БЛОЧНО-МОДУЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ ПЕРЕНОСНОЙ ОБЗОРНОЙ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИИ СРЕДНЕЙ ДАЛЬНОСТИ ДЕЦИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНА ВОЛН

Полезная модель относится к радиолокации и может быть использована при проектировании переносных радиолокационных станций (РЛС) средней дальности действия (до 40÷50 км), предназначенных для обнаружения низколетящих целей на фоне сигналов местных предметов и пассивных помех.
Развитие средств воздушного нападения (тактическая и штурмовая авиации, беспилотные летательные аппараты, крылатые ракеты, управляемые ракеты класса "воздух-поверхность", управляемые авиационные бомбы и кассеты и т.д.), способных действовать на малых и сверхмалых высотах под прикрытием помех, вызывает необходимость создания специализированных РЛС, способных осуществлять контроль воздушного пространства на вышеназванных высотах, быть мобильными и транспортабельными (в настоящее время местонахождение РЛС достаточно быстро определяется противником), а также иметь хорошие параметры помехозащищенности.
Известна переносная РЛС "Мангуст", предназначенная для разведки наземных, надводных и низколетящих целей, которая автоматически в режиме непрерывного излучения в миллиметровом диапазоне осуществляет поиск, обнаружение и отображение целей (см. сайт в Интернете http://www.ust.com.ua/main). Применение твердотельного выполненного на транзисторах передатчика с малой мощностью излучения (0,01-1,0 Вт) затрудняет обнаружение РЛС средствами радиотехнической разведки. Однако при уменьшении длины рабочей волны возрастает зависимость от погодных условий (дождя, грозы, колебаний листвы деревьев и т.д.).
Известна также блочно-модульная конструкция переносной доплеровской импульсной когерентной РЛС "Кредо-1Е" с твердотельным многолитерным задающим генератором и плоской антенной решеткой (АР), волноводно-щелевого типа, приводимой во вращение установленным на треноге электроприводом, совмещенным с поворотным высокочастотным токосъемником, на верхней подвижной части которого закреплена указанная АР. Данная РЛС имеет выносной пульт управления и автономный источник питания в виде аккумуляторных батарей и работает в сантиметровом диапазоне волн (см. каталог «Оружие России». М., «Военный парада, 2004, с.158-159).
Несмотря на то, что герметичное исполнение данной конструкции, предусматривает работу РЛС в жестких условиях окружающей среды (при воздействии дождя, снега, пыли и морского тумана), эксплуатационная надежность этого аналога снижена из-за значительных ограничений его работы по воздействию воздушного потока (по ветровой нагрузке) в связи со сплошным (ветронепродуваемым) полотном волноводно-щелевой АР.
Учитывая специфику современного ведения боевых действий в условиях интенсивного противодействия средствами радиоэлектронной борьбы (РЭБ) и противорадиолокационных ракет (ПРР) и одновременного использования различных видов летательных аппаратов, возникает необходимость в расширении арсенала РЛС, т.к. слабые стороны РЛС одного диапазона могут быть уравновешены возможностями РЛС другого диапазона.
Все известные отечественные переносные РЛС работают в миллиметровых или сантиметровых диапазонах волн, т.к. при проектировании РЛС средней дальности дециметрового диапазона, возникает необходимость учитывать увеличение раскрыва антенны (апертуры АР), приводящее к росту массогабаритных показателей конструкции, т.е. к ухудшению эксплуатационных характеристик при транспортировании, развертывании и работе в жестких условиях (при ветре, в горных условиях и т.д.).
В связи с отсутствием прототипа - ближайшего аналога, а именно переносной обзорной РЛС средней дальности действия, работающей в дециметровом диапазоне волн, с печатно-полосковой плоской АР и устанавливаемой при автономном развертывании на съемное основание, заявитель предлагает формулу изобретения без разделения на ограничительную и отличительную части.
Предлагаемая полезная модель расширяет арсенал переносных обзорных РЛС средней дальности действия и позволяет повысить потребительский уровень станций при оптимальном сочетании достигаемых технических и эксплуатационных характеристик, что обеспечивается предлагаемой блочно-модульной конструкцией.
Эта конструкция реализована на основе пространственно разнесенных и соединенных между собой с помощью кабелей радиолокационного модуля (РЛ), модуля опорно-поворотного устройства (ОПУ), выносного модуля с электронной аппаратурой, осуществляющей включение и управление режимами работы, обработку, отображение информации и передачу данных, а также автономного блока электропитания, причем РЛ модуль, включающий в себя антенную решетку (АР) и жестко связанный с ней контейнер с приемо-передающей аппаратурой, размещен на горизонтальной опорной площадке, приводимой во вращение модулем ОПУ, состоящим из размещенных в едином корпусе электропривода, совмещенного с токосъемником, на верхней поворотной части которого закреплена, с возможностью отсоединения, указанная опорная площадка, и съемного основания, на котором установлен корпус ОПУ.
Полотно антенной решетки образовано линейным модулем радио-запросчика и отдельными горизонтальными линейными герметичными печатными многоэлементными локационными антенными модулями (далее линейные антенные модули), распределенными по вертикали каркаса АР, раздвигаемого из положения транспортирования в рабочее положение вдоль указанного направления, с фиксацией в выдвигаемой части каркаса указанных линейных антенных модулей с помощью шарнирного механизма.
Предлагаемая конструкция переносной обзорной РЛС имеет блочно-модульное построение и состоит из четырех самостоятельных частей:
РЛ модуля, модуля с электронной аппаратурой, модуля ОПУ и блока источника электропитания.
РЛ модуль, включает в себя складываемую при транспортировке АР и жестко связанный с ней контейнер с приемо-передающей аппаратурой, размещенные на опорной площадке.
Конструктивно антенная система представляет собой плоскую эквидистантную решетку, состоящую из пяти строк канала локации, одной строки каналов локации и компенсации и одной строки канала госопознавания. Между строками установлены рефлекторы.
Приемо-передающая строка канала локации (ППСКЛ) состоит из восьми излучающих элементов (полуволновых вибраторов). Корпус линейного антенного модуля изготавливается из стеклотекстолита толщиной 0,75 мм, на внутреннюю поверхность которого нанесена медная фольга. Центральный проводник выполнен в виде печатной платы, которая фиксируется внутри корпуса с помощью пенопластовых пластин. Таким образом, ППСКЛ представляет собой жесткую пластину, что позволяет ее использовать в качестве силового элемента АР.
Приемо-передающая строка каналов локации и компенсации конструктивно аналогична ППСКЛ.
Приемо-передающая строка канала госопознавания состоит из девяти излучающих элементов.
РЛ модуль осуществляет передачу и прием радиолокационного сигнала, а также первичную обработку радиолокационной информации.
Модуль с электронной аппаратурой, осуществляет включение и управление режимами работы, обработку, отображение информации и передачу данных.
Модуль ОПУ, корпус которого включает в себя привод вращения антенны, аппаратуру управления вращением и формирования азимута, низкочастотный токосъемник и основание для установки и горизонтирования радиолокационного модуля на местности и кабели.
Модуль ОПУ предназначен для установки, монтажа и вращения радиолокационного модуля, а также для обеспечения связи его аппаратуры с выносным модулем с электронной аппаратурой.
В качестве источника питания могут использоваться аккумуляторные батареи или бортовая сеть транспортных средств.
Данная конструкция переносной обзорной РЛС может применяться автономно или же размещаться на транспортных средствах (при работе с креплением на корпус машины, съемное основание не используется). Кроме того, для увеличения рубежа обнаружения низколетящих целей, съемное основание может быть выполнено в виде быстро сворачиваемой подъемной мачты.
В частном случае реализации заявляемой конструкции РЛС контейнер с приемо-передающей аппаратурой и корпус выносного модуля с электронной аппаратурой снабжены, каждый, совмещенным многоканальным герметичным СВЧ-разъемом, для передачи из контейнера с приемо-передающей аппаратурой, через низкочастотный токосъемник, в выносной модуль с электронной аппаратурой, сигнала, с помощью набора параллельно соединяемых кабелей.
Совмещенный многоканальный герметичный СВЧ-разъем состоит из двух панелей - опорной и накладной. Опорная панель имеет соединительные гнезда и стержневые ловители, а накладная - соединительные штыри и отверстия под ловители. Кроме того, по меньшим сторонам накладной панели расположены сквозные выемки. Опорная панель снабжена двумя резьбовыми соединениями в виде штифта с гайкой-барашком. Штифты закреплены одним концом в поворотных осях, находящихся по краям меньших сторон панели, с возможностью вхождения в сквозные выемки накладной панели.
Опорная площадка, несущая радиолокационный модуль, закреплена на подвижной верхней части корпуса поворотного токосъемника с помощью вертикальных стержневых ловителей, вставленных в отверстия опорной площадки, и боковых петлевых натяжных замков типа «лягушка».
Каркас АР разделен на нижнюю опорную и верхнюю выдвижную части, в которых, соответственно, закрепленные жестко и зафиксированные с возможностью перемещения в вертикальном направлении при складывании, линейные антенные модули выполнены на основе трехслойных печатных вибраторных антенных элементов, заключенных в стеклотекстолитовый корпус модуля.
В нижней опорной части каркаса, между двумя нижними линейными антенными модулями АР, размещен линейный модуль радио-запросчика.
Он выполнен в виде отдельных вертикальных герметичных печатных вибраторных антенных элементов, распределенных по горизонтали и закрепленных на горизонтально расположенном сумматорном герметичном печатном элементе.
Выдвижная часть каркаса АР, образована двумя боковыми ребрами, нижние концы которых, вставлены в телескопические направляющие торцовых сплошных стенок опорной части каркаса АР, а верхние прикреплены к крайнему верхнему линейному антенному модулю. Линейные антенные модули выдвижной части каркаса имеют закрепленные снизу упоры. Кроме того, они зафиксированы концами и центром при помощи шарнирных соединений, установленных с двух сторон каждого складываемого линейного антенного модуля с ориентацией продольных шарнирных соединений плоскостью поворота его элементов вдоль полотна АР и центрального поперечного шарнирного соединения плоскостью поворота его элементов поперек полотна АР. Оси продольных шарнирных соединений крепятся к горизонтальным линейным рефлекторам. Последние зафиксированы с помощью этого крепления указанных осей шарнирных соединений, между линейными антенными модулями, с возможностью перемещения рефлекторов одновременно в вертикальном и горизонтальном направлениях при их складывании, одновременным со складыванием линейных антенных модулей. Кроме того, рефлекторы имеют крепежные отверстия для размещения осевых узлов шарнирных соединений.
Результатом предлагаемой конструкции каркаса АР с применением горизонтальных линейных печатных многоэлементных антенных модулей, имеющих форму полос, которые добавочно еще и выполняют функции ребер жесткости каркаса, является то, что полотно печатно-полосковой АР получилось как бы сквозным, легко складывающимся, но достаточно прочным, что актуально как при транспортировании РЛС, так и при работе в жестких погодных условиях (при сильном ветре). А то, что раздвижные стойки основания, имеющие общую крестовину с тягами, выполнены съемными, дает возможность размещать РЛС как на корпусах транспортных средств, так и на подъемно-мачтовых устройствах.
На фиг.1 представлен общий вид заявляемой конструкции переносной РЛС (кабельные соединения, выносной модуль с электронной аппаратурой и источник питания не показаны).
На фиг.2 - вид спереди заявляемой конструкции переносной РЛС;
На фиг.3 - вид сбоку радиолокационного модуля в рабочем положении.
На фиг.4 - вид спереди радиолокационного модуля в транспортном положении.
На фиг.5 - общий вид ОПУ в транспортном положении;
На фиг.6 - общий вид совмещенного многоканального герметичного СВЧ-разъема в рассоединенном положении.
Предлагаемая блочно-модульная конструкция переносной обзорной РЛС реализована на основе пространственно разнесенных и соединенных между собой с помощью кабелей радиолокационного модуля, включающего в себя складываемую АР 1 и жестко связанный с ней контейнер 2 с приемопередающей аппаратурой, размещенные на горизонтальной опорной площадке 3, приводимой во вращение установленным на основании 4 вертикальным электроприводом 5, совмещенным с токосъемником 6, на верхней поворотной части 7 которого, закреплена с возможностью отсоединения указанная опорная площадка 3 (см. фиг.1 и 2), выносного модуля с электронной аппаратурой и автономного блока электропитания (последние на фигурах не показаны).
Сквозное полотно АР 1 образовано линейным модулем радио-запросчика 24 и отдельными горизонтальными линейными герметичными печатными многоэлементными модулями 8, распределенными по вертикали каркаса АР 1, раздвигаемого из положения транспортирования (см. фиг.4) в рабочее положение (см. фиг.2, 3) вдоль указанного направления, с фиксацией в выдвигаемой части каркаса модулей 8 с помощью шарнирного механизма.
Раздвижные стойки основания 4 крепятся к фланцу 9 корпуса токосъемника 6 и имеют регулировочные штанги 10, обеспечивающие горизонтальность модуля ОПУ.
Корпус контейнера 2 с приемо-передающей аппаратурой и корпус выносного модуля с электронной аппаратурой снабжены, каждый, совмещенным многоканальным герметичным СВЧ-разъемом 12 (см. фиг.6) с двумя резьбовыми соединениями в виде штифта 13 с гайкой-барашком 14, закрепленного одним концом в поворотной оси 15 на краю опорной панели 16 (прикрепленной к стенке корпуса контейнера 2 или указанного модуля с электронной аппаратурой), имеющей соединительные гнезда и стержневые ловители 17, с возможностью вхождения штифта 13 в сквозную выемку 18 сбоку накладной панели 19 с соединительными штырями и отверстиями 20 под ловители 17, для передачи из контейнера 2 с приемопередающей аппаратурой, через низкочастотный токосъемник 6, в модуль с электронной аппаратурой, упакованных цифровых сигналов с помощью набора параллельно соединяемых кабелей (последние на фигурах не показаны).
Опорная площадка 3, несущая контейнер 2 с приемо-передающей аппаратурой и АР 1, закреплена на подвижной верхней части 7 поворотного токосъемника 6 с помощью вертикальных стержневых ловителей, вставленных в отверстия опорной площадки 3, и боковых петлевых натяжных замков 21 типа «лягушка» (см. фиг.2).
Каркас АР 1 разделен на нижнюю опорную 22 и верхнюю выдвижную 23 части (см. фиг.2) в которых, соответственно, закрепленные жестко и зафиксированные с возможностью перемещения в вертикальном направлении при складывании линейные антенные модули 8 выполнены на основе трехслойных печатных вибраторных антенных элементов (на фигурах не показаны), заключенных в стеклотекстолитовый корпус модуля 8.
В нижней опорной части 22 каркаса АР 1, между двумя нижними линейными антенными модулями 8 (см. фиг.3), размещен линейный модуль 24 радио-запросчика 11, выполненный в виде отдельных вертикальных герметичных печатных вибраторных антенных элементов 25, распределенных по горизонтали и закрепленных на горизонтально расположенном сумматорном герметичном печатном элементе.
Выдвижная часть 23 каркаса АР 1, образована двумя боковыми ребрами 26, нижние концы которых вставлены в телескопические направляющие 27 торцовых сплошных стенок 28 опорной части 22 каркаса АР 1, а верхние прикреплены к крайнему верхнему линейному антенному модулю 8.
Линейные антенные модули 8 выдвижной части 23 каркаса АР 1 зафиксированы концами и центром с помощью шарнирных соединений, установленных с двух сторон каждого складываемого модуля 8 с ориентацией продольных шарнирных соединений 29 плоскостью поворота его элементов вдоль полотна АР 1 и центрального поперечного шарнирного соединения 30 плоскостью поворота его элементов поперек полотна АР 1. Оси продольных шарнирных соединений 29 крепятся к горизонтальным линейным рефлекторам 31.
Последние зафиксированы с помощью этого крепления указанных осей шарнирных соединений 29, между линейными многоэлементными антенными модулями 8, с возможностью перемещения рефлекторов 31 одновременно в вертикальном и горизонтальном направлениях при их складывании, одновременным со складыванием линейных антенных модулей. Кроме того, рефлекторы 31 имеют крепежные отверстия для размещения осевых узлов шарнирных соединений. Линейные антенные модули 8 имеют снизу закрепленные упоры 32, которые обеспечивают жесткость АР 1 в сложенном состоянии.
В нижней части кожуха электропривода 5 закреплена вертикальная направляющая, в которую ввертывается направляющая труба 33. Труба пропущена через центральное отверстие общей крестовины 34, которая имеет возможность перемещаться по направляющей трубе 33 и шарнирно соединена с тремя раздвижными стойками основания 4 при помощи трех тяг 35 (см фиг.2), что позволяет сочленять стойки основания 4 в единую подвижную конструкцию (см. фиг.5).
Кроме того, основание 4 снабжено тросовыми оттяжками, присоединяемыми к его верхней части при сильном ветре и закрепляемыми с помощью кольев (на фигурах оттяжки и колья не показаны).
Предлагаемая конструкция переносной обзорной РЛС в положении транспортирования состоит из четырех самостоятельных частей, а именно: радиолокационного модуля, включающего в себя складываемую АР 1 и контейнер 2 с приемо-передающей аппаратурой (см. фиг.4), который жестко закреплен к каркасу АР 1, опорно-поворотного устройства, включающего в себя электропривод 5, низкочастотный токосъемник 6, основание 4 и соединительные кабели, модуля с электронной аппаратурой, осуществляющей включение и управление режимами работы, обработку, отображение информации и передачу данных и автономного блока источника электропитания (см. фиг.5, кабели, модуль с электронной аппаратурой и блок питания не показаны).
При развертывании РЛС на позиции, вначале у модуля ОПУ выдвигаются до упора и фиксируются регулировочные штанги 10 раздвижных стоек основания 4. Затем раздвигаются стойки и фиксируются общей крестовиной 34. Проверяется горизонтальность фланца 9 токосъемника 6 по уровню, встроенному во фланец. Опорная площадка 3, несущая контейнер 2 с приемо-передающей аппаратурой и АР 1, крепится на подвижной верхней части 7 поворотного токосъемника 6 с помощью вертикальных стержневых ловителей, вставленных в отверстия опорной площадки 3 и боковых петлевых натяжных замков 21 типа "лягушка". А сложенная АР 1 приводится в рабочее положение раскрытием каркаса АР 1.
С помощью кабелей и разъемов, в том числе совмещенных многоканальных герметичных СВЧ-разъемов 12, к низкочастотному токосъемнику 6 подсоединяют контейнер 2 с приемо-передающей аппаратурой и выносной модуль с электронной аппаратурой.
Быстрое развертывание станции достигается в результате простых действий, а именно, последовательно устанавливаются друг на друга модули (их составные части) и крепятся быстросъемными соединениями, без дополнительных крепежных элементов, одновременно обеспечивая все электрические межмодульные соединения. Разъемные соединители размещены в легкодоступных местах.
Удобство при транспортировке обеспечивается предлагаемыми конструкциями антенной решетки и модуля ОПУ. Легко складываемые полотно антенной решетки и основание модуля ОПУ позволяют уменьшить габариты упаковочных мест.
Выполнение основания съемным позволяет устанавливать радар, как на треногу, так и на корпус транспортных средств, и на подъемно-мачтовые устройства.
Таким образом, благодаря вышеперечисленным конструктивным особенностям, реализуется возможность создания переносной обзорной РЛС средней дальности дециметрового диапазона волн, способной осуществлять контроль воздушного пространства на малых и сверх малых высотах, быть мобильной и транспортабельной.
При реализации полезной модели изготовлен опытный образец переносной обзорной РЛС дециметрового диапазона средней дальности, аппаратура которой размещается в четырех упаковочных местах. Общая масса переносной РЛС составляет ≈120 кг. Габариты радиолокационной антенны в рабочем положении - 716,5×1260×320 мм, а при транспортировке - 500×1260×320 мм.
Сквозное полотно антенной решетки позволило повысить механическую устойчивость РЛС и снизить вращательный момент АР и в результате повысить надежность функционирования РЛС в режиме обзора в расширенном интервале ветровых нагрузок.