Автотранспортное средство, оснащённое бортовым радиотехническим комплексом Российский патент 2021 года по МПК F41H13/00 B62D25/24 B62D63/04 H05K9/00 

Изобретение относится к автотранспортным средствам (АТС) специального назначения, способным вести скрытное радиоэлектронное слежение или борьбу, а также может быть использовано в способных генерировать радиоизлучение и/или вести радиоприем АТС гражданского назначения для повышения помехозащищенности их бортового электрооборудования к внешнему высокочастотному электромагнитному полю (ЭМП) при эксплуатации АТС в условиях сложной электромагнитной обстановки.

Из патента на изобретение RU 2574043, 6МПК B62D61/12, публ. 27.01.2016, известно АТС, включающее в себя шасси, герметичный кузов, содержащий металлический водоизмещающий корпус, расположенные в кузове отсек энергетической установки, пассажирский отсек, а также объекты бортового электрооборудования и их электрические соединительные цепи.

Недостатками данного решения, вследствие наличия выполненных в кузове щелей и отверстий (в т.ч. застеклённых), являются отсутствие защиты объектов бортового электрооборудования от воздействия ЭМП со стороны верхней полусферы (защита объектов бортового электрооборудования от воздействия ЭМП обеспечивается только водоизмещающим корпусом и только со стороны нижней полусферы), а также отсутствие на борту АТС специально размещенного/скомпонованного оборудования, обеспечивающего генерацию радиоизлучения и радиоприем при одновременном исключении возможности нарушения работоспособности бортового электрооборудования АТС и опасного или нежелательного воздействия ЭМП на водителя и пассажиров АТС.

Из патента RU 2626448, МПК В60R 13/08, публ. 27.07.2017, известно АТС, включающее в себя шасси, кузов, содержащий отсек энергетической установки, пассажирский отсек, а также расположенные в кузове объекты бортового электрооборудования. При этом АТС выполнен сформированным/снабжённым разнообразными элементами/устройствами защиты электрооборудования от электромагнитных помех, что позволяет ему эффективно функционировать в условиях воздействия различного вида мощных внешних высокочастотных ЭМП.

Недостатком данного решения, является отсутствие на борту АТС специально размещенного/скомпонованного оборудования, позволяющего генерировать радиоизлучение и вести радиоприем при одновременном исключении возможности опасного или нежелательного воздействия ЭМП на водителя и пассажиров АТС.

За прототип предлагаемого изобретения принято известное из интернет источника https://topwar.ru/110000-sistemy-borby-s-bpla-groza-s-i-groza-r-belarus.html (просмотрено 24.08.2020) АТС «Гроза-С», включающее в себя шасси, кузов, содержащий отсек энергетической установки АТС и пассажирский отсек, расположенные в кузове автономный источник электроэнергии и объекты бортового электрооборудования, расположенное в пассажирском отсеке специально размещенное/скомпонованное радиооборудование, а также приёмо-передающие антенны, размещённые на внешней поверхности кузова на телескопических мачтах, обеспечивающих развёртывание антенн на заданной высоте.

АТС «Гроза-С» предназначен для борьбы с беспилотными летательными аппаратами (БПЛА) посредством радиослежения и радиовоздействия (постановка радиопомех, радиоподавление, спуфинг) как на БПЛА так и на средства управления данным БПЛА. АТС «Гроза-С» обеспечивает противодействие работе БПЛА, в зависимости от режимов работы, на расстоянии от 10 до 50 км.

Недостатками данного решения, являются:

- возможность работы генерирующих радиоизлучение систем только после развертывания антенн на заданной высоте, время развёртывания 10 минут, что в ряде случаев не является достаточно мобильным процессом,

- применение радиотехнических систем, предназначенных для работы в относительно узкополосном диапазоне частот,

- отсутствие в конструкции АТС решений (во всяком случае в статье они не озвучены), позволяющих защитить размещённое в пассажирском отсеке электрооборудование и работающий персонал от воздействия ЭМП фронтального и боковых направлений.

- невозможность скрытного использования радиотехнического комплекса, а также скрытного перемещения АТС, обусловленные внешними факторами, в частности, применяемого антенного оборудования.

Задачей заявляемого решения является создание АТС, способного без предварительного развертывания приемо-передающих систем принимать и генерировать в локальной области пространства ЭМП, обеспечивая радиослежение/радиосвязь и/или радиопротиводействие, и при этом эффективно функционировать в условиях сложной электромагнитной обстановки, обеспечивая защиту размещаемых в пассажирском салоне электрооборудования и работающего персонала от воздействия внешних ЭМП.

Указанная задача решается в АТС, включающем в себя шасси, кузов, содержащий отсек энергетической установки и пассажирский отсек, объекты бортового электрооборудования, расположенные в кузове.

Указанная задача решается тем, что:

1. Кузов и отсек энергетической установки АТС выполнены из экранирующего ЭМП материала, электрически соединёнными.

2. АТС оснащено радиотехническим комплексом, включающим в себя антенно-фидерные устройства, работающим в любом из частотных интервалов, по меньшей мере, из диапазона частот от 75 МГц до 5,9 ГГц, способным работать с узкополосными и/или широкополосными, и/или сверхширокополосными сигналами.

3. Антенны радиотехнических систем размещены стационарно,

преимущественно, на внешней поверхности кузова и, предпочтительно, в защитном радиопрозрачном кожухе, обеспечивающем круговой обзор в азимутальной плоскости или в пределах заданного телесного угла, имитирующем, преференциально, либо устанавливаемый на внешней поверхности кузова АТС обтекатель/спойлер/интерцептор, либо багажный бокс из числа характерных для широкого использования на АТС гражданского назначения.

4. Мощность радиопередающих систем выбирается из условия гарантированного покрытия излучаемым сигналом площади радиусом от 10 м до 20 км в условиях прямой видимости.

5. Фидерные системы антенн, стационарно расположенных на внешней поверхности АТС, прокладываются через технологические отверстия кузова, размеры которых, преимущественно, определяются математическими выражениями:

- для круглого отверстия –

, где

f_max – максимальная рабочая частота антенны;

µ₀ = 4π×10^-7 Гн/м - магнитная постоянная;

ε₀ = 8,85×10⁻¹² Ф/м,

- для прямоугольного отверстия –

, где

l - величина длины короткой стороны отверстия.

6. АТС изготовлено содержащим смотровые, главным образом ветровое и боковые окна, стекло каждого из которых выполнено снабжённым светопрозрачным электромагнитным экраном, выполненным с приближением, по меньшей мере, к двум противолежащим кромкам стекла, закрывающим, как минимум, 60% площади смотрового окна.

7. Электромагнитный экран каждого из смотровых окон выполнен в виде растра или сетки, или сплошного металлизирующего покрытия, сформированных из материала с заданными резистивными свойствами.

8. Электромагнитный экран каждого из смотровых окон выполнен электрически соединённым с кузовом АТС или с электрическим соединением одной из сторон экрана с кузовом АТС, а другой из сторон экрана с возможностью соединения с плюсовой шиной/проводником бортового источника электрической энергии.

При этом:

1. Электромагнитный экран каждого из смотровых окон может быть выполнен с электрическим соединением одной из сторон экрана с кузовом АТС, а другой из сторон экрана с возможностью вариативного соединения или с плюсовой шиной/проводником бортового источника электрической энергии или с кузовом АТС.

2. Электромагнитный экран может быть выполнен сформированным на одной из поверхностей стекла.

3. Электромагнитный экран может быть выполнен сформированным в объёме стекла, если стекло выполнено однослойным.

4. Электромагнитный экран может быть выполнен сформированным между смежными слоями многослойного стекла.

5. Растр или сетка электромагнитного экрана могут быть выполнены либо сформированными в металлизирующем покрытии стекла, либо сформированными соответствующим расположением или расположением и соединением нитей из материала с заданными резистивными свойствами.

6. Интервал между проводниками, формирующими растр, величина короткой стороны или диаметр ячеек сетки выбираются большими или равными 2 мм.

7. Растр электромагнитного экрана может быть выполнен сформированным либо с постоянным, либо с вариативным шагом между составляющими растр проводниками и/или с вариативной длиной составляющих растр проводников.

8. Сетка электромагнитного экрана может быть выполнена сформированной либо с постоянным, либо с вариативным размером ячеек.

Изобретение поясняется следующими рисунками:

Фиг.1, где схематично показаны:

1 – АТС;

2 – пульт управления радиотехническими системами;

3 – усилитель;

4 – фидерная система (фидерных систем может быть несколько (не показано));

5 – Технологическое отверстие кузова для прокладки фидерной системы (фидерные системы могут трассироваться либо через одно отверстие, либо через разные (не показано));

6 –стационарно расположенные антенны АТС;

7 – радиопрозрачный кожух для размещения антенн, выполненный в виде багажного бокса;

8 – экранированные ветровое и боковые смотровые окна.

Фиг.2, где схематично показаны:

1 – АТС;

7 – радиопрозрачный кожух для размещения антенн, выполненный в виде обтекателя типа «Акулий плавник»;

Фиг.3, где схематично показаны:

1 – АТС;

7 – радиопрозрачный кожух для размещения антенн выполненный в виде спойлера/интерцептора;

Фиг.4, где схематично показаны:

8 – экранированное смотровое окно (на данном рисунке показано только боковое).

9 – одна из радиопрозрачных щелей растрового электромагнитного экрана бокового смотрового окна;

10 – электрические проводники растрового электромагнитного экрана, обеспечивающие отражение внешнего ЭМП, а также нагрев формирующих растр нитей и стекла смотрового окна, посредством электрического тока, поступающего от бортового источника электрической энергии.

11 – одна из нитей, формирующих растр электромагнитного экрана – на чертеже показан вариант экрана с вариативной длиной нитей, обеспечивающий заданную эффективность обогрева различных зон стекла смотрового окна.

Фиг.5, где схематично показаны:

12 – эффективность применения электромагнитных экранов ветрового и боковых смотровых окон АТС при угловом позиционировании источника ЭМП по отношению к АТС 0 град;

13 – эффективность применения электромагнитных экранов ветрового и боковых смотровых окон АТС при угловом позиционировании источника ЭМП по отношению к АТС 45 град;

14 – эффективность применения электромагнитных экранов ветрового и боковых смотровых окон АТС при угловом позиционировании источника ЭМП по отношению к АТС 90 град.

Фиг.6, где схематично показаны:

8 – экранированное смотровое окно (на данном рисунке показано только боковое).

15 – изотермы стекла бокового смотрового окна, снабжённого растровым электромагнитным экраном, формирующие растр нити которого нагревались пропусканием электрического тока, поступающего от бортового источника электрической энергии.

Примечание: Все рисунки носят исключительно иллюстративный характер. Описание, иллюстрирующее возможность реализации данного изобретения, также носит иллюстративный характер.

Изобретение может быть реализовано в АТС, содержащем шасси, энергетическую установку, кузов и размещённые в кузове объекты бортового электрооборудования, в том числе электрические соединительные линии, выполненные и установленные с возможностью реализации своим составом различных функциональных систем АТС. Кузов и отсек энергетической установки АТС выполнены из экранирующего ЭМП материала, электрически соединёнными. Для обеспечения приема и/или передачи радиосигналов, в том числе и мешающих работе сторонних приемопередающих систем, АТС выполнено оснащённым радиотехническими системами, включающими в себя узкополосные и/или широкополосные и/или сверхширокополосные антенно-фидерные устройства, способными работать в любом из частотных интервалов, по меньшей мере, из диапазона частот от 75 МГц до 5,9 ГГц. Мощность радиопередающих систем выбирается из условия гарантированного покрытия излучаемым сигналом площади радиусом от 10 м до 20 км в условиях прямой видимости. Антенны радиотехнических систем размешены стационарно на борту АТС, преимущественно, на внешней поверхности кузова, главным образом в его верхней части, предпочтительно, на крыше и, преференциально, в радиопрозрачном кожухе, обеспечивающем защиту антенн от внешних климатических факторов. При этом антенный усилитель может быть выполнен как единый модуль совместно с антенной/антеннами так и как отдельное устройство, расположенное на удалении от антенны/антенн во внутреннем объёме кузова АТС, в т.ч. в пассажирском салоне. Радиопрозрачный кожух расположенных на внешней стороне кузова антенн или антенн и усилителя может быть выполнен в виде обтекателя /спойлера/интерцептора, характерных для легковых или грузовых автомобилей гражданского назначения, либо в виде багажного бокса, характерного для легковых автомобилей гражданского назначения, либо в виде надставок кузова, характерных для грузопассажирских автомобилей или автобусов. Совершенно очевидно, что АТС может быть снабжено и расположенными в пассажирском отсеке радиоприёмными или радиообменными системами мобильной (высокочастотной) связи.

Фидерные системы расположенных на внешней стороне кузова антенн или антенн и усилителей, кроссируются во внутренний объём кузова АТС через технологические круглые или прямоугольные отверстия, являющиеся волноводами. Размеры любого из круглых отверстий, преимущественно, выбираются из условия:

, где

f_max – максимальная рабочая частота антенны;

µ₀ = 4π×10^-7 Гн/м - магнитная постоянная;

ε₀ = 8,85×10⁻¹² Ф/м,

Размеры любого из прямоугольных отверстия выбираются из условия:

, где

l - величина длины короткой стороны отверстия.

Реализующее изобретение АТС изготовлено снабжённым смотровыми, главным образом, ветровым и боковыми окнами, стекло каждого из которых выполнено снабжённым светопрозрачным электромагнитным экраном, выполненным с приближением, по меньшей мере, к двум противолежащим кромкам стекла, закрывающим, как минимум, 60% площади каждого окна.

Электромагнитный экран каждого из смотровых окон выполнен в виде растра или сетки, или сплошного металлизирующего покрытия, сформированных из материала с заданными резистивными свойствами. Электромагнитный экран может быть выполнен сформированным на одной из поверхностей стекла или в объёме стекла, если стекло выполнено однослойным, или между смежными слоями многослойного стекла. Растр или сетка электромагнитного экрана могут быть выполнены либо сформированными в металлизирующем покрытии стекла, либо сформированными соответствующим расположением или расположением и соединением нитей из материала с заданными резистивными свойствами. При этом интервал между проводниками, формирующими растр, величина короткой стороны или диаметр ячеек сетки выбираются большими или равными 2 мм. Растр электромагнитного экрана может быть выполнен сформированным либо с постоянным, либо с переменным/изменяющимся шагом между составляющими растр проводниками и/или с различной длиной составляющих растр проводников. Равным образом, сетка электромагнитного экрана может быть выполнена сформированной либо с постоянным, либо с переменным/изменяющимся размером ячеек. Периферийный кромки растрового или сетчатого электромагнитного экрана выполнены металлизированными (соединёнными металлическими перемычками). При этом металлизационные перемычки растрового или сетчатого электромагнитных экранов, или периферийные кромки металлизирующего покрытия стекла выполнены оснащёнными электропроводящими отводами, количество которых определяется выходящим за пределы описываемого технического решения функциональными задачами, решаемыми экранируемым АТС.

При этом:

- Электропроводящие отводы экрана могут быть выполнены электрически соединёнными с кузовом АТС.

- Часть электропроводящих отводов (как вариант, электропроводящий отвод одной из сторон экрана) может быть выполнена электрически соединённой с кузовом АТС, а другая часть (электропроводящий отвод другой из сторон экрана) с возможностью (посредством выключателя) соединения с плюсовой шиной/проводником бортового источника электрической энергии.

- Часть электропроводящих отводов (как вариант, электропроводящий отвод одной из сторон экрана) может быть выполнена электрически соединённой с кузовом АТС, а другая часть (электропроводящий отвод другой из сторон экрана) с возможностью (посредством двухпозиционного переключателя) соединения с плюсовой шиной/проводником бортового источника электрической энергии или с кузовом АТС.

В качестве переключателя может быть также использован трёхпозиционный переключатель, обеспечивающий три состояния коммутируемого электропроводящего отвода по выбору эксплуатирующего радиооборудование лица – прямое электрическое соединение отвода экрана с кузовом АТС, опосредованное источником(ами) электрической энергии электрическое соединение отвода экрана с кузовом АТС, отключение отвода экрана от кузова АТС на время осуществления радио сеанса, выполняемого посредством мобильного радиооборудования.

Примечание:

1. в контексте заявляемого под термином «электрическое соединение» заявитель подразумевает как гальваническое (металлическое) соединение, так и любое из соединений, реализуемых посредством активных или пассивных фильтров, в том числе согласующих экран и фидер, если экран используется в качестве антенны.

2. Выключатели/переключатели могут быть выполнены как контактными, так и полупроводниковыми.

3. Для высокочастотного излучения эффективность экранирования экрана может быть дополнительно снижена отключением, по меньшей мере, части отводов экранов от коммутируемых с ними частей АТС.

С целью реализации различной степени экранирования смотровых окон АТС (определяется функциональным назначением экранируемого АТС) интервал между проводниками растра, величину короткой стороны или диаметр ячеек сетки выбирают большими или равными 2 мм. При этом электромагнитный экран любого из стёкол может быть выполнен с возможностью электрообогрева экранируемого стекла. Для реализации данной функции, а также с целью обеспечения различной зональной эффективности электрообогрева:

- Растр электромагнитного экрана может быть выполнен сформированным либо с постоянным, либо с вариативным шагом между составляющими растр проводниками и/или с вариативной длиной составляющих растр проводников.

- Сетка электромагнитного экрана может быть выполнена сформированной либо с постоянным, либо с вариативным размером ячеек.

Заявляемое техническое решение основано на том, что выполнение кузова и моторного отсека АТС из экранирующего ЭМП материала с гальванической связью между ними, применение смотровых стекол с металлизацией (экранированием), обеспечивают ослабление внешнего ЭМП, проникающего во внутрь кузова и отсека силовой установки, что позволяет АТС работать в условиях сложной электромагнитной обстановки без ухудшения работоспособности экипажа, бортового электрооборудования и установленной в кузове радиоаппаратуры.

Компоновка антенн в верхней части кузова АТС, преимущественно, на его крыше, обеспечивает минимизацию воздействия ЭМП антенн на работоспособность бортового электрооборудования, а также повышает дальность приема и/или передачи сигналов с требуемыми параметрами. При этом антенны, расположенные внутри кузова АТС, могут быть использованы для осуществления радиосвязи и навигации или для осуществления радиопротиводействия в локальной зоне с радиусом не более 4 км.

Как правило, конструкция антенн или их поворотные механизмы обеспечивают круговой обзор в азимутальной плоскости или обзор в пределах заданного телесного угла. Размещение антенн в защитном радиопрозрачном кожухе позволяет производить прием и передачу сигналов при воздействии внешних агрессивных факторов, природного и искусственного происхождения. Выполнение радиопрозрачного кожуха в виде характерного для АТС гражданского назначения обтекателя/спойлера/интерцептора обеспечивает сокрытие функционального назначения АТС. Выполнение электромагнитных экранов смотровых окон с функцией электрообогрева обеспечивает работу АТС в зимних условиях, в том числе, во время движения АТС по оживлённым улицам населённых пунктов или по автомагистралям.

Кроссирование фидерных систем (кабелей питания) антенн через отверстия с упомянутыми выше параметрами, обеспечивающими функционирование отверстий в режиме запредельных волноводов для всех частот рабочего диапазона радиотехнических систем, препятствует проникновению ЭМП в кузов АТС через данные отверстия.

Предлагаемое в изобретении АТС обладает повышенной помехозащищенностью к внешним ЭМП, обеспечивает минимизацию времени подготовки радиосистем к приему и/или передаче радиосигналов с целью последующего осуществления радиосвязи и/или пеленгации/локации и/или постановки радиопомех, а также визуальное сокрытие работы радиооборудования и возможность его функционирования в процессе перемещения АТС. Практически, время подготовки определяется временем включения и задания требуемых параметров радиосигналов.

Автотранспортное средство содержит шасси, кузов, содержащий отсек энергетической установки и пассажирский отсек, радиотехнический комплекс, выполненный определенным образом, объекты бортового электрооборудования, фидерные системы антенн, стационарно расположенные на внешней поверхности автотранспортного средства и выполненные трассированными через технологические отверстия кузова. Смотровые стекла содержат светопрозрачный электромагнитный экран, выполненный определенным образом. Обеспечивается радиослежение, радиосвязь, радиопротиводействие, а также защита размещаемых в пассажирском салоне электрооборудования и работающего персонала от воздействия внешнего электромагнитного поля. 9 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Автотранспортное средство, включающее в себя шасси, кузов, содержащий отсек энергетической установки и пассажирский отсек, радиотехнический комплекс, а также расположенные в кузове объекты бортового электрооборудования, отличающееся тем, что кузов и отсек энергетической установки выполнены из экранирующего электромагнитные поля материала, электрически соединёнными, радиотехнический комплекс, включает в себя антенно-фидерные устройства, выполненные с возможностью работы в любом из частотных интервалов, по меньшей мере, из диапазона частот от 75 МГц до 5,9 ГГц, радиотехнический комплекс выполнен с возможностью работы с узкополосными, и/или широкополосными, и/или сверхширокополосными сигналами, антенны радиотехнического комплекса размещены стационарно, преимущественно, на внешней поверхности кузова и, предпочтительно, в защитном радиопрозрачном кожухе, обеспечивающем круговой обзор в азимутальной плоскости или в пределах заданного телесного угла, имитирующем, преференциально, либо устанавливаемый на внешней поверхности кузова обтекатель/спойлер/интерцептор, либо багажный бокс из числа характерных для широкого использования на автотранспортных средствах гражданского назначения, мощность радиопередающих систем комплекса выбирают из условия гарантированного покрытия излучаемым сигналом площади радиусом от 10 м до 20 км в условиях прямой видимости, фидерные системы антенн, стационарно расположенных на внешней поверхности автотранспортного средства, выполнены трассированными через технологические отверстия кузова, размеры которых, преимущественно, определяются математическими выражениями:

- для круглого отверстия -

, где

f_max – максимальная рабочая частота антенны;

µ₀ = 4π×10^-7 Гн/м - магнитная постоянная;

ε₀ = 8,85×10⁻¹² Ф/м,

- для прямоугольного отверстия -

, где

l - величина длины короткой стороны отверстия,

автотранспортное средство выполнено снабжённым смотровыми, главным образом, ветровым и боковыми окнами, стекло каждого из которых, в свою очередь, выполнено снабжённым светопрозрачным электромагнитным экраном, сформированным с приближением периферии экрана, по меньшей мере, к двум противолежащим кромкам стекла, электромагнитный экран выполнен закрывающим, по меньшей мере, 60% площади смотрового окна, электромагнитный экран любого из смотровых окон выполнен в виде растра, или сетки, или сплошного металлизирующего покрытия, сформированных из материала с заданными резистивными свойствами, электромагнитный экран выполнен с электрическим соединением одной из сторон экрана с кузовом АТС, а другой из сторон экрана с возможностью соединения с плюсовой шиной/проводником бортового источника электрической энергии.

2. Автотранспортное средство по п.1, отличающееся тем, что электромагнитный экран каждого из смотровых окон выполнен с электрическим соединением одной из сторон экрана с кузовом АТС, а другой из сторон экрана с возможностью соединения или с плюсовой шиной/проводником бортового источника электрической энергии или с кузовом АТС.

3. Автотранспортное средство по п.1, отличающееся тем, что электромагнитный экран выполнен сформированным на одной из поверхностей стекла.

4. Автотранспортное средство по п.1, отличающееся тем, что электромагнитный экран выполнен сформированным в объёме стекла.

5. Автотранспортное средство по п.1, отличающееся тем, что электромагнитный экран выполнен сформированным между смежными слоями многослойного стекла.

6. Автотранспортное средство по п.1, отличающееся тем, что растр или сетка электромагнитного экрана выполнены либо сформированными в металлизирующем покрытии стекла, либо сформированными соответствующим расположением или расположением и соединением нитей из материала с заданными резистивными свойствами.

7. Автотранспортное средство по п.1, отличающееся тем, что интервал между проводниками, формирующими растр, величина короткой стороны или диаметр ячеек сетки выбираются большими или равными 2 мм.

8. Автотранспортное средство по п.1, отличающееся тем, что растр электромагнитного экрана выполнен сформированным либо с постоянным, либо с вариативным шагом между составляющими растр проводниками и/или с вариативной длиной составляющих растр проводников.

9. Автотранспортное средство по п.1, отличающееся тем, что сетка электромагнитного экрана выполнена сформированной либо с постоянным, либо с вариативным размером ячеек.

10. Автотранспортное средство по п.1, отличающееся тем, что электромагнитный экран выполнен из материала с заданными резистивными свойствами, обеспечивающими нагрев стёкол смотровых окон, посредством электрического тока, поступающего от бортового источника электрической энергии.