СПОСОБ НАВЕДЕНИЯ ТОРПЕДЫ, УПРАВЛЯЕМОЙ ПО ПРОВОДАМ Российский патент 2017 года по МПК F41G7/20 

Изобретение относится к области военной техники и может быть использовано в системах наведения телеуправляемого торпедного оружия.

Современные торпеды имеют системы самонаведения (ССН), обладающие ограниченными возможностями по обнаружению и захвату цели. При пуске торпеды с дистанции до цели, превышающей дальность действия ССН, торпеда требует управления для более эффективного ее использования. Управление торпедой до захвата цели ССН может осуществляться автономно, т.е. по заранее (до пуска) заданной программе или посредством внешней системы управления в процессе движения торпеды к цели. Торпеды, управляемые на участке траектории движения к цели до захвата цели ССН, называют телеуправляемыми [1, 2]. Телеуправление широко используется в различных областях техники, в первую очередь военной, для наведения ракет и торпед. В общем случае телеуправление состоит в одновременном контроле координат цели и объекта, который наводится на цель, и динамическом формировании траектории движения наводимого объекта.

Телеуправление можно разделить на контактное и бесконтактное. В случае бесконтактного телеуправления система управления посылает на объект управления сигналы по радиоканалу (воздушные цели) или по гидроакустическому каналу (морские цели), корректирующие траекторию движения объекта. При контактном управлении объект управления соединен проводами с системой управления.

Известны способы бесконтактного телеуправления ракетой [3, 4] по радиоканалу и подводным аппаратом [5] по гидроакустическому каналу. В случае управления ракетой использование этого способа оправдано, т.к. соотношение скоростей цели (и ракеты) и скорости распространения электромагнитных волн очень мало, а вопросы скрытности работы активного режима являются второстепенными. Для гидроакустического канала соотношение скоростей цели (и торпеды) и скорости распространения звука в воде значительно выше, но если вопросами скрытности можно пренебречь, то такой бесконтактный способ управления движением объекта также можно считать приемлемым.

При управлении торпедой по гидроакустическому каналу, когда система управления находится на подводной лодке (ПЛ), эта ПЛ сразу же будет обнаружена целью, которая будет иметь достаточно времени для выполнения действий, связанных с уклонением от направляемой в ее сторону торпеды. Поэтому телеуправление современных торпед, отечественных и зарубежных, выполняют с использованием линии проводной связи [2].

При управлении ракетой [3, 4] координаты цели и ракеты (направления, дистанции), получаемые с помощью РЛС, позволяют формировать траекторию наведения ракеты путем совмещения направлений (по пеленгу и углу места) на цель и ракету.

При управлении торпедой [6] совмещение пеленгов на торпеду и цель приводит к потере контакта с целью ввиду «экранирования» слабого сигнала цели сильным сигналом торпеды, расположенной ближе к носителю. Потеря контакта с целью не позволяет управлять торпедой.

Наиболее близким к представляемому техническому решению является способ телеуправляемого наведения торпеды по проводам, изложенный в статье [7], который принят за прототип. В способе-прототипе носителем системы управления является движущаяся ПЛ, а целью - движущийся объект: надводный корабль (НК) или ПЛ. На носителе системы управления имеются гидроакустические средства, которые могут измерять в пассивном режиме шумопеленгования текущие направления (пеленги) на цель и торпеду. Способ состоит в том, что траектория наведения торпеды формируется путем совмещения положения торпеды с линией, отстоящей на угол ϕ, от текущего пеленга на цель. Угол ϕ обеспечивает угловое разрешение цели и торпеды, что позволяет пеленговать цель, а следовательно, и наводить на нее торпеду на протяжении всего участка телеуправления.

Способ включает измерение с помощью пассивной гидролокации пеленгов с носителя на цель и на торпеду; определение дистанции до торпеды; дискретное формирование траектории наведения торпеды, формирование команды управления и передачу ее по линии проводной связи с носителя на торпеду.

Недостатком способа-прототипа является создание неблагоприятных условий для захвата цели системой самонаведения торпеды. Это объясняется тем, что использование текущего пеленга на цель, измеряемого в момент времени t₁, для определения курса торпеды при формировании траектории наведения приводит в условиях взаимного перемещения объектов (носителя, цели и торпеды) к значительному линейному смещению торпеды от пеленга на цель, определяемому в момент времени t₂ (в момент завершения торпедой маневра назначенным курсом).

Задачей изобретения является уменьшение времени движения торпеды на участке телеуправления и улучшение условий захвата цели системой самонаведения торпеды.

Техническим результатом изобретения является уменьшение линейного смещения торпеды от пеленга на цель, определяемого в момент завершения торпедой маневра назначенным курсом, и улучшение условий захвата цели системой самонаведения торпеды.

Для достижения указанного технического результата в способ телеуправляемого наведения торпеды, включающий измерение с помощью пассивной гидролокации текущих пеленгов с носителя на цель и на торпеду, определение текущей дистанции от носителя до торпеды; дискретное формирование траектории наведения торпеды, формирование команды управления и передачу ее по линии проводной связи с носителя на торпеду, введены новые признаки, а именно: в момент времени t₀ измеряют пеленг П_Ц0 с носителя на цель, в момент времени t₁ измеряют пеленг П_Ц1 с носителя на цель, пеленг П_Т1 с носителя па торпеду и определяют дистанцию Д_Т1 от носителя до торпеды, вычисляют по пеленгам П_Ц0 и П_Ц1 величину изменения пеленга ВИП₁ на цель, определяют по пеленгу П_Ц1 и ВИП₁ прогнозируемый пеленг П_Ц2 на цель на упрежденный момент времени t₂ и пеленг П_Т2 па торпеду, отстоящий от прогнозируемого пеленга П_Ц2 на угол ϕ, обеспечивающий одновременное раздельное пеленгование цели и торпеды в момент времени t₂, определяют по пеленгам П_Т1, П_Т2 и дистанции Д_Т1 курс К_Т2 торпеды, обеспечивающий вывод торпеды на линию пеленга П_Т2 в момент времени t₂ с максимальным перемещением в направлении цели, а команду управления на изменение курса торпеды формируют в момент времени t₁ исходя из значения курса K_T2, в момент времени t₂ указанные действия повторяют применительно к упрежденному моменту времени t₃ и продолжают, пока торпеда не сблизится с целью на дистанцию, достаточную для ее работы в автономном режиме, т.е. с учетом данных системы самонаведения.

Таким образом, в предлагаемом способе обеспечивается вывод торпеды на линию, отстоящую на некоторый угол ϕ не от текущего, а от прогнозируемого на упрежденный момент времени пеленга на цель, который определяется с учетом текущей величины изменения пеленга.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1 и 2, где на фиг. 1 приведены графические пояснения предлагаемого способа, а на фиг 2 продемонстрировано сравнение способов управления торпедой по предлагаемому способу и способу-прототипу

Предложенный способ осуществляется следующим образом: в момент времени t₀ носитель и торпеда занимают положения Л₀ и Т₀ соответственно (фиг. 1), производится обнаружение цели системой пассивной гидролокации носителя и измеряется начальный пеленг П_Ц0 на цель, после чего осуществляется пуск торпеды с начальным курсом К_Т1, отличающимся от пеленга П_Ц0. В этот момент цель по расчетам занимает положение Ц₀ (показано пунктиром).

В момент времени t₁ после возобновления гидроакустического контакта носителя с целью, который был прерван ввиду «экранирования» шумов цели шумами торпеды, носитель, цель и торпеда занимают положения Л₁, Ц₁ и T₁ соответственно. В этот момент измеряют текущий пеленг П_Т1 на торпеду и пеленг П_Ц1 на цель, определяют дистанцию Д_Т1 до торпеды (после пуска торпеда движется с постоянной линейной скоростью). По пеленгам П_Ц0 и П_Ц1 вычисляют величину изменения пеленга ВИП₁ на цель, по пеленгу П_Ц1 и ВИП₁ определяют прогнозируемый пеленг П_Ц2 на цель на упрежденный момент времени t₂ и пеленг П_Т2 па торпеду, отстоящий от прогнозируемого пеленга П_Ц2 на угол ϕ, обеспечивающий одновременное раздельное пеленгование цели и торпеды в момент времени t₂. По пеленгам П_Т1, П_Т2 и дистанции Д_Т1 определяют курс К_Т2 торпеды, выводящий ее на линию пеленга П_Т2 в момент времени t₂ с максимальным перемещением в направлении цели. После этого формируют команду управления на изменение курса торпеды в момент времени t₁, исходя из значения курса K_T2, и передают ее по линии проводной связи с носителя на торпеду.

Когда носитель в момент времени t₂ достигает положения Л₂ (см. фиг. 2), указанные действия повторяют применительно к упрежденному моменту времени t₃ и продолжают, пока торпеда не сблизится с целью на дистанцию, достаточную для ее работы в автономном режиме, т.е. с учетом данных системы самонаведения.

Сравнение предлагаемого способа и способа-прототипа приведено на фиг. 2. На ней пунктиром показаны расчетный курс К_Ц цели, расчетные положения Ц₀-Ц₅ цели на моменты времени t₀-t₅, курсы К’_Т2-K’_T5 и положения Т’₂-T’₅ торпеды, пеленг П’_Т2 на торпеду для способа-прототипа.

Прогнозируемые пеленги П_Ц2-П_Ц5 на цель на моменты времени t₂-t₅ на фиг. 2 совпадают с пеленгами П_Ц2-П_Ц5, измеряемыми системой пассивной гидролокации носителя в моменты времени t₂-t₅.

Сравнение способов показывает, что, например, для момента времени t₂ угловое отстояние ϕ' торпеды от пеленга П_Ц2 на цель значительно больше угла ϕ, обеспечивающего одновременное раздельное пеленгование цели и торпеды, также как и линейное смещение L' торпеды от пеленга П_Ц2 (нормаль к пеленгу П_Ц2) значительно больше линейного смещения L. Очевидно, что условия захвата цели системой самонаведения торпеды в момент времени t₅ (положения T'₅ и T₅ торпеды) существенно лучше для предлагаемого способа, чем для способа-прототипа.

Реализация заявляемого способа телеуправляемого наведения торпеды осуществляется хорошо известными техническими средствами. Обнаружение цели, непрерывное пеленгование цели и выпущенной торпеды ведется с помощью трактов шумопеленгования [8], принцип работы и технические средства для непосредственной реализации телеуправления торпедами изложены в обзоре [2] и в статье [7].

Таким образом, предлагаемый способ телеуправляемого наведения торпеды обеспечивает уменьшение линейного смещения торпеды от пеленга на цель, определяемого в момент завершения торпедой маневра назначенным курсом, и улучшение условий захвата цели системой самонаведения торпеды.

Источники информации

1 Забнев А.Ф. Торпедное оружие. М.: Воениздат, 1984. С. 27-37.

2 Климов М. Морское подводное оружие: проблемы и возможности // Военно-промышленный курьер, 2010; часть 1 - вып. 21 (337), часть 2 - вып. 2 (338).

3 Патент РФ №2465535. Способ телеуправления ракетой. Заявл. 12.05.2011, опубл. 27.10.2012.

4 Патент РФ №2437052. Способ наведения телеуправляемой ракеты. Заявл. 15.06.2010, опубл. 20.12.2011

5 Патент РФ №2551834. Способ телеуправления подводным аппаратом. Заявл. 04.12.2013, опубл. 27.05.2015

6 Антипов В.А., Макарчук Ю.И., Обчинец О.Г., Охрименко С.Н. Особенности решения задач телеуправления. // Морской сборник. 2016. №5, С. 72-75.

7 Любан И.Б., Черкас Я.А. Аналитический обзор методов телеуправления и рекомендации по их применению при наведении торпед // Подводное морское оружие, 2004. Вып. 3. С. 41-49 (Прототип)

8 Корякин Ю.А., Смирнов С.А., Яковлев Г.В. Корабельная гидроакустическая техника. СПб: Наука, 2004

Изобретение относится к области военной техники и может быть использовано в системах наведения телеуправляемого торпедного оружия. Технический результат – повышение точности за счет уменьшения линейного смещения торпеды от пеленга на цель, определяемого в момент завершения торпедой маневра назначенным курсом, и улучшение условий захвата цели системой самонаведения торпеды. Для этого в способе телеуправляемого наведения торпеды, включающем измерение с помощью пассивной гидролокации текущих пеленгов с носителя на цель и на торпеду; определение текущей дистанции до торпеды; дискретное формирование траектории наведения торпеды, формирование команды управления и передачу ее по линии проводной связи с носителя на торпеду, дискретное формирование траектории наведения основано на выполнении условия совмещения положения торпеды с линией, отстоящей на некоторый угол ϕ от прогнозируемого на упрежденный момент времени пеленга на цель. При этом обеспечивается вывод торпеды на линию, отстоящую на некоторый угол ϕ не от текущего, а от прогнозируемого на упрежденный момент времени пеленга на цель, который определяется с учетом текущей величины изменения пеленга. 2 ил.

Способ наведения торпеды, управляемой по проводам, включающий измерение с помощью пассивной гидролокации текущих пеленгов с носителя на цель и на торпеду, определение текущей дистанции от носителя до торпеды; дискретное формирование траектории наведения торпеды, формирование команды управления и передачу ее по линии проводной связи с носителя на торпеду, отличающийся тем, что в момент времени t₀ измеряют пеленг П_Ц0 с носителя на цель, в момент времени t₁ измеряют пеленг П_Ц1 с носителя на цель, пеленг П_Т1 с носителя па торпеду и определяют дистанцию Д_Т1 от носителя до торпеды, вычисляют по пеленгам П_Ц0 и П_Ц1 величину изменения пеленга ВИП₁ на цель, определяют по пеленгу П_Ц1 и ВИП₁ прогнозируемый пеленг П_Ц2 на цель на упрежденный момент времени t₂ и пеленг П_Т2 па торпеду, отстоящий от прогнозируемого пеленга П_Ц2 на угол ϕ, обеспечивающий одновременное раздельное пеленгование цели и торпеды в момент времени t₂, определяют по пеленгам П_Т1, П_Т2 и дистанции Д_Т1 курс К_Т2 торпеды, обеспечивающий вывод торпеды на линию пеленга П_Т2 в момент времени t₂ с максимальным перемещением в направлении цели, а команду управления на изменение курса торпеды формируют в момент времени t₁ исходя из значения курса К_Т2, в момент времени t₂ указанные действия повторяют применительно к упрежденному моменту времени t₃ и продолжают, пока торпеда не сблизится с целью на дистанцию, достаточную для ее работы в автономном режиме, т.е. с учетом данных системы самонаведения.