СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАЩИТНОГО БОЕПРИПАСА, ПОДЛЕЖАЩЕГО ПУСКУ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2014 года по МПК F41H11/02 

Способ определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску, и устройство для его реализации.

Изобретения относятся к радиолокационной технике и могут быть использованы при создании комплексов активной защиты объектов.

Известен способ формирования команды на пуск защитного боеприпаса и устройство для его реализации по известному патенту RU, 2374597, МПК F41H 11/02.

Известный способ формирования команды на пуск защитного боеприпаса (осколочно-фугасного снаряда (ОФС)), изначально совмещенного с РЛС и защищаемым объектом и выстреливаемого в необходимый момент времени в предполагаемую точку пространства для встречи через известное время после выстрела с целью (противотанковым снарядом (ПТС)), приближающейся к РЛС, заключается в том, что импульс-команду на пуск ОФС формируют только при совпадении во времени моментов выдачи команд на пуск защитного боеприпаса, определяемых на разнесенных в пространстве РЛС, по началу возникновения и обнаружения на них сигнала с частотой

Рдо=2Vofo/С,

когда цель будет находиться на удалении от РЛС, равном

Do+(Vi/Vo)Do,

fo - средняя частота излучаемого непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону,

Vo, Vi, С - соответственно радиальные скорости ОФС и ПТС и скорость света,

Do - расстояние от РЛС до предполагаемой точки встречи ОФС с ПТС.

Известный способ реализован в виде устройства формирования команды на пуск ОФС, выполненного в виде двух разнесенных в пространстве РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (далее РЛС), выходы которых подключены к входам блока совпадения, при этом каждая из РЛС содержит приемно-передающую антенну, вход которой, работающий на передачу, подключен к высокомощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, а выход, работающий на прием, подключен к первому входу смесителя, второй вход которого подключен к маломодному выходу передатчика, а выход - к входу фильтра разностных частот, а также обнаружитель сигналов узкополосного спектра частот, выход которого подключен к выходной шине, а вход - к выходу фильтра разностных частот и который содержит последовательно соединенные генератор сигнала непрерывной частоты, второй смеситель, широкополосный фильтр, усилитель-ограничитель, узкополосный полосовой фильтр, амплитудный детектор, компаратор и формирователь импульса.

Однако данное устройство, при использовании его в качестве определителя защитного боеприпаса подлежащего пуску, не позволяет определить, какой из защитных боеприпасов необходимо выстрелить в сторону приближающейся к нему цели, что при значительном отклонении цели от направления перпендикулярного расстоянию между РЛС 1 и 2 может привести к пуску либо не того, либо нескольких защитных боеприпасов, т.е. к неэффективному их использованию.

Целью изобретений является расширение функциональных возможностей устройств определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску.

Поставленная цель достигается за счет определения номера защитного боеприпаса, подлежащего пуску, при широком диапазоне перемещения цели.

Определение защитного боеприпаса подлежащего пуску осуществляют посредством определения моментов времени, устанавливаемых по началу возникновения и обнаружения на разнесенных в пространстве и совмещенных с объектом двух радиолокационных станциях (РЛС) сигналов разностной частоты, причем защитный боеприпас, подлежащий пуску, выбирают по величине отношения интервала времени между началами формирования на РЛС сигналов разностной частоты

(N+4)2Vofo/C,

где N - число, значительно большее 1,

fo - средняя частота излучаемого непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону,

С - скорость света,

Do и Vo - известные расстояние и скорость,

dfm - девиация частоты,

Fm - частота модуляции,

выбираемые из условия:

Do/Vo=fo/Fmdfm,

к интервалу времени между началами формирования на одной из РЛС сигналов разностных частот

(N+4)2Vofo/C и N2Vofo/C.

На фиг.1 и 2 приведены блок-схема устройства определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску, и рисунки, поясняющие его работу.

Устройство определения защитного боеприпаса подлежащего пуску, содержит РЛС 1 и РЛС 2 определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса, срабатывающий по фронту фазовый детектор 3 с запоминанием знака, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно РЛС 1 и РЛС 2, а выходы: первый и второй соответственно через третий и четвертый счетчики 6 и 20 к входам соответственно третьего и четвертого элементов И 17 и 18 и оба через элемент ИЛИ 4 к входам регистра 5 сдвига и второго элемента И 8, вторые входы первого и второго элементов И 7 и 8 подключены к выходу генератора 9 импульсов, второй выход регистра 5 сдвига подключен через элемент 10 задержки к входам сброса регистра 5 сдвига и первого, второго, третьего и четвертого счетчиков 11, 12, 6 и 20, первый выход регистра 5 сдвига подключен через третьи входы: первого элемента И 7 к первому счетчику 11, второго элемента И 8 к второму счетчику 12, выходы которых через делитель 13 подключены к входам цифрового компаратора 15, вторые входы которого подключены к шинам 14 установки цифрового числа, второй и первый выходы цифрового компаратора 15 соответственно через третий и четвертый элементы И 17 и 18 подключены соответственно к второй и третьей выходным шинам 16 и 19 и напрямую к первой выходной шине 21.

Рассмотрим, в том числе на примере, работу устройства определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску (фиг.1 и 2).

Пусть через приемо-передающие антенны РЛС 1 и РЛС 2, установленных, например, на расстоянии ДД₁=10 м друг от друга, излучают непрерывные сигналы с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, с параметрами сигнала, например, Fm=10 кГц, dfm=50 мГц, fo=100 ГГц, выбранными из условия Do/Vo=fo/Fm dfm и Do=30 м и Vo=150 м/с, а также при скорости приближения цели к антеннам РЛС Vц=2000 м/с и опорным сигналом 2100 кГц=21 Fдо, поступающим на низкочастотные смесители РЛС.

Преобразованные в высокочастотных смесителях РЛС и отфильтрованные фильтрами разностных частот сигналы смешиваются в низкочастотных смесителях РЛС с сигналом частотой 2100 кГц и преобразуются в сигналы, например, частотой в 200(+/-)0,5 кГц, попадающие в полосу пропускания (от 183 кГц до 220,5 кГц) широкополосных фильтров РЛС, и далее преобразуются усилителями-ограничителями в меандр, из которого узкополосными полосовыми фильтрами РЛС, имеющими полосу пропускания от 4189,5 кГц до 4210,5 кГц, выделяют только пусть 21^ую гармонику сигнала частотой [4200 кГц(+/-) 10,5 кГц]. Сигналы после узкополосных полосовых фильтров преобразуются амплитудными детекторами РЛС в постоянное напряжение и сравниваются на компараторах с опорными напряжениями. При превышении амплитуд входных сигналов над опорными на выходах РЛС формируются короткие импульсы.

Тогда, если цель точно летит к антенне РЛС 2 (при условии ББ₁=50 м, ББ₂=60 м, PP₁=44,445 м, РР₂=54,445 м) (фиг.2б), то после смешивания в высокочастотном смесителе РЛС 2 отраженного и излученного сигналов будут сформированы сигналы частотой

Fp₁₀₉₀=[(2 ДБ) Fmdfm/С]-(2 V₂₀₀₀ fo/С)=2300 кГц, при удалении цели от антенны РЛС 2 на ДБ=1090 м,

Fp₉₇₀=[(2 ДР) Fm dfm/С]-(2 V₂₀₀₀ fo/С)=1900 кГц, при удалении цели от антенны РЛС 2 на ДР=970 м,

а на выходе высокочастотного смесителя РЛС 1 сигналы, примерно, частотой Fр_1090,504=[(2 Д₁B) Fm dfm/С]-(2 V₂₀₀₀ fo СоsДБД₁/С)=2301,737 кГц, при удалении цели от антенны РЛС1 на Д₁Б=1090,504 м, Fp_971,51=[(2 Д₁(Р) Fm dfm/С]-(2 V₂₀₀₀ fo Cos(ДРД₁)/С)=1901,757 кГц, при удалении цели от антенны РЛС 1 на Д₁Р=970,51 м.

При этом импульсы на выходах РЛС 2 и РЛС 1 появятся сначала, примерно, через интервал времени t₁=(1090,504 м-1090 м)/2000(м/с)=0,000252 с, а затем через интервал времени t₂=(970,51 м-970 м)/2000(м/с)=0,000255 с.

Короткие импульсы с выходов РЛС1 и РЛС2 поступают на входы срабатывающего по фронту фазового детектора 3 с запоминанием знака (см. У.Титце, К.Шенк. Полупроводниковая схемотехника, М.: Изд. Мир, стр.493-495) и преобразуются в импульсы, по длительности соответствующие длительностям интервалов времени t₁ и t₂ и которыми, через элемент ИЛИ 4, регистр 5 сдвига переводится из одного состояния в другое. Так, импульсом, соответствующим интервалу t_1, регистр 5 сдвига устанавливается в состояние с потенциалом на его первом выходе, позволяющим: в счетчик 12 произвести запись счетных импульсов, вырабатываемых генератором 9 импульсов и поступающих на его вход через открытый второй элемент И 8, а в счетчик 11 произвести запись счетных импульсов, поступающих на его вход через открытый первый элемент И 7. Импульсом же, соответствующим интервалу t_2, регистр 5 сдвига устанавливается в состояние с потенциалом на его втором выходе, позволяющим через время задержки элемента 10 установить в исходное состояние регистр 5 сдвига и счетчики 11, 12, 6 и 20. Следует отметить, что в счетчики 12 и 11 будет записано количество импульсов, пропорциональное длительностям соответственно интервалу времени t₁ и интервалу времени между началами формирования на РЛС интервалов t_i и t₂. Цифровое число, сформированное на выходе делителя 13 и соответствующее отношению t₁/(t₁-:-t₂)=0,000252 c/[(1090 м-970м)/(2000M/c)]=0,0042, сравнивается на цифровом компараторе 15 с известным цифровым числом, соответствующим, например, величине 0,01. В данном случае, т.е. когда отношение t₁/(t₁-:-t₂) меньше числа 0,01, только на первой выходной шине 21 будет сформирована импульс-команда для пуска, например, первого защитного боепрйпаса. Очевидно, что если цель аналогично будет приближаться к антеннам РЛС с правой стороны (фиг 2, а), то импульс-команда также поступит на первый защитный боеприпас.

Пусть цель точно летит в антенну РЛС 2 (но при условии ББ₁=300 м, ББ₂=310 м, PP₁=266,972 м, РР₂=276,972 м) (фиг.2б), то тогда после смешивания в высокочастотном смесителе РЛС 2 отраженного и излученного сигналов будут сформированы сигналы частотой

Fp₁₀₉₀=[(2 ДБ) Fm dfm/С]-(2 V₂₀₀ fo/С)=2300 кГц, при удалении цели от антенны РЛС 2 на ДБ=1090 м,

Fp₉₇₀=[(2 ДР) Fm dfm/С]-(2 V₂₀₀₀ fo/С)=1900 кГц, при удалении цели от антенны РЛС 2 на ДР=970 м,

а на выходе высокочастотного смесителя РЛС1 сигналы, примерно, частотой Fp_1092.795=[(2 Д₁Б) Fm dfm/С]-(2 V₂₀₀₀ fo CosДБД_l/С)=2309,660 кГц, при удалении цели от антенны РЛС1 на Д₁Б=1092,795 м,

Fp_972,8=[(2 Д₁Б) Fm dfm/С]-(2 V₂₀₀₀ fo Cos(ДРД₁)/С)=1909,677 кГц, при удалении цели от антенны РЛС1 на Д₁P=972,8 м.

В данном случае цифровое число, сформированное на выходе делителя 13, будет соответствовать отношению {t_1-1=[(1092,795 м-1090 м)/2000 (м/с)=0,0013975 с]}/{(t_1-1-:-t_2-1)=[(1090 м-970 м)/(2000 м/с)]}=0,02329, которое больше величины 0,01. При этом только на третьей выходной шине 19 (выходе элемента И 18) будет сформирована импульс-команда для пуска, например, третьего защитного боеприпаса, т.к. только на выходе счетчика 20 будет высокий потенциал. Очевидно, что если цель аналогично будет приближаться к антеннам РЛС с правой стороны (фиг 2.а), то импульс-команда уже с шины 16 поступит на второй защитный боеприпас, т.к. только на выходе счетчика 6 будет высокий потенциал.

Расчеты, аналогично проведенным выше, но при скорости приближения цели к антеннам РЛС 90 м/с, приводят к результатам: t₁/t₂=0,00647 и t_1-1/(t_1-1-:-t_2-1)=0,0358, т.е. к возможности использовать предлагаемое устройство определения защитного боеприпаса для работы с целями, перемещающимися с любыми скоростями.

Очевидно, что при использовании большего количества цифровых компараторов 15 можно реализовать устройство с выбором защитного боеприпаса из большего их количества (п.3 формулы изобретения).

В устройство определения защитного боеприпаса подлежащего пуску дополнительно введен второй цифровой компаратор, входы которого: вторые подключены к вторым шинам установки цифрового числа, первые к выходам делителя, а выходы: второй и первый соответственно через пятый и шестой элементы И подключены соответственно к пятой и шестой выходным шинам, и напрямую к четвертой выходной шине, которая через инвертор подключена к третьим входам третьего и четвертого элементов И, выходы третьего и четвертого счетчиков подключены соответственно к вторьм входам соответственно пятого и шестого элементов И.

Изобретения относятся к радиолокационной технике. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей устройств определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску. Защитный боеприпас, подлежащий пуску, выбирают по величине отношения интервала времени между началами формирования на радиолокационных станциях (РЛС) сигналов разностной частоты (N+4)2Vofo/C, где N - число значительно большее 1, fo - средняя частота излучаемого непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, С, Do, Vo, Fm, dfm - известные: скорость света и расстояние, скорость, частота модуляции и девиация частоты, выбираемые из условия Do/Vo=fo/Fmdfm, к интервалу времени между началами формирования на одной из РЛС сигналов разностных частот (N+4)2Vofo/C и N2Vofo/C. Устройство формирования команды на защиту объекта от приближающейся к нему цели содержит две РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса, срабатывающий по фронту фазовый детектор с запоминанием знака, регистр сдвига, четыре элемента И, элемент ИЛИ, генератор импульсов, четыре счетчика, делитель, элемент задержки и цифровой компаратор. 3 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску, заключающийся в определении моментов времени, устанавливаемых по началу возникновения и обнаружения на разнесенных в пространстве и совмещенных с объектом двух радиолокационных станциях (РЛС) сигналов разностной частоты, отличающийся тем, что защитный боеприпас, подлежащий пуску, выбирают по величине отношения интервала времени между началами формирования на РЛС сигналов разностной частоты (N+4)2Vofo/C, где N - число значительно большее 1, fo - средняя частота излучаемого непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, С, Do, Vo, Fm, dfm - известные: скорость света и расстояние, скорость, частота модуляции и девиация частоты, выбираемые из условия Do/Vo=fo/Fmdfm, к интервалу времени между началами формирования на одной из РЛС сигналов разностных частот (N+4)2Vofo/C и N2Vofo/C.

2. Устройство определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску, содержащее совмещенные с объектом две радиолокационные станции определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (РЛС), отличающееся тем, что в него введены срабатывающий по фронту фазовый детектор с запоминанием знака, первый и второй входы которого подключены к выходам соответственно первой и второй РЛС, а выходы: первый и второй соответственно через третий и четвертый счетчики к входам соответственно третьего и четвертого элементов И и оба, через элемент ИЛИ, к входам регистра сдвига и второго элемента И, вторые входы первого и второго элементов И подключены к выходу генератора импульсов, второй выход регистра сдвига подключен через элемент задержки к входам сброса, регистра сдвига и первого, второго, третьего и четвертого счетчиков, первый выход регистра сдвига подключен через третьи входы: первого элемента И к первому счетчику, второго элемента И к второму счетчику, выходы которых через делитель подключены к входам цифрового компаратора, вторые входы которого подключены к шинам установки цифрового числа, второй и первый выходы цифрового компаратора соответственно через третий и четвертый элементы И подключены соответственно к второй и третьей выходным шинам и напрямую к первой выходной шине.

3. Устройство определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску, по п.2, отличающееся тем, что в него дополнительно введен второй цифровой компаратор, входы которого: вторые подключены к вторым шинам установки цифрового числа, первые к выходам делителя, а выходы: второй и первый соответственно через пятый и шестой элементы И подключены соответственно к пятой и шестой выходным шинам и напрямую к четвертой выходной шине, которая через инвертор подключена к третьим входам третьего и четвертого элементов И, выходы третьего и четвертого счетчиков подключены соответственно к вторым входам соответственно пятого и шестого элементов И.