ЗЕНИТНЫЙ РАКЕТНЫЙ КОМПЛЕКС Российский патент 2012 года по МПК F41F1/08 

Изобретение относится к военной технике, а именно к зенитным ракетным комплексам ближнего действия, и предназначено для поражения воздушных, преимущественно низколетящих, целей.

Известен зенитный ракетно-пушечный комплекс, который имеет размещенную на башне пусковую установку с ракетами и оптико-электронную систему, в состав которой входят тепловизионный прибор с телеавтоматом, ИК пеленгатор, антенна с передатчиком команд на зенитные управляемые ракеты и приводы оптико-электронной системы. Выход тепловизионного прибора соединен с входом телеавтомата, который измеряет координаты цели. Выходы телеавтомата соединены с первыми входами блока выработки команд управления. Пуск ракеты производится с пульта пуска, с момента схода ракеты измеряется текущее время. ИК-пеленгатор измеряет координаты ракеты после ее схода, причем его выходы соединены со вторыми входами блока выработки команд управления. Тепловизионный прибор и ИК-пеленгатор размещены на одном основании. Блок выработки команд управления вычисляет отклонение ракеты от цели и по этой разности определяет команды управления. Выход блока выработки команд управления соединен с входом передатчика, который кодирует команды управления и передает их на борт ракеты. Ракета воспринимает своей аппаратурой эти команды и сближается с целью. Оптико-электронная система осуществляет сопровождение и измерение угловых координат цели по тепловому контрасту цели путем удержания цели в центре тепловизионного растра, а также фиксацию момента схода ракеты, захват, сопровождение и определение инфракрасным пеленгатором угловых координат ракеты относительно линии визирования цели (патент РФ №2131577).

Одним из недостатков данного зенитного ракетно-пушечного комплекса является возникающая в процессе эксплуатации инструментальная погрешность рассогласования оптических осей тепловизионного прибора и ИК-пеленгатора, обусловленная нежесткостью конструкции, изменением установочных размеров за счет температурных и других факторов. Это приводит к ошибкам определения отклонения ракеты от линии визирования цели и недопустимым величинам промаха ракеты относительно цели, что резко снижает эффективность комплекса.

Недостатком данного зенитного ракетно-пушечного комплекса является также невозможность осуществления пуска ракет одним зенитным ракетным комплексом сразу по многим целям, например, по крылатым ракетам противника, летящим друг за другом с минимальными промежутками времени.

Наиболее близким по технической сущности, достигаемому результату и выбранным за прототип является зенитный ракетный комплекс, включающий транспортное средство, на котором на двухкоординатном поворотном устройстве установлен блок зенитных ракет с имеющими оптико-электронные каналы головками самонаведения, а также инфракрасную оптико-электронную систему с прицельной головкой, установленной на блоке зенитных ракет с возможностью кругового обзора, вычислительным блоком, блоком выделения координат, монитором и блоком управления (патент РФ №2241193).

Недостатком прототипа также является невозможность осуществления пуска ракет одним зенитным ракетным комплексом сразу по многим целям, например, по крылатым ракетам противника, летящим друг за другом с минимальными промежутками времени.

Кроме того, прототип не позволяет эффективно бороться с «тепловыми ловушками» самолетов противника.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в повышении эффективности зенитного ракетного комплекса, за счет обеспечения возможности осуществления пуска ракет одним зенитным ракетным комплексом сразу по многим целям, например, по крылатым ракетам противника, летящим друг за другом с минимальными промежутками времени.

Кроме того, техническим результатом заявляемого изобретения является возможность эффективной борьбы с «тепловыми ловушками» самолетов противника.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что зенитный ракетный комплекс включает транспортное средство, на котором на двухкоординатном поворотном устройстве установлен блок зенитных ракет с имеющими оптико-электронные каналы головками самонаведения, а также оптико-электронную систему с установленной на блоке зенитных ракет прицельной головкой, вычислительным блоком, монитором и блоком управления. Зенитный ракетный комплекс также включает блок совмещения изображений, входы которого электрически соединены с выходами оптико-электронных каналов головок самонаведения, а выход электрически соединен с входом вычислительного блока.

Фотоприемные устройства оптико-электронных каналов головок самонаведения выполнены матричными.

Размеры полей зрения объективов оптико-электронных каналов головок самонаведения выполнены такими, чтобы эти объективы при определенной их ориентации в пространстве имели возможность совместно перекрыть наблюдаемое ими пространство без пропусков, образуя в совокупности широкое поле зрения, по размерам тождественное полю зрения объектива прицельной головки оптико-электронной системы. Блок совмещения изображений выполнен с возможностью получения из отдельных узкопольных изображений оптико-электронных каналов головок самонаведения объединенного широкопольного изображения наблюдаемого пространства, тождественного широкопольному изображению прицельной головки оптико-электронной системы.

Выполнение фотоприемных устройств оптико-электронных каналов головок самонаведения матричными позволяет получить в совокупности широкое поле зрения, по размерам тождественное полю зрения объектива прицельной головки оптико-электронной системы, а также как предотвратить перенацеливание головок самонаведения на «тепловые ловушки» после захвата цели на автосопровождение, так и направить ракеты в наиболее уязвимые части целей.

Прицельная головка оптико-электронной системы и оптико-электронные каналы головок самонаведения могут быть выполнены телевизионными, тепловизионными или тепло-телевизионными, т.е. интегрированными.

При выполнении оптико-электронных каналов головок самонаведения тепловизионными, головка самонаведения включает запоминающее устройство, цифровой коррелятор и блок управления приводами рулевых плоскостей ракет, при этом выходы запоминающего устройства и тепловизионного оптико-электронного канала подключены к входу коррелятора, а выход коррелятора подключен к блоку управления приводами рулевых плоскостей ракет.

Предложенное техническое решение поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображена принципиальная блок-схема зенитного ракетного комплекса;

на фиг.2 изображена принципиальная блок-схема тепловизионной головки самонаведения.

Зенитный ракетный комплекс включает транспортное средство 1, на котором на двухкоординатном поворотном устройстве 2 установлен блок из 16 зенитных ракет 3 с тепловизионными головками самонаведения 4. В качестве транспортного средства 1 могут использоваться различные самоходные или транспортируемые средства, например автомобиль или надводное судно.

Двухкоординатное поворотное устройство 2 выполнено с возможностью поворота в горизонтальной плоскости в пределах ±180° и с возможностью поворота в вертикальной плоскости в пределах -5÷+85° с помощью приводов по азимуту 5 и углу места 6.

Поиск и обнаружение целей осуществляется с помощью оптико-электронной системы, включающей тепловизионную прицельную головку 7, вычислительный блок 8, монитор 9 и блок управления 10. Тепловизионная прицельная головка 7 установлена на блоке зенитных ракет 3. В состав блока управления 10 входят клавиатура 11 и джойстик 12.

Тепловизионный канал 13 прицельной головки 7 выполнен как канал широкого поля зрения и имеет объектив 14, микроболометрическую матрицу 15 форматом 640×480 пикселов и блок обработки сигнала 16.

Зенитный ракетный комплекс дополнительно включает блок совмещения изображений 17, входы которого электрически соединены с выходами тепловизионных оптико-электронных каналов 18 головок самонаведения 4 зенитных ракет.

Оптико-электронные каналы 18 головок самонаведения 4 и прицельная головка 7 оптико-электронной системы могут быть выполнены также телевизионными или интегрированными, т.е. тепло-телевизионными.

Блок совмещения изображений 17 выполнен с возможностью получения из отдельных узкопольных изображений тепловизионных оптико-электронных каналов 18 головок самонаведения 4 объединенного широкопольного изображения наблюдаемого пространства, тождественного широкопольному изображению тепловизионного канала 13 прицельной головки 7 оптико-электронной системы.

Выход блока совмещения изображений 17, выход тепловизионного канала 13 прицельной головки 7, выход клавиатуры 11 и выход джойстика 12 подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому входам вычислительного блока 8.

Первый, второй, третий и четвертый выходы вычислительного блока 8 подключены соответственно к входу монитора 9, входу привода (на чертеже не показан) головок самонаведения 4 и входам приводов по азимуту 5 и углу места 6 двухкоординатного поворотного устройства 2.

Тепловизионные оптико-электронные каналы 18 головок самонаведения 4 включают объектив 19, микроболометрическую матрицу 20 форматом 160×120 пикселов, установленную в фокальной плоскости объектива 19 с возможностью автоподфокусировки и блок обработки сигнала 21. Выполнение фотоприемного устройства оптико-электронного канала 18 головки самонаведения 4 матричным позволяет, как предотвратить перенацеливание головки самонаведения 4 на «тепловую ловушку» после захвата цели на автосопровождение, так и направить ракету в наиболее уязвимую часть цели.

Тепловизионные головки самонаведения 4, кроме того, включают запоминающее устройство 22, цифровой коррелятор 23 и блок управления 24 приводами рулевых плоскостей ракеты. Выходы запоминающего устройства 22 и блока обработки сигнала 21 подключены ко входу цифрового коррелятора 23. Выход цифрового коррелятора 23 подключен к блоку управления 24 приводами рулевых плоскостей ракеты.

Головки самонаведения 4 зенитных ракет выполнены с возможностью ориентировки в исходном положении таким образом, чтобы поля обзора объективов 19 их оптико-электронных каналов 18 совместно перекрывали наблюдаемое пространство без пропусков, образуя в совокупности широкое поле зрения, тождественное полю зрения объектива 14 тепловизионного канала 13 прицельной головки 7 оптико-электронной системы.

Зенитный ракетный комплекс работает следующим образом.

Оператор с блока управления 10 с помощью двухкоординатного поворотного устройства 2 в пределах ±180° в горизонтальной плоскости и в пределах -5°÷+85° в вертикальной плоскости, осуществляя поворот блока зенитных ракет 3 вместе с тепловизионной прицельной головкой 7, производит поиск цели.

Объективы 19 тепловизионных каналов 18 головок самонаведения 4 в исходном положении сориентированы в пространстве таким образом, чтобы перекрыть наблюдаемое ими пространство без пропусков, образуя в совокупности широкое поле зрения, по размерам тождественное полю зрения объектива 14 прицельной головки 7 оптико-электронной системы.

Формируемый тепловизионным каналом 13 прицельной головки 7 сигнал изображения поступает в вычислительный блок 8.

Одновременно, тепловизионные оптико-электронные каналы 18 головок самонаведения 4 формируют сигналы собственных узкопольных изображений, которые поступают в блок совмещения изображений 17. Блок совмещения изображений 17 из сигналов отдельных узкопольных изображений тепловизионных оптико-электронных каналов 18 головок самонаведения 4 формирует сигнал объединенного широкопольного изображения наблюдаемого пространства, тождественного широкопольному изображению объектива 14 прицельной головки 7 оптико-электронной системы, который поступает в вычислительный блок 8.

В вычислительном блоке 8 происходит селекция сигналов. Сигналы от неподвижных источников излучения тепла отсеиваются и в дальнейшем не выводятся на монитор 9. На мониторе 9 отражается воздушная обстановка с учетом только движущихся целей.

При вхождении N целей (например, N крылатых ракет, летящих друг за другом с минимальными временными промежуткам) в поле обзора прицельной головки 7 оптико-электронной системы и объединенное поле обзора объективов 19 тепловизионных каналов 18 головок самонаведения 4 вычислительный блок 8 последовательно определяет центр масс N целей для сопровождения всех целей с помощью двухкоординатного поворотного устройства 2 прицельной головкой 7 оптико-электронной системы и тепловизионными оптико-электронными каналами 18 головок самонаведения 4. Затем вычислительный блок 8 распределяет все цели по узким полям зрения тепловизионных оптико-электронных каналов 18 головок самонаведения 4 по принципу «одна цель - одна ракета», при этом монитор 9 отображает в зоне захвата головки самонаведения 4 ракеты n₂ - цель N₂, в зоне захвата головки самонаведения 4 ракеты n₂ - цель N₂ и т.д. с номинальным охватом количества целей, а вычислительный блок 8 готовит оператору для принятия решения циклограмму последовательности пуска ракет на поражение целей.

Если в поле зрения тепловизионного оптико-электронного канала 18 головки самонаведения 4 какой-либо ракеты оказывается две цели, то вычислительный блок 8 или дает команду двухкоординатному поворотному устройству 2 на доворот до тех пор, пока не будет выполнено условие «одна цель - одна ракета», или выдерживает паузу до тех пор, пока одна из движущихся целей сама не уйдет из поля зрения данного тепловизионного оптико-электронного канала 18 в поле зрения свободного тепловизионного оптико-электронного канала 18 до выполнения условия «одна цель - одна ракета». В крайнем случае, вычислительный блок 8 дает команду приводам одной из свободных головок самонаведения 4 на поворот до тех пор, пока в поле зрения ее оптико-электронного канала 18 не появится эта цель.

С момента захвата головки самонаведения 4 ракет самостоятельно отслеживают изменение положения закрепленных за ними целей. После захвата на сопровождение целей оператор осуществляет в определенной последовательности пуск ракет.

После пуска ракет их головки самонаведения 4 автономно осуществляют сопровождение целей, определяют параметры рассогласования и формируют команды управления. При этом формируемое в тепловизионном оптико-электронном канале 18 с помощью объектива 19, микроболометрической матрицы 20 и блока обработки сигнала 21 изображение передается через цифровой коррелятор 23 на блок управления 24 приводами рулевых плоскостей ракеты.

Для защиты от зенитных управляемых ракет с тепловыми головками самонаведения 4 самолеты противника обычно используют отстреливаемые в сторону от летательного аппарата генераторы теплового излучения, т.н. «тепловые ловушки». «Тепловые ловушки» имеют более высокую температуру, чем элементы воздушной цели (двигательная установка, нагревшаяся поверхность фюзеляжа и т.п.) и при определенных условиях могут заставить головку самонаведения 4 зенитной управляемой ракеты перенацелиться на себя.

Для предотвращения перенацеливания головки самонаведения 4 на «тепловую ловушку» после захвата цели на автосопровождение каждый последующий кадр, поступающий с блока обработки сигнала 21, сравнивается цифровым коррелятором 23 с предыдущим, и появляющиеся в кадре новые тепловые объекты из кадра убираются. На последнем этапе полета, когда размер цели становится больше заданной величины, запоминающее устройство 22 последовательно передает в цифровой кореллятор 23 изображения типичных целей, которые цифровым кореллятором 23 сравниваются и, при совпадении одного из них с изображением, поступающим с блока обработки сигнала 21, блок управления 24 приводами рулевых плоскостей ракеты вырабатывает команду, направляющую ракету в наиболее уязвимую часть самолета.

Таким образом, предложенное техническое решение позволяет повысить эффективность зенитного ракетного комплекса как за счет обеспечения возможности осуществления пуска ракет одним зенитным ракетным комплексом сразу по многим целям, так и за счет обеспечения эффективной борьбы с «тепловыми ловушками» самолетов противника.

Следует отметить, что хотя в описании изобретения был представлен и проиллюстрирован только предпочтительный вариант выполнения изобретения, в конструкцию могут быть внесены различные модификации и изменения, не затрагивающие существа и объема изобретения, определяемого формулой изобретения.

Промышленная применимость изобретения определяется тем, что предлагаемый зенитный ракетный комплекс может быть изготовлен в соответствии с предлагаемым описанием и чертежами на основе известных комплектующих изделий при использовании современного технологического оборудования и использован по прямому назначению.

Изобретение относится к военной технике, а именно к зенитным ракетным комплексам ближнего действия, и предназначено для поражения воздушных, преимущественно низколетящих, целей. На транспортном средстве (1) на двухкоординатном поворотном устройстве (2) установлен блок (3) зенитных ракет с имеющими оптико-электронные каналы (18) головками (4) самонаведения. Зенитный ракетный комплекс включает также оптико-электронную систему с установленной на блоке (3) зенитных ракет прицельной головкой (7), вычислительным блоком (8), монитором (9) и блоком (10) управления. Предусмотрен блок (17) совмещения изображений, входы которого электрически соединены с выходами оптико-электронных каналов (18) головок (4) самонаведения, а выход электрически соединен с входом вычислительного блока (8). Фотоприемные устройства (20) оптико-электронных каналов (18) головок (4) самонаведения выполнены матричными. Размеры полей зрения объективов (19) оптико-электронных каналов (18) головок (4) самонаведения выполнены такими, чтобы эти объективы (19) при определенной их ориентации в пространстве имели возможность совместно перекрыть наблюдаемое ими пространство без пропусков, образуя в совокупности широкое поле зрения, по размерам тождественное полю зрения объектива (14) прицельной головки (7) оптико-электронной системы. Блок совмещения изображений (17) выполнен с возможностью получения из отдельных узкопольных изображений оптико-электронных каналов (18) головок (4) самонаведения объединенного широкопольного изображения наблюдаемого пространства, тождественного широкопольному изображению прицельной головки (7) оптико-электронной системы. Зенитный ракетный комплекс характеризуется повышенной эффективностью за счет обеспечения возможности осуществления пуска ракет одним сразу по многим целям. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Зенитный ракетный комплекс, включающий транспортное средство, на котором на двухкоординатном поворотном устройстве установлен блок зенитных ракет с имеющими оптико-электронные каналы головками самонаведения, а также оптико-электронную систему с установленной на блоке зенитных ракет прицельной головкой, вычислительным блоком, монитором и блоком управления, отличающийся тем, что зенитный ракетный комплекс дополнительно включает блок совмещения изображений, входы которого электрически соединены с выходами оптико-электронных каналов головок самонаведения, а выход электрически соединен с входом вычислительного блока, при этом фотоприемные устройства оптико-электронных каналов головок самонаведения выполнены матричными, а размеры полей зрения объективов оптико-электронных каналов головок самонаведения выполнены такими, чтобы эти объективы при определенной их ориентации в пространстве имели возможность перекрыть наблюдаемое ими пространство без пропусков, образуя в совокупности широкое поле зрения, по размерам тождественное полю зрения объектива прицельной головки оптико-электронной системы, при этом блок совмещения изображений выполнен с возможностью получения из отдельных узкопольных изображений оптико-электронных каналов головок самонаведения объединенного широкопольного изображения наблюдаемого пространства, тождественного широкопольному изображению прицельной головки оптико-электронной системы.

2. Зенитный ракетный комплекс по п.1, отличающийся тем, что оптико-электронные каналы головок самонаведения и прицельная головка оптико-электронной системы выполнены тепловизионными.

3. Зенитный ракетный комплекс по п.2, отличающийся тем, что головка самонаведения включает запоминающее устройство, цифровой коррелятор и блок управления приводами рулевых плоскостей ракет, при этом выходы запоминающего устройства и тепловизионного оптико-электронного канала подключены к входу коррелятора, а выход коррелятора подключен к блоку управления приводами рулевых плоскостей ракет.

4. Зенитный ракетный комплекс по п.1, отличающийся тем, что оптико-электронные каналы головок самонаведения и прицельная головка оптико-электронной системы выполнены телевизионными.

5. Зенитный ракетный комплекс по п.1, отличающийся тем, что оптико-электронные каналы головок самонаведения и прицельная головка оптико-электронной системы выполнены теплотелевизионными.