояснения предлагаемого способа, а на фиг 2 продемонстрировано сопоставление предлагаемого способа управления торпедой и способа-прототипа.
ЭС
ТЦ
На фиг. 1 показано, в чем состоит сравнение двух показателей: эффективной дальности действия Д ССН торпеды и линейного смещения Д торпеды от пеленга на цель.
С
Т
ЭС
Т
Ц
Ц
С
Т
Ц
Ц
Возможности ССН торпеды по обнаружению и захвату цели весьма ограничены и характеризуются, главным образом, дальностью действия Д и шириной сектора обзора  в горизонтальной плоскости. Сектор обзора ССН узкий и составляет десятки градусов, его ось совпадает с продольной осью, т.е. с курсом К торпеды [1]. Поэтому эффективная (реальная) дальность действия Д ССН торпеды на участке телеуправления зависит от конкретных значений К и П. Она определяется как проекция на нормаль от торпеды к П границы сектора обзора (Д), отстоящей от К на угол . Линейное смещение торпеды определяется как расстояние от торпеды до П (по нормали к П).
ЭС
ТЦ
Ц
ЭС
ТЦ
ЭС
ТЦ
В зависимости от соотношения Д и Д обнаружение и захват цели, находящейся на линии пеленга П, системой самонаведения торпеды возможны (фиг. 1а, Д>Д) или невозможны (фиг. 1б, Д<Д).
Предложенный способ осуществляется следующим образом.
i
i
i
i
Т
i
Ц
i
НТ
i
i
Ц
i
i
Ц
i+1
i+1
Т
i+1
Ц
i+1
i+1
Т
i
Т
i+1
НТ
i
Т
i+1
Т
i+1
i+1
Т
i
Т
i+1
НТ
i
Т
i+1
НТ
i+1
Т
i+1
Ц
i+1
НТ
i+1
Т
i+1
ЭС
i+1
ТЦ
i+1
В момент времени t носитель, цель и торпеда занимают положения Л(t), Ц(t) и T(t), соответственно. В этот момент измеряют текущий пеленг П(t) на торпеду и пеленг П(t) на цель, определяют дистанцию Д(t) от носителя до торпеды (после пуска торпеда движется с постоянной линейной скоростью), вычисляют величину изменения пеленга ВИП(t) на цель. По пеленгу П(t) и ВИП(t) определяют прогнозируемый пеленг П(t) на цель на упрежденный момент времени t и пеленг П(t) па торпеду, отстоящий от пеленга П(t) на угол ϕ, обеспечивающий одновременное раздельное пеленгование цели и торпеды в момент времени t. По пеленгам П(t), П(t) и дистанции Д(t) определяют курс К(t) торпеды, выводящий ее на линию пеленга П(t) в момент времени t с максимальным перемещением в направлении цели. По пеленгам П(t), П(t), дистанции Д(t) и курсу К(t) определяют дистанцию Д(t). По пеленгам П(t), П(t), дистанции Д(t) и курсу К(t) определяют эффективную дальность действия Д(t) ССН торпеды и линейное смещение Д(t) торпеды от пеленга на цель.
ЭС
i+1
ТЦ
i+1
Т
i+1
Т
i+1
n
ЭС
n+1
ТЦ
n+1
n
Т
n
НТ
n
Ц
n+1
Т
n+1
Ц
n+1
n+1
Т
n+1
В начале участка телеуправления Д(t)>Д(t), при этом формируют команду управления на изменение курса торпеды на значение К(t). Продолжают действия по определению К(t) до момента времени t (n>i+1), когда Д(t)<Д(t). В этот момент времени t определяют по П(t), Д(t) и П(t) курс торпеды К(t), обеспечивающий вывод торпеды на линию пеленга П(t) на цель в момент времени t с максимальным перемещением в направлении цели, формируют команду управления на изменение курса торпеды на значение К(t) и передают ее по линии проводной связи с носителя на торпеду.
n+1
Т
n+2
В момент времени t, когда контакт носителя с целью потерян, переводят торпеду в режим самостоятельного наведения на цель, предварительно задав ей расчетный курс К(t) поиска цели.
Ц
i
n+2
i
n+2
Т
n+1
n+1
Т
n+2
n+2
n+2
Сравнение предлагаемого способа и способа-прототипа приведено на фиг. 2. На ней пунктиром показаны расчетные курс К цели и положения Ц(t) - Ц(t) цели на моменты времени t - t, курс К'(t) и положение T'(t) торпеды для способа-прототипа, расчетные курс К(t) и положение T(t) торпеды на момент времени t при ее работе в режиме самостоятельного наведения на цель.
Ц
i
Ц
n
i
n
Ц
i
Ц
n
i
n
Прогнозируемые пеленги П(t) - П(t) на цель на моменты времени t - t на фиг. 2 совпадают с пеленгами П(t) - П(t), измеряемыми системой пассивной гидролокации носителя в моменты времени t - t.
Ц
n+1
n+1
ТЦ
i+1
ЭС
i+1
Сравнение способов показывает, что при использовании способа-прототипа обнаружение и захват цели, находящейся на линии пеленга П(t), системой самонаведения торпеды, занимающей положение T'(t), невозможны, так как линейное смещение Д(t) торпеды от пеленга на цель превышает эффективную дальность действия Д(t) ССН торпеды (более наглядно см. фиг. 1б). В предлагаемом способе уменьшение линейного смещения торпеды (вплоть до его отсутствия) в конце участка телеуправления позволяет исключить пропуск цели системой самонаведения торпеды и, при задании ей расчетного курса поиска цели в начале участка самонаведения, повышает возможность обнаружения и захвата цели системой самонаведения.
Реализация заявляемого способа телеуправляемого наведения торпеды осуществляется известными техническими средствами. Обнаружение цели, непрерывное пеленгование цели и выпущенной торпеды ведется с помощью трактов шумопеленгования [7], принцип работы и технические средства для непосредственной реализации телеуправления торпедами изложены в обзоре [2] и в статье [5].
Таким образом, предлагаемый способ телеуправляемого наведения торпеды при больших дальностях стрельбы обеспечивает уменьшение линейного смещения торпеды от пеленга на цель в конце участка телеуправления, т.е. при переходе от телеуправления к самонаведению, и приводит к улучшению условий захвата цели системой самонаведения торпеды.
Источники информации
1 Забнев А.Ф. Торпедное оружие. М.: Воениздат, 1984. С. 27-37.
2 Климов М. Морское подводное оружие: проблемы и возможности // Военно-промышленный курьер, 2010; часть 1 - вып. 21 (337), часть 2 - вып. 2 (338).
3 Патент РФ №2465535. Способ телеуправления ракетой. Заявл. 12.05.2011, публ. 27.10.2012.
4 Антипов В.А., Макарчук Ю.И., Обчинец О.Г., Охрименко С.Н. Особенности решения задач телеуправления. // Морской сборник. 2016. №5, С. 72-75.
5 Любан И.Б., Черкас Я.А. Аналитический обзор методов телеуправления и рекомендации по их применению при наведении торпед // Подводное морское оружие, 2004. Вып. 3. С. 41-49.
6 Патент РФ №2631227. Способ наведения торпеды, управляемой по проводам. Заявл. 01.06.2016, публ. 19.09.2017 (Прототип).
7 Корякин Ю.А., Смирнов С.А., Яковлев Г.В. Корабельная гидроакустическая техника. СПб: Наука, 2004.