БЕСПИЛОТНАЯ АВИАЦИОННАЯ УЛЬТРАФИОЛЕТОВАЯ СОЛНЕЧНО-СЛЕПАЯ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОЙ РАЗВЕДКИ ЦЕЛЕЙ ДЛЯ БРОНЕТАНКОВОЙ ТЕХНИКИ Российский патент 2024 года по МПК B64U10/10 B64U101/15 F41H11/02 

Область техники, к которой относится изобретение.

Настоящее изобретение относится к военной технике, а конкретнее к бортовым оптико-электронным средствам разведки целей устанавливаемым на борту беспилотного воздушного судна и предназначенным для автоматического обнаружения и распознавания целей, автоматического определения координат целей в ультрафиолетовом диапазоне электромагнитных волн и автоматической выдачи целеуказания дистанционно в реальном времени на борт бронетанковой техники для автоматического наведения оружия на цель и уничтожения противника [1], (см. RU 105422 U1, опубл. 22.11.2010).

Уровень техники.

Из предшествующего уровня техники известно средство оперативной тактической разведки «Глаз», т.е. модуль индивидуальной оперативной рекогносцировки (см. RU 174730 U1, опубл. 22.02.2017), выполненный в виде ракеты, состоящей из последовательно соосно соединенных между собой аппаратного модуля и двигательного отсека, снабженного аэродинамическим стабилизатором, согласно предложенному решению, ракета установлена в закрытом транспортно-пусковом модуле цилиндрической формы, при этом аппаратный модуль, содержащий парашютную систему с информационным модулем, обеспечивающим проведение цветной фото- и видеосъемки и передачу данных, соединен с одной стороны с отделяемым конусообразным головным обтекателем, а с другой стороны соединен при помощи вставки из фторопласта с двигательным отсеком, аэродинамический стабилизатор выполнен в виде раскрывающихся щитков с дугообразными в поперечном направлении стабилизирующими поверхностями, закрепленными при помощи стержней, установленными в отверстия, выполненными в основании двигательного отсека.

Известны также кассеты дистанционного запуска индивидуальной системы оперативной тактической разведки «Глаз» [2, 3, 4], которые можно установить на любую бронетехнику, в частности, на танк Т-14 «Армата». Кассеты позволяют из танка выстреливать «Глаз» в выбранном оператором направлении. Кассета представляют собой блок с семью индивидуальными контейнерами-ракетницами комплекса «Глаз». В состав системы также входит видеоприемное устройство, монтируемое в кабине экипажа танка, и опорно-поворотный механизм кассеты. При запуске реактивный снаряд поднимается на высоту до 300 метров и выбрасывает аппарат с камерой высокого разрешения. Пока устройство опускается на парашюте, камера передает изображение на видеоприемное устройство танка. Недостатками известных технических решений являются - не может автоматически обнаружить и распознать цель, не может автоматически определить географические координаты цели, не может автоматически выдать целеуказание на средства поражения, не может работать в темное время суток, демаскировка танка, небольшое время работы, большой расход ракет.

Из существующего уровня техники известен разведывательно-ударный наземный робототехнический комплекс "Вихрь" ("Удар") [5]. Комплекс состоит из мобильной боевой роботизированной платформы - ударного робота на базе БМП-3 и четырех беспилотных авиационных комплексов на основе беспилотников "Часовой" с установленными на этих беспилотниках видеокамерами, являющимися электронными "глазами" робототехнического комплекса. Беспилотники получают электроснабжение и управление по прочному и гибкому кабелю от роботизированной платформы. Дистанционное управление комплексом "Вихрь" осуществляют два человека, командир расчета и оператор, на расстоянии до 10 км. Недостатками известного технического решения являются - не может автоматически обнаружить и распознать цель, не может автоматически определить географические координаты цели, не может автоматически выдать целеуказание на средства поражения, демаскировка танка, не может работать в темное время суток, кабель цепляется и рвется на всех преградах, вес и парусность соединительного кабеля очень большая.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является специальный беспилотный авиационный комплекс на основе беспилотника "Птеродактиль" для танка Т-14 "Армата" [6], принятый за прототип. Беспилотник "Птеродактиль" построен по схеме конвертоплана. Он оснащен поворотными винтомоторными группами. В зависимости от положения воздушных винтов беспилотник может зависать на месте или совершать маневры, свойственные вертолетам. Кроме того, обеспечивается горизонтальный полет "по самолетному". Для наблюдения за окружающим пространством и обнаружения целей на беспилотнике установлены тепловизор и радиолокационная станция. С танком беспилотник "Птеродактиль" связан прочным и гибким кабелем по которому он получает электроэнергию от танка, кроме того по этому кабелю беспилотник получает сигналы управления и передает зашифрованные данные на дисплеи танкистов, сидящих в кабине. Недостатками известного технического решения являются - не может автоматически обнаружить и распознать цель, не может автоматически определить географические координаты цели, не может автоматически выдать целеуказание на средства поражения, отвлекает танкиста от выполнения боевой задачи на управление беспилотником и на обнаружение целей, демаскировка танка, кабель цепляется и рвется на всех преградах, вес и парусность соединительного кабеля очень большая.

Раскрытие сущности изобретения.

Задачей, на решение которой направлена заявляемое изобретение является создание беспилотного авиационного устройства обладающего способностью автоматически обнаружить и распознать цель, автоматически определить географические координаты цели, автоматически выдать целеуказание на средства поражения, не отвлекает танкиста от выполнения боевой задачи на управление беспилотником и на обнаружение целей, не демаскирует танк, не имеет соединительного кабеля, который постоянно цепляется и рвется на всех преградах, обмен информацией между беспилотным авиационным устройством и бронетанковой техникой происходит с помощью бескабельной помехоустойчивой оптической связи.

Данная задача решается за счет того, что заявленная беспилотная авиационная система, предназначенная для разведки целей для бронетанковой техники содержащая беспилотник и установленные на нем средства наблюдения-видения, отличается тем, что средства наблюдения-видения выполняют в виде ультрафиолетового солнечно-слепого оптико-электронного пеленгатора на основе многоанодного фотоумножителя, а на беспилотнике и бронетанковой технике дополнительно установлены ультрафиолетовые импульсные излучатели.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является способность автоматически обнаружить и распознать цель, автоматически определить географические координаты цели, автоматически выдать целеуказание на средства поражения, не отвлекает танкиста от выполнения боевой задачи на управление беспилотником и на обнаружение целей, не демаскирует танк, не имеет соединительного кабеля, который постоянно цепляется и рвется на всех преградах, обмен информацией между беспилотной авиационной системой и бронетанковой техникой происходит с помощью бескабельной помехоустойчивой оптической связи.

В настоящем описании приняты следующие сокращения:

АКЛЛ - автоэлектронная компактная люминесцентная лампа;

БАС - беспилотная авиационная система ГОСТ Р 57258-2016;

БИУС - боевая информационно-управляющая система;

БМД - боевая машина десанта;

БМП - боевая машина пехоты;

БРДМ - бронированная разведывательно-дозорная машина;

БРМ - боевая разведывательная машина;

БТР - бронетранспортер;

БТТ - бронетанковая техника (бронеобъект);

КА3-комплекс активной защиты;

УФ излучатель - ультрафиолетовый импульсный излучатель; УФ пеленгатор - ультрафиолетовый солнечно-слепой оптико-электронный пеленгатор на основе многоанодного фотоумножителя. Краткое описание чертежей.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображено фиг.1 - структурная схема беспилотной авиационной системы и схема поясняющая принцип определения географических координат целей.

Позиции на фиг.1 обозначают следующее:

1 - беспилотник, содержащий несущий каркас, пропеллеры, электродвигатели, регуляторы вращения электродвигателей, компьютер, аккумулятор, антенну навигационного приемника, навигационный приемник, например, приемник GPS/ГЛОНАСС, акселерометр, компас, альтиметр (высотомер), гироскоп;

2 - ультрафиолетовый солнечно-слепой оптико-электронный пеленгатор на основе многоанодного фотоумножителя;

3 - ультрафиолетовый импульсный излучатель беспилотника;

4 - вражеская бронетанковая техника (БТТ) (танки, боевые машины пехоты (БМП), боевые машины десантные (БМД), бронетранспортеры (БТР), бронированные разведывательно-дозорные машины (БРДМ), боевые разведывательные машины (БРМ);

5 - отечественная бронетанковая техника (БТТ) (танки, боевые машины пехоты (БМП), боевые машины десантные (БМД), бронетранспортеры (БТР), бронированные разведывательно-дозорные машины (БРДМ), боевые разведывательные машины (БРМ);

6 - ультрафиолетовый импульсный излучатель бронетанковой техники;

7 - ультрафиолетовый импульсный излучатель бронетанковой техники для запуска УФ пеленгатора и обеспечения резерва;

8 - система обнаружения комплекса активной защиты (КАЗ) бронетанковой техники, содержащая ультрафиолетовый пеленгатор на основе многоанодного фотоумножителя и систему обнаружения лазерного излучения;

9 - система обработки информации и управления КАЗ;

10 - система вооружения КАЗ.

Обозначения, указанные на фиг.1, означают следующее: а - угол поля зрения ультрафиолетового пеленгатора, (3 - угол между оптической осью ультрафиолетового пеленгатора и направлением на цель, у -угол поля излучения ультрафиолетового импульсного излучателя, Н - высота ультрафиолетового пеленгатора над земной поверхностью, L - расстояние от проекции центра координат ультрафиолетового пеленгатора до точки С. Осуществление изобретения.

На беспилотнике 1 фиг.1 установлен ультрафиолетовый пеленгатор 2. Беспилотники могут быть практически любых типов: самолетные, вертолетные, мультикоптерные, конвертопланы, так как сейчас почти все беспилотники содержат все необходимое для работы по назначению: несущий каркас, пропеллеры, электродвигатели, регуляторы вращения электродвигателей, компьютер, аккумулятор, антенну навигационного приемника, навигационный приемник, например, навигационный приемник GPS/ГЛОНАСС, акселерометр, компас, альтиметр (высотомер), гироскоп.Наиболее важные параметры беспилотника: грузоподъемность должна быть равна массе УФ пеленгатора и УФ излучателя, общая масса примерно 3 кг, скорость полета должна быть соизмерима со скоростью БТТ, больше 50 км/час, длительность автономного полета должна быть максимально возможной, больше одного часа.

Ультрафиолетовый пеленгатор 2 должен быть обязательно на основе многоанодного фотоумножителя [7], потому что только такие пеленгаторы могут принимать и обрабатывать сигнатуру цели (см. RU 2520726 С1, опубл. 24.12.2012). Сигнатура - это амплитудно-временная зависимость ультрафиолетового излучения от цели. По сигнатуре цели можно определить тип и назначение цели.

На беспилотнике 1 фиг.1 установлен ультрафиолетовый импульсный излучатель 3, который служит для передачи разведывательной информации по открытому оптическому каналу на бронетанковую технику. Ультрафиолетовый импульсный излучатель 3 может быть построен на основе ультрафиолетовых светодиодов, на основе ультрафиолетовой эксимерной лампе (экси-лампе) (см. RU 2574586 С1, опубл. 31.10.2014), на основе ультрафиолетовой автоэлектронной компактной люминесцентной лампе (УФ АКЛЛ) [8].

На отечественной бронетанковой технике 5 фиг.1 установлен ультрафиолетовый импульсный излучатель 6, который служит для передачи по открытому оптическому каналу сигнала "свой" на беспилотник. Ультрафиолетовый импульсный излучатель 6 также может быть построен на основе ультрафиолетовых светодиодов, на основе ультрафиолетовой эксимерной лампе (эксилампе), на основе ультрафиолетовой автоэлектронной компактной люминесцентной лампе (УФ АКЛЛ).

На отечественной бронетанковой технике 5 фиг.1 установлен также второй ультрафиолетовый импульсный излучатель 7, который служит для первоначального запуска беспилотника 1 и для обеспечения резервирования.

Отечественная бронетанковая технике 5 фиг.1 уже содержит в своем составе комплекс активной защиты (КАЗ) [9], состоящий из системы обнаружения 8, включающей в себя ультрафиолетовый солнечно-слепой оптико-электронный пеленгатор на основе многоанодного фотоумножителя (УФ пеленгатор) и систему обнаружения лазерного излучения, систему обработки информации и управления 9, систему вооружения 10. Система обработки информации и управления 9 находится как правило внутри бронетанковой техники и на фиг.1 не показана.

Работает устройство следующим образом. При движении бронетанковой техники (БТТ) 5 в походном режиме беспилотник 1 находится на БТТ в спящем режиме. При наступлении боевых действий командир БТТ 5 с помощью УФ излучателя 7 через УФ пеленгатор 2 запускает беспилотник 1. Беспилотник 1 в соответствии с рабочей программой взлетает над БТТ на заданную высоту. УФ пеленгатор 2 беспилотника 1 регистрирует УФ излучатель 6 на БТТ 5, определяет его координаты и начинает совершать случайные отлеты от этих координат чтобы не демаскировать БТТ 5. Одновременно УФ пеленгатор 2 наблюдает за окружающим пространством и по ультрафиолетовому излучению выстрелов обнаруживает цели. УФ пеленгатор 2 определяет координаты целей. Определение географических координат целей происходит следующим образом: альтиметр (высотомер) беспилотника определяет высоту Н УФ пеленгатора 2 над поверхностью Земли, точка А на фиг.1. УФ пеленгатор 2 определяет угол |3 между оптической осью УФ пеленгатора и направлением на цель фиг.1. Навигационный приемник беспилотника 1 определяет географические координаты проекции точки центра координат УФ пеленгатора, точка В на фиг.1. Компьютер УФ пеленгатора рассчитывает расстояние L до цели, точка С на фиг.1. Компас беспилотника определяет азимут цели. Компьютер УФ пеленгатора 1 рассчитывает географические координаты целей. С помощью трехосных акселерометра и гироскопа беспилотника 1 можно учесть крен, тангаж, рысканье беспилотника в пространстве. Точность определения географических координат обуславливается точностью используемых аппаратных средств. УФ пеленгатор 2 по сигнатуре целей определяет тип и назначение целей. В память УФ пеленгатора 2 заложены сигнатуры всех потенциальных целей, по которым УФ пеленгатор 2 определяет наиболее опасную цель. УФ пеленгатор 2 определяет координаты наиболее опасной цели. УФ пеленгатор 2 через УФ излучатель 3 передает эти координаты на БТТ 5. БТТ 5 через УФ пеленгатор системы обнаружения 8 принимает эти координаты. Боевая информационно-управляющая система (БИУС) БТТ 5 наводит по этим координатам средства поражения БТТ 5 на цель и производит выстрел для уничтожения противника.

В бронетанковом подразделении как правило каждый бронеобъект несет на себе рассматриваемую беспилотную авиационную систему (БАС). При наступлении бронетанкового подразделения запускается как правило только одна БАС, так как разведывательная информация с одной БАС передается сразу на все бронеобъекты подразделения, что продлевает время работы разведки и увеличивает надежность системы разведки подразделения. При исчерпании источника питании этой БАС или уничтожении этой БАС запускается следующая БАС подразделения.

Все бронеобъекты подразделения получают координаты наиболее опасной цели и стреляют по этой цели тем самым повышая вероятность поражения этой опасной цели.

Все бронеобъекты подразделения имеют УФ излучатели, которые постоянно передают сигнал "свой", кроме того выстрелы бронеобъектов подразделения распознаются УФ пеленгатором БАС как дружественные и поэтому не относятся УФ пеленгатором БАС к опасным целям, которые надо уничтожить.

УФ излучатели, расположенные на каждом бронеобъекте, позволяют проверить работоспособность всех систем обнаружения КАЗ каждого бронеобъекта подразделения, что повышает защищенность бронеобъектов.

Система обнаружения КАЗ бронеобъекта позволяет проверить работоспособность УФ излучателей бронеобъектов всего подразделения, что обеспечивает максимальную готовность к бою бронеобъектов подразделения.

УФ пеленгатор беспилотника во время полета постоянно сканирует УФ излучение от УФ излучателей бронеобъектов. При пропадании сигналов с УФ излучателей делается вывод о том, что, либо УФ излучатели стали неисправны, либо бронеобъект стал неисправен, либо бронеобъект уничтожен. Это повышает ситуационную осведомленность командира и позволяет командиру подразделения внести соответствующие коррективы в ход боевых действий.

Источники информации.

1. Клюжин А.В. Наземно-воздушные мобильные комплексы вооружения бронеобъектов / Клюжин А.В., Егоров Е.В., Дубенко С.А., Кириченко В.И., Манько В.Л., Федота В.И., Фомичев С.В., Шанешкин В.А. -: [Б.и.]. - С.13 - Военное дело. - URL: https://lib.rucont.ru/efd/631 (дата обращения: 29.12.2021).

2. Корякин О. Для танка "Армата" разработали летающий "Глаз" URL: https://rg.ru/2019/05/16/dlia-tanka-armata-razrabotali-letaiushchij-glaz.html (дата обращения 29.12.2021).

3. Корякин О. «Армату» оснастят системой разведки «Глаз» URL: https://zen.yandex.ru/media/serty/armatu-osnastiat-sistemoi-razvedki-glaz-5ce013f40f23c200b3a46e27 (дата обращения 29.12.2021).

4. «Армату» оснастят системой разведки «Глаз» URL: https://serty.ru/info/news/industry/armatu-osnastyat-sistemoy-razvedki-glaz (дата обращения 29.12.2021).

5. Робототехнический комплекс «Вихрь» впервые представлен на форуме «Армия-2016" URL: https://sdelanounas.ru/blogs/83164/ (дата обращения 29.12.2021).

6. Моисеев А. «Армату» вооружат разведывательным дроном // издание «Известия». URL: https://iz.ru/news/645502 (дата обращения 29.12.2021).

7. Викулов А.Г., Гамзинов С.В., Гольдберг И.И., Долгих А.В. Фотокатоды GaN, AlGaN для ультрафиолетовой области спектра в серийном производстве ООО «Катод». Труды XXV международной научно-технической конференции и школы по фотоэлектронике и приборам ночного видения. Пленарные и устные доклады. Том 1. - М.: АО «НПО «Орион», 2018 г. - М.: Издательство «ОФСЕТ МОСКВА», 2018. - 611 с, С140 - 143.

8. М.М. Мье, Е.П. Шешин, З.Я. Лвин, Л.Н. Вин, Ч.М. Аунг, Й.М. Хтуе. Катодолюминесцентные источники в диапазоне ультрафиолетового излучения с автоэмиссионным катодом на основе углеродных материалов. Труды МФТИ. 2019. Том 11, №4. С.37-46.

9. Активная защита URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Активная_защита (дата обращения 29.12.2021).

Изобретение относится к военной технике, а конкретнее к бортовым оптико-электронным средствам разведки целей, устанавливаемым на борту БПЛА и предназначенным для автоматического обнаружения и распознавания целей, автоматического определения координат целей в ультрафиолетовом диапазоне электромагнитных волн и автоматической выдачи целеуказания дистанционно в реальном времени на борт бронетанковой техники для автоматического наведения оружия на цель и уничтожения противника. Система включает БПЛА и установленный на нем ультрафиолетовый солнечно-слепой оптико-электронный пеленгатор на основе многоанодного фотоумножителя. На БПЛА и бронетанковой технике установлены ультрафиолетовые импульсные излучатели. Излучатели могут быть построены на основе ультрафиолетовых светодиодов, на основе ультрафиолетовых эксимерных ламп, на основе ультрафиолетовых автоэлектронных люминесцентных ламп. Техническим результатом является способность автоматически обнаружить и распознать цель, автоматически определить географические координаты цели, автоматически выдать целеуказание на средства поражения. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Беспилотная авиационная ультрафиолетовая солнечно-слепая оптико-электронная система автоматической разведки целей для бронетанковой техники, содержащая беспилотник и установленные на нем средства наблюдения-видения, отличающаяся тем, что средства наблюдения-видения выполняют в виде ультрафиолетового солнечно-слепого оптико-электронного пеленгатора на основе многоанодного фотоумножителя, при этом беспилотник с дополнительно установленным ультрафиолетовым импульсным излучателем выполнен с возможностью приема сигнала от установленного на бронетанковой технике ультрафиолетового импульсного излучателя, при этом беспилотник выполнен с возможностью приема сигнала от источников ультрафиолетового излучения целей, по ультрафиолетовой сигнатуре которых определяется тип, назначение, наиболее опасная цель и объект как "свой-чужой".

2. Беспилотная авиационная система по п. 1, отличающаяся тем, что ультрафиолетовые импульсные излучатели выполняют на основе ультрафиолетовых светодиодов.

3. Беспилотная авиационная система по п. 1, отличающаяся тем, что ультрафиолетовые импульсные излучатели выполняют на основе ультрафиолетовых эксимерных ламп.

4. Беспилотная авиационная система по п. 1, отличающаяся тем, что ультрафиолетовые импульсные излучатели выполняют на основе ультрафиолетовых автоэлектронных компактных люминесцентных ламп.