СПОСОБ ПОРАЖЕНИЯ МОРСКОЙ ЦЕЛИ Российский патент 2019 года по МПК B63G5/00 F41F3/08 F42B19/00 F42B17/00 

Описываемое предлагаемое изобретение относится к способам поражения морской цели.

Известна торпеда, как средство поражения морской цели, имеющая боевую часть с зарядом взрывчатого вещества, бортовые системы управления и обнаружения цели, служащие для поиска цели, ее обнаружения и наведения на цель, сближения с ней на дистанцию срабатывания взрывного устройства, энергетическую установку, обеспечивающую работу приборов управления и органов движения, двигательную установку и движитель. Современные торпеды различаются: по габаритам (калибры 324, 400, 482, 533, 550 и более мм); по носителям - корабельные и авиационные; по способу управления - самонаводящиеся и телеуправляемые; по назначению - противокорабельные, противолодочные, универсальные; по типу энергосиловой установки - тепловые и электрические [1].

Торпедному оружию отводится важная роль в борьбе с подводным противником, совершенствуются существующие и создаются новые противолодочные и универсальные торпеды, предназначенные для поражения надводных кораблей, судов и подводных лодок, применяются самонаводящиеся и телеуправляемые торпеды [2].

Самонаводящаяся торпеда имеет автономную систему самонаведения, которая обнаруживает цель, определяет ее положение относительно продольной оси торпеды и вырабатывает необходимые команды для системы управления. В современных торпедах применяют в основном акустические системы самонаведения, которые обеспечивают наведение торпеды на цель по отраженным от нее звуковым импульсам (активные ССН) или по шуму от винтов и работающих механизмов (пассивные ССН) [1].

Телеуправляемые торпеды оснащают системами телеуправления с проводной или оптоволоконной линиями связи. Команды управления формируются на корабле и в виде электрических сигналов подаются на торпеду. Точность наведения торпеды зависит от погрешностей работы гидроакустического комплекса корабля. При подходе к цели торпеду переводят в режим поиска цели и в режим самонаведения [1].

Универсальные торпеды применяются как по подводным лодкам, так и по надводным кораблям (судам). Их оснащают акустическими системами самонаведения в противолодочном и противокорабельном варианте, а также системой телеуправления. Универсальная торпеда имеет прочный корпус, обеспечивающий ее живучесть при стрельбе по подводной лодке, идущей на большой глубине [1].

Системы самонаведения торпед излучают и принимают звуковые импульсы в двух плоскостях: в горизонтальной - по курсу торпеды и в вертикальной - по ее глубине. Двухплоскостные ССН используются в противолодочных и универсальных торпедах, а одноплоскостные - в противокорабельных. При этом задействуется либо горизонтальная плоскость, либо вертикальная, как, например, в подструйной ССН торпеды Мк45 F мод. 1 (США), работающей с кильватерным следом цели [3].

Способ поражения морской цели торпедой зависит от типа цели и торпеды, применяемой кораблем-носителем, и в общем случае включает обнаружение носителем морской цели, определение ее координат и параметров движения, маневрирование корабля для занятия позиции торпедной стрельбы, решение приборами управления стрельбой задачи встречи торпеды с целью, подготовку торпеды к пуску, ввод в ее приборы управления маршрута движения, выстреливание торпеды из торпедного аппарата, телеуправляемое или автономное наведение торпеды в упрежденную или расчетную точку, поиск цели ССН торпеды, обнаружение ССН торпеды цели или ее кильватерного следа, наведение на цель по командам ССН, сближение с целью на расстояние срабатывания неконтактного взрывателя торпеды или до момента попадания в корпус цели, подрыв боевой части неконтактным или контактным взрывателем и поражение цели [4, 5]. Указанный способ поражения морской цели выбран за прототип изобретения.

Подводные лодки представляют наибольшую опасность для военной и экономической инфраструктуры государства в глобальном или региональном масштабе, так как они обладают высокой скрытностью и большим ударным потенциалом, включающим межконтинентальные баллистические ракеты, крылатые ракеты большой дальности, минное оружие и другие средства. Для эффективного противодействия им требуется широкое привлечение авиации, подводных лодок и надводных кораблей. При этом эффективность действий этих сил и средств зависит от соотношения дальностей взаимного обнаружения. Известно, что авиация и надводные корабли обнаруживаются подводной лодкой заблаговременно, и только между собой подводные лодки имеют приблизительный паритет. Поэтому главными принципами в борьбе с подводными лодками являются упреждение в их обнаружении и в применении по ним оружия.

Применяемые в торпедах и их носителях акустические средства обнаружения морских целей в разных странах имеют схожие характеристики и не обеспечивают существенных преимуществ какой-либо стороне. Это касается дальностей обнаружения морских целей или их кильватерного следа активными и пассивными акустическими средствами.

Современные исследования водной среды показали, что в процессе взаимного смещения слоев воды из-за влияния струй и вихрей сплошность гидродинамических явлений дополнительно приводит к формированию поля акустических центров рассеяния в виде зоны сплошной возмущенности с плавным изменением интенсивности и местными локальными проявлениями всплесков. Нестационарные режимы вихревых течений образуют спутный вихревой след, тянущийся за материальным объектом, который может быть обнаружен в течение нескольких часов после своего появления высокочувствительными оптическими приборами [6].

Имеющиеся малогабаритные лазерные излучатели и высокочувствительные фотоприемники позволяют обнаруживать спутный вихревой след (СВС) после прохождения подводного объекта с помощью оптических средств и методов на расстоянии десятков и сотен километров от него [7]. Применение данного метода и указанных средств позволяет, в отличие от акустики, многократно повысить дальность обнаружения морской цели и значительно опередить ее в этом.

Известно устройство бесконтактной оптико-лазерной диагностики нестационарных режимов вихревых течений, служащее для обнаружения СВС цели, которое основано на совместном использовании лазерной доплеровской анемометрии (ЛДА) и цифровой трассерной визуализации PIV - Particle Image Velocimetry [8]. Оно включает источник лазерного излучения (импульсный лазер с энергией не менее 120 мДж), приемник изображений засеянных частиц с двумя CCD-камерами с оптическими узкополосными фильтрами, процессор обработки изображений, лазерный анемометр с оптическим зондом, выполненный на аргоновом лазере и процессоре обработки доплеровских сигналов, и персональный компьютер Устройство позволяет исследовать кинематические характеристики потоков жидкости и газа, измерять скорости сопутствующих потоку частиц в фиксированной точке течения и по трекам частиц анализировать поля скорости потока в фиксированном сечении.

Применение ЛДА позволяет проводить только последовательные измерения скорости в пространстве, переходя от точки к точке исследуемого течения, а использование PIV - получать мгновенное распределение скорости в исследуемом сечении и наблюдать мгновенную картину течения в пределах двумерной плоскости светового ножа. Совместное использование ЛДА для измерения скорости лазерным доплеровским анемометром и PIV для анализа структуры течения по трекам частиц, при диагностике осциллирующих вихревых течений позволяет существенно улучшить временное и пространственное разрешение измерений, обеспечивает высокую скорость обработки полученных изображений.

Устройство бесконтактной оптико-лазерной диагностики нестационарных режимов вихревых течений с совместным использовании ЛДА и PIV включает источник лазерного излучения (лазер), приемник изображений засеянных частиц с двумя CCD-камерами с оптическими узкополосными фильтрами (CCD - charge coupled device, прибор с зарядовой связью) и процессором обработки изображений, лазерный анемометр с оптическим зондом, выполненный на аргоновом лазере и процессор обработки доплеровских сигналов.

Использование CCD-камер с частотным разрешением от 8 до 16 Гц позволяет проводить измерения мгновенного трехкомпонентного поля скорости в 8-16 точках периода пульсаций вихревой структуры, что существенно улучшает временное разрешение и точность измерений [8].

Установив указанное устройство в бортовую систему обнаружения СИПА - самоходного поискового подводного аппарата, станет возможным обнаружение морских целей на больших удалениях и со значительным упреждением.

Догон обнаруженного морского объекта может быть обеспечен за счет изменения режима движения СИЛА на траектории с учетом показателя ее ходового качества (ХК), определяемого по формуле [9, 10, 11]:

где D - дальность хода, V - скорость движения.

Некоторые современные торпеды имеют механизмы переключения скорости движения на дистанции, служащие им для снижения скорости в поисковом режиме и ее повышения до максимального значения на участке наведения. Однако показатель ходового качества многорежимных торпед в разных режимах движения не одинаков, так как КПД двигателя и движителя резко меняется при изменении числа оборотов вала [12].

Оценка ходовых качеств двухрежимной торпеды, например, Мk 48 (США) показывает, что ее скорость V₁=55 уз соответствует дальности хода D₁=38 км. При уменьшении скорости до V₂=40 уз дальность ее хода D₂ должна возрасти и достичь значения:

На самом деле дальность хода D₂ торпеды Мk 48 при скорости V₂=40 уз составляет 50 км [13]. То есть, использование механизма переключения скорости движения торпеды и ее уменьшение на 15 уз (27%) дает прирост дистанции на 12 км (32%).

Целью изобретения является разработка способа поражения морской цели, при котором обнаруживают морскую цель на значительном удалении по ее спутному вихревому следу и применяют по ней оружие, значительно упреждая ее, чем существенно повышают тактические преимущества своих сил.

Для достижения цели изобретения предлагается способ поражения морской цели, включающий обнаружение морской цели, решение приборами управления стрельбой задачи встречи торпеды с целью, подготовку торпеды к пуску, ввод в ее приборы управления маршрута движения, выстреливание торпеды из торпедного аппарата, телеуправляемое или автономное наведение торпеды в упрежденную или расчетную точку, поиск цели ССН торпеды, обнаружение ССН торпеды цели или ее кильватерного следа, наведение на цель по командам ССН, сближение с целью на расстояние срабатывания неконтактного взрывателя торпеды или до момента попадания в корпус цели, подрыв боевой части неконтактным или контактным взрывателем и поражение цели, отличающийся тем, что производят пуск, по меньшей мере, двух торпед, в ССН которых дополнительно используют устройства оптического обнаружения спутного вихревого следа, в маршруте движения торпед устанавливают угол отворота после обнаружения спутного вихревого следа цели таким образом, чтобы одна торпеда следовала в нем, отворачивая в одну сторону, а другая - в противоположную, увеличивают дальность хода торпеды за счет уменьшения ее скорости на поисковом участке и при движении в расчетную или упрежденную точку.

Углы отворота при обнаружении торпедами спутного вихревого следа устанавливаются в противоположные стороны, так как направление движения цели с помощью устройства оптического обнаружения спутного вихревого следа определить не представляется возможным. В результате чего для поражения цели будет достаточно, чтобы одна торпеда двигалась в спутном вихревом следе вдогон цели, а другая - от нее.

Увеличение дальности хода торпеды необходимо для обеспечения ее дохода до цели, дальность до которой из начальных условий была неизвестна. Дальность хода торпеды увеличивают за счет изменения ее скоростного режима, для чего на поисковом участке и при движении торпеды в расчетную или упрежденную точку уменьшают ее скорость, а при атаке цели скорость увеличивают.

Техническим результатом изобретения является способ поражения морской цели, при котором морскую цель обнаруживают на значительном удалении по ее спутному вихревому следу и применяют по ней оружие, значительно упреждая ее, чем существенно повышают тактические преимущества своих сил.

Источники информации, использованные при выявлении изобретения и составлении его описания:

1. Торпеда. Военно-морской словарь /Гл. ред. В.Н. Чернавин. - М: Воениздат, 1989. - 511 с. С. 431.

2. Коптев Б.А., Гусев А.Л. Тенденции развития зарубежного торпедного оружия // Морская радиоэлектроника, №3 (17), 2006, с. 58-63.

3. Косарев В.В., Садовников В.Н. Торпедное оружие: Методические указания для самостоятельной работы по дисциплине «Боевые средства флота и их боевое применение» / СПбГЭУ «ЛЭТИ»/. - СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2000. - 13-21, 27-30 с.

4. Патент на изобретение RU 2382326. Способ поражения надводного корабля универсальной крылатой ракетой с торпедной боевой частью/ А.В. Новиков, Ю.А. Куприянов. - М.: ФИПС, 2010. Бюл. №5.

5. Патент на изобретение RU 2513366. Способ поражения морской цели (варианты)/ А.В. Новиков и др. - М.: ФИПС, 2014. Бюл. №11.

6. Андронов П.Р., Гувернюк С.В., Дынникова Г.Я. Вихревые методы расчета нестационарных гидродинамических нагрузок. - М.: Изд-во Моск. унта, 2006. - 184 с., с. 18.

7. Системы лазерного сканирования для проведения подводных исследований. - URL: http://avia.pro/blog/sistemy-lazemogo-skanirovaniya-dlya-provedeniya-podvodnyh-issledovaniy - 2015-01-31. - 2015.

8. Патент на полезную модель RU 121082. Устройство бесконтактной оптико-лазерной диагностики нестационарных режимов вихревых течений / И.В. Наумов. М: ФИПС, 2012. Бюл. №28

9. Костенко В.В., Михайлов Д.Н. Определение параметров энергосиловой установки автономного необитаемого подводного аппарата по заданной дальности хода. - Известия ЮФУ. Технические науки. - С. 70-73 с.

10. Пантов Е.Н., Махин Н.Н., Шереметьев Б.Б. Основы теории движения подводных аппаратов. - Л.: Судостроение, 1973. - 209 с.

11. Стекольников Ю.И. Энергосиловые установки торпед: Учебное пособие / Военно-морская академия им. Н.Г. Кузнецова. - СПб.: ВМА, 2002. - 240 с.

12. Косарев В.В., Садовников В.Н. Торпедное оружие: Методические указания для самостоятельной работы по дисциплине «Боевые средства флота и их боевое применение» / СПбГЭУ «ЛЭТИ»/. - СПб.: Изд-во СПбГЭТУ "ЛЭТИ", 2000. - 48 с. С. 13-21, 27-30.

13. К.С. Сариев. Универсальная тяжелая торпеда Мk 48 // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Морское подводное оружие. Перспективы развития». СПб.: ФГУП «Крыловский государственный научный центр», 2015. 125 с.: ил. С. 105-111.

Изобретение относится к способам поражения морской цели. Обнаруживают морскую цель на значительном удалении по ее спутному вихревому следу, производят пуск по меньшей мере двух торпед, в маршруте движения торпеды устанавливают угол отворота после обнаружения спутного вихревого следа цели таким образом, чтобы одна торпеда следовала в нем, отворачивая в одну сторону, а другая - в противоположную, увеличивают дальность хода торпеды за счет уменьшения ее скорости на поисковом участке и при движении в расчетную или упрежденную точку. Повышается эффективность применения оружия, существенно повышаются тактические преимущества.

Способ поражения морской цели, включающий обнаружение морской цели, решение приборами управления стрельбой задачи встречи торпеды с целью, подготовку торпеды к пуску, ввод в ее приборы управления маршрута движения, выстреливание торпеды из торпедного аппарата, телеуправляемое или автономное наведение торпеды в упрежденную или расчетную точку, наведение на цель по командам ССН, сближение с целью на расстояние срабатывания неконтактного взрывателя торпеды или до момента попадания в корпус цели, подрыв боевой части неконтактным или контактным взрывателем и поражение цели, отличающийся тем, что производят пуск по меньшей мере двух торпед, в ССН которых дополнительно используют устройства оптического обнаружения спутного вихревого следа, в маршруте движения торпеды устанавливают угол отворота после обнаружения спутного вихревого следа цели таким образом, чтобы одна торпеда следовала в нем, отворачивая в одну сторону, а другая - в противоположную, увеличивают дальность хода торпеды за счет уменьшения ее скорости на поисковом участке и при движении в расчетную или упрежденную точку.