ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО БАШЕННОЙ АРТИЛЛЕРИЙСКОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 1998 года по МПК F21M11/00 F41H7/02 F41H13/00 

Изобретение относится к области электротехники, а более конкретно к осветительным устройствам военного назначения.

Известны осветительные устройства, предназначенные для ведения боя в ночных условиях. Такие осветители могут использоваться также в качестве источников активных световых помех оптико-электронным средствам наведения оружия, например, ПТУР с полуавтоматической командной системой управления (Палий А.И. Радиоэлектронная борьба. М. Военное издательство МО СССР, 1981, с. 142 143). Особенностью этой системы является наличие в ней координатора, осуществляющего пеленгацию ракеты по инфракрасному (ИК) излучению бортового источника (трассера). Поскольку координатор обращен в сторону цели, появляется возможность воздействия на него направленным ИК-излучением, имитирующим по структуре и силе света излучение трассера. Координатор в этом случае начинает отслеживать не трассер, а помеховый излучатель осветителя, вследствие чего и происходит уход ракеты с траектории.

Для повышения эффективности воздействия осветительных устройств, являющихся источниками помех, необходимо их прицельное наведение. Известны технические решения, в которых осветительное устройство устанавливается непосредственно на центральной части вращающейся башни артиллерийской установки и может поворачиваться вместе с ней для организации оптического противодействия. К таким решениям относится танковый осветитель Л-4А (см. Танк Т-72А. Инструкция по эксплуатации. 176 ИН-1 с комплексом 1А40. Ч.1, 1981, с. 89 96), который выбран в качестве прототипа.

В известном осветительном устройстве излучатель смонтирован в поворотном приспособлении, установленном в подшипниках на башне, и связан механически с орудием при помощи тяг параллелограммного механизма, удерживающего оптическую ось излучателя параллельно оси канала ствола орудия. Таким образом, поворот излучателя по горизонтали осуществляется вместе с башней, а по вертикали
вместе с орудием. Это позволяет выполнить прицельную постановку помех, однако существенным недостатком устройства является то, что для обеспечения наиболее эффективного помехового воздействия необходимо прямое попадание довольно узкого светового излучателя (с расходимостью менее 1^o) непосредственно на входной зрачок координатора ПТУР. Осуществлять такое прицельное наведение с борта движущегося объекта затруднительно не только из-за инерционности башни и орудия, но и из-за необходимости отвлекать экипаж на поиск местонахождения координатора, характеризуемого, как правило, высокой степенью скрытности.

Следует также отметить, что при положении известного осветителя по центру башни действие помехи оказывается эффективным только по отношению к координатам с раздельной фиксацией воспринимаемых в поле зрения источников излучения (ПТУР "Тоу"). При воздействии на координаторы с фиксацией энергетического центра излучения (ПТУР "Милан", "Хот") целесообразно смещение излучателя от центра силуэта защищаемого объекта (танка). Поясним данное предложение следующим расчетом.

Радиус-вектор вырабатываемого координатором сигнала при одинаковой дальности нахождения от координатора ракеты и помехового излучателя определяется в общем случае известным соотношением:

где , I_i радиус-вектор и сила света i-го источника.

При восприятии координатором излучений трассера и источника помехи выражение (1) принимает вид
x_c=I₁x₁/(I₁+I₂) + I₂x₂/(I₁+I₂), (2)
где x_c координата энергетического центра воспринимаемых сигналов;
x₁, x₂ горизонтальное отклонение ракеты и смещение излучателя от линии визирования танка;
I₁, I₂ сила света трассера и излучателя.

В установившемся процессе x_c 0, тогда выражение (2) может быть представлено в виде
I₂x₂/(I₁+I₂) I₁x₁/ (I₁ + I₂), (3)
откуда следует, что величина x₂ определяется формулой
X₂ -I₁x₁/I₂ (4)
Оценку x₂ выполним применительно к наиболее тяжелому для защиты танка условию, когда линия его визирования координатором ПТУР приходится на границу угла расходимости излучения помехи и составляет, в частности, с продольной осью танка угол γ. В этом случае для обеспечения промаха, оцениваемого величиной x₁, направление полета ракеты в плоскости изображений должно быть отклонено от линии визирования по крайней мере на 2R, где R радиус башни.

Обозначим через l величину смещения световой оси излучателя в плоскости, перпендикулярной оси ствола орудия. Тогда величина x₂ определяется зависимостью
x₂ = lcosγ - Rsinγ (5)
Решая (4) и (5) относительно l и учитывая принятое ранее условие x₁ 2R, получим формулу

Для рассматриваемых типовых координаторов ПТУР и реализуемых светотехнических параметров излучателей справедливо соотношение I₂/I₁≈10. Отсюда выражение (6), характеризующее собой требование к предельному значению l, может быть записано в виде

При достижении значений g максимально возможных уровней (20.25^o), существенно снижающих требования к точности прицельного наведения излучателя в направлении координатора, величина предельного смещения оптической оси излучателя относительно оси ствола орудия, обеспечивающая эффективную защиту танка в наиболее вероятном секторе обстрела, имеет вид l≥(0,57.0,67)R.

Таким образом, в случае использования осветительного устройства в качестве источника помех системам управления ПТУР вполне очевидными преимуществами в сравнении с прототипом будет обладать осветитель с вынесенным в сторону от оси ствола орудием с излучателем с некруглосимметричной диаграммой направленности светового луча, в частности, более широкой в горизонтальной плоскости, чем в вертикальной.

Следует отметить, что придание осветительному устройству функции эффективного помехового воздействия на ПТУР требует значительного повышения мощности источника излучения, чем это необходимо для задачи подсвета целей при работе с ИК-приборами ночного видения. Так, например, для создания требуемого уровня помехи в секторе 20^oх2^o необходим источник излучения с потребляемой мощностью порядка 800 Вт.

В выбранном в качестве прототипа осветителе Л-4А применена довольно мощная короткодуговая газонаполненная лампа высокого давления, световой поток от которой для устранения излучения видимого диапазона (длина волны l от 0,4 до 0,75 мкм) проходит через поглощающий ИК-фильтр. В качестве такого фильтра используются обычно либо естественные материалы, либо стекло, окрашенное специальным красителем. Однако, как показывает опыт работы, ИК-фильтр, расположенный в непосредственной близости от лампы, довольно сильно разогревается и его длинноволновая граница поглощения смещается от 0,8 до 1,0 мкм. При этом происходит резкое снижение потока излучения (на 50.70%), поскольку максимальная доля излучения лампы как раз и приходится на диапазон 0,8.1,0 мкм.

Кроме того, наличие нагретого элемента (до 100^oC) на просматриваемом силуэте защищаемого объекта приводит к его существенной демаскировке в средневолновом ИК-диапазоне (3.14 мкм).

Основной целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности помехового воздействия осветительного устройства.

Поставленная цель достигается тем, что поворотное приспособление осветителя выполнено в виде качающейся рамы, установленной на цапфах в подшипниковых узлах с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси. Подшипниковые узлы закреплены на кронштейнах, жестко соединенных с башней. При этом излучатель осветителя дополнительно снабжен красным светофильтром и оптическим рассеивателем и установлен со смещением в горизонтальной плоскости относительно ствола орудия на величину не менее 2/3 радиуса башни в плане в качающейся раме посредством шаровых опор с возможностью поворота вокруг вертикальной оси и фиксирования его стопором. Красный светофильтр установлен на выходе излучения перед инфракрасным светофильтром герметично в корпусе излучателя, между светофильтрами выполнена полость, а инфракрасный светофильтр и оптический рассеиватель выполнены съемными. Нижняя граница полосы пропускания красного светофильтра выбрана превышающей длину волны 0,7 мкм. Причем оптический рассеиватель выполнен в виде стеклянной пластины, внутренняя поверхность которой, обращенная к излучателю, является плоской, а наружная представляет собой в горизонтальном сечении набор цилиндрических линз двоякой кривизны.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что с борта объекта без отвлечения экипажа от выполняемой им основной боевой работы может быть создана эффективная заградительная помеха в широком секторе, защищающем объект от ПТУР с ИК-координаторами (типов "Тоу", "Милан", "Хот", "Дракон" и др. ), являющихся основными видами противотанковых средств. Повышенный уровень помехового воздействия создается за счет смещения излучателя осветительной установки от центра силуэта башни и использования для формирования выходного потока излучения красного светофильтра и съемного оптического рассеивателя.

Предлагаемое изобретение поясняется иллюстративным материалом на фиг. 1
3, где показаны конструкция и компоновочные схемы осветительного устройства, включающего в себя два симметрично расположенных относительно ствола орудия излучателя.

Излучатели 1 (см. фиг. 1 и 2) установлены в качающихся рамах 2, связанных с помощью тяг параллелограммного механизма 3 с маской орудия. На излучателях установлены рассеиватели 4. Каждая из рам установлена на цапфах в подшипниковых узлах 5, закрепленных на кронштейнах 6. Излучатель в раме для обеспечения возможности поворота относительно вертикальной оси установлен в двух шаровых опорах 7, верхняя из которых снабжена двумя коническими отверстиями для фиксации излучателя пружинным стопором 8 в двух рабочих положениях "подсвет" и "противодействие". Излучатели подключены к источнику питания через модуляторы 9 (фиг. 3), состоящие из задающего кварцевого генератора 10, осуществляющего посылку пачек импульсов тока частотой, соответствующей частоте импульсов трассера ракеты, и управляющего через оптопару 11 и усилитель мощности 12 ключом 13, связанным с источником питающего напряжения 14 и излучателем. Последний включает в себя (см. фиг. 3) корпус 15, источник излучения (лампу) 16, отражатель 17, красный фильтр 18, съемные ИК-фильтр 19 и рассеиватель, составленный цилиндрическими линзами 20.

Работа устройства происходит следующим образом.

В режиме "Подсвет" включается в работу один из излучателей 1, фиксируемый с помощью стопора 8 в положении, когда световая ось излучателя устанавливается параллельно оси ствола орудия (a 0, см. фиг. 1, 2). Снимается оптический рассеиватель 4, а на его место устанавливается фильтр 19. При этом диаграмма расходимости излучения осветителя сужается до уровня, обеспечивающего уверенную работу с прибором ночного видения. Поиск и распознавание цели производятся так же, как и в прототипе, за счет ориентирования в направлении на цель ствола орудия и связанного с ним через параллелограммный механизм излучателя.

В режиме "Противодействие" на обоих излучателях должны быть установлены рассеиватели 4, а сами излучатели развернуты на угол a, соответствующий половине угла расходимости излучения b (см. фиг. 2), и вновь зафиксированы. Разворот двух симметрично установленных излучателей относительно оси ствола орудия позволяет получить сектор защиты 2 b.

Включение излучателей производится вручную оператором, например, при подходе к зоне возможной атаки со стороны противника. После включения поток излучения от источника 16 (см. фиг. 3), сформированный отражателем 17, проходит через красный фильтр 18 (например, стекло КС-19), который отфильтровывает ультрафиолетовое и видимое излучение до длины волны 0,7 мкм. Красный фильтр герметично установлен на корпусе 15 излучателя, то есть на том месте, на котором в прототипе размещался инфракрасный фильтр, разогреваемый от источника излучения, что вело к уменьшению его пропускания в диапазоне 0,8.1,0 мкм и, как следствие, к падению эффективности заградительной помехи. Красный фильтр обладает лучшей стабильностью в работе при нагревании, чем ИК-фильтр, снимает меньшую долю энергии лучистого потока, а устанавливаемые за ним съемные ИК-фильтр либо рассеиватель оказываются в более комфортабельных условиях за счет наличия воздушной полости, обеспечивающей уменьшение теплоотдачи от красного фильтра.

Таким образом, предложенное техническое решение существенно расширяет возможности прототипа по подавлению оптико-электронных средств наведения оружия. При использовании, например, двух излучателей создается на удалении 2,0. 2,5 км от объекта (носителя осветительного устройства) сплошная зона подавления ПТУР с ИК-координаторами до 680.840 м по фронту, что и обеспечит этому объекту определенные преимущества по защите.

Сущность: осветительное устройство, обладающее повышенным уровнем помехового воздействия на управляемые ракеты за счет смещения излучателя осветительной установки от центра силуэта башни, имеет для формирования выходного потока излучения красный светофильтр и съемный оптический рассеиватель. Излучатель устанавливается в поворотном приспособлении, выполненном в виде качающейся рамы, закрепленной на цапфах в подшипниковых узлах с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси. Подшипниковые узлы закреплены на кронштейнах, жестко соединенных с башней. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Осветительное устройство башенной артиллерийской установки, содержащее излучатель с инфракрасным светофильтром в поворотном приспособлении, размещенном на башне установки и связанном с орудием параллелограммным механизмом, отличающееся тем, что поворотное приспособление выполнено в виде качающейся рамы, установленной на цапфах в подшипниковых узлах с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси, при этом подшипниковые узлы закреплены на кронштейнах, жестко соединенных с башней, а излучатель дополнительно снабжен красным светофильтром и оптическим рассеивателем и установлен со смещением в горизонтальной плоскости относительно ствола орудия на величину не менее 2/3 радиуса башни в плане в качающейся раме посредством шаровых опор с возможностью поворота вокруг вертикальной оси и фиксирования его стопором. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что красный светофильтр установлен на выходе излучения перед инфракрасным светофильтром герметично в корпусе излучателя, между светофильтрами выполнена полость, а инфракрасный светофильтр и оптический рассеиватель выполнены съемными. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что нижняя граница полосы пропускания красного светофильтра λ ≥ 0,7 мкм.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оптический рассеиватель выполнен в виде стеклянной пластины, внутренняя поверхность которой, обращенная к излучателю, является плоской, а наружная представляет собой в горизонтальном сечении набор цилиндрических линз двоякой кривизны.