УПРАВЛЯЕМАЯ РАКЕТА Российский патент 2006 года по МПК F42B15/00 F42B12/10 F42C13/00 

Изобретение относится к оборонной технике и может быть использовано при создании боеприпасов, в частности высокоточных управляемых снарядов или ракет малого и среднего калибра, предназначенных для поражения бронированной и небронированной техники, искусственных и естественных укрытий с расположенной в них живой силой.

Известны управляемые снаряды и ракеты малого и среднего калибра (100...150 мм), содержащие в своем составе моноблочные кумулятивные боевые части, позволяющие обеспечить поражение бронированной и небронированной техники, самолетов и вертолетов на стоянках, искусственных и естественных укрытий с расположенной в них живой силой (см., например, патент РФ №2114378, МКИ⁶ F 42 В 1/02, 1/036, опубл. 27.06.98 Бюл. №18).

Известны размещаемые, в частности, на бронетанковой технике защитные устройства, содержащие внутренний слой взрывчатого вещества, облицованного двумя наружными слоями инертного материала большой плотности, именуемые динамической защитой (ДЗ) и обеспечивающие защиту от действия кумулятивных струй, формируемых при срабатывании кумулятивных зарядов (см. например, патент ФРГ №2008156 от 21.02.1970; патент Франции №2436361 от 13.03.1974; патент Великобритании №1581125 от 01.04.1974). Применение снарядов и ракет с моноблочными кумулятивными боевыми частями по бронированным целям, снабженным динамической защитой, малоэффективно, так как элементы динамической защиты, воздействуя на кумулятивную струю, приводят к ее разрушению и резкому снижению бронепробивного действия.

Известны, управляемые ракеты с кумулятивными боевыми частями тандемного типа, содержащие пространственно разнесенные, подрываемые последовательно с временной задержкой в несколько сот микросекунд лидирующий и основной кумулятивные заряды. В частности, в патенте РФ №2063607, МКИ F 42 В 12/18, опубл. 10.07.96. Бюл. №19 приводится пример успешного преодоления навесной динамической защиты боевой частью тандемного типа, содержащей лидирующий и основной кумулятивные заряды, между которыми расположен маршевый двигатель с центральной полостью для прохода кумулятивной струи основного заряда, при подрыве основного заряда через 300 мкс после подрыва лидирующего заряда. С целью достижения максимальной бронепробивной способности расстояние от основного заряда до поверхности брони в кумулятивных боевых частях тандемного типа, содержащих взрывательные устройства контактного действия, задается конструктивно разнесением лидирующего и основного зарядов на оптимальное расстояние, составляющее примерно 4 калибра основного заряда.

Такие боевые части обеспечивают высокое пробивное действие по бронецелям, снабженным быстродействующей динамической защитой, время активного действия которой по кумулятивной струе, составляющее 150-200 мкс, не превышает времени задержки срабатывания основного заряда. Увеличение времени активного действия динамической защиты приводит к снижению бронепробивной способности тандемных боевых частей контактного действия. В частности, известны конструкции долгодействующей слоистой динамической защиты, время активного действия которой по кумулятивной струе составляет 1000-2000 мкс (см. например: Физика взрыва / Под. Ред. Л.П.Орленко. - Изд. 3-е переработанное. - В 2 т. Т.2 - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. - С.350).

Привести условия срабатывания тандемной боевой части контактного действия в соответствие с защитными характеристиками долгодействующей слоистой динамической защиты простым увеличением времени задержки подрыва основного заряда не удается. Это обусловлено тем, что при скорости подлета ракеты к цели, равной нескольким сотым метров в секунду, и времени задержки срабатывания 1000-2000 мкс, основной заряд, размещаемый на расстоянии примерно 4 калибра (400 мм при калибре ракеты 100 мм) от находящегося под обтекателем головной части ракеты лидирующего заряда, может приблизиться к поверхности цели практически вплотную (на расстояние порядка калибра и менее). При этом из-за того, что кумулятивная струя к моменту подхода к поверхности цели не успевает достичь своего предельного удлинения, пробивное действие основного кумулятивного заряда снижается и становится значительно меньше, чем при указанном выше оптимальном удалении в 4 калибра.

Выбор меньшего, чем время активного действия динамической защиты, времени задержки срабатывания основного заряда не позволяет исключить условия, при которых часть кумулятивной струи основного заряда разрушается элементами динамической защиты, вследствие чего требуемые для эффективного поражения цели глубины пробития не обеспечиваются даже при срабатывании основного заряда на оптимальном удалении от преграды.

Для увеличения поражающего действия по целям со долгодействующей динамической защитой в составе боевой части тандемного типа применяют взрывательные устройства неконтактного действия. Это позволяет реализовать требуемое для преодоления ДЗ время задержки подрыва основного заряда, а также обеспечить в момент его подрыва оптимальное (с точки зрения влияния на глубину бронепробивного действия) удаление основного заряда от поверхности брони. Так, например, в патенте ФРГ №4102772 С1, МКИ⁶ F 42 В 12/18, 12/10 от 31.01.91 описана конструкция головной части управляемой ракеты, содержащей боевую часть тандемного типа предконтактного действия, взрыватель которой снабжен оптическим неконтактным датчиком цели, который после обнаружения цели в заданном диапазоне расстояний перед ракетой выдает сигнал на срабатывание управляющего устройства. Данное техническое решение обладает низкой помехозащищенностью, так как для двигающейся на небольшой высоте над поверхностью земли ракеты, боевая часть которой содержит оптический неконтактный датчик цели, помехой могут стать любые расположенные на траектории естественные, или искусственные преграды (листва деревьев, трава, маскировочные укрытия и т.д.), от которых зондирующий пространство перед ракетой оптический сигнал неконтактного датчика цели будет отражен с достаточной для срабатывания взрывателя интенсивностью, что послужит командой на ее преждевременное срабатывание.

Известна также управляемая ракета, в состав которой входит кумулятивная БЧ тандемного типа, снабженная взрывательным устройством (патент РФ №2046281, МКИ⁶ F 42 В 12/10 опубл. 20.10.95. Бюл. №29), содержащим предохранительно-исполнительные механизмы основного и лидирующего зарядов, электронный блок задержки подрыва и датчики цели: контактный, выполненный в виде двух изолированных контактов, размещенных в головной части ракеты, и неконтактный, выполненный на электромагнитном принципе (радиометрический) датчик цели. Между лидирующим и основным кумулятивными зарядами боевой части размещен отсек управления (рулевой отсек), имеющий центральный канал с установленной в нем цилиндрической трубкой.

Описанное в этом патенте техническое решение, как наиболее близкое к заявляемому по технической сущности и достигаемому техническому результату, выбрано за прототип.

Признаки прототипа, общие с заявляемой конструкцией управляемой ракеты: основной кумулятивный заряд, лидирующий кумулятивный заряд, размещенный между ними имеющий центральный канал рулевой отсек (отсек управления), взрывательное устройство с контактным и неконтактным датчиками цели, а также предохранительно-исполнительными механизмами лидирующего и основного зарядов и электронным блоком задержки подрыва.

Указанный прототип имеет ряд недостатков, которые приводят к снижению его эффективности при действии по целям, поражение которых осуществляется как за счет кумулятивного, так и совместного кумулятивно-фугасного действия.

В частности, существенным (с точки зрения борьбы с целями, поражаемыми кумулятивным действием) недостатком конструкции прототипа является отсутствие возможности управления временами задержки подрыва лидирующего и основного заряда в зависимости от скорости подхода ракеты к цели. В случае, когда цель расположена на удалении от места пуска, превышающем дальность стрельбы управляемой ракетой с работающим маршевым двигателем, обеспечивающим постоянство скорости движения ракеты на траектории, диапазон изменения скорости подхода ракеты к цели может составлять несколько сот метров в секунду. При постоянных значениях временных задержек подрыва лидирующего и основного зарядов изменение скорости подхода ракеты к цели приводит к изменению дальности до цели как в момент подрыва лидирующего, так и основного зарядов. В связи с этим изменяется поражающая способность как лидирующего, так, что особенно важно, и основного зарядов.

При отсутствии возможности введения во взрывательное устройство боевой части с борта ракеты перед пуском или в процессе наведения дополнительных данных о типе цели другим существенным недостатком, усматриваемым в конструкции прототипа, является отсутствие возможности выбора режима срабатывания БЧ (контактное или предконтактное) за счет информации, получаемой собственно взрывателем БЧ.

Действительно, режим предконтактного срабатывания БЧ при действии управляемой ракеты-прототипа по бронецели, защищенной динамической защитой, может обеспечить как нейтрализацию действия ДЗ за счет срабатывания лидирующего заряда, так и максимальную глубину пробития брони за счет подрыва основного заряда на оптимальном удалении от цели. Однако действие такой ракеты по цели типа "ДОТ" или "блиндаж", для поражения которых необходимо увеличивать объем разрушений защищающих внутреннее пространство цели стен, недостаточно эффективно. Совместное кумулятивное и фугасное действие разрывных зарядов боевой части, действующей в режиме предконтактного подрыва, когда основной заряд боевой части находится на указанном выше удалении от поверхности цели в 4...5 собственных калибров, приведет к формированию в стене цели только небольшой по площади сквозной пробоины. При этом разрушение стены, объем которого определяется величиной удаления основного заряда боевой части от разрушаемой преграды в момент подрыва, будет незначительным.

Еще одним существенным недостатком конструкции прототипа является низкая помехозащищенность неконтактного датчика цели. В частности, в случае, если в качестве неконтактного датчика цели, выполненного на электромагнитном принципе, как это предлагается в описании прототипа, используется датчик радиометрического типа, последний может сработать при получении отраженного сигнала от созданной на удалении от бронецели ложной цели, имеющей в радиодиапазоне отражающую поверхность больше, чем у реальной бронецели. Кроме того, как отмечается и в патенте-прототипе, электромагнитный неконтактный датчик цели имеет большую массу, чем оптический датчик, выбранный для обеспечения функционирования БЧ тандемного типа предконтактного действия в патенте ФРГ №4102772 С1, МКИ⁶ F 42 В 12/18, 12/10 от 31.01.91.

В отличие от известной управляемой ракеты, содержащей снабженный электронным блоком задержки подрыва основной кумулятивный заряд, лидирующий кумулятивный заряд, размещенный между ними, имеющий центральный канал рулевой отсек, взрывательное устройство с контактным и неконтактным датчиками цели, а также с предохранительно исполнительными механизмами основного и лидирующего зарядов, в предлагаемой управляемой ракете взрывательное устройство снабжено датчиком оптического типа для определения разности времени подхода ракеты к цели на заданные дальности, а электронный блок задержки подрыва снабжен устройством расчета, соединенным с оптическим датчиком и контактным датчиком цели, причем входящий в состав взрывательного устройства неконтактный датчик цели выполнен в виде магнетометра и предназначен для определения типа цели, а устройство расчета в электронном блоке задержки подрыва выполнено для расчета скорости движения ракеты и выбора с учетом данных о типе цели задержки времени подачи сигнала на подрыв лидирующего и основного кумулятивных зарядов.

Для повышения точности выполнения задачи определения типа цели по признаку величины магнитной массы, например, как "цель с большой магнитной массой" или "цель с малой магнитной массой", магнитометр выполнен градиентометрического типа, а его чувствительные элементы размещены в разных отсеках ракеты, например, вблизи торцов лидирующего и основного зарядов, и соединены между собой электрокабелем, проходящим по внешней поверхности ракеты.

Технические решения, содержащие признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа не известны и явным образом из уровня техники не следуют. Это позволяет считать, что заявляемое решение является новым и обладает достаточным изобретательским уровнем.

Сущность предлагаемого технического решения поясняется графическим изображением, приведенным на чертеже, где показан общий вид предлагаемой боевой части предконтактного действия в разрезе.

Предлагаемая управляемая ракета содержит снабженный электронным блоком задержки подрыва (1) основной кумулятивный заряд (2) с предохранительно-исполнительным механизмом (3); лидирующий кумулятивный заряд (4) с предохранительно-исполнительным механизмом (5); взрывательное устройство, содержащее неконтактный датчик цели, использующий электромагнитный принцип измерения и выполненный в виде магнитометра (6), и контактный датчик цели (7), оптический датчик, содержащий излучатель (8) и приемник оптического сигнала (9), а также рулевой отсек (10), имеющий центральный канал (11). Позицией (12) обозначена преграда (поверхность цели).

Предлагаемая управляемая ракета работает следующим образом.

После подачи сигнала на пуск от внутреннего источника электропитания ракеты производится подача электропитания на взрывательное устройство, которое входящими в его состав неконтактным датчиком цели (6) и излучателем (8) оптического датчика начинает выполнять зондирование пространства перед ракетой. При этом зондирование неконтактным (магнитометрическим) датчиком (6) осуществляется непрерывно и всенаправленно, а зондирование оптическим датчиком осуществляется путем подачи излучателем (8) сигналов определенной частоты и скважности в направлении движения ракеты.

При получении приемником (9) отраженных от цели или другой преграды (12) оптических сигналов, посланных излучателем (8), электронный блок задержки подрыва (1) производит фиксацию моментов времени получения сигналов заданной амплитуды. По величине разницы времени получения сигналов заданной амплитуды и частоты их следования электронный блок задержки подрыва (1) входящим в его состав устройством расчета, определяет скорость движения ракеты и рассчитывает время задержек подрыва лидирующего (4) и основного (2) зарядов по алгоритму подрыва БЧ в предконтактном режиме. Это обеспечивает условия подрыва лидирующего заряда на минимально возможном для реализовавшейся скорости подхода удалении от цели, и подрыва основного заряда на оптимальном, с точки зрения бронепробивной способности, удалении от цели (12).

По уровню сигнала, фиксируемого магнитометром (6), электронный блок задержки подрыва (1) определяет тип цели. При фиксации цели, как цель "с большой магнитной массой", электронный блок задержки подрыва последовательно с рассчитанными по алгоритму подрыва в неконтактном режиме с учетом скорости ракеты задержками времени выдает сигналы на подрыв лидирующего и основного кумулятивных зарядов. Причем в качестве начальной точки отсчета используется значение одной из заданных для измерения скорости ракеты дальностей, например максимальная дальность.

При фиксации цели как цель "с малой магнитной массой" рассчитанные для использования в неконтактном режиме времена задержек отменяются, а электронный блок задержки подрыва (1) выдает сигналы на подрыв лидирующего и основного кумулятивных зарядов с задержками времени, рассчитанными с учетом скорости ракеты по алгоритму подрыва в контактном режиме. Причем сигнал на подрыв лидирующего кумулятивного заряда (4) выдается сразу после срабатывания контактного датчика цели (7). А время задержки подрыва основного заряда (2), обеспечивает его подрыв на минимально возможном удалении от цели (12).

Для того, чтобы в контактном режиме обеспечить срабатывание лидирующего кумулятивного заряда (4) на минимально возможном удалении от поверхности цели, контактный датчик (7) содержит чувствительный элемент инерционного типа, время срабатывания которого зависит от величины, действующей в момент соударения перегрузки. Для более быстрой реакции контактного датчика на возникающие при соударении ракеты с целью перегрузки, он размещен в головной части ракеты, например, вблизи торца лидирующего заряда.

При этом как в случае предконтактного так и контактного режимов срабатывания величина задержки времени подрыва основного заряда относительно момента подрыва лидирующего заряда может быть выбрана постоянной величиной.

Использование в составе взрывательного устройства контактного датчика цели инерционного типа, время срабатывания которого зависит от величины действующей перегрузки, позволяет ракете преодолевать легкие маскировочные преграды и ветки кустарников без выдачи команды на срабатывание в контактном режиме.

В связи с тем, что основной целью для управляемой ракеты с кумулятивной БЧ предконтактного действия являются современные танки, содержащие в своем составе несколько десятков тонн магнитного металла, применение для определения типа цели в составе взрывательного устройства магнитометров-градиентометров предпочтительно, так как позволяет определять наличие цели с больший магнитной массой на удалениях до нескольких метров от цели. В этот диапазон входят как удаления, на которых посредством оптического датчика определяются необходимые для расчета скорости ракеты данные, так и величина удаления от цели, при котором поражающая способность основного заряда максимальна.

В случае использования для наведения ракеты сантиметрового или миллиметрового радиоволнового излучения возможно вместо пассивного магнитометрического датчика применение для определения типа цели радиометрического датчика, действующего в указанном диапазоне длин волн также в пассивном режиме.

Применение лазера в качестве излучателя оптического датчика обеспечивает возможность достижения высокой точности регистрации расстояний до преграды в диапазонах порядка нескольких метров, при точности измерений дальности и скорости порядка 5-10%.

Размещение рулевого отсека между лидирующим и основным кумулятивными зарядами увеличивает расстояние от преграды до основного заряда, что обеспечивает условия оптимального для бронепробивного действия растяжения кумулятивной струи, а также снижает воздействие продуктов взрыва лидирующего заряда на основной кумулятивный заряд.

Таким образом, применение предлагаемой конструкции управляемой ракеты приводит к повышению ее поражающего действия как по цели с большой магнитной массой (типа "танк"), так и по цели с малой магнитной массой (типа "ДОТ"). В сравнении с прототипом это обеспечивает повышение эффективности действия по целям, поражение которых осуществляется как за счет кумулятивного, так и совместного кумулятивно-фугасного действия лидирующего и основного кумулятивных зарядов.

Изобретение относится к оборонной технике и может быть использовано при изготовлении высокоточных управляемых ракет и снарядов, действующих по наземным, надводным и воздушным целям. Технический результат - повышение эффективности поражения целей. Управляемая ракета содержит основной кумулятивный заряд, лидирующий кумулятивный заряд, размещенный между ними имеющий центральный канал рулевой отсек, взрывательное устройство с контактным и неконтактным датчиками цели, предохранительно-исполнительными механизмами основного и лидирующего зарядов, а также с электронным блоком задержки подрыва. При этом неконтактный датчик цели выполнен из двух действующих в режиме совпадения сигналов (схема "И"), основанных на разных физических принципах действия, устройств, одно из которых, содержащее в качестве чувствительного элемента магнитометр, определяет тип цели, а второе, оптического типа, определяет время подхода ракеты к цели на заданные дальности, при этом контактный датчик цели содержит чувствительный элемент инерционного типа, время срабатывания которого зависит от величины, действующей в момент соударения перегрузки, а электронный блок задержки подрыва снабжен устройством выбора по заданному алгоритму значений задержки времени подачи сигналов на подрыв лидирующего и основного зарядов, причем выбор алгоритма определяется по данным магнитометрического датчика о типе цели, а величины задержек рассчитываются с учетом скорости ракеты, определенной по данным о разности времени подхода ракеты к цели на заданные дальности. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Управляемая ракета, содержащая снабженный электронным блоком задержки подрыва основной кумулятивный заряд, лидирующий кумулятивный заряд, размещенный между ними, имеющий центральный канал рулевой отсек, взрывательное устройство с контактным датчиком цели и неконтактным датчиком цели, использующим электромагнитный принцип измерения, предохранительно исполнительные механизмы основного и лидирующего зарядов, отличающаяся тем, что взрывательное устройство снабжено датчиком оптического типа для определения разности времени подхода ракеты к цели на заданные дальности, а электронный блок задержки подрыва снабжен устройством расчета, соединенным с контактным датчиком цели и датчиком оптического типа, причем неконтактный датчик выполнен в виде магнитометра и предназначен для определения типа цели, а устройство расчета в электронном блоке задержки подрыва выполнено для расчета скорости движения ракеты и выбора с учетом данных о типе цели задержки времени подачи сигнала на подрыв лидирующего и основного кумулятивных зарядов.2. Управляемая ракета по п.1, отличающаяся тем, что магнитометр выполнен градиентометрического типа, а его чувствительные элементы размещены в разных отсеках ракеты, например, вблизи торцов лидирующего и основного зарядов, и соединены между собой электрокабелем, проходящим по внешней поверхности ракеты.3. Управляемая ракета по п.1, отличающаяся тем, что контактный датчик цели содержит чувствительный элемент инерционного типа, время срабатывания которого зависит от величины действующей в момент соударения перегрузки, и размещен в головной части ракеты, например, вблизи торца лидирующего заряда.