Способ определения координат места падения боеприпаса Российский патент 2020 года по МПК F41J5/00 G01V1/24 G01V1/30 

Изобретение относится к области проведения испытаний огневых комплексов для оценки точности попадания в цель различных боеприпасов.

Сейсмические колебания - колебания, распространяющиеся в земле от очагов землетрясений, взрывов, вибрации и других источников. Частота волн колебания от 2 до 50 Герц. (Введение в теоретическую сейсмологию, Буллен К.Е., пер. с англ., М., 1966).

Известен способ определения местоположения источника сейсмических колебаний поверхности земли (Патент РФ 2087010 от 09.07.1993 г., МПК G0IV 1/00) основанный на установке по периметру испытательного полигона сейсмических регистраторов (CP), приеме и анализе параметров сейсмических колебаний, определении координат точки удара боеприпаса о грунт - эпицентра сейсмических колебаний по их параметрам.

Недостатком данного способа является недостаточная точность определения координат (точки) падения боеприпаса, обусловленная потенциальными возможностями СР.

Наиболее близким аналогом является способ определения координат точки падения боеприпаса (Патент РФ 2516205 от 27.03.2012 г., МПК F41J 5/00) заключающийся в том, что устанавливают по периметру испытательного полигона CP, принимают и анализируют параметры сейсмических колебаний, определяют координаты точки удара боеприпаса о грунт - эпицентра сейсмических колебаний по их параметрам, дополнительно устанавливают по периметру испытательного полигона оптико-электронные пеленгаторы, принимают рассеянное атмосферным каналом распространения оптическое излучение источника - факела взрыва боеприпаса, измеряют значения углов пеленгов на источник оптического излучения - факел взрыва боеприпаса и определяют координаты точки падения боеприпаса по координатам точки пересечения линий пеленгов.

Недостатком наиболее близкого аналога, использованного в качестве прототипа, является зависимость фотоэлементов оптико-электронных пеленгаторов от атмосферных осадков, ухудшающих точность пеленгации факела взрыва боевой части боеприпаса, а также от рельефа местности, ограничивающего прием рассеянного атмосферным каналом распространения оптическое излучение источника.

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения координат (точки) падения боеприпаса за счет независимости определения координат места падения боеприпаса от состояния атмосферы, типа боеприпаса и электромагнитной обстановки на измерительной площадке (ИП), снижения требований к рельефу измерительной площадки.

Технический результат достигается за счет того, что на испытательном полигоне устанавливают CP, в виде заложенного в грунт ИП распределенного преобразователя сейсмических колебаний (РПСK), представленный оптическим волокном (ОВ), таким образом, чтобы в двух и более направлениях было проложено не менее двух параллельных линий, подключают РПСK к измерительному модулю (ИМ), расположенному на безопасном удалении от ИП, программно разбивают его на K измерительных участков и задают n точек измерения, каждая из которых выступает отдельным приемником сейсмических колебаний, настраивают режим работы ИМ в соответствии с оптической длиной РПСK и проводят его привязку к местности, измеряют и анализируют параметры тестовых сейсмических колебаний, калибруют ИМ, производят стрельбу боеприпасом по ИП, измеряют параметры реальных сейсмических колебаний, возникших в результате падения боеприпаса, определяют точки первичного воздействия сейсмических колебаний на каждой из линий РПСK, вычисляют по точкам первичного воздействия пеленги на центр формирования сейсмических колебаний, определяют центр формирования сейсмических колебаний в плоскости закладки РПСK от n точек измерения, вычисляют координаты эпицентра сейсмических колебаний - места падения боеприпаса.

Из уровня техники не выявлено решений, касающихся способов определения координат места падения боеприпасов, характеризующихся заявленной совокупностью признаков, следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию патентоспособности - «новизна».

Заявленный способ поясняется чертежами, на которых показаны: фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3 - Варианты прокладки ОВ и подключения к нему ИМ;

фиг. 4 - Состав ИМ и механизм воздействия сейсмического колебания на проложенное ОВ;

фиг. 5, фиг. 6 - Настройка режима работы ИМ, привязка РПСK к координатам местности;

фиг. 7 - Определение центра формирования сейсмических колебаний.

Заявленный способ реализуется следующим образом.

На испытательном полигоне устанавливают CP в виде заложенного в грунт РПСK представленного ОВ. ОВ прокладывается таким образом, чтобы в двух и более направлениях было проложено не менее двух параллельных линий (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3). Подключают РПСK (2 фиг. 1, 2, 3) к ИМ (1 фиг. 1, 2, 3), расположенному на безопасном удалении от ИП.

Для точного определения координат места падения боеприпасов РПСK программно разбивают на K измерительные участки. В РПСK передатчиком ИМ (1 фиг. 4) излучают тестовый импульсный сигнал для определения по максимальному времени возврата отраженного тестового импульсного сигнала t_max (фиг. 4) длины L ОВ. Затем, воздействуя источником направленных сейсмических колебаний (3 фиг. 4) на ОВ, определяют по времени возврата отраженного тестового импульсного сигнала начало (точка k_a1, k_b1) и конец (точка k_a2, k_b2) K_a,b измерительного участка (фиг. 4). Программно задают каждому K-му участку РПСK n_i, n_j точек измерения, каждая из которых выступает отдельным приемником сейсмических колебаний (фиг. 4). Таким же образом разбивают весь РПСK. Настраивают режим работы ИМ в соответствии с оптической длиной РПСK и проводят его привязку к местности.

ИМ (1 фиг. 5) состоит из оптического передатчика - лазера (4), преемника оптического сигнала - фотодетектора (5), оптического делителя мощности (6), устройства анализа и управления измерительного модуля, имеющего в своем составе демодулятор (7) (Патент РФ 2620569 от 17.05.2016, МПК G10L 15/00 (2006/01). Способ измерения разборчивости речи).

Принцип действия ИМ с РПСK на основе ОВ реализован на принципе действия оптического когерентного рефлектометра (фиг. 5). В ОВ (4 фиг. 5) лазером (5 фиг. 5) вводят мощное измерительное оптическое излучение и анализируют характеристики рассеянного на примесях, распределенных по всей длине ОВ, отраженного назад оптического излучения. За счет чувствительности приемной части (5 фиг. 5) измерительного модуля к фазовой модуляции (Быков В.П. Лазерная электродинамика. Элементарные и когерентные процессы при взаимодействии лазерного излучения с веществом. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006, стр. 50-77)) в РПСК возможно измерение сейсмических колебаний как по всей длине, так и на любом его отрезке с высоким уровнем (степенью) локализации, за счет разного времени t_k возврата отраженных от примесей оптических сигналов (фиг. 5). Изменение сейсмического давления на участках РПСK определяют по разности рефлектограмм во времени и анализируют компьютером с помощью специального программного обеспечения (например, при использовании Дунай). Таким образом, ОВ используется как система распределенных сейсмических датчиков.

Источник сейсмических колебаний - место падения боеприпаса воздействует на ОВ (4 фиг. 5), вызывая модуляцию оптического сигнала. Модулированный вибрационной составляющей отраженный оптический сигнал принимается, подключенным по ОВ ИМ (1 фиг. 5).

Проводят ряд тестовых сейсмических колебаний, в ходе которых принимают и измеряют уровень сигнала от источника колебания в различных точках ОВ. По точкам измерения первичного воздействия сейсмических колебаний n_i1, n_i2, n_j1, n_j2 на каждом K участке линии РПСK (фиг. 6) определяют центр формирования сейсмических колебаний N_ij (фиг. 6, 7). Полученные параметры тестовых сейсмических колебаний измеряют и анализируют. На каждом этапе тестовых сейсмических колебаний производят автоматизированную калибровку ИМ. Калибровка ИМ производится для корректировки погрешности привязки РПСK к местности.

Производят стрельбу по измерительной площадке. Измеряют параметры реальных сейсмических колебаний и определяют точки первичного воздействия сейсмических колебаний на каждой из линий РПСK, возникших в результате падения боеприпаса. Вычисляют по этим точкам пеленги на центр формирования сейсмических колебаний. На их основании определяют центр формирования сейсмических колебаний в плоскости закладки РПСK от n_i, n_j точек измерения и вычисляют координаты эпицентра сейсмических колебаний - места падения боеприпаса (фиг. 6, 7).

Таким образом, за счет применения распределенного преобразователя сейсмических колебаний на основе оптического волокна с возможностью приема сейсмических колебаний в плоскости закладки оптического волокна от n_i, n_j точек измерения достигается выполнение технического результата.

Изобретение относится к способам определения координат места падения боеприпаса. Сущность: в грунт измерительной площадки закладывают распределенный преобразователь сейсмических колебаний, представленный оптическим волокном. Причем распределенный преобразователь сейсмических колебаний закладывают в грунт таким образом, чтобы в двух и более направлениях было проложено не менее двух параллельных линий. Подключают распределенный преобразователь сейсмических колебаний к измерительному модулю, расположенному на безопасном удалении от измерительной площадки. Программно разбивают распределенный преобразователь сейсмических колебаний на измерительные участки и задают точки измерения, каждая из которых выступает отдельным приемником сейсмических колебаний. Настраивают режим работы измерительного модуля в соответствии с оптической длиной распределенного преобразователя сейсмических колебаний и проводят его привязку к местности. Измеряют и анализируют параметры тестовых сейсмических колебаний. Калибруют измерительный модуль. Производят стрельбу боеприпасами по измерительной площадке. Измеряют параметры реальных сейсмических колебаний, возникших в результате падения боеприпаса. Определяют точки первичного воздействия сейсмических колебаний на каждой из линий распределенного преобразователя. Вычисляют по точкам первичного воздействия пеленги на центр формирования сейсмических колебаний. Определяют центр формирования сейсмических колебаний в плоскости закладки распределенного преобразователя от точек измерения. Вычисляют координаты эпицентра сейсмических колебаний - места падения боеприпаса. Технический результат: повышение точности определения координат (точки) падения боеприпаса. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ определения координат места падения боеприпаса, заключающийся в том, что на испытательном полигоне устанавливают сейсмические регистраторы, отличающийся тем, что в грунт измерительной площадки закладывают распределенный преобразователь сейсмических колебаний, представленный оптическим волокном, таким образом, чтобы в двух и более направлениях было проложено не менее двух параллельных линий, подключают распределенный преобразователь сейсмических колебаний к измерительному модулю, расположенному на безопасном удалении от измерительной площадки, программно разбивают его на K измерительных участков и задают n точек измерения, каждая из которых выступает отдельным приемником сейсмических колебаний, настраивают режим работы измерительного модуля в соответствии с оптической длиной распределенного преобразователя сейсмических колебаний и проводят его привязку к местности, измеряют и анализируют параметры тестовых сейсмических колебаний, калибруют измерительный модуль, производят стрельбу боеприпасами по измерительной площадке, измеряют параметры реальных сейсмических колебаний, возникших в результате падения боеприпаса, определяют точки первичного воздействия сейсмических колебаний на каждой из линий распределенного преобразователя, вычисляют по точкам первичного воздействия пеленги на центр формирования сейсмических колебаний, определяют центр формирования сейсмических колебаний в плоскости закладки распределенного преобразователя от n точек измерения, вычисляют координаты эпицентра сейсмических колебаний - места падения боеприпаса.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что привязка распределенного преобразователя сейсмических колебаний к местности проводится с помощью источника направленных сейсмических колебаний.