Зенитный ракетный комплекс
AIR DEFENSE MISSILE SYSTEM

Изобретение относится к области оборонной техники, в частности к мобильным зенитным ракетным комплексам, и может быть использовано для организации противовоздушной обороны войск, военных и иных объектов.
Известен Зенитный ракетно-пушечный комплекс (RU №2131577 С1, опубл. 10.06.1999 г., МПК F41G 7/20), включающий в себя башню с приводом наведения и размещенные на ней радиолокационную станцию обнаружения цели, радиолокационную станцию сопровождения цели и ракеты (ССЦР). ССЦР содержит приводы наведения, блоки выделения координат цели и ракеты, пусковые установки с зенитными управляемыми ракетами (ЗУР), зенитными автоматами и приводом наведения по углу места, вычислительную систему. Вычислительная система содержит блок выдачи целеуказания по угловым координатам и дальности для нескольких целей, блок вычисления зонных параметров, блок выработки команд управления ЗУР, блок выработки углов отворота пусковых установок и башни, пульт пуска. Кроме того, в комплекс введена и размещена на башне оптико-электронная система (ОЭС), содержащая тепловизионный прибор с телеавтоматом, инфракрасный (ИК) пеленгатор, антенну с передатчиком команд ЗУР и приводы наведения ОЭС по углу места и азимуту с датчиками углов. Причем в вычислительную систему введены второй блок вычисления зонных параметров, второй блок выработки команд управления ЗУР и логическое устройство, содержащее схему разности, схему сравнения, две схемы задержки, три схемы И, четыре схемы ИЛИ, три пороговых устройства, два ключа, два переключателя и регистры памяти кодов адресов ЗУР. Выходы телеавтомата соединены одновременно с первыми входами второго блока выработки команд управления, первыми входами второго блока вычисления зонных параметров и входами приводов ОЭС. Датчики приводов ОЭС подключены ко вторым входам второго блока вычисления зонных параметров и вторым управляемым входам первого переключателя, первые управляемые входы которого, подключены к выходам блока выделения координат цели ССЦР по углам, а третий вход второго блока вычисления зонных параметров соединен с выходом блока выдачи целеуказания по дальности для второй цели. Выходы блока выдачи целеуказания по угловым координатам для второй цели подключены на входы телеавтомата. Сигнальные выходы ИК-пеленгатора соединены со вторыми входами второго блока выработки команд управления ЗУР, выход которого подключен на вход передатчика команд ОЭС. Первые выходы блоков вычисления зонных параметров через схему разности и пороговое устройство соединены с первым входом первой схемы ИЛИ, выход которой подключен к первому входу второй схемы ИЛИ. Вторые выходы блоков вычисления зонных параметров через схему сравнения соединены со вторым входом первой схемы ИЛИ и через пороговые устройства, ключи, вторые входы первой и второй схем И, четвертую схему ИЛИ подключены к третьему входу третьей схемы И. Первый вход третьей схемы И соединен через вторую схему задержки с первым выходом пульта пуска, который одновременно подключен к первым входам первой и второй схем И, а второй вход третьей схемы И через первую схему задержки и третью схему ИЛИ соединен с логическими выходами блока выделения координат ЗУР ССЦР и ИК-пеленгатора, которые одновременно подключены к управляющим входам соответствующих ключей, при этом выход третьей схемы И соединен с первым входом пульта пуска и вторым входом второй схемы ИЛИ, выход которой подключен к управляющим входам переключателей. Выходы первого переключателя соединены со входами блока выработки углов отворота пусковых установок и башни, а выходы регистров памяти кодов адресов ракеты подключены к управляемым входам второго переключателя, выход которого через второй вход пульта пуска соединен с зенитной управляемой ракетой в момент ее пуска.
Пуск ракеты производится с пульта пуска, с момента схода ракеты измеряется текущее время. ИК-пеленгатор измеряет координаты ракеты после ее схода, причем его выходы соединены со вторыми входами блока выработки команд управления. Блок выработки команд управления вычисляет отклонение ракеты от цели и по этой разности определяет команды управления. Выход блока выработки команд управления соединен с входом передатчика, который кодирует команды управления и передает их на борт ракеты.
Ракета воспринимает своей аппаратурой эти команды и сближается с целью. Оптико-электронная система осуществляет сопровождение и измерение угловых координат цели по тепловому контрасту цели путем удержания цели в центре тепловизионного растра, а также фиксацию момента схода ракеты, захват, сопровождение и определение инфракрасным пеленгатором угловых координат ракеты относительно линии визирования цели
Известен также «Зенитный ракетный комплекс» (RU №2241193 С2, опубл. 27.11.2004 г. МПК F41F 3/04), включающий установленную на носителе вращающуюся башню, размещенную на башне пусковую установку с ракетами, средства наведения пусковой установки на цель, пассивную инфракрасную станцию, цифровой вычислитель, блок выделения координат и пульт управления. Ракеты снабжены головками самонаведения. Приемник инфракрасной станции установлен на пусковой установке, выполнен с возможностью кругового обзора и соединен с блоком выделения координат, выход которого соединен с входом цифрового вычислителя, выходы которого соединены с аппаратурой запуска ракет и средствами наведения пусковой установки на цель, второй вход цифрового вычислителя соединен с пультом управления.
Пульт управления выполнен съемно-выносным для дистанционного управления боевой работой комплекса. Причем комплекс снабжен средствами связи для передачи координат целеуказания с цифрового вычислителя на несколько зенитных ракетных комплексов, которые не снабжены средствами обнаружения целей. Кроме того, пульт управления через цифровой вычислитель связан с несколькими зенитными ракетными комплексами для одновременного управления ими.
Недостатками приведенных аналогов является невозможность осуществления одновременного пуска ракет одним зенитным комплексом сразу по многим целям, например, по крылатым ракетам, летящими друг за другом с небольшим временным интервалом.
Наиболее близким по технической сущности и выбранным за прототип является «Зенитный ракетный комплекс», (RU №2442942 С1, опубл. 20.02.2012 г. МПК F41F 1/08).), включающий транспортное средство, на котором на двухкоординатном поворотном устройстве установлен блок зенитных ракет с имеющими оптико-электронные каналы головками самонаведения, а также оптико-электронную систему с установленной на блоке зенитных ракет прицельной головкой, вычислительным блоком, монитором и блоком управления. Кроме того, зенитный ракетный комплекс дополнительно включает блок совмещения изображений, выход которого соединен с входом вычислительного блока. Фотоприемные устройства оптико-электронных каналов головок самонаведения выполнены матричными, а размеры полей зрения оптико-электронных каналов головок самонаведения выполнены такими, чтобы при определенной их ориентации в пространстве имели возможность перекрыть наблюдаемое ими пространство без пропусков, образуя в совокупности широкое поле зрения, по размерам тождественное полю зрения прицельной головки оптико-электронной системы. Блок совмещения изображений выполнен с возможностью получения из отдельных узкопольных изображений оптико-электронных каналов головок самонаведения объединенного широкопольного изображения наблюдаемого пространства, тождественного широкопольному изображению прицельной головки оптико-электронной системы.
Головка самонаведения включает вышеупомянутый оптико-электронный канал, запоминающее устройство, цифровой коррелятор и блок управления приводами рулевых плоскостей ракеты, при этом выход запоминающего устройства соединен с входом цифрового коррелятора.
Оптико-электронные каналы головок самонаведения и прицельная головка оптико-электронной системы могут быть выполнены тепловизионными, телевизионными либо тепло-телевизионными.
Недостатком прототипа является существенное ухудшение условий пуска очередных зенитных управляемых ракет, поскольку после пуска первой же зенитной ракеты возникает вызванное воздействием газовой струи пылевое облако, которое совместно с непрозрачной частью газовой струи создает оптическую помеху для оставшихся в блоке зенитных ракет, захвативших свои назначенные цели и ожидающих свои команды на пуск. Такая оптическая помеха может прервать процесс автосопровождения и в конечном итоге увеличивает время реакции зенитного ракетного комплекса.
Кроме того, прототип не позволяет провести залповый пуск нескольких ракет по одной цели, к тому же время реакции прототипа увеличивается за счет необходимости ожидать момента выполнения условия «одна цель - одна ракета».
Технической проблемой заявляемого изобретения является повышение эффективности боевой работы зенитного ракетного комплекса.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в достижении возможности устранения влияния возникающей при старте первой же ракеты оптической помехи на пуск последующих ракет, а также проведения пуска по одной цели нескольких ракет.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что зенитный ракетный комплекс включает транспортное средство, на котором на двухкоординатном поворотном устройстве с приводами по азимуту и по углу места установлен блок из N зенитных ракет с головками самонаведения, содержащими оптико-электронные каналы, а также прицельную головку, установленную на блоке зенитных ракет, содержащую оптико-электронный канал прицельной головки. Кроме того, зенитный ракетный комплекс включает монитор, блок управления, вычислительный блок и блок совмещения изображений, причем выход блока совмещения изображений соединен с первым входом вычислительного блока. Второй и третий входы вычислительного блока подключены соответственно к выходам оптико-электронного канала прицельной головки и блока управления, а первый, второй и третий выходы вычислительного блока подключены соответственно к входам монитора, привода по азимуту и привода по углу места. При этом размеры полей зрения оптико-электронных каналов головок самонаведения выполнены так, чтобы они при соответствующей ориентации имели возможность перекрыть наблюдаемое пространство без пропусков, образуя в совокупности широкое поле зрения, по размерам тождественное полю зрения оптико-электронного канала прицельной головки. Каждая из N головок самонаведения выполнена из вышеупомянутого оптико-электронного канала, запоминающего устройства, блока управления приводами рулевых плоскостей ракеты и цифрового коррелятора. К входу цифрового коррелятора подключен выход запоминающего устройства.
Новыми признаками предлагаемого зенитного ракетного комплекса является включение метеорологического блока, навигационного блока, блока обмена информацией, дополнительного вычислительного блока и многоканального разветвителя сигналов и в каждую N головку самонаведения разветвителя сигнала и блока управления полетом. N входов многоканального разветвителя сигналов подключены к N выходам головок самонаведения, N выходов многоканального разветвителя сигналов соединены с N входами блока совмещения изображений, а K выходов многоканального разветвителя сигналов, где K - целое число, равное N, соединены с K входами дополнительного вычислительного блока, K выходов которого соединены с K входами головок самонаведения, а выходы K+1, K+2, K+3 дополнительного вычислительного блока соединены соответственно со входами метеорологического блока, навигационного блока и блока обмена информацией, выходы которых подключены соответственно к K+2, K+3, K+4 входам дополнительного вычислительного блока, к входу K+1 которого, подключен четвертый выход вычислительного блока. Выход оптико-электронного канала каждой N головки самонаведения соединен с входом разветвителя сигналов, первый выход которого служит выходом каждой N головки самонаведения, а второй и третий выходы соединены соответственно с вторым входом цифрового коррелятора и третьим входом блока управления полетом, первый вход которого является входом каждой N головки самонаведения, второй вход блока управления полетом соединен с выходом цифрового коррелятора, а выход соединен с входом блока управления приводами рулевых плоскостей ракеты.
На фиг. 1 изображена принципиальная блок-схема зенитного ракетного комплекса.
На фиг. 2 изображена принципиальная блок-схема тепловизионной головки самонаведения зенитной ракеты.
Зенитный ракетный комплекс состоит из транспортного средства 1, двухкоординатного поворотного устройства 2, привода по азимуту 3, привода по углу места 4, N зенитных ракет 5. Каждая N зенитная ракета 5 имеет головку самонаведения 7 с оптико-электронным каналом 6. Зенитный ракетный комплекс включает также прицельную головку 9 с оптико-электронным каналом прицельной головки 8, монитор 10, блок управления 11, вычислительный блок 12, блок совмещения изображений 13, метеорологический блок 14, навигационный блок 15, блок обмена информацией 16, дополнительный вычислительный блок 17, многоканальный разветвитель 18. Кроме того, каждая головка самонаведения включает запоминающее устройство 19, коррелятор 20, блок управления приводами рулевых плоскостей ракеты 21, разветвитель сигналов 22 и блок управления полетом 23.
На транспортном средстве 1 размещено двухкоординатное поворотное устройство 2 с приводами по азимуту 3 и по углу места 4, а также установлен блок из N зенитных ракет 5 с головками самонаведения 7, содержащими оптико-электронные каналы 6, а также прицельная головка 9, содержащая оптико-электронный канал прицельной головки 8.
Причем выход блока совмещения изображений 13 соединен с первым входом вычислительного блока 12, второй и третий входы вычислительного блока 12 подключены соответственно к выходам оптико-электронного канала прицельной головки 8 и блока управления 11, а первый, второй и третий выходы вычислительного блока 12 подключены соответственно к входам монитора 10, привода по азимуту 3 и привода по углу места 4. Размеры полей зрения оптико-электронных каналов 6 головок самонаведения 7 выполнены такими, чтобы они при соответствующей ориентации имели возможность перекрыть наблюдаемое пространство без пропусков, образуя в совокупности широкое поле зрения, по размерам тождественное полю зрения оптико-электронного канала 8 прицельной головки 9. N входов многоканального разветвителя сигналов 18 подключены к N выходам головок самонаведения 7, N выходов многоканального разветвителя 18 соединены с N входами блока совмещения изображений 13, а K выходов многоканального разветвителя 18, где K - целое число, равное N, соединены с К входами дополнительного вычислительного блока 17. K выходов дополнительного вычислительного блока 17 соединены с K входами головок самонаведения 7. Выходы K+1, K+2, K+3 дополнительного вычислительного блока 17 соединены соответственно со входами метеорологического блока 14, навигационного блока 15 и блока обмена информацией 16, выходы которых подключены соответственно к K+2, K+3, K+4 входам дополнительного вычислительного блока 17, к входу K+1 которого, подключен четвертый выход вычислительного блока 12. Выход оптико-электронного канала 6 каждой N головки самонаведения 7 соединен с входом разветвителя сигналов 22, первый выход которого служит выходом каждой N головки самонаведения 7, а второй и третий выходы соединены соответственно с вторым входом цифрового коррелятора 20 и третьим входом блока управления полетом 23, первый вход которого является входом каждой N головки самонаведения 7, второй вход соединен с выходом цифрового коррелятора 20, а выход соединен с входом блока управления 21 приводами рулевых плоскостей зенитной ракеты.
В качестве транспортного средства 1 могут использоваться различные самоходные или транспортируемые средства, например автомобиль. Оптико-электронные каналы 6 и 8 могут быть выполнены для работы в различных диапазонах оптического излучения, включая инфракрасный и ультрафиолетовый. Для подключения головок самонаведения 7 могут быть применены как отдельные линии, так и общая магистраль. Оптимальное количество зенитных управляемых 5 ракет в блоке определяется соотношением размеров широкого и узкого полей зрения оптико-электронных каналов 8 и 6.
Далее рассматривается вариант размещенного на автомобиле зенитного ракетного комплекса, содержащего в блоке шестнадцать управляемых ракет с инфракрасными (тепловизионными) оптико-электронными каналами и отдельными линиями связи.
Зенитный ракетный комплекс работает следующим образом.
Оператор с помощью блока управления 11 осуществляет поворот блока из N зенитных ракет 5 вместе с находящейся на нем прицельной головкой 9 оптико-электронной системы и производит поиск целей. Формируемый при этом оптико-электронным каналом прицельной головки 8 прицельной головки 9 сигнал широкопольного изображения поступает в вычислительный блок 12. Одновременно сигналы узкопольных изображений, формируемые оптико-электронными каналами 6 N головок самонаведения 7, через многоканальный разветвитель сигналов 18 поступают на N входов блока совмещения изображений 13, в котором формируется сигнал широкопольного изображения, тождественного изображению, получаемому от прицельной головки 9, и подается на первый вход вычислительного блока 12.
В вычислительном блоке 12 происходит селекция сигналов. Сигналы от неподвижных источников инфракрасного излучения отсеиваются и в дальнейшем не выводятся на монитор 10, на котором отражается воздушная обстановка с учетом только движущихся объектов (целей).
При вхождении М целей, например М крылатых ракет, в поле зрения оптико-электронного канала прицельной головки 8 прицельной головки 9 оптико-электронной системы вычислительный блок 12 последовательно определяет «центр масс» М целей для их сопровождения прицельной головкой 9 оптико-электронной системы и оптико-электронными каналами 6 головок самонаведения 7 с помощью двухкоординатного поворотного устройства 2. Затем вычислительный блок 12 распределяет все цели по узким полям зрения оптико-электронных каналов 6 головок самонаведения 7 по принципу «одна цель - одна ракета» и готовит для оператора циклограмму последовательности пуска ракет на поражение целей, но при необходимости оператор может вносить изменения в циклограмму последовательности пуска ракет.
На мониторе 10 каждая отмеченная цель отображается в зоне захвата соответствующей головки самонаведения 7 зенитной ракеты 5.
В общем случае условие «одна цель - одна ракета» может быть выполнено не для всех целей. При попадании в поле зрения какой-либо головки самонаведения 7 более одной целеобработка сигналов производится дополнительным вычислительным блоком 17, на входы которого через многоканальный разветвитель сигналов 18, поступают сигналы с выходов головок самонаведения 7, а также выходной сигнал вычислительного блока 12. Часть выходного сигнала вычислительного блока 12, определяющая работу головки самонаведения 7, на конечном этапе полета передается дополнительным вычислительным блоком 17 в эту головку без изменений.
Дополнительный вычислительный блок 17 для каждой из N головок самонаведения 7 формирует изображение наблюдаемого ее оптико-электронным каналом 6 участка пространства с назначенной целью, которая выделяется особо, образуя комбинированное изображение, представленное в матричной форме, причем его формат соответствует формату матрицы фотоприемного устройства оптико-электронного канала 6 головки самонаведения 7. При попадании нескольких целей в поле зрения одной головки самонаведения 7 выделяется цель, находящаяся ближе к центру ее поля зрения, а остальные цели по такому же принципу передаются головкам самонаведения 7, в поле зрения которых цели отсутствуют. Выделенные цели начинают сопровождаться оптико-электронными каналами 6 головок самонаведения 7 по угловым координатам еще до старта, что позволяет дополнительному вычислительному блоку 17 определить угловые скорости каждой из этих целей. По мере перемещения целей в пространстве изменяется вид комбинированного изображения, в связи с чем дополнительный вычислительный блок 17 периодически обновляет его и передает в блок управления полетом 23 каждой головки самонаведения 7 вплоть до момента ее старта.
При залповом пуске зенитных управляемых ракет 7 из одного блока их старт производится поочередно с минимальным промежутком времени, который зависит от конструкции блока зенитных ракет, их технических особенностей и некоторых других факторов. При старте первой же зенитной ракеты 7 образуется оптическая помеха, состоящая из непрозрачной части газовой струи двигателя и поднятой ею с позиции зенитного ракетного комплекса пыли, причем эта оптическая помеха под действием метеорологических факторов изменяет свои размеры и положение в пространстве.
Во время нахождения головки самонаведения 7 в области оптической помехи возможен сброс автосопровождения назначенной цели из-за уменьшения теплового контраста «цель - фон». По мере рассеивания оптической помехи тепловой контраст «цель - фон» восстанавливается, однако для этого требуется некоторое время, на которое должен быть увеличен период последовательного старта зенитных управляемых ракет.
Устранение влияния возникающей при старте первой же ракеты оптической помехи на пуск последующих ракет производится следующим образом.
Дополнительный вычислительный блок 17 для каждой зенитной ракеты 7 формирует программу пролета области оптических помех в направлении назначенной цели в виде последовательности смены команд для привода управления рулевыми плоскостями ракеты 21, которая периодически передается в блок управления полетом 23 зенитной ракеты 5 и фиксируется в момент ее старта. При этом размеры области оптической помехи, ее плотность, а также скорость и направление перемещения дополнительный вычислительный блок определяет, используя данные, получаемые из метеорологического блока 14, навигационного блока 15, а также из других источников через блок обмена информацией 16. Через блок обмена информацией 16 может также происходить передача координат сопровождаемых целей и прием координат целей для сопровождения.
При старте зенитной управляемой ракеты 5 блок управления полетом 23 головки самонаведения 7 инициирует программу пролета сквозь область оптической помехи. Программа пролета зенитной управляемой ракетой 5 области оптических помех формируется дополнительным вычислительным блоком 17 так, чтобы назначенная для этой ракеты цель не вышла за пределы узкопольного оптико-электронного канала 6 головки самонаведения 7. Зафиксированное блоком управления полетом 23 перед стартом комбинированное изображение и поступающий в него через разветвитель сигнала 22 текущий сигнал узкопольного оптико-электронного канала 6 дает возможность головке самонаведения 7 после пролета зенитной управляемой ракетой 5 области оптической помехи уточнить сопровождение назначенной цели, при необходимости повторить ее захват и продолжить сопровождение. После чего блок управления полетом 23 подключает выход цифрового коррелятора 20 к входу блока управления рулевыми плоскостями ракеты 21.
Достижение возможности проведения пуска по одной цели нескольких ракет
Для обеспечения залпового пуска М ракет по одной цели дополнительный вычислительный блок 17 по команде оператора перераспределяет обнаруженные цели таким образом, что одна цель включается в комбинированное изображение для М головок самонаведения 7, кроме того, для них корректируется программа пролета области оптической помехи. В программу первой стартующей зенитной ракеты 5 вводится оптимальная траектория пролета области оптической помехи, в другие программы вводятся отклонения, обеспечивающие их головкам самонаведения 7 раздельное наблюдение назначенной цели и других зенитных управляемых ракет 5, из группы М.
По окончании залпового пуска серии зенитных ракет 5 дополнительный вычислительный блок 17 обеспечивает формирование из узких полей зрения головок самонаведения 7, оставшихся в блоке зенитных ракет 5, непрерывного суммарного поля таким образом, чтобы его центр, по возможности, совпадал с центром широкого поля зрения прицельной головки 9.
Введение в зенитный ракетный комплекс многоканального разветвителя 18 обеспечивает параллельную работу дополнительного вычислительного блока 17 и вычислительного блока 12 с использованием выходных сигналов оптико-электронных каналов 6 N головок самонаведения 7, в частности сформировать матричное изображение области пространства с назначенной целью. При этом обеспечивается возможность наведения нескольких зенитных ракет 5, входящих в блок, на одну цель.
Введение в зенитный ракетный комплекс метеорологического блока 14, навигационного блока 15 и блока обмена информацией 16 обеспечивает возможность дополнительному вычислительному блоку 17 рассчитать параметры оптической помехи, вызванной стартом предыдущей зенитной управляемой ракеты 5, включая направление и скорость перемещения.
Введение в головку самонаведения 7 разветвителя сигнала 22 и блока управления полета позволяют зенитной ракете 5 по рассчитанным дополнительным вычислительным блоком 17 программам устранить влияние оптической помехи, возникающей при старте из блока ракет предыдущей зенитной ракеты 5.
Предложенное техническое решение позволяет повысить эффективность зенитного ракетного комплекса в части уменьшения времени реакции за счет устранения нарушения автосопровождения назначенных целей головками самонаведения 7 остающихся в блоке зенитных управляемых ракет 5, вызванного оптической помехой, состоящей из непрозрачной части газовой струи стартовавшей предыдущей зенитной ракеты 5 и поднятого ею пылевого облака.
Кроме того, дополнительное уменьшение времени реакции достигается за счет устранения необходимости ожидания выполнения условия «одна цель - одна ракета», а также за счет автоматического восстановления непрерывного суммарного поля зрения головок самонаведения 7, оставшихся в блоке после завершения назначенной очереди пусков зенитных управляемых ракет 5.