СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ОБЪЕКТА Российский патент 1998 года по МПК F41H3/00 

Изобретение относится к средствам обеспечения защиты (безопасности) народнохозяйственных (в том числе и военных) объектов от преднамеренных внешних воздействий, иницирующих на этих объектах чрезвычайные ситуации. Под преднамеренными внешними воздействиями понимаются (см., например, Костров А.В. "К проблеме предотвращения инициируемых чрезвычайных ситуаций на объектах и территориях", сб. "Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях", 1995, вып. 7, с. 36 - 61) специально подготавливаемые и проводимые, например, незаконными формированиями, диверсионными группами, террорестическими подразделениями, военными формированиями и др., воздействия по объектам (их критическим элементом) с использованием средств поражения, действующих по тепловому контрасту, в частности управляемых летательных аппаратов с тепловыми головками самонаведения (см., например, Ефремов Е., Дворецкий А. "УР класса "воздух-поверхность", "Зарубежное военное обозрение", 1995, N 7 - с. 33 - 41), комплексов вооружения с тепловизионными системами наведения и др. (см. , например, Слуцкий Е. Тенденции развития противотанковых средств, "Зарубежное военное обозрение", 1995, N 9, с. 20 - 26).

Цель указанных воздействий (поражений) - нарушить функционирование объекта, инициировать аварии или катастрофы на нем, полностью его уничтожить. Объектами защиты могут быть как народнохозяйственные объекты (заводы, электростанции, фабрики, железнодорожные и др. транспортные сети и т.п.), объекты спецтехники оборонного комплекса (базы, хранилища, склады и др.), так как и военные объекты (ракеты, реактивные самолеты, корабли, боевые и специальные машины и др.).

Источниками теплового излучения могут быть дымовые трубы, стены и крыши промышленных установок зданий, вблизи которых распложены энергетические установки, открытое пламя, тепловозы. В ракетах и самолетах тепловую энергию излучают главным образом реактивная струя двигателей и обшивка корпуса, значительно нагревающаяся при полете а атмосфере. Источниками теплового излучения на кораблях, наземных боевых и специальных машинах являются в основном выхлопные отверстия двигателей, дымовые (выхлопные) трубы, обшивка борта, вблизи которой расположены энергетические установки (см., например, Палий А.И. Радиоэлектронная борьба. М., Воениздат, 1974, с. 216 - 219).

Противодействие тепловым системам поражения объектов обеспечивается за счет их маскировки и применения ложных целей. Объекты можно маскировать, снижая тепловой контраст между ними и окружающим фоном. Мощность теплового излучения снижают за счет уменьшения размеров и охлаждения излучающих поверхностей, применением экранов и теплоизолирующих прокладок (см. там же). Морские и наземные объекты (например, танки, корабли и др.) маскируют постановкой аэрозольных завес, значительно поглощающих энергию теплового излучения. Хорошими поглощающими свойствами обладают дымопоглощающие вещества, а также капли тумана и дождя. Ложные тепловые цели, создаваемые для передачи ложной информации тепловым (тепловизионным) системам наблюдения и отвлечения на себя систем наведения на источники теплового излучения, должны излучать мощность, соизмеримую с мощностью излучения защищаемых объектов (см. там же).

Известны системы защиты объектов, например кораблей, от поражения ракетами с тепловыми головками самонаведения. Они содержат мортиры, снаряды и контейнеры с пиротехническими элементами (см., например, Палий А.И. Радиоэлектронная борьба. М.: Воениздат, 1974, с. 217 - 218). После выстреливания образуется пиротехническое облако, отвлекающее на себя ракеты с тепловыми головками самонаведения. Эти системы имеют недостатки. Их оборудование слишком громоздко и практически не может быть установлено на малоразмерных объектах, таких, как танки, БМП, БТР, бронированные медицинские машины, подвижные медицинские комплексы и пр. Эффективность их применения в значительной степени зависит от метеоусловий (прежде всего ветра), запаса снарядов с контейнерами и в ряде случаев может быть равной нулю. Выстреливание снаряда с контейнером формирует дополнительный демаскирующий признак. Кроме того, установка мортир на медицинских комплексах и выстреливание из них снарядов не допустимы по соответствующим международным соглашениям и по вопросам морали.

Известны системы защиты самолетов, содержащие цели - ловушки для имитации самолетов и отвлечения на себя ракет с тепловыми головками самонаведения, представляющие собой управляемые ракеты, запускаемые с самолетов или неземных установок (см., например, Палий А.И. "Радиоэлектронная борьба". М.: Воениздат, 1974, с. 217 - 218). Помимо указанных выше недостатков эти системы слишком дороги, так как ложные тепловые цели помимо использования управляемых ракет должны излучать мощность, соизмеримую с мощностью излучения защищаемых объектов. То есть генераторы тепловых волн, применяемых в качестве ложных целей, должны быть способны излучать мощность, достигающую нескольких киловатт в течение единиц секунд.

Известна также система защиты объекта, содержащая установленные на нем тепловую установку с выхлопным патрубком, систему электроснабжения и термодымовую аппаратуру ("Объект 434", ТО и ИЭ, книга 2, ЦНИИ Информации, 1974, с 75, 126, 229, 284 - 286).

Эта система по технической сути и существенным признакам является наиболее близкой к заявляемой и принята за прототип. Ее основными достоинствами являются компактность, простота и дешевизна. Благодаря этим достоинствам она может быть установлена на такие малоразмерные объекты как танки и другие транспортные средства, на которых имеются свои двигательные установки и системы электроснабжения, способные выполнять соответствующие функции в системе защиты. Кроме того, благодаря возможности использования запасов топлива штатной тепловой установки применение этой системы защиты возможно в любое время работы самого объекта.

Установка на объекте термодымовой аппаратуры позволила существенно повысить степень его защиты от обнаружения, однако в основном лишь в видимом диапазоне спектра. Кроме того, подвижность объекта и внешние условия существенно снижают эффективность защиты, а в ряде случаев генерируемое дымовое облако затрудняет нормальное функционирование и самого объекта.

Следует также отметить, что в настоящее время в армиях стран НАТО появляется все большее количество типов управляемых средств поражения, которые могут взаимодействовать на объекты из верхней полусферы. Многие из этих средств имеют головки самонаведения (ГСН), обнаруживающие цель по тепловому контрасту. Однако обнаружение целей только по тепловому контрасту не обеспечивает высокой помехоустойчивости ГСН. Поэтому в ГСН третьего поколения, с целью исключения ложных страбатываний по кострам, горящим объектам и т.п. используются и другие информационные признаки (вторичные признаки распознавания), в частности пространственные свойства цели. Для этого в ряде случаев в контур дополнительного слежения включают и человека-оператора (см., например, Слуцкий Е. Шведская ПТУР "Билл-2", Зарубежное военное обозрение, N 7, 1995, с. 30).

Решение о наличии в поле зрения ГСН объекта (боевой машины) принимается в основном по двум основным информационным признакам;
во-первых, цель должна иметь тепловой контраст с фоном (первичный признак распознавания);
во-вторых, цель должна иметь определенные пространственные размеры (определенный тепловизионный силуэт) - вторичный признак распознавания (пространственная селекция).

Пространственная селекция осуществляется с помощью многоэлементного приемника инфракрасного (ИК) - излучения. Матрицы ИК-датчиков, установленные в фокальной плоскости оптической системы тепловизионной ГСН, позволяют получить тепловую картину всей зоны обзора, наблюдаемой ГСН в каждый отдельный момент времени и выделить на ней самые "горячие" точки (цели). Другими словами, имеется возможность определить сравнительную интенсивность излучения между элементами изображения и сформировать текущую тепловую картину местности в процессе поиска цели. Это с использованием алгоритма распознавания образов обеспечивает выбор объекта, который наиболее похож на цель, среди других источников теплового излучения. В случае, если исследуемый объект не будет похож на цель (силуэты типовых целей заложены в память ГСН), ГСН автоматически переведется из режима обнаружения и селекции целей в режим поиска. Либо в дополнительном контуре слежения будет использован человек-оператор (см., например, А.Алешин Оптоэлектронные приборы для ведения боевых действий в ночных условиях, "Зарубежное военное обозрение", N 7, 1995, с. 26 - 30). Исходя из основных признаков обнаружения и селекции целей пассивными ГСН ИК-диапазона, основными демаскирующими характеристиками боевых машин являются уровень их излучения и распределение интенсивности этого излучения по поверхности объекта. Последний признак определяет структуру инфракрасного силуэта объекта.

Известен целый ряд перспективных суббоеприпасов и боевых элементов, среди них: "Коррерхэд-2", "Садарм-2", EPHRAM и др., использующих тепловизионные ГСН с элементами логики (см., например, Е.Ефремов, А.Дворецкий "УР класса "воздух-поверхность", "Зарубежное военное обозрение", N 7, 1995, с. 33 - 40). Из этого следует, что при применении вероятным противником данных типов оружия поражения танков и других объектов будет носить массовый характер.

Исходя из изложенного, недостатком всех указанных выше систем защиты является недостаточная защита объектов (боевых машин) от обнаружения указанными средствами поражения систем высокоточного оружия. Очевидным путем защиты от обнаружения является снижение излучательной способности бронеобъектов до уровня фоновых образований (снижение теплового контраста). Однако для перспективных ГСН третьего поколения, которые, как предполагается, обладают высокой чувствительностью снизить излучательную способность боевых машин до уровня фоновых образований будет весьма затруднительно, так как ГСЕ будут способны обнаруживать разницу температур в несколько десятых градуса.

Поэтому наиболее вероятным направлением защиты от обнаружения является деформация тепловизионного силуэта объекта для срыва проведения ГСН процесса обнаружения и селекции цели. Одновременно с этим процесс обнаружения значительно затрудняется или же исключается полностью и в тепловизионных системах слежения и наведения, включая и те, в которых для повышения эффективности селекции объектов участвует человек-оператор.

Целью изобретения является повышение защищенности объектов (как стационарных, так и подвижных) от обнаружения тепловизионными средствами (тепловыми головками самонаведения, тепловизионными приборами наблюдения и прицеливания, тепловизионными автоматическими системами слежения и др.) путем деформации их тепловизионных силуэтов.

Для достижения этой цели введены распылители, размещенные на наружной поверхности объекта, последовательно соединенные водопроводами основная емкость с электронагревателем, вход которого подключен к выходу системы электроснабжения, насос с электроприводом, подключенным входом к выходу системы электроснабжения, змеевик, размещенный на выхлопном патрубке, предохранительный клапан, распределительный кран, второй выход которого соединен с входами распылителей, и соединенные между собой параллельно дополнительные емкости, выходы которых соединены со входом основной емкости.

На чертеже показано взаимное расположение и связи элементов предлагаемой системы защиты объекта и приняты следующие обозначения:
1 - система электроснабжения (СЭС); 2 - тепловая установка (ТУ); 3 - термодымовая аппаратура (ТДА); 4 - электропривод (ЭП); 5 - газопровод (ГП); 6 - топливопровод (ТП); 7 - выхлопной патрубок (ВП); 8 - основная емкость (ОЕ); 9 - насос (Н); 10 - змеевик (З); 11 - предохранительный клапан (ПК); 12 - электронагреватель (ЭН); 13 - водопровод (ВПр); 14 - распределительный кран (РК); 15 - дополнительная емкость (ДЕ); 16 - распылитель (Р); 17 - защищаемый объект (ЗО).

Предлагаемые связи и элементы на чертеже показаны пунктиром. Сплошными линиями изображены связи и элементы прототипа. Электрические связи показаны одинарными линиями (между блоками: 1 и 2, 1 и 4, 1 и 12), а механические - двойными (между блоками 4 и 9).

Электропривод 4 насоса 9 выполнен на основе электродвигателя, исполнение которого определяется типом системы электроснабжения. На стационарных объектах (например, базы хранения, полевые госпитали, здания и др.) это, как правило, электропривод переменного тока, а на подвижных объектах (боевые и специальные машины, санитарный транспорт, железнодорожный транспорт и др.) это, как правило, электропривод постоянного тока. Аппаратура управления электроприводом включена в сам электропривод 4. Насос 9 - водяной, центробежный. Он предназначен для принудительной подачи жидкости из основной емкости 8 через змеевик 10, предохранительный клапан 11, распределительный кран 14 к распылителям 16 и дополнительным емкостям 15. Змеевик 10 размещается на выхлопном патрубке 7 и предназначен для обеспечения разогрева жидкости. Предохранительный клапан 11 предназначен для поддержания постоянного давления в системе и представляет собой клапан паровоздушного типа.

Распределительный кран 14 обеспечивает работу системы в различных режимах. При нахождении его рукоятки переключения в исходном положении отключены и дополнительные емкости 15 и распылители 16. При нахождении его рукоятки переключения в первом положении жидкость из основной емкости 8 подается насосом 9 через змеевик 10, предохранительный клапан 11 и распределительный кран 14 в дополнительные емкости 15, а из них обратно в основную емкость 8. Распылители 16 в этом случае отключены. При переводе рукоятки управления распределительного крана 14 во второе положение к системе (к выходу предохранительного клапана 11) подключаются распылители 16, а дополнительные емкости отключаются. При переводе рукоятки управления в третье положение включены и дополнительные емкости 15 и распылители 16. Дополнительные емкости 15 и распылители 16 размещаются на поверхности защищаемого объекта 17 случайным образом, чтобы исключить симметричность в деформации тепловизионного силуэта. Он имеет индивидуальные краны, обеспечивающие возможность их автономного подключения к распределительному крану 14 (или же отключение от него). Их размеры и исполнение зависят от особенностей защищаемого объекта 17. Часть дополнительных емкостей 15 выполняется в форме опознавательных знаков. Это необходимо для их опознавания в ИК-диапазоне своими средствами. В ряде случаев эти опознавательные знаки выполняются и для информации противника, например, если защищаемый объект является медицинским. В этом случае часть дополнительных емкостей выполняется в форме медицинского красного креста и служит для информации противника о назначении защищаемого объекта. Эта информация служит дополнительной защитой объекта, так как в соответствии с международными соглашениями (например, Женевской Конвенцией 1906 г.) нападение на подобные объекты запрещено.

Система защиты включается в случае появления потенциальной угрозы применения тепловизионных систем наведения оружия. Электропривод 4 приводит в действие насос 9, который нагнетает жидкость из основной емкости 8 в змеевик 10, расположенный на выхлопном патрубке, после чего подогретая жидкость (парожидкостная смесь) через предохранительный клапан 11 и первый выход распределительного крана 14 поступает в дополнительные емкости 15, нагревая их, а затем обратно в основную емкость 8, образуя замкнутый контур. Со второго выхода распределительного крана 14 подогретая жидкость поступает в распылители 16, из которых диспергируется наружу, на корпус объекта, согревая пространство и поверхность вокруг распылителей. Дополнительные емкости 15 и распылители 16 обеспечивают изменение температуры отдельных участков поверхности объекта, а следовательно, меняют распределение интенсивности теплового излучения по поверхности объекта, что в свою очередь деформирует структуру тепловизионного силуэта защищаемого объекта. При нахождении защищаемого объекта в районах с высокой температурой окружающего воздуха для обеспечения требуемого перепада температур включают электронагреватель 12. Даже если тепловизионная аппаратура обнаружит объект, то сформированный тепловизионный силуэт не будет соответствовать силуэтам потенциальных целей, заложенных в памяти аппаратуры (ГСН, человека). Поэтому в процессе проведения селекции объекта ГСН или человек-оператор будут идентифицировать объект как ложную цель. В этом случае "захвата" объекта не происходит, и ГСН переключается в режим поиска (человек-оператор приступает к поиску другого объекта). Таким образом, объект не будет обнаружен, а значит будет защищен от поражения. Этим и достигается цель изобретения.

Совокупность отличительных признаков обеспечивает защищаемому объекту новое свойство, а именно возможность защиты не только в видимом диапазоне спектра, но и в инфракрасном, от тепловизионных головок самонаведения как обычных, так и с элементами логики, а также от комбинированных головок самонаведения, использующих на конечном этапе тепловизионный блок самонаведения указанных типов. Обеспечивается защита и от тепловизионных средств, управляемых человеком-оператором.

Положительный эффект от использования данного изобретения состоит в том, что введенные элементы обеспечивают деформацию тепловизионного силуэта объекта, а вместе с этим и защиту от соответствующих средств поражения.

Изобретение может быть использовано для защиты любых стационарных и подвижных наземных (воздушных подводных) объектов, которые могут поражаться с помощью тепловизионных средств, особенно управляемыми боеприпасами. Расчеты, проведенные по известным методикам, показывают, что вероятность обнаружения перечисленными выше тепловизионными средствами снижается на 13 - 15%.

Возможность перемещения распылителей и дополнительных емкостей по поверхности объекта создает предпосылки для формирования индивидуальной для каждого объекта программы деформации тепловизионного силуэта.

Все введенные элементы предлагаемой системы защиты не вызывает затруднений в процессе ее производства и установки на объект.

Использование: средства обеспечения защиты (безопасности) объектов как народнохозяйственных, так и военных, от преднамеренных внешних воздействий, инициирующих на этих объектах чрезвычайные ситуации. Сущность изобретения: система защиты объекта состоит из установленных на объекте системы электроснабжения, соединенной с ней тепловой установки с выхлопным патрубком и термодымовой аппаратурой, выход которой соединен с выхлопным патрубком. Также она снабжена распылителями, размещенными на наружной поверхности объекта, последовательно соединенными водопроводами основной емкостью с электронагревателем, вход которого подключен к выходу системы электроснабжения, насосом с электроприводом, подключенным входом к выходу системы электроснабжения, змеевиком, размещенным на выхлопном патрубке, предохранитекльным клапаном, распределительным краном, второй выход которого соединен с входами распылителей, и соединенными между собой параллельно дополнительными емкостями, выходы которых соединены со входом основной емкости. 1 ил.

Система защиты объекта, содержащая установленные на нем систему электроснабжения, соединенную с ней тепловую установку с выхлопным патрубком и термодымовой аппаратурой, выход которой соединен с выхлопным патрубком, отличающаяся тем, что она снабжена последовательно соединенными водопроводами основной емкостью с электронагревателем, вход которого подключен к выходу системы электроснабжения, насосом с электроприводом, подключенным входом к выходу системы электроснабжения, змеевиком, размещенным на выхлопном патрубке, предохранительным клапаном, распределительным краном и соединенными между собой параллельно дополнительными емкостями, выходы которых соединены с входом основной емкости, при этом второй выход распределительного крана соединен с входами распылителей, размещенных на наружной поверхности объекта.