АВТОНОМНЫЙ МОДУЛЬ БАРЬЕРНОЙ ПВО Российский патент 2007 года по МПК F41H11/02 

Изобретение относится к средствам барьерной обороны и предназначено для ПВО точечных объектов военного и гражданского назначения.

Изобретение относится к средствам воздушного заграждения, конкретно к автономным модулям барьерной ПВО.

Известен автономный модуль барьерной ПВО (RU 2189558, кл. F41H 11/02, 2002), содержащий наземный радиолокатор целеуказания и устройство заграждения, выполненное в виде шар-баллона, снабженного радиовзрывателем, ограничительным тросом для установки мины на заданную высоту. Шар-баллон содержит емкость для водорода, заградительную боевую часть, выполненную из взрывчатого вещества на основе тротила и снабженную дистанционным радиовзрывателем для создания воздушного барьера на пути движения цели по команде внешнего целеуказания.

Недостатком известного автономного модуля барьерной ПВО является относительно малая надежность поражения цели, обусловленная недостаточной эффективностью взрывной волны для поражения воздушной цели. Другим ее недостатком является необходимость отчуждения больших территорий вокруг обороняемого объекта.

Известен автономный модуль барьерной ПВО (RU 2000130070, кл. F41H 11/02, 2002), содержащий установленную на Земле заградительную боевую часть, снабженную доплеровским радиовзрывателем и выполненную в виде кумулятивного заряда направленного действия с гиперскоростными поражающими элементами.

Недостатком известного автономного модуля барьерной ПВО является недостаточная надежность поражения целей, обусловленная недостаточной скоростью осколков в зоне заграждения. Другим ее недостатком является необходимость отчуждения больших территорий вокруг обороняемого объекта.

Указанный недостаток устранен в автономном модуле ПВО (DE 10247350, кл. F41H 11/02, 2004), обеспечивающем возможность создания воздушного заграждения из осколков при подрыве боевой части мины на встречных курсах с целью. Известный автономный модуль ПВО, принятый за прототип, выполнен с возможностью его установки непосредственно на обороняемом объекте (не требует отчуждения территории) и включает установленные на общем силовом приводе цифровой радиолокатор с синтезированной антенной, инфракрасный обнаружитель и боевой блок. При этом синтезированная антенна выполнена в виде матричной фазированной антенной решетки квадратной формы, соединенной через угломестные приемо-передающие каналы и программно-логический контроллер радиолокатора с управляющим входом боевого блока. Боевой блок содержит два комплекта пусковых установок соответственно с самонаводящимися ракетами и противовоздушными минами с осколочными боевыми элементами.

Недостатком известного автономного модуля ПВО является недостаточная надежность поражения цели, обусловленная наличием юстировочных ошибок стрельбы и недостаточной кинетической энергией осколочных боевых элементов для поражения воздушных целей.

В основу настоящего изобретения поставлена задача устранения недостатков прототипа и достижение технического результата, заключающегося в повышении надежности поражения воздушных целей.

Решение поставленной задачи и достижение указанного технического результата достигается тем, что автономный модуль барьерной ПВО, включающий установленные на общем силовом приводе цифровой радиолокатор и боевой блок, при этом цифровой радиолокатор содержит синтезированную антенну, соединенную через угломестные приемо-передающие каналы и программно-логический контроллер с управляющим входом боевого блока, согласно изобретению синтезированная антенна радиолокатора конструктивно выполнена в виде двух линейных фазированных антенных решеток, установленных по апертуре боевого блока ортогонально друг к другу и к центральной оси боевого блока, боевой блок выполнен матричным, при этом ячейки боевого блока ориентированны веерообразно в угловом секторе, совпадающем по размерам с угловым сектором обзора радиолокатора, а в ячейках блока установлены противовоздушные пучковые мины с вышибными зарядами, электрозапалы которых через дешифратор соединены с управляющим входом боевого блока.

При этом каждая линейная фазированная антенная решетка выполнена в сантиметровом или миллиметровом диапазонах волн. Противовоздушная пучковая мина содержит обтекаемый корпус с раскрывающимися стабилизаторами, внутри корпуса мины установлены заградительная боевая часть, а также ускоритель и вышибной заряд, соединенные между собой через блок временной задержки. Заградительная боевая часть содержит блок пусковых труб, установленных веерообразно под переменными углами относительно продольной оси мины, а в пусковых трубах установлены миниснаряды, содержащие обтекаемый корпус, снабженный стабилизатором и энергоактивным поражающим элементом. Каждый энергоактивный поражающий элемент миниснаряда содержит бронебойный сердечник, капсулу, заполненную энергоактивным веществом, и воспламенитель энергоактивного вещества. В качестве энергоактивного вещества поражающий элемент содержит взрывозажигательную или воспламенительную смесь веществ. Воспламенитель энергоактивного вещества выполнен в виде химического детонатора, содержащего стеклянную капсулу с кислотой, установленную внутри капсулы с энергоактивным веществом.

Выполнение синтезированной апертуры радиолокатора в виде двух линейных фазированных антенных решеток (ФАР), установленных по апертуре боевого блока ортогонально друг к другу и к центральной оси боевого блока, который выполнен матричным, при этом ячейки боевого блока ориентированны веерообразно в угловом секторе, совпадающем по размерам с угловым сектором обзора радиолокатора, а в ячейках блока установлены противовоздушные пучковые мины с вышибными зарядами, электрозапалы которых через дешифратор соединены с управляющим входом боевого блока, позволяет исключить необходимость угловой юстировки и пересчета угловых координат цели относительно стволов пусковой установки в процессе стрельбы за счет физического совмещения осей апертуры радиолокатора и боевого блока. Кроме того, указанное совмещение позволяет уменьшить время реакции боевого модуля ПВО и автоматически исключить влияния эффекта «дрожания» боевого блока на точность стрельбы. Выполнение каждой линейной ФАР в сантиметровом или миллиметровом диапазонах волн позволяет согласовать линейные размеры синтезированной апертуры радиолокатора с поперечными размерами раскрыва многоканальной пусковой установки. Снабжение противовоздушной пучковой мины заградительной боевой частью в виде блока пусковых труб, установленных веерообразно под переменными углами относительно продольной оси мины, установка в пусковых трубах миниснарядов с энергоактивными поражающими элементами и введение вышибного заряда позволяют формировать заградительный барьер в виде встречного пучка миниснарядов в поле ошибок целеуказания. Снабжение каждого миниснаряда энергоактивными поражающими элементами, включающими бронебойный сердечник, капсулу, заполненную энергоактивным (взрывозажигательным или воспламенительным) веществом, и воспламенитель энергоактивного вещества позволяют снизить зависимость надежности поражения воздушных целей от скорости метания миниснарядов и обеспечить инициирование подрыва боевой части воздушной цели за счет собственной энергии энергоактивного вещества после пробития бронебойным сердечником миниснаряда корпуса цели.

В целом наличие указанных технических преимуществ позволяет повысить надежность поражения воздушной цели и тем самым достичь решение поставленной задачи и заявленного технического результата.

Сущность изобретения поясняется фиг.1-5. На фиг.1 представлен автономный модуль барьерной ПВО, на фиг.2 - его функциональная схема, на фиг.3 - конструкция противовоздушной мины, на фиг.4 - конструкция миниснаряда мины, на фиг.5 - принцип создания воздушного заграждения из энергоактивных поражающих элементов противовоздушных мин; на фиг.6 и фиг.7 - результаты экспериментов воздействия на преграду осколочными и энергоактивными поражающими элементами соответственно.

Автономный модуль 1 барьерной ПВО содержит установленные на общем силовом приводе 2 цифровой радиолокатор 3 и матричный боевой блок 4. При этом цифровой радиолокатор 3 содержит синтезированную антенну 5, соединенную через угломестные приемопередающие каналы 6, программно-логический контроллер 7 с управляющим входом боевого блока 4. Программно-логический контроллер 7 содержит цифровой коррелятор 8, соединенный через блок 9 пороговых устройств с выходом контроллера 7. Синтезированная антенна 5 радиолокатора 3 конструктивно выполнена в виде двух линейных фазированных антенных решеток ФАР 10 с частотой f₁ и ФАР 11 с частотой f₂, установленных по апертуре боевого блока 4 ортогонально друг к другу и к центральной оси боевого блока 4. Боевой блок 4 выполнен матричным, при этом ячейки матриц выполнены в виде направляющих труб 12 боевого блока 4, ориентированных веерообразно в угловых секторах 13 и 14, совпадающих по размерам с соответствующими угловыми секторами 15 и 16 обзора радиолокатора 3. В направляющих 12 блока 4 установлены противовоздушные мины 17, соединенные через дешифратор 18 с управляющим входом боевого блока 4. Противовоздушная мина 17 барьерного оружия ПВО содержит обтекаемый корпус с раскрывающимся стабилизатором 19. Внутри корпуса мины 17 установлены пороховой ускоритель 20, электрозапал 21 которого содержит разъем для соединения с потенциальным выходом дешифратора 18, блок 22 временной задержки, соединенный по управляющему входу с разъемом для соединения с дешифратором 18, а по выходу - с электрозапалом 23 вышибного заряда 24, а также установлена заградительная боевая часть 25. Заградительная боевая часть 25 в свою очередь содержит не менее сотни пусковых труб 26, установленных веерообразно под переменными углами относительно продольной оси мины 17, а в пусковых трубах 26 установлены миниснаряды 27. Миниснаряды 27 содержат обтекаемый корпус 28, снабженный стабилизатором 29 и энергоактивным поражающим элементом 30. Энергоактивный поражающий элемент 30 каждого миниснаряда 27 содержит бронебойный сердечник 31 из вольфрамовоникелевого железа плотностью 16÷17 г/см³, капсулу 32, заполненную энергоактивным веществом, и воспламенитель 33 энергоактивного вещества. В качестве энергоактивного вещества он содержит взрывозажигательную или воспламенительную смесь веществ массой 40-50 грамм, энергии которых достаточно для инициирования собственного боевого заряда цели. Взрывозажигательная смесь содержит, мас.%: перхлорат калия - 64-66, алюминий - остальное, а воспламенительная, мас.%: MnO₂ - 66-69, алюминий - 14-16, магний - остальное. Воспламенитель 33 энергоактивного вещества выполнен в виде механического, химического, электрического детонатора или их комбинации для повышения надежности инициирования энергоактивного вещества после пробития бронебойным сердечником 31 корпуса цели. Воспламенитель 33 в виде механического детонатора содержит капсюль 34, установленный внутри капсулы 32 с энергоактивным веществом, и боек 35, установленный соосно с капсюлем 34 в головной части бронебойного сердечника 31. С внешней стороны сердечник 31 покрыт слоем 36 свинца, обеспечивающим возможность вдавливания бойка 35 в капсюль 34 при контакте головной части миниснаряда с целью. Воспламенитель 33 в виде химического детонатора содержит стеклянную капсулу с кислотой, установленную внутри капсулы 32 с энергоактивным веществом. Воспламенитель 33 в виде электрического детонатора содержит нихромовую или вольфрамовую спираль, установленную в капсуле 32 с энергоактивным веществом и соединенную с обкладками пьезокерамического контактного датчика.

Работа автономного модуля 1 барьерной ПВО состоит в следующем. В угрожаемый период автономный модуль 1 барьерной ПВО устанавливают на обороняемом объекте 37, например на турельной установке корабля или на крыше здания АЭС. Затем в направляющие 12 боевого модуля 4 устанавливают противовоздушные мины 17. При этом сектора 13 и 14 углов обстрела веерообразно установленных мин 1 боевого блока 4 совмещаются с секторами 15 и 16 углов обзора линейными ФАР 10 и 11. По данным внешнего целеуказания, поступающим на силовой привод 2, модуль 1 фронтальной частью разворачивается в сторону ожидаемого подлета воздушных целей 38, и включается радиолокатор 3. Ортогонально установленные линейные ФАР 10 и 11 по заданной программе производят обзор углового сектора 15×16 игольчатым лучом 36 с частотой ΔF=f₁.-f₂ где f₁., f₂ - частота зондирования ФАР 1 и ФАР 2 соответственно. При этом за счет корреляционной обработки отраженных от воздушных целей 38 эхосигналов на выходе коррелятора 8 формируются сигналы углового положения целей с разрешающей способностью, достаточной для выбора одной мины 17 из множества противовоздушных мин боевого блока 4 для перехвата конкретной цели 38 с обнаруженного углового направления атаки на обороняемый объект. Импульсно-кодовые сигналы об угловом положении и дальности до цели 38 подаются на вход блока 9 пороговых устройств, где сравниваются текущие значения координат цели 38 с пороговыми значениями по углам и дальности. При достижении целью 38 порогового значения по дальности (при подходе к зоне 39 поражения) с блока 9 на дешифратор 18 блока 4 выдается соответствующий сигнал о выбранной мине 17, угол вылета которой соответствуют углу атаки цели 38. При этом дешифратор вырабатывает сигнал поджига на электрозапал 21 порохового ускорителя 20 соответствующей мины 17 и устанавливает время задержки блока 22 поджига вышибного заряда 24. После вылета мины 17 из направляющей 12 срабатывает блок 22 временной задержки и начинается отсчет времени, соответствующего моменту входа цели 38 к рубежу 40 установки воздушного заграждения 39 с требуемой плотностью двадцать - тридцать миниснарядов 27 на м² для обеспечения вероятности попадания 0.9÷0.95 хотя бы одного из них в цель 38. При входе цели 38 к рубежу 40 срабатывает вышибной заряд 24 мины 17 и из пусковых труб 26 со скоростью порядка 600 м/с выстреливаются веерообразно множество (не менее сотни) миниснарядов 27, угол разлета которых перекрывает поле ошибок 39. При попадании миниснаряда 27 в воздушную цель 38 бронебойный сердечник 31 пробивает обшивку воздушной цели 38. При этом одновременно срабатывает соответствующий воспламенитель 33 и поджигает энергоактивное вещество капсулы 32 миниснаряда 27 непосредственно внутри корпуса цели 38. При взрыве энергоактивного вещества указанного выше состава массой 40÷50 грамм происходит выделение энергии, превышающей собственную кинетическую энергию миниснаряда 27 и достаточную для инициирования боевого заряда цели 38. Для сравнения отметим, что достижение такой энергии с использованием кинетической энергии частиц представляет определенные технические трудности, связанные с необходимостью разгона поражающих частиц до скоростей не менее 3 км/с.

Изобретение разработано на уровне математического и физического моделирования процесса воздействия энергоактивных элементов на обшивку самолета. Из сравнения результатов экспериментов воздействия энергоактивных (фиг.5) и обычных кинетических (пуль, осколков, ядер, стрел) средств (фиг.4) поражения визуально наблюдается существенное увеличение эффективности предлагаемого изобретения с энергоактивными поражающими элементами по сравнению с известными видами барьерного оружия, основанными на использовании для поражения воздушных целей осколочных боевых частей. Математическое моделирование процесса отражения массированного налета показало, что использование изобретения по сравнению с прототипом позволяет увеличить вероятность отражения стандартных налетов НАТО на точечные объекты не менее чем на 30%. При этом, так же как и в прототипе, не требуется отчуждения территории вокруг обороняемого объекта.

Изобретение относится к средствам ПВО. Технический результат - повышение надежности поражения воздушных целей. Автономный модуль барьерной ПВО содержит установленные на общем силовом приводе цифровой радиолокатор и боевой блок. Цифровой радиолокатор содержит синтезированную антенну, соединенную через угломестные приемо-передающие каналы и программно-логический контроллер с управляющим входом боевого блока. Синтезированная антенна радиолокатора конструктивно выполнена в виде двух линейных фазированных антенных решеток, установленных по апертуре боевого блока ортогонально друг к другу и к центральной оси боевого блока, боевой блок выполнен матричным, при этом ячейки боевого блока ориентированны веерообразно в угловом секторе, совпадающем по размерам с угловым сектором обзора радиолокатора. В ячейках блока установлены пучковые мины с вышибными зарядами, электрозапалы которых через дешифратор соединены с управляющим входом боевого блока. 10 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Автономный модуль барьерной ПВО, содержащий установленные на общем силовом приводе цифровой радиолокатор и боевой блок, при этом цифровой радиолокатор содержит синтезированную антенну, соединенную через угломестные приемопередающие каналы и программно-логический контроллер с управляющим входом боевого блока, отличающийся тем, что синтезированная антенна цифрового радиолокатора конструктивно выполнена в виде двух линейных фазированных антенных решеток, установленных по апертуре боевого блока ортогонально друг к другу и к центральной оси боевого блока, боевой блок выполнен матричным, при этом ячейки боевого блока ориентированны веерообразно в угловом секторе, совпадающем по размерам с угловым сектором обзора цифрового радиолокатора, а в ячейках боевого блока установлены мины с вышибными зарядами, электрозапалы которых через дешифратор соединены с управляющим входом боевого блока.2. Автономный модуль по п.1, отличающийся тем, что каждая линейная фазированная антенная решетка выполнена с возможностью функционирования в сантиметровом или миллиметровом диапазонах волн.3. Автономный модуль по п.1, отличающийся тем, что каждая из мин выполнена в виде пучковой мины с обтекаемым корпусом и раскрывающимися стабилизаторами, внутри корпуса которой установлены заградительная боевая часть, а также ускоритель и вышибной заряд, соединенные между собой через блок временной задержки.4. Автономный модуль по п.3, отличающийся тем, что заградительная боевая часть содержит блок пусковых труб, установленных веерообразно под переменными углами относительно продольной оси мины, а в пусковых трубах установлены миниснаряды с обтекаемыми корпусами, каждый из которых снабжен стабилизатором и энергоактивным поражающим элементом.5. Автономный модуль по п.4, отличающийся тем, что каждый энергоактивный поражающий элемент миниснаряда содержит бронебойный сердечник, капсулу, заполненную энергоактивным веществом, и воспламенитель энергоактивного вещества.6. Автономный модуль по п.5, отличающийся тем, что в качестве энергоактивного вещества поражающий элемент содержит взрывозажигательную или воспламенительную смесь веществ.7. Автономный модуль по п.6, отличающийся тем, что взрывозажигательная смесь содержит, мас.%:

Перхлорат калия64-66Алюминийостальное

MnO₂66-69Алюминий14-16Магнийостальное