ОГНЕВАЯ СЕКЦИЯ Российский патент 2004 года по МПК F41F3/04 F41H11/02 F41G3/22 F41G7/20 

Изобретение относится к области оборонной техники, в частности к мобильным зенитным ракетным комплексам (ЗРК), и может быть использовано для организации противовоздушной обороны войск и военных объектов от поражения средствами воздушного нападения (СВН) противника.

В структуре современной противовоздушной обороны (ПВО) огневая секция является основным и практически единственным средством для организации пуска и наведения ЗУР на СВН вероятного противника.

Известны огневые секции, например американского ЗРК "Пэтриот", включающие пункт боевого управления (БПУ) или командный пункт (КП), многофункциональную радиолокационную станцию (МФРЛС), пусковые установки (ПУ), каждая из которых имеет К готовых к пуску зенитных управляемых ракет. Количество пусковых установок в огневой секции может быть различным (см. Неупокоев Ф.К. Стрельба зенитными ракетами. Военное издательство МО СССР, М., 1980, стр. 53; Мальгин А.С. Управление огнем зенитных ракетных комплексов. Военное издательство, М., 1987, стр. 21).

Основными функциями, решаемыми огневой секцией, являются:

- обнаружение целей по целеуказанию (ЦУ) с КП или автономно в заданном секторе ответственности;

- захват и взятие на сопровождение воздушных целей; определение текущих координат целей;

- выработка целеуказания по угловым координатам, скорости и полетного задания на ЗУР с полуактивной или активной радиолокационной головкой самонаведения (АРГС);

- подсвет цели в случае использования ЗУР с полуактивной радиолокационной головкой самонаведения (ПРГС);

- выработка и передача на ЗУР команд радиокоррекции (РК).

Существуют огневые секции, решающие те же задачи, но не содержащие в своем составе КП, а состоящие только из многофункциональных радиолокационных станций и пусковых установок с ЗУР. К таким огневым секциям относится секция или огневой взвод, входящий в ЗРК "Усовершенствованный Хок" (см. Василин Н.Я., Гуринович А.А. Зенитные ракетные комплексы. Минск, ООО Попури, 2002, стр. 421).

В этом случае несколько огневых секций обслуживаются одним КП; количество огневых секций, обслуживаемых одним КП, определяется техническими параметрами и возможностями данных боевых средств, входящих в состав ЗРК.

Приведенные аналоги обладают недостатком, заключающимся в том, что в ошибку формирования (или расчетов) углов наведения антенны ПРГС или АРГС в плоскости азимута (ϕ_анав) и в плоскости наклона (ϕ_ннав) входит составной частью, при прочих равных условиях, ошибка измерения величины отстояния установки с радиолокатором подсвета и наведения от пусковой установки, т.е. величины базы стрельбовой секции "Б". При этом величина ошибки увеличивается при уменьшении дальности пуска, что всегда имеет место при пуске ЗУР с АРГС без режима радиокоррекции, т.е. при реализации принципа "пустил-забыл".

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является огневая секция ЗРК "БУК-М1-2" (см. "Зенитные ракетные комплексы ПВО сухопутных войск". Техника и вооружение. Вчера, сегодня, завтра, 1999, № 5-6, стр. 41).

Огневая секция содержит установку с радиолокатором подсвета и наведения в составе многофункциональной радиолокационной станции, цифровой вычислительной системы, аппаратуры приема-передачи данных, системы навигации, топопривязки и ориентирования, аппаратуры измерения и ввода данных и пусковую установку в составе аппаратуры приема-передачи данных, цифровой вычислительной системы, поворотной пусковой установки, К зенитных управляемых ракет, системы навигации, топопривязки и ориентирования, аппаратуры измерения и ввода данных.

Для реализации необходимой точности передачи координат сопровождаемой радиолокационной станцией цели на пусковую установку и формирования углов наведения ϕ_анав и ϕ_{н нав} антенны РГС используются системы навигации, топопривязки и ориентирования (СНТО) или аппаратура измерения и ввода данных (АИВД). Однако СНТО с "нулевыми" ошибками в точке разъезда боевых средств или точке стояния "накапливает" ошибку измерения собственных координат δХ и δY до 0,3% от пройденного пути, что приводит к ошибке δБ оценки значения базы "Б" до 100 метров (см. Навигационная аппаратура ТНА-4. Инструкция по эксплуатации ПБ 1.590.021.ИЭ).

Ошибка непосредственного измерения базы "Б" с помощью АИВД составляет примерно 8...10% от абсолютного значения базы, что при Б≈500 метров составит ошибку δБ~50 метров. Расчеты показывают, что ошибки δБ до 50...100 метров в измерении базы приводят к возникновению ошибок наведения δϕ_{а нав} и δϕ_{н нав} только от одной составляющей до 12...15 угловых минут.

Техническим результатом предлагаемого решения является создание огневой секции, в которой ошибки наведения δϕ_{а нав} и δϕ_{н нав} по угловым координатам ϕ_{а нав} и ϕ_{н нав} диаграммы направленности антенны РГС в составе ЗУР, расположенной на ПУ, за счет ошибки измерения расстояния между установкой с радиолокатором подсвета и наведения и пусковой установкой "Б" уменьшаются в несколько раз.

Технический результат достигается тем, что в огневую секцию, содержащую установку с радиолокатором подсвета и наведения в составе последовательно соединенных многофункциональной радиолокационной станции, цифровой вычислительной системы, аппаратуры приема-передачи данных, при этом третий вход цифровой вычислительной системы соединен с выходом системы навигации, топопривязки и ориентирования, четвертый вход соединен с выходом аппаратуры измерения и ввода данных, а выход аппаратуры приема-передачи данных установки с радиолокатором подсвета и наведения соединен со входом аппаратуры приема-передачи данных пусковой установки, и пусковую установку в составе последовательно соединенных аппаратуры приема-передачи данных, цифровой вычислительной системы, поворотной пусковой установки, К зенитных управляемых ракет, при этом третий вход цифровой вычислительной системы соединен с выходом системы навигации, топопривязки и ориентирования, а четвертый вход соединен с выходом аппаратуры измерения и ввода данных, дополнительно введен фазовый радиодальномер для измерения величины отстояния установки с радиолокатором подсвета и наведения от пусковой установки, при этом ответчик фазового радиодальномера расположен в составе установки с радиолокатором подсвета и наведения, запросчик фазового радиодальномера расположен в составе пусковой установки, вход ответчика соединен с выходом запросчика, выход ответчика соединен со входом запросчика, а второй выход запросчика соединен с пятым входом цифровой вычислительной системы пусковой установки.

Сущность предлагаемого технического решения будет понятна из следующего описания и приложенного к нему графического материала.

На фиг.1 изображена функциональная схема огневой секции, на которой цифрами обозначены следующие устройства и системы:

1 - аппаратура измерения и ввода данных (АИВД) установки с радиолокатором подсвета и наведения (УРПН);

2 - многофункциональная радиолокационная станция (МФРЛС);

3 - цифровая вычислительная система (ЦВС) установки с радиолокатором подсвета и наведения;

4 - система навигации, топопривязки и ориентирования (СНТО) установки с радиолокатором подсвета и наведения;

5 - аппаратура приема-передачи данных (АПД) установки с радиолокатором подсвета и наведения;

6 - приемопередатчик ответчика (ППО);

7 - аппаратура измерения и ввода данных (АИВД) пусковой установки;

8 - приемопередатчик запросчика (ППЗ);

9 - аппаратура приема-передачи данных (АПД) пусковой установки;

10 - цифровая вычислительная система (ЦВС) пусковой установки;

11 - система навигации, топопривязки и ориентирования (СНТО) пусковой установки;

12 - зенитные управляемые ракеты (ЗУР),

13 - поворотная пусковая установка (ППУ).

На фиг.2 показаны основные системы координат (СК), в которых работает огневая секция и которые используются в процессе расчета углов наведения ϕ_{а нав} и ϕ_{н нав} в упрежденную точку встречи (УТВ) с целью через параметры цели и координаты боевых средств огневой секции, включая значение базы "Б" с ошибками δБ, получающимися в процессе измерения ее значения с помощью СНТО или АИВД.

На фиг.2 также показаны неподвижная в пространстве абсолютная система координат O₀XHY с началом в точке стояния установки с радиолокатором подсвета и наведения; переносная система координат ПУ O₁XHY, неподвижная в пространстве с началом координат в точке стояния ПУ и с осями O₁X, O₁H и O₁Y, параллельными соответствующим осям неподвижной в пространстве абсолютной системы координат O₀XHY с началом в точке стояния УРПН; горизонтированная система координат пусковой установки O₁XYZ, неподвижная в пространстве с началом в точке стояния ПУ, ось O₁X расположена в горизонтальной плоскости и направлена по курсу ПУ. От горизонтированной СК ПУ O₁XYZ осуществляется переход к лучевой СК ПУ O₁X_лY_лZ_л, при этом ось O₁Х_л направлена по линии визирования цели; ось O₁Z_л лежит в горизонтальной плоскости; ось O₁Y_л перпендикулярна плоскости О₁Х_лZ_л и образует с осями О₁Х_л и O₁Z_Л правую систему координат. Переход от горизонтированной СК ПУ к лучевой СК ПУ осуществляется двумя последовательными поворотами по азимуту на угол β₁ и по наклону на угол ε₁.

Далее на фиг.2 используются следующие обозначения:

ϕ₁ - относительный угол визирования ПУ (относительно УРПН);

ϕ₂ - относительный угол визирования УРПН (относительно ПУ);

β - азимут цели, передаваемый с УРПН на ПУ;

ε - угол места цели, передаваемый с УРПН на ПУ;

D_ц - наклонная дальность до цели относительно УРПН;

d_ц - горизонтальная дальность до цели относительно УРПН;

β₁ - азимут цели в горизонтированной системе координат ПУ;

ε₁ - угол места цели в горизонтированной системе координат ПУ;

D_y - наклонная упрежденная дальность относительно УРПН;

D_y1 - наклонная упрежденная дальность относительно ПУ;

Б - значение базы огневой секции, измеренное с помощью СНТО или АИВД;

Б₀ - значение базы огневой секции, измеренное с помощью фазового радиодальномера;

δБ (отрезок 0₁Е или – 0₁F) - ошибка измерения базы огневой секции с помощью СНТО или АИВД.

На фиг.3 в качестве примера приведена полная схема связи систем координат УРПН и ПУ, а также последовательность выполнения операций решения указанных задач ЦВС УРПН и ЦВС ПУ.

Огневая секция содержит установку с локатором подсвета и наведения в составе аппаратуры измерения и ввода данных 1, многофункциональной радиолокационной станции 2, цифровой вычислительной системы 3, системы навигации, топопривязки и ориентирования 4, аппаратуры приема-передачи данных 5, приемопередатчика ответчика 6, и пусковую установку в составе аппаратуры измерения и ввода данных 7, приемопередатчика запросчика 8, аппаратуры приема-передачи данных 9, цифровой вычислительной системы 10, системы навигации, топопривязки и ориентирования 11, зенитных управляемых ракет 12, поворотной пусковой установки 13.

Огневая секция работает следующим образом.

После установки боевых средств огневой секции на позиции (см. фиг.1 и 2) из СНТО (4) установки с радиолокатором подсвета и наведения значения текущих координат Х и Y, а также значение угла ϕ₁ из АИВД (1) вводятся в ЦВС (3); из СНТО (11) пусковой установки значения текущих координат Х и Y, а также значение базы "Б" и угла ϕ₂ из АИВД (7) вводятся в ЦВС (10). Точное значение базы Б₀ на вход ЦВС (10) поступает с выхода приемопередатчика запросчика (8), вновь введенного фазового радиодальномера (см. Белявский Л.С., Новиков B.C., Олянюк П.В. Основы радионавигаций. М.: Транспорт, 1982, стр. 123, 124).

Среднеквадратичная погрешность измерения базы σ_Б в этом случае оценивается по формуле

где σϕ - среднеквадратичная погрешность измерения фазовых сдвигов;

λ_м - длина волны модулирующих колебаний.

При λ_м=3000...4000 м (F_м=100...75 кГц) и σϕ≈0,1...0,2° (см. Радиоизмерительные приборы. Каталог изделий промышленности средств связи. М.: Центральный отраслевой орган научно-технической информации "ЭКОС"; 1978, 1983, 1985; Приборы типа Ф2-16, Ф2-28, Ф2-34) получаем для σ_Б ≤ 25 см.

Информация о координатах обнаруженной цели "Ц" в лучевой системе координат установки с радиолокатором подсвета и наведения с выхода МФРЛС (2) через ЦВС (3) и АПД (5) поступает на вход АПД (9) пусковой установки, при этом значения координат цели для ПУ пересчитываются в ЦВС (10) с учетом результатов взаимного ориентирования (ϕ₁ и ϕ₂) и величины отстояния ПУ относительно УРПН (базы "Б").

Опуская несложные, но громоздкие преобразования, связанные с многократными поворотами, переносами и скруткой координатных систем (см. фиг.3), а также полагая с целью упрощения общих выражений для ϕ_{а нав} и ϕ_{н нав} равенство нулю углов γ (поперечного крена установок) и ν (продольного крена) нулю, получаем следующие выражения для значений искомых углов наведения:

где ε₁ и β₁ - угол места и азимут цели в горизонтированной системе координат ПУ, т.е.

где Б₀ - точное значение базы, измеренное с помощью фазового радиодальномера.

Из приведенных соотношений следует, что исключение ошибки измерения значения базы δБ позволяет при прочих равных условиях исключить составляющую ошибки δϕ_{а нав} и δϕ_{н нав}, обусловленных неточным значением базы.

Таким образом, за счет введения фазового радиодальномера с его связями для точного измерения значения базы повышается точность формирования углов наведения ϕ_{а нав} и ϕ_{н нав} на 12...15 угловых минут и, как следствие, расширяется зона возможного применения ЗУР с полуактивным или активным методами наведения.

Изобретение относится к области оборонной техники, в частности к мобильным зенитным ракетным комплексам. Технический результат заключается в повышении точности формирования сигналов наведения для зенитной управляемой ракеты за счет увеличения точности измерения расстояния между установкой с радиолокатором подсвета и наведения и пусковой установкой. В огневую секцию, содержащую установку с радиолокатором подсвета и наведения в составе последовательно соединенных многофункциональной радиолокационной станции, цифровой вычислительной системы, аппаратуры приема-передачи данных, при этом третий вход цифровой вычислительной системы соединен с выходом системы навигации, топопривязки и ориентирования, четвертый вход соединен с выходом аппаратуры измерения и ввода данных, а выход аппаратуры приема-передачи данных установки с радиолокатором подсвета и наведения соединен со входом аппаратуры приема-передачи данных пусковой установки, и пусковую установку в составе последовательно соединенных аппаратуры приема-передачи данных, цифровой вычислительной системы, поворотной пусковой установки, К зенитных управляемых ракет, при этом третий вход цифровой вычислительной системы соединен с выходом системы навигации, топопривязки и ориентирования, а четвертый вход соединен с выходом аппаратуры измерения и ввода данных, дополнительно введен фазовый радиодальномер для измерения величины отстояния установки с радиолокатором подсвета и наведения от пусковой установки, при этом ответчик фазового радиодальномера расположен в составе установки с радиолокатором подсвета и наведения, запросчик фазового радиодальномера расположен в составе пусковой установки, вход ответчика соединен с выходом запросчика, выход ответчика соединен со входом запросчика, а второй выход запросчика соединен с пятым входом цифровой вычислительной системы пусковой установки. 3 ил.

Огневая секция, содержащая установку с радиолокатором подсвета и наведения в составе последовательно соединенных многофункциональной радиолокационной станции, цифровой вычислительной системы, аппаратуры приема-передачи данных, при этом третий вход цифровой вычислительной системы соединен с выходом системы навигации, топопривязки и ориентирования, четвертый вход соединен с выходом аппаратуры измерения и ввода данных, и пусковую установку в составе последовательно соединенных аппаратуры приема-передачи данных, цифровой вычислительной системы, поворотной пусковой установки, К зенитных управляемых ракет, при этом третий вход цифровой вычислительной системы соединен с выходом системы навигации, топопривязки и ориентирования, четвертый вход соединен с выходом аппаратуры измерения и ввода данных, а выход аппаратуры приема-передачи данных установки с радиолокатором подсвета и наведения соединен со входом аппаратуры приема-передачи данных пусковой установки, отличающаяся тем, что она снабжена фазовым радиодальномером для измерения величины отстояния установки с радиолокатором подсвета и наведения от пусковой установки, при этом ответчик фазового радиодальномера расположен в составе установки с радиолокатором подсвета и наведения, запросчик фазового радиодальномера расположен в составе пусковой установки, вход ответчика соединен с выходом запросчика, выход ответчика соединен со входом запросчика, а второй выход запросчика соединен с пятым входом цифровой вычислительной системы пусковой установки.