СПОСОБ ЗАЩИТЫ ПОДВОДНОЙ ЛОДКИ ОТ ТОРПЕДЫ ШИРОКОПОЛОСНОЙ МИНЫ-ТОРПЕДЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2006 года по МПК B63G9/02 

Изобретение относится к области защиты подводных лодок (ПЛ) от торпед или мин, преимущественно от широкополосных мин-торпед.

Известен способ защиты ПЛ от широкополосной мины-торпеды, заключающийся в обнаружении мины-торпеды, классификации ее и уклонении от нее путем изменения курса или производства реверса [Хвощ В.А. Тактика подводных лодок. - М.: Военное издательство. - 1989. - С.152].

Недостатком известного способа является низкая эффективность защиты ПЛ, так как даже при обнаружении подводной лодкой широкополосной мины-торпеды на предельной дистанции ПЛ, совершая маневр уклонения, в силу инерции войдет в зону поражения миной-торпедой, радиус поражения которой составляет 1000 метров. Войдя в зону поражения, ПЛ вызовет срабатывание мины, вследствие чего из стартового контейнера мины-торпеды выйдет торпеда, которая выполнит операцию наведения на уклоняющуюся ПЛ 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].

Известна ракета подлодочного базирования 81р, содержащая корпус, маршевый двигатель с электрозапалом, источники питания, боевую часть с ВВ и электровзрывателем, бортовые приборы управления ракетой, которые электрически соединены с электрозапалом маршевого двигателя, электровзрывателем взрывчатого вещества (ВВ) и боевой информационно-управляющей системой (БИУС) [Венникас P.P. Боевые средства флота. - Ч.2. - Противолодочное, торпедное, минное и противоминное оружие. - М.: Воениздат МО СССР, 1978. - С.165-169].

Недостатком известного устройства является низкая эффективность защиты ПЛ от торпеды широкополосной мины-торпеды, так как конструкция ракеты предполагает наличие сосредоточенного заряда, что не позволяет формировать силовое поле взрывов заряда ВВ оптимальной формы.

Известен способ защиты надводных кораблей (НК) от торпед, заключающийся в обнаружении торпеды, классификации ее, выработке данных стрельбы и производстве выстрела для поражения цели реактивными глубинными бомбами из реактивной бомбовой установки РБУ-1000 [Широкорад А.Б. Оружие отечественного флота 1945-2000. - М.: Изд-во Харвест. ACT. 1945. - 2001 - С.570-576].

Однако известный способ используется для защиты надводных кораблей от торпед. Использование его для защиты подводных лодок от торпеды широкополосной мины-торпеды обусловит низкую эффективность защиты ПЛ в связи с тем, что реактивные снаряды будут иметь дальность хода под водой, не достаточную для того, чтобы перекрыть ошибки в определении местоположения торпеды.

Известна система противоторпедной защиты «Смерч-3», имеющая в своем составе реактивную бомбовую установку РБУ-1000, которая содержит параллельно расположенные направляющие (стволы) с размещенными в них реактивными снарядами, каждый из которых снабжен реактивным двигателем с электрозапалом и взрывчатым веществом с электровзрывателем, при этом электрозапал реактивного двигателя и электровзрыватель ВВ электрически соединены с системой управления стрельбой и информационно-управляющей системой [Венникас P.P. Боевые средства флота. - Ч.2. - Противолодочное, торпедное минное и противоминное оружие. - М.: Воениздат МО СССР, 1978. - С.194, 197].

Однако известное устройство используется для защиты надводных кораблей от торпед. Использование его с ПЛ для защиты ПЛ от торпеды широкополосной мины-торпеды будет малоэффективным, так как реактивные снаряды будут иметь дальность хода под водой, не достаточную для поражения объема водного пространства, протяженность которого перекрывает ошибки в определении местонахождения торпеды.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ защиты подводной лодки от торпеды широкополосной мины-торпеды, заключающийся в обнаружении мины-торпеды, классификации ее, выработке данных стрельбы, производстве маневра уклонения ПЛ, выстреле устройства, несущего реактивные снаряды (PC), пуске реактивных снарядов с приходом устройства в расчетную точку на участке пути его движения, эпицентры взрывов которых одновременно и равномерно, исключая образование непораженных участков, распределяются в объеме водного пространства, ограниченного эллипсоидом, за центр которого принята точка вероятного местонахождения мины-торпеды до выхода торпеды из стартового контейнера [Патент №2214942, приоритет 29.11.2001].

При обнаружении мины-торпеды БИУС подает команду "Залп" и устройство выстреливается из торпедного аппарата подводной лодки и направляется к широкополосной мине-торпеде. С приходом устройства в расчетную точку на участке дальнейшего пути движения бортовые приборы вырабатывают команду на выполнение программы пусков реактивных снарядов, для чего в составе бортовых приборов управления имеется цифровое вычислительное устройство, которое обеспечивает выдачу сигналов от источников питания на электрозапал реактивного двигателя каждой секции в зависимости от времени пуска снарядов.

Подрыв снаряда происходит в определенной точке водного пространства одновременно с подрывом всех выпущенных устройством реактивных снарядов.

При этом эпицентры взрывов одновременно и равномерно, исключая образование непоражаемых участков, распределяются в объеме водного пространства, ограниченного эллипсоидом с полуосями а_x=3σ_д; b_y=3σ_к; c_z=3σ_г,

где а_x - большая горизонтальная полуось эллипсоида, м;

b_y - малая горизонтальная полуось эллипсоида, м;

c_z - вертикальная полуось эллипсоида, м;

σ_д - суммарная средняя квадратичная ошибка по дистанции, м;

σ_к - суммарная средняя квадратичная ошибка по курсу, м;

σ_г - суммарная средняя квадратичная ошибка по глубине, м.

За центр эллипсоида принимают вероятное местонахождение широкополосной мины-торпеды до выхода торпеды из стартового контейнера.

При этом маневр уклонения производят изменением курса подводной лодки или реверсом а устройство выстреливают до входа ПЛ в зону поражения миной-торпедой на дистанции D_в, определяемой по формуле

где R_п - радиус поражения подводной лодки широкополосной миной-торпедой, м;

σ_д - суммарная средняя квадратичная ошибка по дистанции, м;

V_пл - скорость уклоняющейся подводной лодки, м/с;

V_y - скорость устройства, м/с.

Дистанцию D_p от места выстреливания устройства до расчетной точки начала пусков устройством реактивных снарядов определяют по формуле D_p=D_в-3σ_Д; участок пути S_п движения устройства с пуском реактивных снарядов определяют по формуле S_п=6σ_Д;

Назначение прототипа - нейтрализовать неподвижный объект (мину-торпеду) до выхода торпеды из стартового контейнера и не дать ей произвести пуск торпеды по ПЛ или поразить торпеду в момент ее выхода из стартового контейнера.

При реализации прототипа PC распределяют вокруг центра эллипсоида (вокруг местонахождения мины-торпеды) на пути движения устройства до мины-торпеды и после нее, чтобы перекрыть все возможные ошибки, "накрыть" местонахождение мины-торпеды полем взрыва рассредоточенных PC с максимальной вероятностью.

Область поражаемого водного пространства, которую формируют эпицентры взрывов реактивных снарядов, в виде эллипсоида оптимальна только тогда, когда объект (мина-торпеда) неподвижен (сюда же можно отнести и момент выхода торпеды).

Таким образом способ-прототип обеспечивает эффективную защиту ПЛ от мины-торпеды, когда она обнаружена до выхода торпеды из стартового контейнера.

Если мина-торпеда своевременно не обнаружена на дистанции, превышающей радиус зоны ее реагирования (что может иметь место при использовании противогидролокационных покрытий корпуса мины, при неблагоприятных гидрологических условиях или в случае, когда для обеспечения скрытности ПЛ ее гидроакустические комплексы работают только в режиме шумопеленгования (то есть исключается режим работы на излучение) и ПЛ вошла в зону реагирования мины, вследствие чего последняя (мина) сработала и торпеда вышла из стартового контейнера и идет на ПЛ, то торпеда рассматривается как подвижный объект, причем информация о местоположении торпеды и ее траектории движения носит вероятностный характер. В этом случае зона поражения в виде эллипсоида с центром в месте нахождения мины-торпеды не может быть оптимальной.

Наиболее близким к заявляемому устройству по назначению и технической сущности является устройство защиты ПЛ от широкополосной мины-торпеды, содержащее корпус с рулями-стабилизаторами и разъемом ввода данных, внутри которого установлены маршевый двигатель с электрозапалом, источники питания, бортовые приборы управления, в составе которых имеется цифровое вычислительное устройство, боевая часть с пусковыми стаканами, в которых находятся реактивные снаряды строго определенных номеров. Пусковые стаканы реактивных снарядов размещены отдельными секциями вдоль продольной оси устройства. Каждый снаряд снабжен реактивным двигателем с электрозапалом, который электрически соединен с бортовыми приборами управления, и взрывчатым веществом с электровзрывателем (ЭВ), который электрически соединен с бортовыми приборами управления и с боевой информационно-управляющей системой подводной лодки [Патент №2214942, приоритет 29.11.2001].

Каждая секция имеет разное, но четное количество пусковых стаканов, расположенных попарно во взаимно противоположных направлениях параллельно друг другу и перпендикулярно к продольной оси устройства. Секции пусковых стаканов веерообразно развернуты вокруг продольной оси устройства в обе стороны от его диаметральной плоскости, каждая на свой угол, определяемый по формуле

где R - расчетный радиус поражения широкополосной мины-торпеды силовым полем взрыва заряда взрывчатого вещества реактивного снаряда, м;

m - безразмерная величина, последовательно принимающая значения целых положительных чисел от нуля до , м;

n - безразмерная величина, последовательно принимающая значения целых положительных чисел от нуля до значения, соответствующего пределу перехода угла разворота секций боевой части устройства через 90°.

Применение мины-торпеды по ПЛ сопровождается шумами, вызванными срабатыванием пиропатронов открывания крышки стартового контейнера, а также шумами резонирующего стартового контейнера при выходе из него торпеды и шумами винтов торпеды в процессе ее движения к ПЛ. В случае обнаружения перечисленных шумовых эффектов и классификации их как срабатывание мины-торпеды по ПЛ предлагается осуществить защиту ПЛ, поражая объем водного пространства в телесном угле оптимальной формы, обращенном вершиной к ПЛ и ограниченном конической или усеченной конической поверхностью, распределяя эпицентры взрывов реактивных снарядов в этом телесном угле с осью симметрии, совпадающей с траекторией прихода шума, причем траектория прихода шума определяется пеленгом на источник шума и углом прихода шума.

Устройство-прототип не позволяет формировать указанную зону поражения, так как углы разворота секций неизменны (у каждой секции свой), а следовательно, неизменны и углы разворота находящихся в них (секциях) пусковых стаканов, что обусловлено жесткой конструкцией боевого зарядного отделения (БЗО) устройства.

Заявляемое устройство обеспечивает возможность изменения угла разворота каждой пары пусковых стаканов.

Задачей изобретения является повышение эффективности защиты подводной лодки от широкополосной мины-торпеды путем увеличения вероятности поражения торпеды, вышедшей из стартового контейнера и наводящейся на ПЛ.

Поставленная задача решается тем, что в способе защиты подводной лодки от торпеды широкополосной мины-торпеды, включающем обнаружение мины-торпеды, ее классификацию, выработку данных стрельбы, производство выстрела устройства, несущего реактивные снаряды, пуск реактивных снарядов с приходом устройства в расчетную точку на участке пути его движения, эпицентры взрывов которых равномерно, исключая образование непораженных участков, распределяются в объеме ограниченного водного пространства, согласно изобретению мину-торпеду обнаруживают в режиме шумопеленгования по шумам вышедшей из стартового контейнера торпеды и наводящейся на подводную лодку, а ограниченное водное пространство формируют вокруг предварительно рассчитанной точки встречи устройства и торпеды путем последовательной постановки завес из силового поля взрывов реактивных снарядов на пути движения торпеды в телесном угле, обращенном вершиной к подводной лодке и ограниченном конической или усеченной конической поверхностью с осью симметрии, совпадающей с направлением на источник шума, при этом середина оси симметрии совпадает с расчетной точкой встречи устройства и торпеды.

При этом дистанцию D_в от места выстреливания устройства до расчетной точки встречи устройства и торпеды определяют по формуле

где D_п - дистанция от места выстреливания устройства (от ПЛ) до места нахождения мины-торпеды в момент выхода торпеды из стартового контейнера, м;

t_з - время задержки от момента обнаружения факта срабатывания мины-торпеды до выстреливания устройства, с;

V_т - скорость хода торпеды, м/с;

V_y - скорость хода устройства, м/с.

Дистанцию от места выстреливания устройства до расчетной точки начала постановки завес D_p из силового поля взрывов реактивных снарядов определяют по формуле

где S_п - участок пути движения устройства с постановкой завес (пуском реактивных снарядов), определяемый по формуле

где N - число реактивных снарядов;

ΔV - объем водного пространства, в котором торпеда будет поражена при взрыве одного снаряда, м³;

F_cp - площадь проекции корпуса ПЛ на вертикальную плоскость, перпендикулярную линии движения устройства (оси телесного угла), увеличенная (площадь) с учетом средних квадратичных ошибок в определении курсового угла на источник шума и вертикального угла прихода луча шума относительно дистанции, равной расстоянию от места выстреливания устройства до расчетной точки встречи устройства с торпедой, м².

Постановку завес из силового поля взрывов реактивных снарядов производят на пути движения устройства через промежутки пути, определяемые по формуле

где R - радиус поражения торпеды зарядом реактивного снаряда, м.

Поставленная задача решается также тем, что в известном устройстве защиты подводной лодки от широкополосной мины-торпеды, содержащем корпус, внутри которого установлены маршевый двигатель с электрозапалом, источники питания и бортовые приборы управления, электрически соединенные с электрозапалом маршевого двигателя, боевую часть, в которой размещены пусковые стаканы с реактивными снарядами попарно, параллельно и противоположно направленные один к другому и перпендикулярно к продольной оси устройства, причем каждый реактивный снаряд снабжен реактивным двигателем с электрозапалом, который электрически соединен с бортовыми приборами управления, и взрывчатым веществом с электровзрывателем, который электрически соединен с бортовыми приборами управления и с боевой информационно-управляющей системой подводной лодки, согласно изобретению боевая часть выполнена в виде дисков с центральными отверстиями, насаженных на вал, который установлен вдоль продольной оси устройства, с возможностью свободного вращения каждого диска вокруг вала, причем каждая пара пусковых стаканов с реактивными снарядами размещена в своем диске.

При этом угол разворота каждого диска боевой части устройства по отношению к его диаметральной плоскости в обе стороны в зависимости от необходимой оптимальной формы поражаемого пространства задается БИУС и обеспечивается бортовыми приборами управления и силовым приводом с электродвигателем.

В каждом диске имеется по два пусковых стакана, в каждом стакане - по одному реактивному снаряду, расположенных в противоположных направлениях по отношению друг к другу.

Крепление каждого диска на вал осуществляется с помощью подшипников (переднего и заднего), запрессованных в центральном отверстии диска. Каждый диск механически соединен со своим силовым приводом вращения. Каждый силовой привод механически соединен со своим электродвигателем, который электрически соединен с бортовыми приборами управления, которые электрически связаны с БИУС ПЛ. Электродвигатели и силовые приводы размещены и закреплены в полости вала.

Силовой привод может быть выполнен в виде многоступенчатой зубчатой передачи, в которой ведомое зубчатое колесо имеет внутреннее зацепление зубьев, расположено между подшипниками и внешней стороной закреплено по окружности на поверхности центрального отверстия диска. Ближайшее к ведомому зубчатое колесо привода выступает в прорези вала и входит во внутреннее зацепление с зубьями ведомого колеса. Ведущее колесо имеет внешнее зацепление зубьев и насажено на ось электродвигателя.

При реализации прототипа БИУС задает (рассчитывает) время пуска реактивных снарядов (PC), которое является первым переменным параметром. Вторым переменным параметром является время задержки взрыва PC с момента пуска. Это время рассчитывается БИУС и вводится в линию задержки взрыва электрического взрывателя каждого PC. Угол пуска каждого PC и скорость движения каждого PC являются постоянными параметрами, то есть не подлежат изменению БИУС. Скорость движения PC обусловлена площадью критического и выходного сечения сопел, которые являются величинами постоянными (у каждого PC свои) и изменению не подлежат. Постоянный угол пуска (у каждого PC свой) обусловлен конструкцией БЧ, изменению не подлежит и рассчитан на формирование поражаемого пространства только в виде эллипсоида.

При реализации заявляемого устройства угол пуска реактивных снарядов становится переменным. Он может изменяться (рассчитываться) БИУС в зависимости от выбранной формы поражаемого пространства (от эллиптической до конической поверхности или усеченной конической поверхности). Это достигается благодаря свободному вращению дисков вокруг вала, установленного вдоль продольной (центральной) оси устройства.

Внешне заявляемое устройство может быть выполнено в виде ракеты подлодочного базирования. Оно размещается в торпедном аппарате (ТА) подводной лодки, полностью снаряженное и готовое к выстрелу.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема защиты ПЛ от торпеды, выпущенной широкополосной миной-торпедой; на фиг.2 - область поражаемого водного пространства, ограниченного конической поверхностью и плоскостями по форме завес F₁ и F_П; на фиг.3 представлен общий вид и компоновка заявляемого устройства (ракеты); на фиг.4 - пусковой стакан в разрезе; на фиг.5 - общий вид и компоновка реактивного снаряда; на фиг.6 (а, б) - электросхема линии задержки взрыва электровзрывателя дистанционного типа взрывчатого вещества реактивного снаряда [P.M.Терещук и др. Справочник радиолюбителя. - Ч.2, изд. «Техника». - Киев, 1971 г. - С.664]; на фиг.7 - силовой привод вращения диска].

В табл.1 приведены технические характеристики реактивных снарядов, в таблице 2 приведена программа пусков реактивных снарядов.

Устройство содержит (фиг.3) корпус 1 с рулями-стабилизаторами 2 и разъемом ввода данных 3. Внутри корпуса установлены маршевый двигатель 4 с электрозапалом 5, источники питания 6 и бортовые приборы управления 7. К корпусу крепится боевая часть с обтекателем 8, в которой размещены пусковые стаканы 9 с реактивными снарядами 10 строго определенных номеров. Боевая часть выполнена в виде дисков 11 (в данном случае их 50) с центральными отверстиями (не показано), через которые проходит вал 12, установленный вдоль продольной оси устройства, причем один конец вала жестко закреплен внутри корпуса, например, посредством водонепроницаемых переборок (не показано), а на втором конце вала жестко закреплен обтекатель. При этом диски насажены на вал с возможностью свободного вращения вокруг него (с помощью своих силовых приводов вращения).

В каждом диске 11 размещены по два пусковых стакана 9, расположенных во взаимно противоположных направлениях параллельно друг другу и перпендикулярно к продольной оси устройства. В каждом пусковом стакане находится реактивный снаряд (в конкретном примере их 100 штук строго определенных номеров, табл.2). Внутри каждого пускового стакана 9 (фиг.4) под углом 30° выполнены П-образные нарезы 13 для придания начального вращательного движения реактивному снаряду в момент его пуска.

Реактивный снаряд 10 (фиг.5) содержит корпус 14 с эллиптической головкой 15, цилиндрической средней 16 и конической хвостовой 17 частями. Снаружи корпуса снаряда на хвостовой его части установлено 4 стабилизатора 18, которые повернуты под углом 3,5° к продольной оси снаряда в направлении винтовых П-образных нарезов пускового стакана для придания вращательного движения реактивному снаряду после выхода его из пускового стакана. На стабилизаторах выполнены цилиндрические наделки 19, входящие в винтовые П-образные нарезы 13 пускового стакана 9 при размещении в нем реактивного снаряда 10, причем одна из наделок механически связана с контактом потери жесткой связи ПЖС₁ (фиг.6а) а другая - с ПЖС₂ (фиг.6б). Каждый снаряд (фиг.5) снабжен реактивным двигателем 20 с электрозапалом 21, взрывчатым веществом 22 с электровзрывателем (ЭВ) 23 дистанционного принципа действия и контактным взрывателем 24 (последний предназначен для подрыва ВВ реактивного снаряда в случае удара его о корпус торпеды.

Реактивный двигатель имеет сопло с определенной площадью критического 25 и выходного 26 сечений и снаряжен твердым топливом 27 определенной массы. Электровзрыватель 23 взрывчатого вещества 22 имеет линию задержки взрыва, выполненную по схеме, представленной на фиг.6.

Крепление каждого диска 11 на вал 12 осуществляется с помощью подшипников (переднего и заднего), запрессованных в центральном отверстии диска (не показано). Перед каждым подшипником установлен водонепроницаемый сальник (не показано). Каждый диск механически соединен со своим силовым приводом вращения. Каждый силовой привод механически соединен со своим электродвигателем, который электрически соединен с бортовыми приборами управления 7 и БИУС ПЛ. Электродвигатели и силовые приводы размещены и закреплены в полости вала.

Силовой привод (фиг.7) выполнен в виде многоступенчатой зубчатой передачи, в которой ведомое зубчатое колесо 28 имеет внутреннее зацепление зубьев, расположено между подшипниками (не показано) и внешней стороной закреплено по окружности 29 на поверхности центрального отверстия диска 11. Ближайшее к ведомому зубчатому колесу зубчатое колесо 30 привода выступает в прорези вала 12 и входит во внутреннее зацепление с зубьями ведомого колеса 28. Ведущее колесо 31 имеет внешнее зацепление зубьев и насажено на ось 32 электродвигателя 33.

Заявляемые способ и устройство реализуют следующим образом (фиг.1-7).

ГАС ПЛ обнаруживает в режиме шумопеленгования факт применения торпеды (Тр) миной-торпедой по ПЛ (фиг.1) и классифицирует шумы как признак применения торпеды миной-торпедой. БИУС ПЛ вырабатывает данные стрельбы, которые вводятся через разъем ввода данных 3 в бортовые приборы управления 7 устройством. Устройство находится в торпедном аппарате (ТА) ПЛ полностью снаряженное и готовое к выстрелу. БИУС рассчитывает углы разворота дисков и подает соответствующие управляющие сигналы на бортовые приборы управления 7 устройством, которые подают питание на электродвигатель 33 каждого диска 11 на время, соответствующее развороту диска на заданный угол. При подаче питания на электродвигатель 33 его ось 32 с насаженным на нее ведущим колесом 31 силового привода, начинает вращаться, приводя во вращение многоступенчатую зубчатую передачу, которая приводит во вращение ведомое зубчатое колесо 28 привода и разворачивает диск на заданный угол.

БИУС рассчитывает время задержки взрыва каждого PC и подает питание на электродвигатель Д (фиг.6а), который изменяет до расчетной величины сопротивление резистора R₁ линии задержки взрыва данного реактивного снаряда.

Дистанция D_p от места выстреливания устройства (от ПЛ) до расчетной точки начала пусков реактивных снарядов (точка А, фиг.2) рассчитывается БИУС по формуле (2).

Дистанцию D_в от места выстреливания устройства У (от ПЛ) до точки встречи устройства У и торпеды Т_р (точка α, фиг.2) БИУС рассчитывает по формуле (1). Дистанция D_п определяется БИУС путем пересчета на момент выстреливания устройства дистанции до местонахождения мины-торпеды, измеренной в режиме шумопеленгования в момент выхода торпеды из стартового контейнера (точка 0, фиг.1), например, триангуляционным методом [Бурдик B.C. Анализ гидроакустических систем. - Л.: Судостроение. - 1988 г.].

Величину участка пути S_п движения устройства (фиг.2) с постановкой завес (пуском реактивных снарядов) БИУС рассчитывает по формуле (3).

Форму F_cp (фиг.2) в общем случае можно считать эллиптической и ее величину БИУС рассчитывает по формуле

где В - высота проекции корпуса ПЛ на вертикальную плоскость, перпендикулярную линии пути движения устройства, м;

Т - ширина проекции корпуса ПЛ на вертикальную плоскость, перпендикулярную линии пути движения устройства, м;

α_ку - средняя квадратичная ошибка определения курсового угла на источник шума, град;

α_уп - средняя квадратичная ошибка определения вертикального угла прихода луча (шума), град.

Причем S_п≥6σ_д,

где σ_д - средняя квадратичная ошибка в определении дистанции до источника шума, м.

Если S_п <6σ_д, то сокращается D_р путем увеличения t_з, что приводит к уменьшению F_ср и, как следствие, к увеличению S_п.

По команде БИУС устройство выстреливается.

При выходе устройства раскрываются рули-стабилизаторы 2, запускается маршевый двигатель 4 и устройство, управляемое бортовыми приборами 7, направляется к торпеде по траектории прихода шума, которая определяется курсовым углом на источник шума и вертикальным углом прихода луча шума.

С приходом устройства в расчетную точку бортовые приборы 7 вырабатывают команду на выполнение программы пусков реактивных снарядов согласно табл.2. Для решения этой задачи в составе бортовых приборов управления устройством имеется цифровое вычислительное устройство (не показано), которое обеспечивает выдачу сигналов (подачу питания) от источников питания 6 на электрозапал 21 реактивного двигателя 20 каждого снаряда в зависимости от времени его пуска.

С подачей электропитания от источников 6 на электрозапал 21 реактивного двигателя 20 снаряда 10 происходит возгорание твердого топлива 27 (может быть использовано топливо марки ВИ-М) и истечение образовавшихся газов через критическое 25 и выходное 26 сечения сопла, благодаря чему происходит пуск реактивного снаряда 10. С началом движения реактивного снаряда в пусковом стакане контакт потери жесткой связи ПЖС₁ (фиг.6а) переключается из положения 1-2 в положение 3-4. При этом напряжение на конденсаторе прикладывается к базе транзистора Т, вследствие чего коллекторный ток резко возрастает и реле Р срабатывает. Его нормально замкнутый контакт К размыкается. С выходом снаряда из пускового стакана 9 замыкается контакт ПЖС₂ (фиг.6б). Одновременно начинается разряд конденсатора С, отрицательное напряжение на базе постепенно уменьшается и достигает величины, при которой коллекторный ток снизится настолько, что станет недостаточным для удержания якоря реле. Нормально замкнутый контакт К реле замыкается и электроток от источника питания подается на ЭВ дистанционного типа (фиг.6б), вследствие чего произойдет подрыв снаряда в определенной точке водного пространства. При этом эпицентры взрывов равномерно, исключая образование непораженных участков, распределяются в поражаемом пространстве ПП (фиг.1), представляющем собой водный объем, ограниченный конической поверхностью КП (фиг.2) и площадями завес - ближайшей к ПЛ (F₁) и дальней от ПЛ (F_п). Каждая завеса по форме повторяет проекцию корпуса ПЛ на вертикальную плоскость, перпендикулярную линии движения устройства, и увеличена по площади с учетом средних квадратичных ошибок в определении курсового угла на источник шума и вертикального угла прихода луча шума относительно дистанции, равной расстоянию от ПЛ до места постановки каждой завесы (фиг.2). При этом площадь проекции, ближайшей к ПЛ завесы F₁, в общем случае БИУС рассчитывает по формуле

площадь проекции, дальней от ПЛ завесы F_п (фиг.2), БИУС рассчитывает по формуле

где п - принимает значения целого положительного числа, соответствующего числу завес.

За центр поражаемого пространства принимается расчетная точка встречи заявляемого устройства (У) и торпеды (Т_р), идущей на ПЛ (точка а, фиг.2) на линии пути движения устройства (оси симметрии телесного угла). При этом в завесах эпицентры взрывов распределяются одновременно и равномерно, причем каждая завеса образуется в результате выстреливания реактивных снарядов на участке S_п пути движения устройства от точки А (фиг.2) через промежутки ΔS.

Промежуток пути ΔS БИУС рассчитывает по формуле

где R - радиус поражения торпеды зарядом реактивного снаряда.

Каждая завеса также имеет форму проекции корпуса ПЛ на вертикальную плоскость, перпендикулярную линии движения устройства (оси телесного угла), и увеличена по площади с учетом средних квадратичных ошибок в определении курсового угла на источник шума и вертикального угла прихода луча шума относительно дистанции, равной расстоянию от места выстреливания устройства до места постановки этой завесы (м²).

Одновременность и равномерность распределения эпицентров взрывов реактивных снарядов в каждой завесе достигается тем, что пуски реактивных снарядов производятся под разными углами, в разном количестве, а сами реактивные снаряды имеют разные дистанции и времена их прохождения, обусловленные разными массами твердого топлива реактивных двигателей, разными площадями критических и выходных сечений их сопел, а также разными емкостями конденсаторов и величинами суммарного сопротивления схем задержки срабатывания электровзрывателей взрывчатого вещества (табл.1). Причем подрыв зарядов в каждой последующей завесе происходит с задержкой по времени относительно подрыва зарядов в предыдущей завесе.

Промежутки времени пуска реактивных снарядов, угол разворота дисков с пусковыми стаканами и реактивными снарядами в них и время задержки взрыва вырабатываются БИУС. Причем расчет углов разворота дисков может производиться путем реализации алгоритма, согласно которому:

Определяют величины вертикальных b_i и горизонтальных a_i (фиг.2) полуосей завесы по формулам

где i - порядковый номер завесы, принимающий значения от 1 до п;

R - радиус поражения торпеды зарядом взрывчатого вещества реактивного снаряда.

Проводится сравнительная оценка величин: R, b_i, a_i, причем, если то для постановки завесы один диск разворачивают вертикально вдоль полуоси b_i, ориентируя находящиеся в нем реактивные снаряды под углом 0° и 180°, а другой диск разворачивают горизонтально вдоль полуоси a_i, ориентируя находящиеся в нем реактивные снаряды под углами 90 и 270°. Эти диски составляют основную группу (ОГ), причем дистанция, которую должны пройти до подрыва реактивные снаряды, развернутые под углом 0 и 180°, равна b_i, а дистанция, которую должны пройти до подрыва реактивные снаряды, развернутые под углом 90 и 270°, равна а_i..

Если то последовательно формируются внешняя и внутренняя области завесы. При этом рассчитывается число пар дисков с реактивными снарядами, формирующими внешнюю область завесы

где П - число пар дисков; принимает значения от 1 до j;

π - 3,14:

> - означает, что дробное число округляют в сторону большего целого числа.

Если П=1, то дополнительно разворачивают еще два диска, составляющих первую дополнительную группу (ДГ-1), причем один диск данной группы разворачивают влево, а другой диск вправо от диаметральной плоскости устройства на угол α₁, который находят из уравнения

где t₁ - параметр, который находят из уравнения

Если П=2, то дополнительно к дискам ОГ и ДГ-1 разворачивают еще два диска, составляющие вторую дополнительную группу (ДГ-2), один диск которой разворачивают влево, а другой диск вправо от диаметральной плоскости устройства на угол α₂, который находят из уравнения

где t₂ - параметр, который находят из уравнения

и т.д., то есть каждую последующую пару дисков разворачивают за предыдущей парой, пока не будут развернуты все Пj пар дисков.

Например, формулы для определения угла разворота последней Пj-ой пары дисков примут вид

Причем дистанция, которую должны пройти до подрыва реактивные снаряды после выхода из пусковых стаканов дисков дополнительных групп, рассчитывается по формуле

Для определения углов разворота дисков, формирующих внутреннюю область завесы, повторяют алгоритм расчета при значениях b_i и a_i, сокращенных на 1,5R.

Предлагаемое устройство позволяет повысить эффективность защиты ПЛ от широкополосной мины-торпеды, т.к. является унифицированным средством и, сохраняя все функции и достоинства прототипа, расширяет его боевые возможности в борьбе с широкополосными минами-торпедами, а именно: позволяет эффективно поразить торпеду, наводящуюся на ПЛ, после выхода ее из стартового контейнера. Поражение торпеды осуществляется путем последовательной постановки на пути ее движения завес из силового поля взрывов рассредоточенных зарядов, причем постановка завес осуществляется последовательно навстречу движущейся торпеде.

Вероятность поражения торпеды определяется по формуле [Советников А.А. Теория вероятности и ее применение для решения задач ВМФ. - Л.: Воениздат. - 1968]

где σ_г - средняя квадратичная ошибка в определении глубины хода торпеды, м;

σ_к - средняя квадратичная ошибка в определении курсового угла на торпеду, град;

Р - вероятность того, что торпеда окажется в поражаемом пространстве;

Ф - функция Лапласа.

В расчетной формуле вертикальной полуоси (b_i) завесы учитывается 3α_уп (средние квадратичные ошибки определения вертикального угла прихода шума). Следовательно, 2b_i перекрывают диапазон шести средних квадратичных ошибок в определении глубины хода торпеды (6σ_г). Аналогично расчетная формула горизонтальной полуоси (а_i) завесы учитывает 3α_ку (средние квадратичные ошибки в определении курсового угла на источник шума). Следовательно, 2a_i перекрывает диапазон шести средних квадратичных ошибок в определении курсового угла на торпеду.

Величина S_п выбирается не менее 6σ_д согласно условиям формирования поражаемого пространства

Определяя по таблице 2 значения функции Лапласа [Венцель Е.С. Теория вероятностей. - М.: Гос. изд. физ.-мат. литературы. - 1962],

то есть осуществляется практически достоверное попадание торпеды в поражаемое пространство.

Внутри поражаемого пространства завесы перекрывают одна другую на величину П_р=2R-ΔS, причем ΔS и задержка времени взрыва реактивных снарядов t_в каждой последующей завесы относительно предыдущей выбираются с расчетом выполнения условия, чтобы даже, если в момент подрыва реактивных снарядов предыдущей завесы торпеда вплотную подойдет к границе поражаемой ее зоны, но не войдет в нее, то до момента подрыва реактивных снарядов последующей завесы торпеда не успеет пройти путь П_р и будет поражена силовым полем взрыва реактивных снарядов последующей завесы. Причем в случае, когда при подборе реактивных снарядов для завес не представляется возможным выдержать время t_в неизменным, подбор реактивных снарядов для завес осуществляется с соблюдением тенденции к сокращению времени задержки подрыва завес от последующей к предыдущей. Поэтому вероятность поражения торпеды внутри поражаемого пространства можно считать равной единице.

Таблица 2
Программа пусков реактивных снарядовДистанции от расчетной точки до точек пусков реактивных снарядов (м)Номера выпущенных реактивных снарядов01; 2; 5; 61621; 22; 35; 363255; 56; 75; 764889; 90; 99; 100643; 4; 13; 14809-129623-2611239-4212827; 28; 47; 4814459-6216015-1817677-801927; 8; 83; 8420829-3222451-5424069, 70, 37, 3825693-9627219; 20; 97; 9828871-7430457; 58; 43; 4432045; 46; 85; 8633687, 88, 33, 3435263-6636849; 50; 91; 9238467; 68; 81; 82

Изобретение относится к вооружению подводных лодок (ПЛ) и позволяет эффективно поразить торпеду (Т), наводящуюся на ПЛ, после выхода Т из стартового контейнера широкополосной мины-торпеды. Поражение Т осуществляют с помощью устройства, несущего реактивные снаряды (PC), путем последовательной постановки завес на пути движения Т из силового поля взрывов PC вокруг предварительно рассчитанной точки встречи устройства и Т в телесном угле, обращенном вершиной к ПЛ и ограниченном конической или усеченной конической поверхностью с осью симметрии, совпадающей с направлением на источник шума. При этом середина оси симметрии совпадает с расчетной точкой встречи устройства и Т. Устройство, с помощью которого реализуют способ, размещается в торпедном аппарате ПЛ, полностью снаряженное и готовое к выстрелу. Оно содержит корпус, внутри которого установлены маршевый двигатель с электрозапалом, источники питания, бортовые приборы управления, электрически соединенные с электрозапалом маршевого двигателя, боевую часть в виде дисков с центральными отверстиями, с помощью которых эти диски насажены на вал, который установлен вдоль продольной оси устройства, с возможностью свободного вращения каждого диска вокруг вала. В каждом диске имеется по два пусковых стакана, в каждом стакане - по одному PC. Снаряды расположены параллельно в противоположных направлениях по отношению друг к другу и перпендикулярно к продольной оси устройства, причем каждый PC снабжен реактивным двигателем с электрозапалом, который электрически соединен с бортовыми приборами управления, и взрывчатым веществом с электровзрывателем, который электрически соединен с бортовыми приборами управления и с боевой информационно-управляющей системой (БИУС) ПЛ. При реализации заявляемых способа и устройства благодаря свободному вращению дисков вокруг вала появляется возможность по необходимости изменять углы пусков PC, причем угол пуска PC задается (рассчитывается) БИУС в зависимости от избранной формы поражаемого пространства, ограниченного конической или усеченной конической поверхностью. Технический результат состоит в повышении эффективности защиты ПЛ. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 7 ил., 2 табл.

1. Способ защиты подводной лодки от торпеды широкополосной мины-торпеды, включающий обнаружение мины-торпеды, ее классификацию, выработку данных стрельбы, производство выстрела устройства, несущего реактивные снаряды, пуск реактивных снарядов с приходом устройства в расчетную точку на участке пути его движения, эпицентры взрывов которых равномерно, исключая образование непораженных участков, распределяются в объеме ограниченного водного пространства, отличающийся тем, что мину-торпеду обнаруживают в режиме шумопеленгования по шумам вышедшей из стартового контейнера торпеды и наводящейся на ПЛ, а ограниченное водное пространство формируют вокруг предварительно рассчитанной точки встречи устройства и торпеды путем последовательной постановки завес из силового поля взрывов реактивных снарядов на пути движения торпеды в телесном угле, обращенном вершиной к подводной лодке и ограниченном конической или усеченной конической поверхностью с осью симметрии, совпадающей с направлением на источник шума, при этом середина оси симметрии совпадает с расчетной точкой встречи устройства и торпеды.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дистанцию D_в от места выстреливания устройства до расчетной точки встречи устройства и торпеды определяют по формуле

где D_п - дистанция от места выстреливания устройства до местонахождения мины-торпеды в момент выхода торпеды из стартового контейнера, м;

t_з - время задержки от момента обнаружения факта срабатывания мины-торпеды до выстреливания устройства, с;

V_т - скорость хода торпеды, м/с;

V_у - скорость хода устройства, м/с.

где S_п - участок пути движения устройства с постановкой завес, определяемый по формуле

где N - число реактивных снарядов;

ΔV - объем водного пространства, в котором торпеда будет поражена при взрыве одного снаряда м³;

F_cp - площадь проекции корпуса подводной лодки на вертикальную плоскость, перпендикулярную оси телесного угла, увеличенная с учетом средних квадратичных ошибок в определении курсового угла на источник шума и вертикального угла прихода луча шума относительно дистанции, равной расстоянию от места выстреливания устройства до расчетной точки встречи устройства с торпедой, м².

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что постановку завес из силового поля взрывов реактивных снарядов производят на пути движения устройства через промежутки пути, определяемые по формуле где R - радиус поражения торпеды зарядом реактивного снаряда, м.