СПОСОБ ЗАЩИТЫ ПОДВОДНОЙ ЛОДКИ ОТ ШИРОКОПОЛОСНОЙ МИНЫ-ТОРПЕДЫ
METHOD TO PROTECT SUBMARINE AGAINST BROAD-BAND TORPEDO-MINE

Изобретение относится к вооружению подводных лодок, а именно к защите подводных лодок от торпед или мин, преимущественно от широкополосных мин-торпед.
Известен способ защиты подводной лодки от широкополосной мины-торпеды, содержащий обнаружение мины-торпеды, ее классификацию и уклонение от мины-торпеды путем изменения курса или производство реверса [Хвощ В.А. Тактика подводных лодок. - М.: Военное издательство. - 1989, с.152].
Обнаружение мины-торпеды и ее классификация используются и в заявляемом способе.
Причиной, препятствующей достижению в этом аналоге технического результата, обеспечиваемого изобретением, является низкая эффективность защиты подводной лодки, так как последняя, совершая маневр уклонения, в силу инерции попадает в зону поражения миной-торпедой, радиус поражения которой составляет 1000 метров. Войдя в эту зону, подводная лодка вызовет срабатывание мины, вследствие чего из стартового контейнера мины-торпеды выйдет торпеда, которая выполнит операцию наведения на уклоняющуюся подводную лодку и поразит ее [Кондратович А.А., Пиянзов Г.Г. Противоминное оружие. - М.: Военное издательство. - 1989, с.51-53; Янковский В. Минная война на море. - Зарубежное военное обозрение. - 1980. - № 2. - с.72].
Известен также способ защиты надводных кораблей от торпед, содержащий обнаружение торпеды, ее классификацию, выработку данных стрельбы и производство выстрела для поражения цели глубинными бомбами из реактивной бомбовой установки РБУ-1000 [Широкорад А.Б. Оружие отечественного флота 1945-2000 . - М.: Изд-во Харвет. А.С.Т. 1945-2001. - с.570-576].
Обнаружение торпеды, ее классификация и выработка данных стрельбы используются и в заявляемом способе.
Причиной, препятствующей достижению в этом аналоге технического результата, обеспечиваемого изобретением, является относительно низкая эффективность его для защиты подводной лодки, потому что применяемые в этом способе реактивные снаряды имеют дальность хода под водой, недостаточную для покрытия ошибок в определении местонахождения торпеды.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому (прототипом) является способ защиты подводной лодки от широкополосной мины-торпеды, защищенный патентом РФ № 2283793, кл. B63G 9/02, 2005. Он содержит обнаружение и определение угловых координат в режиме шумопеленгования торпеды, вышедшей из стартового контейнера и наводящейся на подводную лодку, ее классификацию, выработку данных стрельбы, производство выстрела устройства, несущего реактивные снаряды, с приходом устройства в расчетную точку на пути его движения, пуск реактивных снарядов, эпицентры взрывов которых, равномерно, исключая образование непораженных участков, распределяются в объеме ограниченного водного пространства, сформированного вокруг предварительно рассчитанной точки встречи устройства и торпеды, путем постановки завес из силового поля взрывов реактивных снарядов на пути движения торпеды в телесном угле, обращенном вершиной к подводной лодке и ограниченном усеченной конической поверхностью с осью симметрии, совпадающей с направлением на источник шума, при этом середина оси симметрии совпадает с расчетной точкой встречи устройства с торпедой.
Все признаки способа-прототипа являются и признаками заявляемого способа.
Причиной, препятствующей достижению в способе-прототипе технического результата, обеспечиваемого изобретением, является сложность реализации способа, обусловленная тем, что ограниченное усеченной конической поверхностью водное пространство, в пределах которого осуществляют постановку завес из реактивных снарядов, имеет достаточно большие размеры, что требует большого количества реактивных снарядов, а также значительных габаритов устройства, несущего эти заряды.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является уменьшение количества реактивных снарядов, необходимых для поражения торпеды и упрощение носителя этих зарядов при применении способа.
Для достижения указанного технического результата в известной способе защиты подводной лодки от широкополосной мины-торпеды, содержащем обнаружение и определение угловых координат в режиме шумопеленгования торпеды, вышедшей из стартового контейнера и наводящейся на подводную лодку, ее классификацию, выработку данных стрельбы, производство выстрела устройства, несущего реактивные снаряды, с приходом устройства в расчетную точку на пути его движения, пуск реактивных снарядов, эпицентры взрывов которых, равномерно, исключая образование непораженных участков, распределяются в объеме ограниченного водного пространства, сформированного вокруг предварительно рассчитанной точки встречи устройства и торпеды, путем постановки завес из силового поля взрывов реактивных снарядов на пути движения торпеды в телесном угле, обращенном вершиной к подводной лодке и ограниченном усеченной конической поверхностью с осью симметрии, совпадающей с направлением на источник шума, при этом середина оси симметрии совпадает с расчетной точкой встречи устройства с торпедой, уточняют угловые координаты торпеды и определяют ее дальность в режиме активной гидролокации, при этом торпеду облучают с помощью передающей антенны зондирующим сигналом, а отраженный от нее сигнал принимают как минимум двумя узконаправленными парциальными антеннами, акустические оси которых развернуты в плоскости пеленгования на угол, примерно равный ширине основного лепестка характеристики направленности антенны, формируют сумму и разность принятых антеннами сигналов, суммарный сигнал используют для определения дальности до торпеды, а разностный - для уточнения ее угловых координат.
Отсутствуют какие-либо источники информации, в которых вновь введенные действия над электрическими сигналами были описаны в совокупности с остальными элементами заявляемого способа. Поэтому предлагаемый способ следует считать новым и имеющим изобретательский уровень.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых приведены:
- на фиг.1 - характеристики направленности приемных антенн;
- на фиг.2 - схема защиты подводной лодки от торпеды.
Сущность предлагаемого способа защиты подводной лодки от мины-торпеды заключается в следующем.
На подводной лодке в режиме шумопеленгования по шумам, издаваемым винтами торпеды после выхода последней из стартового контейнера и начала наведения на подводную лодку, осуществляют грубую оценку угловых координат торпеды - курсового угла и вертикального угла прихода шума.
После грубого определения этих углов на подводной лодке включают режим активной гидролокации. В этом режиме используют передающую антенну и по две приемные узконаправленные парциальные антенны в каждой из плоскостей пеленгования (в горизонтальной - для определения курсового угла и в вертикальной - для определения вертикального угла прихода шума).
Акустическую ось передающей антенны устанавливают в направлении на источник шума, определенном в режиме шумопеленгования. Через эту антенну в направлении торпеды излучают зондирующий сигнал.
1
2
1
2
1
2
1
2
Отраженный от торпеды сигнал в каждой из плоскостей пеленгования принимают двумя узконаправленными антеннами, акустические оси которых развернуты в плоскости пеленгования на угол, примерно равный ширине основного лепестка характеристики направленности антенны. На фиг.1 приведены типовые парциальные суммарная и разностная характеристики направленности антенн. На фиг.1"а" приведены характеристики F и F направленности парциальных антенн, на фиг.1"б" - суммарная F+F характеристика направленности, а на фиг. 1"в" - разностная F-F характеристика направленности. По оси абсцисс откладывается угол φ - направление прихода сигнала, отсчитываемое от равносигнального направления (направления, с которого уровни сигналов, поступающих по парциальным антеннам с характеристиками F и F, равны).
Приемные антенны устанавливают таким образом, чтобы их равносигнальное направление совпадало с направлением на источник шума, определенным методом шумопеленгования, и акустической осью передающей антенны.
Формируют сумму и разность принятых антеннами сигналов.
Суммарный сигнал используют для определения дальности до торпеды, так как его задержка относительно излученного зондирующего сигнала жестко связана с этой дальностью.
Разностный сигнал используют для уточнения угловых координат торпеды, так как его величина и знак однозначно связаны с величиной и знаком отклонения направления на торпеду (на цель) от равносигнального направления.
После определения дальности до торпеды и уточнения ее угловых координат с помощью бортовой информационной управляющей системы (БИУС) подводной лодки осуществляют расчет данных для стрельбы. Они содержат размеры и форму ограниченного водного пространства, в котором должна осуществляться постановка завес реактивных снарядов, количество этих снарядов, углы и моменты их пуска и т.д. Необходимые для расчета константы (например, скорости хода торпеды и устройства-носителя реактивных снарядов) содержатся в памяти БИУС.
На фиг.2 показано взаимное расположение подводной лодки, торпеды, устройства-носителя реактивных снарядов, а также область ограниченного водного пространства, в пределах которого осуществляют постановку завес реактивных снарядов. Это пространство ограничено конической поверхностью и площадями завес - ближайшей к подводной лодке и наиболее удаленной от нее.
На фиг.2 приняты следующие обозначения:
ПЛ - подводная лодка;
У - устройство-носитель реактивных снарядов;
Т - торпеда;
I
F - площадь завесы, ближайшей к подводной лодке;
cp
F - площадь завесы, поставленной в расчетной точке встречи устройства-носителя реактивных снарядов с торпедой;
II
F - площадь завесы, наиболее удаленной от подводной лодки;
P
D - дистанция от места выстреливания устройства-носителя реактивных снарядов (от подводной лодки) до расчетной точки начала постановки завес;
B
D - дистанция от места выстреливания устройства-носителя реактивных снарядов до расчетной точки его встречи с торпедой;
П
S - участок пути движения устройства-носителя реактивных снарядов с постановкой завес.
Расчет осуществляется в следующей последовательности.
1. Рассчитывают дистанцию Dg по формуле
<mrow><msub><mi>D</mi><mi>B</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>D</mi><mi>П</mi></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>V</mi><mi>У</mi></msub><mo>−</mo><msub><mi>t</mi><mi>З</mi></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>V</mi><mi>T</mi></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>V</mi><mi>У</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mi>T</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>V</mi><mi>У</mi></msub></mrow></mfrac><mo>,</mo><mtext>                                                      (1)</mtext></mrow>
П
где D - дистанция от подводной лодки до торпеды в момент ее обнаружения и определения дальности методом активной гидролокации;
З
t - время задержки от момента определения дальности торпеды на
П
дистанции D до выстреливания устройства-носителя реактивных снарядов;
Т
V - скорость хода торпеды;
У
V - скорость хода устройства-носителя реактивных снарядов.
П
2. Рассчитывают длину участка пути S по формуле
<mrow><msub><mi>S</mi><mi>П</mi></msub><mo>=</mo><mn>6</mn><msub><mi>σ</mi><mi>D</mi></msub><mo>,</mo><mtext>                                                                            (2)</mtext></mrow>
D
П
где σ - средняя квадратичная ошибка в определении дальности D методом активной гидролокации.
Р
3. Рассчитывают дистанцию D от подводной лодки до расчетной точки начала постановки завес реактивных снарядов по формуле
<mrow><msub><mi>D</mi><mi>P</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>D</mi><mi>B</mi></msub><mo>−</mo><mfrac><mrow><msub><mi>S</mi><mi>П</mi></msub></mrow><mn>2</mn></mfrac><mtext>                                                                        (3)</mtext></mrow>
cp
П
4. Рассчитывают площадь F завесы в середине участка пути S по формуле
<mrow><msub><mi>F</mi><mrow><mi>c</mi><mi>p</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mi>π</mi><mrow><mo>[</mo><mrow><mfrac><mi>B</mi><mn>2</mn></mfrac><mo>+</mo><msub><mi>D</mi><mi>B</mi></msub><mo>⋅</mo><mi>t</mi><mi>g</mi><mn>3</mn><msub><mi>α</mi><mrow><mi>У</mi><mi>П</mi></mrow></msub></mrow><mo>]</mo></mrow><mo>⋅</mo><mrow><mo>[</mo><mrow><mfrac><mi>Ш</mi><mn>2</mn></mfrac><mo>+</mo><msub><mi>D</mi><mi>B</mi></msub><mo>⋅</mo><mi>t</mi><mi>g</mi><mn>3</mn><msub><mi>α</mi><mrow><mi>К</mi><mi>У</mi></mrow></msub></mrow><mo>]</mo></mrow><mtext>                                    (4)</mtext></mrow>
где В - высота проекции корпуса подводной лодки на вертикальную плоскость, перпендикулярную линии пути движения устройства-носителя реактивных снарядов;
Ш - ширина проекции корпуса подводной лодки на вертикальную плоскость, перпендикулярную линии пути движения устройства-носителя реактивных снарядов;
УП
α - средняя квадратичная ошибка определения уточненного угла
визирования торпеды с подводной лодки в вертикальной плоскости;
КУ
α - средняя квадратичная ошибка курсового угла торпеды (угла визирования торпеды с подводной лодки) в горизонтальной плоскости.
ср
П
5. Рассчитывают необходимое число N снарядов в завесе площадью F в середине участка S по формуле
<mrow><mi>N</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>S</mi><mi>П</mi></msub><mo>⋅</mo><mn>2,4</mn><msub><mi>F</mi><mrow><mi>с</mi><mi>р</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mi>Δ</mi><mi>V</mi></mrow></mfrac><mo>,</mo><mtext>                                                                        (5)</mtext></mrow>
где ΔV - объем водного пространства, в котором обеспечивается поражение торпеды при взрыве одного реактивного снаряда в случае попадания торпеды в этот объем.
П
6. Рассчитывают промежуток ΔS участка S пути, через который следует производить постановку завес реактивных снарядов, по формуле:
<mrow><mi>Δ</mi><mi>S</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><mi>R</mi><mo>⋅</mo><msub><mi>V</mi><mi>У</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>V</mi><mi>T</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>V</mi><mi>У</mi></msub></mrow></mfrac><mo>,</mo><mtext>                                                                          (6)</mtext></mrow>
где R - радиус поражения торпеды зарядом реактивного снаряда.
П
Аналогично пунктам 4 и 5 рассчитывают площадь завесы и необходимое в ней число реактивных снарядов для каждой из завес, планируемых к постановке на пути S с интервалом ΔS.
Углы и моменты пуска реактивных снарядов определяются БИУС по специальной программе, обеспечивающей установление завес реактивных снарядов перпендикулярно линии движения устройства-носителя реактивных снарядов с интервалом ΔS, и таким образом, что эпицентры взрывов реактивных снарядов в каждой из завес распределены равномерно.
Устройство-носитель реактивных снарядов находится в торпедном аппарате подводной лодки, полностью снаряженном и готовом к выстрелу.
П
По команде БИУС устройство выстреливается и направляется к торпеде, то есть к точке, определяемой ее дальностью и уточненными угловыми координатами в момент выстрела. С приходом устройства в расчетную точку начала участка S оно осуществляет постановку завес реактивных снарядов перпендикулярно линии движения с интервалом ΔS между завесами и последующий взрыв этих снарядов.
Описанные действия обеспечивают высокую вероятность попадания торпеды в область водного пространства с установленными в нем завесами реактивных снарядов и поражение торпеды.
Предлагаемый способ достаточно легко реализуем. В качестве устройства-носителя реактивных снарядов может служить устройство, конструкция которого аналогична устройству, защищенному патентом РФ № 2283793, то есть устройству, реализующему способ-прототип.
D
УП
КУ
УП
КУ
УП
КУ
П
D
Из уравнений (2), (4) и (5) видно, что количество N реактивных снарядов, входящих в состав каждой из завес, в значительной степени определяется средними квадратичными ошибками определения дальности и угловых координат торпеды (ошибками σ, α и α). В заявляемом способе эти ошибки значительно меньше, чем в способе-прототипе. В способе-прототипе угловые координаты торпеды определяются методом шумопеленгования и в дальнейшем никак не уточняются, поэтому ошибки α и α будут безусловно больше, чем в заявляемом способе, где осуществляется уточнение угловых координат торпеды, а следовательно, и уменьшение ошибок α и α. В формуле изобретения способа-прототипа определение дальности D торпеды не предусмотрено, так как там для определения ее координат используется только шумопеленгование, а оно само по себе не позволяет определить дальность до цели. В описании способа-прототипа предложено эту дальность определять триангуляционным методом. В принципе это возможно, но весьма проблематично, так как для этого нужно определить, как минимум, два разных пеленга на одну и ту же неподвижную или малоподвижную (в данном случае торпеду) цель из разных точек с известными координатами. В любом случае ошибка определения дальности этим методом будет значительно больше, чем ошибка σ определения дальности в заявляемом способе, где для этой цели применяется метод активной гидролокации. Это позволяет сделать вывод, что количество N реактивных снарядов, необходимое для обеспечения достаточно высокой вероятности поражения торпеды, будет значительно меньше, чем в способе-прототипе. Это значительно упрощает реализацию носителя этих зарядов и реализацию способа в целом.