Способ комплексного применения роботизированных средств огневого поражения и радиоэлектронного подавления системы активной защиты бронетехники Российский патент 2021 года по МПК F41H7/00 H04K3/00 

Изобретение относится к мобильным дистанционно управляемым робототехническим комплексам, предназначенным для борьбы с танками и другими объектами бронетехники противника (целями) на поле боя.

Существует большое число противотанковых ракетных комплексов (ПТРК), предназначенных для огневого поражения бронеобъектов. Среди отечественных ПТРК в настоящее время наиболее эффективными и востребованными являются переносной комплекс «Метис-М», возимо-выносные «Корнет», «Конкурс-М» [1]. На поле боя комплексы действуют в связке с носимым комплексом автоматизированного управления противотанковыми подразделениями «Командирша-Э» [2]. Из зарубежных широкую известность и распространение получили ПТРК «Javelin» (США), «Spike» (Израиль) [3].

При всех достоинствах и различиях комплексов по способу доставки и развертывания, методу наведения противотанковых управляемых ракет (ПТУР) (ИК-самонаведение, по проводам, лазерному лучу, радиоканалу), типу боевой части, боезапасу, массо-габаритным характеристикам и другим параметрам указанные ПТРК объединяет общий недостаток - отсутствие средств радиоэлектронного подавления (РЭП) систем активной защиты (САЗ) атакуемых целей, что существенно снижает эффективность их боевого применения. Кроме того, приведение в действие вооружения и аппаратуры комплексов требует непосредственного участия военнослужащих расчетов, что при соприкосновении с передовыми порядками противника также снижает выживаемость личного состава.

Известны робототехнические комплексы огневой поддержки и обеспечения боевых действий, отличительным свойством которых является использование одной [4] или группы (двух и более) [5] роботизированных дистанционно управляемых самодвижущихся платформ. Платформы оснащены бортовым модулем полезной нагрузки (боевым модулем) с средством огневого поражения цели, бортовой системой управления, навигации и приема/передачи данных, бортовыми системами технического зрения и электропитания. При этом в качестве съемного средства огневого поражения может использоваться конструктивно сочетаемый с боевым модулем переносной или выносной ПТРК. В состав комплексов также входят пункт (пульт) дистанционного управления (ПДУ) и ретранслятор (комплекс [4]) для обеспечения удаленной связи между бортовыми средствами приема/передачи и военнослужащими расчета.

Применение роботизированных платформ и ретранслятора исключает необходимость передового выдвижения военнослужащих, что гарантирует выживаемость личного состава. Однако, как и в аналогах [1-3], в комплексах [4, 5] также отсутствуют средства РЭП САЗ бронетехники противника.

Известен способ доставки постановщиков помех (ПП), забрасываемых с помощью применяемых в качестве воздушных роботов беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) радиоэлектронной борьбы (РЭБ). Способ сформулирован в патенте на изобретение [6], в соответствии с которым управление запуском и полетом БПЛА-роботов, сбросом размещенных на их борту ПП и последующей работой ПП по радиоподавлению выполняется с ПДУ. Связь ПДУ с ПП реализована через ретрансляторы на борту БПЛА. В результате обеспечивается подавление средств радиосвязи в заданных районе местности и частотном диапазоне.

Недостатками способа [6] являются:

1. Ограничение подавляемых радиочастот диапазоном средств радиосвязи, не совпадающим с частотными диапазонами других радиоэлектронных средств (РЭС), применяемых на поле боя (в частности, радиолокационных средств (РЛС) САЗ бронетехники), не позволяет обеспечить РЭП этих средств.

2. Применение маломощных забрасываемых (неподвижных после приземления) и размещаемых на маломерных БПЛА ПП ненаправленного излучения не обеспечивает получение совокупной мощности помехи, достаточной для подавления разнесенных на значительные расстояния подвижных РЭС бронетехники.

3. Использование относительно распространенных в тактическом звене средств РЭБ на БПЛА, требующих при подготовке и применении значительных временных и материальных ресурсов, малоэффективно в быстротечном маневренном бою мотострелковых и танковых подразделений.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ доставки постановщиков радиопомех с использованием мобильного робототехнического комплекса РЭБ [7]. Комплекс включает БПЛА с установленными на его борту ПП малой мощности и ретранслятором, наземную дистанционно управляемую мобильную роботизированную платформу (наземный высокопроходимый мобильный робот (MP) по терминологии [7]) с бортовым ПП большой мощности и ПДУ. Управление перемещением БПЛА и MP в заданные районы и работой их ПП осуществляется с ПДУ по соответствующим радиоканалам связи напрямую. При пропадании прямого канала ПДУ-MP управление роботом выполняется через ретранслятор. Районы барражирования БПЛА и перемещения MP по маршруту согласуются при подготовке исходных данных на применение комплекса. Результатом является радиоподавление в назначенных полосе частот или конкретных номиналах частот РЭС заданных объектов.

Способ-прототип [7], имея в своем составе широко диапазонный мощный постановщик радиопомех, размещаемый на MP, свободен от первого и второго недостатков способа-аналога [6]. Вместе с тем, ему присущи следующие основные недостатки:

1. Использование, как и в способе [6], БПЛА с ретранслятором на борту, достаточно уязвимого для средств поражения противника и требующего при использовании значительных ресурсов, снижает надежность, устойчивость и оперативность управления мобильным робототехническим комплексом.

2. Ограничение постановкой только неприцельных по направлению (ненаправленного излучения) радиопомех снижает эффективность радиотехнического подавления РЭС САЗ и исключает возможность оптико-электронного подавления приемных устройств (датчиков) инфракрасного (ИК) и ультрафиолетового (УФ) диапазонов, используемых или планируемых к использованию в составе САЗ перспективных образцов бронетехники.

Главным недостатком способа [7], общим со способом [6], является отсутствие средств огневого поражения бронетехники с размещенной на ее борту САЗ.

Перечисленные недостатки составляют общий недостаток способа-прототипа, заключающийся в его невысокой боевой эффективности.

Цель заявляемого изобретения состоит в создании высокоэффективного способа борьбы с танками и другими объектами бронетехники на поле боя путем комплексного применения роботизированных средств огневого поражения и радиоэлектронного подавления системы активной защиты.

Для достижения указанной цели в способе комплексного применения роботизированных средств огневого поражения и РЭП САЗ бронетехники, заключающемся в том, что средство РЭП в виде постановщика помех устанавливают на наземную дистанционно управляемую мобильную роботизированную платформу, управление перемещением платформы и работой ПП выполняют с поста дистанционного управления по радиоканалу связи через ретранслятор, дополнительно средство огневого поражения бронетехники устанавливают на вторую аналогичную роботизированную платформу, управление перемещением платформы и работой средства огневого поражения выполняют с ПДУ аналогично первой платформе, ретранслятор устанавливают на наземную дистанционно управляемую мобильную роботизированную базовую станцию, управление перемещением базовой станции и работой ретранслятора выполняют с ПДУ по радиоканалу связи напрямую, при этом ретранслятор выполняют с возможностью обеспечения связи с платформами по радио- и волоконно-оптическому каналам связи, платформы с установленными многоканальным ПП направленного излучения и средством огневого поражения, базовую станцию с установленным ретранслятором и ПДУ выполняют с возможностью синхронного применения средств платформ по РЭП САЗ и огневому поражению бронетехники на поле боя, при этом обеспечивают упреждающее включение ПП на время работы, равное времени боевого применения средства огневого поражения.

Существенными отличительными признаками заявляемого изобретения по сравнению с прототипом являются:

1. Применение средства огневого поражения бронетехники, установленного на вторую роботизированную платформу, совместно с ПП на первой платформе обеспечивает полную нейтрализацию САЗ и объекта бронетехники в целом. При этом использованием одинаковых платформ достигается унификация важных компонентов технической реализации заявляемого способа.

В прототипе средство огневого поражения и его носитель - роботизированная платформа не предусмотрены. Задача нейтрализации бронетехники решается частично и ограничивается РЭП САЗ. Соответственно, отсутствует функция управления с ПДУ средством поражения и носителем.

2. Установка ретранслятора на наземную дистанционно управляемую мобильную роботизированную базовую станцию, размещенную в одном позиционном районе с роботизированными платформами, обеспечивает надежность, устойчивость и оперативность управления платформами на поле боя. Исполнение базовой станции с принципами построения, функционирования и применения, аналогичными роботизированным платформам, также способствует унификации технических решений, реализующих заявляемый способ.

В прототипе ретранслятор установлен на барражирующем БПЛА, что приводит к невысокой надежности, устойчивости и оперативности управления платформой (MP) и ПП. Базовая станция и, соответственно, управление ее перемещением с ПДУ не предусмотрены.

3. Исполнение ретранслятора с возможностью обеспечения параллельной связи с платформами по радио- и волоконно-оптическому каналам связи гарантируют высокую (с учетом второго канала практически абсолютную) помехозащищенность приема/передачи управляющих сигналов между ПДУ и платформами.

В прототипе управление мобильным роботом и его ПП осуществляется только по радиоканалу, подверженному на поле боя интенсивному помеховому воздействию средств РЭБ противника.

4. Установленный на первой платформе многоканальный ПП направленного излучения обеспечивает, во-первых, поканальное радиотехническое и оптико-электронное подавление РЭС и датчиков ИК и УФ-диапазонов, входящих в состав САЗ (см. более подробно далее), и, во-вторых, формирование в узких диаграммах направленности (лучах) помех большой интенсивности при невысокой потребляемой мощности передатчиков.

В прототипе используется только ненаправленное излучение радиопомех, что требует большой мощности передатчиков и не перекрывает весь рабочий диапазон частот приемных устройств САЗ.

5. Исполнение платформ с установленными ПП и средством огневого поражения, базовой станции с ретранслятором и ПДУ с возможностью синхронного применения по РЭП САЗ и огневому поражению бронетехники дает максимально возможный совокупный результат их совместного согласованного использования при минимальных боевых потерях, что, в свою очередь, обеспечивает высокую итоговую эффективность средств подавления и поражения на поле боле.

В прототипе эта задача не рассматривается.

6. Упреждающее включение ПП на время работы, равное времени боевого применения средства огневого поражения (подготовки, пуска ПТУР и финального поражения цели) обеспечивает заблаговременное РЭП САЗ для нейтрализации средств перехвата ПТУР и рациональное расходование ресурса системы электропитания ПП (синхронное с ПТУР выключение).

В прототипе эта функция отсутствует.

Технический результат заключается в повышении боевой эффективности борьбы с танками и другими объектами бронетехники благодаря комплексированию роботизированных средств огневого поражения и радиоэлектронного подавления системы активной защиты.

Заявляемое изобретение иллюстрируют следующие графические материалы:

Фиг. 1. Схема комплексного применения роботизированных средств огневого поражения и РЭП САЗ бронетехники на поле боя.

Примечание - Для примера условно изображены танк «Merkava», САЗ «Trophy» и ПТРК «Метис-М». Синим цветом показаны линии каналов радиосвязи ПДУ-ретранслятор и ретранслятор-платформы, красным - канала волоконно-оптической связи ретранслятор-платформы. ПДУ не показан.

Сущность и достоинства заявляемого способа частично изложены в отличительных признаках. В дополнение более подробно рассмотрим функции и возможность технической реализации основных компонентов, необходимых при практическом применении способа.

Рассмотрение начнем с многоканального ПП направленного излучения. Количество и технические характеристики каналов ПП определяются числом и характеристиками подавляемых каналов информационно-измерительной составляющей САЗ нейтрализуемого бронеобъекта.

В настоящее время наиболее распространенными являются универсальная отечественная САЗ «Арена-Э», предназначенная для оснащения широкой номенклатуры образцов бронетехники, и САЗ «Тгорпу» (Израиль), устанавливаемая на тяжелый танк «Merkava» [8-10]. Общим для систем является наличие одного информационно-измерительного канала на основе близких по характеристикам четырех РЛС кругового обзора верхней полусферы, рассредоточенных по поверхности бронеобъекта. РЛС решают задачу обнаружения, слежения за атакующими ПТУР и выдачи исходных данных для бортовых средств перехвата. САЗ «Trophy» используется в бронетанковых войсках США в качестве временного промежуточного варианта до окончания разработки собственной перспективной модульной системы MAPS (Modular Active Protection Systems).

Наиболее совершенной является законченная в разработке отечественная САЗ нового поколения «Афганит», предназначенная для установки на бронеобъекты семейства «Армата» [11]. Система содержит три информационно-измерительных канала:

- канал импульсно-доплеровской РЛС диапазона частот f=26,5-40ГГц (длина волн λ=1,13-0,75 см) с четырьмя АФАР-панелями, рассредоточенными на башне бронеобъекта (АФАР - активная фазированная антенная решетка);

- канал из шести ИК HD-камер кругового обзора (ближний ИК-диапазон, λ до 1000 нм);

- канал из четырех УФ пеленгаторов, работающих по ионизированной плазме в выхлопе двигателей ПТУР (λ=250-290 нм).

Интеграция измерительных данных каналов производится вычислительной системой САЗ, выполняющей автоматическое обнаружение, сопровождение ПТУР (других атакующих снарядов) и приведение в действие средств перехвата.

Полагая, что именно САЗ «Афганит» определяет направление разработок других, в том числе зарубежных, перспективных проектов, эта система в заявляемом изобретении выбрана в качестве прототипа объекта радиоэлектронного подавления на поле боя. Прежде всего, это относится к каналам и их частотным диапазонам.

Для подавления радиолокационного канала САЗ путем поражения входных цепей и первых каскадов приемного тракта РЛС наиболее эффективно излучение наносекундных электромагнитных СВЧ-импульсов с центральной частотой спектра частот f₀=37,5 ГГц (λ=0,8 см) [12]. Спектр такого помехового сигнала с запасом перекрывает рабочий диапазон частот РЛС. Его формирование в соответствующем канале ПП может быть реализовано с помощью релятивистского черенковского СВЧ-генератора пиковой мощностью излучения более 1 ГВт [12], что достаточно для подавления РЛС САЗ на поле боя. Для излучения СВЧ-импульсов целесообразно использовать остронаправленную АФАР, обеспечивающую увеличение дальности поражения за счет сложения мощности в пространстве. Поскольку массогабаритные параметры генератора и решетки определяются длиной волны излучаемого колебания, они пригодны (достаточно малы) для использования в составе ПП, устанавливаемого на малогабаритную роботизированную платформу.

Примером технической реализации в ПП средств подавления (ослепления) ИК и УФ каналов САЗ могут служить доступные на рынке импульсные твердотельные лазеры с диодной накачкой серий LS-1-N, LS-2-N, LS-3-N (ИК) и CLS-1-Q, CLS-2-Q, CLS-AOM-Q (УФ) [13]. Излучаемая мощность лазерами этого типа концентрируется в луче с расходимостью не более 3 мрад. Наиболее предпочтительны образцы LS-3-N-980 S и CLS-AOM-Q-266 с максимальной средней выходной мощностью 10~50 Вт и ~200 мВт соответственно. Поскольку лазеры являются одномодовыми или узкоспектральными, для перекрытия частотных диапазонов каналов САЗ в состав каналов ПП целесообразно включить несколько образцов с разной частотной настройкой, либо прицельно по одному при точном знании рабочих мод ИК и УФ датчиков САЗ. В первом случае возможен вариант рационального перераспределения размещения средств оптико-электронного подавления с использованием третьей роботизированной платформы.

Техническая реализация средства огневого поражения не вызывает сложности, так как в его качестве используется выносной вариант одного из отечественных ПТРК, рассмотренных выше. Для его применения вторая несущая роботизированная платформа оборудуется используемым в войсках универсальным устройством установки и крепления средства огневого поражения и дистанционно-управляемым прицельно-спусковым механизмом. Как указывалось ранее, управление перемещением обеих платформ и работой ПП и средства поражения ведется с ПДУ.

Функцией дистанционно управляемых роботизированных платформ является доставка на передовую позицию ПП и ПТРК. Требования простоты доставки и развертывания самих платформ, малозаметности и удобства управления на поле боя определяют необходимость их исполнения с малыми массогабаритными характеристиками. Примером реализации платформы с такими характеристиками является платформа компании IRobotCorporation (США) [14] (изображена на Фиг. 1). Среди отечественных в наибольшей степени подходит универсальная платформа малогабаритного робототехнического комплекса «Капитан» разработки ЦНИИ РТК.

Дистанционно управляемая мобильная роботизированная базовая станция предназначена для транспортировки ретранслятора на дежурную позицию и его возвращения на исходную. Примером технической реализации станции является транспортный вариант робототехнического комплекса «Нерехта» с грузовой платформой разработки ОАО «Завод им. В.А. Дегтярева» (изображен на Фиг. 1).

Каналы радиосвязи ПДУ с ретранслятором и ретранслятора с платформами реализуются, например, на основе комплектующих стандарта 802.11/b/g/n, широко используемого при построении динамических сетей связи. Для большей дальности действия линий радиоканалов ретранслятор в дополнение к типовой комплектации может оборудоваться приемопередающим усилителем повышенной мощности и штыревой антенной с большим коэффициентом усиления в горизонтальной плоскости (плоскости поля боя).

Линию волоконно-оптического канала связи следует строить по типовой схеме с использованием элементов, широко представленных на рынке услуг по проектированию и монтажу волоконно-оптических линий. Этими элементами являются оптический кабель дуплексной связи ретранслятора с платформами, оптические кроссы для подключения кабеля к входным цепям оптических приемо-передающих трактов ретранслятора и платформ, мультиплексоры и демультиплексоры, регенераторы на приемных концах линии, передающие лазеры и фотоприемники, модуляторы и усилители.

ПДУ может иметь подвижное и стационарное исполнение. Он содержит одно или несколько автоматизированных рабочих мест (АРМ), построенных на базе принятых на снабжение Вооруженных сил штатных персональных вычислительных средств. АРМ дополнительно оборудуют радиомодемом стандарта 802.11/b/g/n для связи с ретранслятором.

Таким образом, заявляемый способ комплексного применения роботизированных средств огневого поражения и радиоэлектронного подавления системы активной защиты бронетехники может быть реализован и обеспечивает повышение боевой эффективности борьбы с танками и другими бронеобъектами.

Источники информации:

1. zonwar.ru/granatomet/ptrk.html/. - Большая военная энциклопедия.

2. topwar.ru/161278-protivotankovye-raketnye-kompleksy-tretego-pokolenija.html/.Военное обозрение, 19 августа 2019.

3. http://roe.ru/catalog/sukhoputnye-vosyka/kompleksy-sredstv-avtomatizirovannogo-upravleniya-ognem-artillerii/komandirsha-e/.

4. Патент RU 2725942.

5. Патент RU 2533229.

6. Патент RU 2625206.

7. Патент RU 2652914.

8. Уничтожить невозможно. Зонтик для бронетехники - активная защита. 13.05.2020/https://zavtra.ru/books/unichtozhit_nevozmozhno_zontik_dlya_bronetehniki_aktivnaya_zashita/.

9. КАЗ «Арена-Э»: новая компонвка/https://sdelanounas.ru/blogs/19317/.

10. Трофи/https://ru.wikipedia.org/wiki/.

11. Афганит (активная защита)/https://ru.wikipedia.org/wiki/.

12. Электромагнитные системы и средства преднамеренного воздействия на физические и биологические объекты. «Радиоэлектроника», РЭНСИТ/2014/том 6/номер 2/с.с. 129-169/docplayer.ru/48484750/.

13. lascompany.ru/index.php/produktsiya/импорт/lazernye-sistemy/.

14. Патент US 7556108 В2.

Изобретение относится к мобильным дистанционно управляемым робототехническим комплексам, предназначенным для борьбы с танками и другими объектами бронетехники на боле боя. Совместно (комплексно) применяют две наземные дистанционно управляемые мобильные роботизированные платформы, на первую из которых устанавливают многоканальный постановщик помех направленного излучения, обеспечивающий радиотехническое и оптико-электронное подавление информационно-измерительных каналов радиолокационного, инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов системы активной защиты бронеобъекта. Вторую платформу оснащают средством огневого поражения в виде выносного варианта одного из отечественных противотанковых ракетных комплексов. Для повышения живучести, дальности радиосвязи и надежности управления дополнительно используют наземную дистанционно управляемую мобильную роботизированную базовую станцию с ретранслятором на борту. Повышается боевая эффективность борьбы с танками и другими бронеобъектами. 1 ил.

Способ комплексного применения роботизированных средств огневого поражения и радиоэлектронного подавления (РЭП) системы активной защиты бронетехники, заключающийся в том, что средство РЭП в виде постановщика помех (ПП) устанавливают на наземную дистанционно управляемую мобильную роботизированную платформу, управление перемещением платформы и работой ПП выполняют с поста дистанционного управления (ПДУ) по радиоканалу связи через ретранслятор, отличающийся тем, что средство огневого поражения бронетехники устанавливают на вторую аналогичную роботизированную платформу, управление перемещением платформы и работой средства огневого поражения выполняют с ПДУ аналогично первой платформе, ретранслятор устанавливают на наземную дистанционно управляемую мобильную роботизированную базовую станцию, управление перемещением базовой станции и работой ретранслятора выполняют с ПДУ по радиоканалу связи напрямую, при этом ретранслятор выполняют с возможностью обеспечения связи с платформами по радио- и волоконно-оптическому каналам связи, платформы с установленными многоканальным ПП направленного излучения и средством огневого поражения, базовую станцию с установленным ретранслятором и ПДУ выполняют с возможностью синхронного применения средств платформ по РЭП системы активной защиты и огневому поражению бронетехники на поле боя, при этом обеспечивают упреждающее включение ПП на время работы, равное времени боевого применения средства огневого поражения.