СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ВЗРЫВООПАСНЫХ ОБЪЕКТОВ Российский патент 2013 года по МПК F42B33/06 B23K26/36 B23K26/02 

Изобретение относится к лазерной технике, конкретно к способам лазерной нейтрализации взрывоопасных объектов, и может быть использовано для бездетонационного обезвреживания мин, неразорвавшихся боеприпасов, других взрывоопасных предметов, далее - взрывоопасных объектов.

Известен способ лазерной нейтрализации взрывоопасных объектов (http://en.wikipedia.org/wiki/ZEUS-HLONS), основанный на использовании лазерного луча для локального нагрева оболочки удаленного взрывоопасного объекта, вызывающего внутреннее локальное испарение или горение взрывчатого вещества с последующим обезвреживанием объекта посредством термовзрыва малой интенсивности, разрушающего объект без детонации его взрывчатого вещества.

Наиболее близким к заявленному способу по назначению и технической сущности является способ лазерной нейтрализации взрывоопасных объектов (WO 2006103655, МПК Н0133/00, 2006), включающий обнаружение объекта с помощью видеокамеры, наведение на него кинетического орудия (пулемета), выполнение в корпусе объекта отверстия при помощи кинематического снаряда (пули), генерацию при помощи волоконного лазера мощного лазерного излучения, формирование при помощи формирующего телескопа остронаправленного лазерного пучка, наведение его на пробитое отверстие, дефлаграцию через пробитое отверстие взрывчатого вещества объекта лазерным пучком.

Недостатком известного способа является относительно высокая вероятность детонации взрывчатого вещества взрывоопасного объекта за счет кинематического удара о корпус объекта кинетического снаряда при пробивании в корпусе отверстия.

Задачей изобретения является снижение вероятности детонации взрывчатого вещества объекта при его обезвреживании. Технический результат - повышение надежности бездетонационной дефлаграции взрывчатого вещества.

Достижение заявленного технического результата и, как следствие, решение поставленной технической задачи достигаются тем, что способ лазерной нейтрализации взрывоопасных объектов, включающий обнаружение объекта в видимом или инфракрасном диапазоне электромагнитных волн, дистанционное выполнение в корпусе объекта сквозного отверстия и дефлаграцию взрывчатого вещества объекта сфокусированным лазерным излучением через отверстие в его корпусе, согласно изобретению выполнение сквозного отверстия в корпусе объекта производят тепловой энергией непрерывного лазерного излучения повышенной мощности путем прожига, а дефлаграцию взрывчатого вещества объекта через отверстие в его корпусе ведут при пониженной мощности лазерного излучения, причем в процессе дистанционного пробивания в корпусе объекта сквозного отверстия и в процессе дефлаграции взрывчатого вещества через образованное отверстие в корпусе взрывоопасного объекта измеряют соответственно дальность до объекта и дальность до отверстия для соответствующей фокусировки лазерного излучения на объекте обезвреживания.

При этом измерение дальности до объекта и дальности до отверстия в его корпусе осуществляют с помощью лазерного дальномера, а прожигание отверстия в корпусе взрывоопасного объекта и дефлаграцию его взрывчатого вещества - с помощью волоконного лазера регулируемой мощности. В процессе прожигания корпуса взрывоопасного объекта увеличенных размеров вручную или автоматически изменяют угловое положение сфокусированного лазерного излучения для создания фигурного выреза или полного разреза корпуса объекта.

Введение указанных отличительных признаков позволяет обеспечить дефлаграцию взрывчатого вещества через отверстие, прожигаемое лазером в корпусе боеприпаса, и тем самым исключить необходимость кинематического пробивания отверстия в корпусе взрывоопасного боеприпаса, приводящего к его детонации. Указанное техническое преимущество позволяет повысить надежность бездетонационной дефлаграции взрывчатого вещества и, как следствие, снизить вероятность детонации взрывчатого вещества объекта при его обезвреживании.

На фиг.1 представлен пример функциональной схемы лазерной установки, реализующей предлагаемый способ нейтрализации взрывоопасных объектов, на фиг. 2 - фотографии процесса дефлаграции взрывчатого вещества боеприпаса сфокусированным излучением волоконного лазера.

Способ лазерной нейтрализации взрывоопасных объектов включает визуальное обнаружение объекта с помощью видеокамеры, установленной жестко, например, на оптическом телескопе. После обнаружения взрывоопасного объекта его облучают импульсным лазерным излучением видимого диапазона электромагнитных волн. Далее по положению пятна видимого лазерного излучения на корпусе объекта корректируют угловое положение оптической оси видеокамеры и телескопа до установки объекта на их центральной оси. Одновременно по величине задержки отраженного от объекта импульса видимого лазерного излучения относительно зондирующего импульса определяют дальность до объекта обезвреживания, устанавливают фокусное расстояние телескопа, равное измеренной дальности до объекта обезвреживания. Затем включают лазер в режиме повышенной мощности, например волоконный, невидимого диапазона электромагнитных волн и фокусируют телескопом его излучение в выбранном месте на корпусе объекта обезвреживания. При этом дистанционно производится точечное прожигание, фигурная вырезка или лазерный разрез корпуса взрывоопасного объекта. После прожигания или разрезания корпуса объекта оператор снижает мощность волоконного лазера до значения, необходимого для дефлаграции (испарения и/или выгорания) его взрывчатого вещества сфокусированным излучением волоконного лазера. Момент окончания нейтрализации взрывоопасного объекта оператор определяет визуально по окончании дымообразования и/или свечения факела горения взрывчатого вещества.

Лазерная установка, реализующая предложенный способ лазерной нейтрализации взрывоопасных объектов, содержит выносной иттербиевый волоконный лазер 1, пульт 2 управления огнем комплекса, а также жестко установленные на платформе 3, снабженной карданным подвесом 4, фокусирующий телескоп 5, на выходе которого установлен дефлектор 6 для точного управления пространственным положением лазерного луча, видеокамеру 7, дальномер 8, полупроводниковый лазер 9 - указку видимого диапазона электромагнитных волн, блок 10 сведения лучей лазера 9 - указки и волоконного лазера 1. Блок 10 по входу соединен гибкими оптическими кабелями 11 и 12 с выходами лазера 9 и 1 соответственно, а по выходу - с оптическим входом фокусирующего телескопа 5. Пульт 2 управления огнем комплекса выполнен в виде рабочего места оператора и содержит ЭВМ 2.1, а также соединенные с ней монитор 2.2, клавишную панель управления 2.3, манипуляторы 2.4 ручного управления карданной подвеской 4 по азимуту и углу места, а также блок 2.5 адаптеров для соединения ЭВМ 2.1 интерфейсными линиями связи по сигнальным и управляющим сигналам с волоконным лазером 1, карданным подвесом 4, фокусирующим телескопом 5, дефлектором 6, видеокамерой 7, дальномером 8 и полупроводниковым лазером 9.

Пример 1. Способ лазерной нейтрализации малогабаритных боеприпасов сфокусированным лазерным излучением

Оператор с пульта 2 и с помощью ручных манипуляторов 2.4 ручного управления карданной подвеской 4 по азимуту и углу места наводит перекрестие прицела видеокамеры 7 на цель, например на обнаруженную мину. Далее после грубой наводки на цель он включает лазер 9 - указку и производит точную наводку оптической оси телескопа 5 на выбранную точку прожига корпуса цели. Одновременно дальномер 8 измеряет расстояние до выбранной точки и выдает измеренные значения через блок 2.5 на ЭВМ 2.1. ЭВМ 2.1 сравнивает значения фокусного расстояния телескопа 5 с измеренными значениями дальности дальномера 8 и выдает корректирующий сигнал на фокусирующий вход телескопа 5. После отработки корректирующего сигнала телескопом 5 последний через ЭВМ 2.1 выдает сигнал на включение волоконного лазера 1. Мощное излучение лазера 1 проходит по оптическому кабелю 11 в блок 9 сведения лучей и телескопом 5 фокусируется на выбранной точке прожига корпуса цели. Изображение цели, а также место и процесс прожига через видеокамеру 6 и блок 2.5 адаптеров передается на монитор 2.2. Оператор вручную удерживает маркерный крест (перекрестие 5 телескопа) на точке прожига обезвреживаемого объекта. После окончания прожига корпуса цели оператор с панели управления 2.3 пульта 2 выдает сигнал блока 2.5 адаптеров на лазер 1 для снижения его мощности и перехода в режим бездетонационного выплавления (дефлаграции) взрывчатого вещества нейтрализуемого объекта. Окончание дефлаграции и обезвреживания взрывоопасного объекта фиксируется по моменту окончания свечения факела горения его взрывчатого вещества.

Точечная дефлаграция и обезвреживание боеприпаса путем прожигания узкого отверстия в его корпусе, приведенные в примере 1, требуют больших затрат времени на выжигание взрывчатого вещества и применимы для малоразмерных мин и боеприпасов.

Пример 2. Способ лазерной нейтрализации крупногабаритных боеприпасов сфокусированным лазерным излучением

Способ обезвреживания крупногабаритных боеприпасов в целом аналогичен процессу обезвреживания малогабаритных боеприпасов. Отличие состоит в том, что после наведения и фокусировки мощного лазерного излучения на центре корпуса крупногабаритного боеприпаса оператор, удерживая перекрестие телескопа на выбранной точке прицеливания, включает дефлектор 6. Дефлектор 6 по заданной программе управления ЭВМ 2.1 изменяет пространственное положение сфокусированного пятна на корпусе цели, осуществляя резку ее корпуса, фигурный вырез или разрез для доступа к взрывчатой начинке боеприпаса. Увеличенный размер вырезанного отверстия ускоряет процесс дефлаграции взрывчатого вещества и его выплавления из крупногабаритного боеприпаса и снижает затраты времени и энергии на его обезвреживание.

Изобретение разработано на уровне технического проекта и опытных экспериментов по лазерной нейтрализации боеприпасов.

Способ может быть применен для нейтрализации взрывоопасных объектов. Способ включает обнаружение взрывоопасного объекта в видимом или инфракрасном диапазоне, выполнение сквозного отверстия в корпусе объекта посредством непрерывного лазерного излучения повышенной мощности и дефлаграцию взрывчатого вещества через отверстие в корпусе при пониженной мощности лазерного излучения в непрерывном режиме. В процессе выполнения в корпусе объекта сквозного отверстия и в процессе дефлаграции взрывчатого вещества измеряют соответственно дальность до объекта и дальность до отверстия для соответствующей фокусировки лазерного излучения на объекте обезвреживания. Технический результат заключается в повышении надежности бездетонационного обезвреживания взрывоопасных объектов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ лазерной нейтрализации взрывоопасных объектов, включающий обнаружение объекта в видимом или инфракрасном диапазоне электромагнитных волн, дистанционное выполнение в корпусе объекта сквозного отверстия и дефлаграцию взрывчатого вещества объекта лазерным излучением через отверстие в его корпусе, отличающийся тем, что выполнение сквозного отверстия в корпусе объекта производят тепловой энергией непрерывного лазерного излучения повышенной мощности путем прожига, а дефлаграцию взрывчатого вещества объекта через отверстие в его корпусе ведут в непрерывном режиме при пониженной мощности лазерного излучения, причем в процессе дистанционного пробивания в корпусе объекта сквозного отверстия и в процессе дефлаграции взрывчатого вещества через образованное отверстие в корпусе взрывоопасного объекта измеряют соответственно дальность до объекта и дальность до отверстия для соответствующей фокусировки лазерного излучения на объекте обезвреживания.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что измерение дальности до объекта и дальности до отверстия в его корпусе осуществляют с помощью лазерного дальномера, а прожигание отверстия в корпусе взрывоопасного объекта и дефлаграцию его взрывчатого вещества - с помощью волоконного лазера регулируемой мощности.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе прожигания корпуса взрывоопасного объекта увеличенных размеров вручную или автоматически изменяют угловое положение сфокусированного лазерного излучения для создания фигурного выреза или полного разреза корпуса объекта.