Способ применения БПЛА и система осуществления способа Российский патент 2025 года по МПК B64U101/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способам применения и системам легких беспилотных летательных аппаратов (БПЛА, дронов) FPV (First Person View; "Вид от первого лица") класса "Micro" по классификации UVSI (Association for Unmanned Vehicle Systems International) или в связи с большим количеством существующих в настоящее время типов классификаций к FPV БПЛА с собственной взлетной массой до 5-10 кг.

Уровень техники

В качестве способа аналога предполагаемого изобретения принят широко известный способ применения легких FPV мультикоптеров в качестве управляемых оператором дронов-камикадзе. Способ заключается в вылете FPV мультикоптера снаряженного взрывным снарядом (например, ручной гранатой, гранатой ВОГ или гранатой зарубежного производства для ручных гранатометов) снабженным ударным или нажимным взрывателем с базы, полете мультикоптера в район бомбометания, выбор цели, пикирование на нее с тем или иным углом атаки ударом взрывателем о цель с ее поражением взрывной волной и осколками взрывного снаряда. Недостаток способа, определенный по результатам изучения многочисленных видеофильмов реального применения FPV мультикоптеров в СВО состоит в том, что при атаках дрона FPV на индивидуальные или групповые живые цели оператору FPV далеко не всегда удается попасть дроном прямо в уклоняющуюся или бегущую зигзагами цель в том случае если цель заметила атаку дрона и пытается избежать попадания в нее дрона хаотичными движениями уклонения. Во многих случаях атакующий дрон промахивается по цели и врезается в землю около цели на расстоянии, зависящем от угла атаки причем в этом случае цель выводится из строя далеко не всегда, но сам дрон FPV самоуничтожается, что крайне неоправдано с материальной точки зрения. В качестве системы аналога предполагаемого изобретения принят БПЛА (мультикоптер) Songar [1] вооруженный легким пулеметом предназначенный для уничтожения наземных целей. Недостатки аналога большой собственный вес дрона составляющий 25 кг (класс "Mini") и соответственно малая маневренность, не соответствующая маневренности дронов FPV с точным наведением оружия на движущиеся малоразмерные цели. Большой вес дрона необходим для компенсации за счет инертной массы отдачи боевого автоматического огнестрельного оружия. Главный недостаток дрона аналога невозможность эффективного выведения из строя индивидуальных и групповых быстро перемещающихся живых целей.

Другим аналогом принят БПЛА (летающее крыло) по патенту [2], вооруженный ствольным дробовым полуавтоматическим оружием и предназначенный для уничтожения воздушных целей. Недостатки аналога большой собственный вес дрона в 23 кг (класс "Mini") и соответственно малая маневренность при большом весе и самолетном типе не соответствующая маневренности дронов FPV с точным наведением оружия на движущиеся малоразмерные цели. Большой вес дрона необходим для компенсации за счет инертной массы отдачи боевого полуавтоматического огнестрельного оружия, при этом даже при большой массе в аналоге применен амортизатор отдачи оружия. Главный недостаток дрона аналога невозможность эффективного выведения из строя индивидуальных и групповых быстро перемещающихся живых целей, невозможность поражения целей в средствах индивидуальной бронезащиты (СИБ).

Ближайшим аналогом предполагаемого изобретения выбран БПЛА самолетного типа по патенту [3] предназначенный для уничтожения воздушных целей и имеющий ствольную кассету с зарядами и снарядами поражающими цели взрывным способом при попадании снаряда с взрывчатым веществом (ВВ) в цель, закрепления на ней снаряда при помощи втыкаемой в цель иглы и его подрыва оператором по радиоканалу. Недостатки аналога большой собственный вес дрона определяемый схемой его конструкции в описании патента и соответственно малая маневренность при большом весе и самолетном типе не соответствующая маневренности дронов FPV с точным наведением оружия на движущиеся малоразмерные цели. Недостаток аналога заключается в большой стоимости снарядов имеющих заряд ВВ и взрыватель с радиоинициированием, а также отсутствие внятного описания способа метания снаряда в цель, его дульной энергии и характеристиками значений импульса отдачи при выстрелах. Главный недостаток дрона аналога невозможность эффективного выведения из строя индивидуальных и групповых быстро перемещающихся живых целей.

Прототипа заявляемого способа и системы осуществления способа патентным и информационным поиском не обнаружено.

Раскрытие изобретения

Техническая проблема заключается в необходимости создания способа и систем боевого применения БПЛА для выведения из строя как быстродвижущихся индивидуальных и групповых живых целей, так и автотранспортных средств, так и воздушных целей с возвращением БПЛА на базу, быстрым пополнением боезапаса с возможностью продолжения выполнения боевого задания и низкой стоимостью применяемых для поражения целей боеприпасов.

Технический результат заключается в реализации изобретением его назначения, а именно способа применения беспилотного летательного аппарата, который заключается в том что в качестве БПЛА применяют FPV БПЛА, оснащают его многозарядной пусковой установкой остроголовых реактивных малокалиберных снарядов кинетического поражения, по командам FPV оператора управления полетом БПЛА и корректировщика совершают полет к месту расположения целей, выбирают цель, преследуют цель, производят прицеливание маневрированием БПЛА и производят пуск по цели реактивных малокалиберных снарядов с расстояния не менее расстояния набора полной кинетической энергии снаряда, и возвращают БПЛА.

Дополнительная особенность заключается в том, что FPV БПЛА представляет собой FPV БПЛА класса "Micro".

Дополнительная особенность заключается в том, что маневр прицеливания осуществляется пикированием на цель с пуском в цель реактивных малокалиберных снарядов и выходом горкой после пуска или подлет к цели под углом по отношению к горизонту с пуском в цель реактивных малокалиберных снарядов с уходом в сторону от цели после пуска.

Дополнительная особенность заключается в том, что управление БПЛА и пуск реактивных малокалиберных снарядов в цель осуществляют раздельные операторы.

Дополнительная особенность заключается в том, что управление БПЛА осуществляется оператором, а управление пуском реактивных малокалиберных снарядов осуществляется оператором и дальномером.

Дополнительная особенность заключается в том, что при возвращении перезаряжают аккумуляторы БПЛА и заменяют пусковую установку снарядов.

Технический результат также заключается в реализации изобретением его назначения, а именно системы дистанционного поражения целей по способу по п. 1, заключающейся в том, что БПЛА выполнен в виде FPV БПЛА с быстросъемным многозарядным пусковым блоком остроголовых реактивных малокалиберных снарядов кинетического поражения с электровоспламенением и постоянно установленного на БПЛА блока управления пуска снарядов стрельбой от команд оператора.

Дополнительная особенность заключается в том, что запуск реактивных малокалиберных снарядов осуществляют блоком управления стрельбой с гальваническим электровоспламенением или высоковольтным искровым электровоспламенением.

Дополнительная особенность заключается в том, что блок управления стрельбой дополнительно содержит дальномер.

Дополнительная особенность заключается в том, что используют FPV БПЛА класса "Micro".

Краткое описание чертежей

Фиг.1. Внешний вид системы применения БПЛА в виде мультикоптера с пусковым блоком реактивных снарядов.

Фиг. 2. Внешний вид системы применения БПЛА при запуске реактивных снарядов.

Фиг. 3. Внешний вид системы с отсоединенным пусковым блоком при перезаряжании пускового блока.

Осуществление изобретения

Фиг. 1. Мультикоптер 1, FPV видеокамера 2 мультикоптера, жесткое крепление 3 подвеса 4 с быстрооткрываемыми замками 5, блок 6 управления стрельбой, провод-разъем 7 пусковой блок 8, отверстия направляющих 9 выхода реактивных снарядов из пускового блока. Способ с системой работает следующим образом. Мультикоптер с установленным на нем пусковым блоком 8 установленных в направляющих малокалиберных реактивных снарядов кинетического поражения с электровоспламенением реактивных двигателей снарядов ведомый оператором FPV и помощником корректировщиком курса подлетает к месту выполнения боевого задания с прицеливанием в цель и осуществляет пуск реактивных снарядов по цели (стрельбу) путем подачи электротока от блока 6 через провод-разъем 7 на электровоспламенители реактивных двигателей снарядов. Маневр прицеливания и пуска осуществляется пикированием мультикоптера на цель с пуском в цель реактивных малокалиберных снарядов с расстояния не меньшего чем обеспечивающего набор реактивным снарядом полной кинетической энергии (полной скорости) при рассеивание снарядов с осыпью для гарантированного поражения цели и выходом горкой после пуска. Маневр прицеливания и пуска в ином случае применения осуществляется подлет к цели с тем или иным углом по отношению к горизонту вплоть до нулевого угла к горизонту на высоте 1-2 м с пуском в цель реактивных малокалиберных снарядов с расстояния не меньшего чем обеспечивающего набор реактивным снарядом полной кинетической энергии (полной скорости) при рассеивание снарядов с осыпью для гарантированного поражения цели и выходом горкой после пуска и с уходом в сторону от цели после пуска.

Фиг. 2. Мультикоптер во время пуска реактивных малокалиберных снарядов кинетического поражения 10.

Фиг. 3. После выполнения боевого задания мультикоптер возвращается на базу где производится замена его аккумулятора, отсоединение провода-разъема 7 от блока 8, отсоединение отстрелянного блока 8 от подвеса 4 мультикоптера при открывании быстрооткрываемых замков 5, присоединение нового снаряженного малокалиберными снарядами 10 блока и присоединение провода-разъема 7 к новому блоку 8. После этого мультикоптер готов к вылету на следующее боевого задания. Быстрооткрываемые замки могут быть любого типа с подпружиненными язычками или ригелями, магнитные, накидные, типа защелки и тому подобные.

В качестве реактивных остроголовых малокалиберных снарядов кинетического поражения предполагается применять снаряды типа "finjet" [4], имеющие в испытанных в США образцах калибр 3,175 мм и длину 45 мм. Вес снаряда в снаряженном состоянии: 0,742 г. Скорость снаряда, набирающего полную кинетическую энергию (полную максимальную скорость) на расстоянии 18 м от пусковой установки, составляет 760 м/c, при кинетической энергии снаряда 214 Дж. Суммарная "полная дульная" энергия залпа 384 снарядов finjet (214 Дж. × 384 =82287 Дж. (82 кДж.) то есть больше чем дульная энергия снарядов 30×113B ADEN/DEFA (80,5 кДж.) к 30 мм английским и французским авиационным пушкам ADEN и DEFA. При этом запуск всех реактивных снарядов залпом не окажет импульса отдачи на БПЛА способный нарушить его управляемость вследствие практического отсутствия отдачи пусковой установки при пуске реактивных снарядов. Простые арифметические расчеты по данным [4] позволяют считать, что в круг диаметром 1,8 м при пуске 384 шт. снарядов с дистанции 18 м (при полной достигаемой скорости снарядов) попадет 59 шт. снарядов. Это означает что цель размером с человека будет с громадной вероятностью поражена, как и значительное пространство вокруг цели. При пуске снарядов с дистанции 89 м в круг диаметром 1,8 м попадет 11 снарядов.

Данные показатели рассеивания снарядов позволяют с достаточной степенью вероятности поражать не только единичные, но и групповые (рассеянные) цели. Указанная кинетическая энергия стальных остроголовых снарядов позволяет эффективно поражать цели в СИБ. При этом в связи с заострением головной части снаряда и малым диаметром входного отверстия малокалиберные реактивные снаряды должны поражать цели без безусловного смертельного поражения кроме как поражения по важнейшим жизненным органам (голова, сердце). Такое качество делает предлагаемую систему более гуманной по сравнению с травмами от боевого автоматического оружия или взрывными травмами наносимыми аналогами предполагаемого изобретения. Приведенные данные баллистических свойств снарядов finjet позволяет применять предлагаемую систему на FPV БПЛА класса "Micro" с взлетным весом до 5-10 кг для выведения из строя незащищенных бронезащитой автотранспортных средств и воздушных целей (БПЛА противника) за счет большой кинетической энергии снарядов и множественных попаданий причем с близких дистанций стрельбы могут поражаться БПЛА практически любого класса вплоть до тяжелых. Общий вес 384 снарядов finjet составляет всего 0,742 г х 384= 285 г. На фигурах для наглядности схематично изображен пусковой блок 8 с трубчатыми направляющими, что не выгодно по весовым характеристикам. Вес пускового блока 8 при условии выполнения его для многоразового переснаряжения реактивными снарядами, например, из тонколистового алюминия или стали сотовой (ячеистой) конструкции в зависимости от длины ячеек составит вес близкий к весу собственно снарядов, а при условии исполнения его одноразового использования из пластика или материалов типа картона вес пускового блока может быть еще более снижен. В любом случае вес пускового блока практически любой конструкции с несколькими сотнями реактивных снарядов может быть носим дронами FPV класса "Micro".

БПЛА в виде мультикоптера на фигурах приведен только для примера. Система может быть выполнена на платформе FPV БПЛА самолетного типа, типа летающее крыло, тейлситтеров различных типов, вертолетных типов.

Для увеличения эффективности действия системы при помощи улучшения ситуационной осведомленности оператора, работой пилотирования БПЛА и стрельбой с него могут управлять не один, а два оператора по аналогии разделения членов экипажа летающих боевых машин (пилот и стрелок). При управлении системой двумя операторами оба оператора могут управлять как БПЛА, так и пуском снарядов по договоренности взаимодействий или в зависимости от обстановки возможностей реакции операторов. В будущем в предлагаемой системе управление полетом БПЛА и блоком пуска снарядов, при развитии систем искусственного интеллекта может осуществляться как оператором, так и автоматической системой автопилота и распознавания целей. Приведенная система может иметь дальномер (например, лазерный, оптический, радиолокационный). Дальномер в зависимости от установки его сигнализатора дальности до цели может давать оператору сигнал на открытие стрельбы по одиночной или групповой цели, учитывая минимально необходимую дистанцию для набора полной кинетической энергии снарядов и необходимый показатель рассеивания снарядов либо автоматически включая на производство стрельбы блок 6 управления стрельбой.

Пуск ракетных снарядов в зависимости от команд оператора на блок 6 может производится как одиночными выстрелами так и очередями так и единовременным залпом всеми снарядами сразу. Электровоспламенители мгновенного действия для пуска снарядов одиночными выстрелами так и очередями установлены в соплах реактивных двигателей всех снарядов. Для осуществления только залпового пуска (стрельбы) может применяться только один дублированный электровоспламенитель, от которого через распределенный по всем ракетным двигателям огнепроводный пиротехнический состав быстрого горения форс пламени передается на все реактивные двигатели снарядов практически моментально и единовременно. При этом электроинициирование воспламенения реактивных двигателей снарядов может производиться как гальваническим способом (омическими электровоспламенителями) либо при помощи высоковольтных электроискровых воспламенителей с выбором оператором темпа стрельбы, либо стрельбы залпом.

Стоимость снаряда finjet составляла не более 1 цент США в 1965 г. [4], соответственно сегодня его стоимость в США составит 10-12 центов, а в переводе на рубли РФ не более 9-10 руб. за 1 шт. что минимум вдвое менее стоимости патрона 5,6×15,6 мм (.22LR). Таким образом, прикидочная стоимость залпа из 384 шт. снарядов составит не более 3840 руб., что минимум в 30-50 раз менее стоимости самого простого FPV мультикоптера класса "Micro" полностью уничтожаемого при известном способе боевого применения (подрыв дрона вместе с боеприпасом поражения). При этом нет сомнений, что современные российские цифровые роботизированные производственные технологии на порядки превосходят возможности технологии США 1960-х гг., что позволит снизить стоимость снарядов в несколько раз по сравнению с вышеприведенной прикидочной стоимостью. Высоконаучная же промышленность РФ предаст снаряду типа finjet новые выдающиеся баллистические и весовые характеристики по сравнению со снарядами, разработанными и испытанными в США почти 60 лет назад.

Каждый существенный признак предполагаемого изобретения необходим, и их совокупность является достаточной для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная в изобретении техническая задача решена не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков. Предложенные отличия предполагаемого изобретения не являются очевидными для специалиста ни по стрелковому вооружению, ни по ракетному вооружению, и прямо не следуют из постановки технической проблемы.

Список цитированных источников:

1. https://habr.com/ru/news/480474/

2. Патент РФ №2699148.

3. Патент РФ №2767401.

4. http://www.gyrojet.net/ch28.pdf

Изобретение относится к беспилотным летательным аппаратам. Способ дистанционного поражения целей заключается в том что FPV БПЛА (1) класса Micro оснащают многозарядным пусковым блоком (8) с установленными в его направляющих остроголовыми реактивными малокалиберными снарядами кинетического поражения. Совершают полет к месту расположения целей, выбирают цель, преследуют цель. Производят прицеливание маневрированием БПЛА. Маневр прицеливания осуществляется пикированием на цель с пуском в цель реактивных малокалиберных снарядов и выходом горкой после пуска. Достигается повышение возможности выведения из строя целей. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ дистанционного поражения целей, заключающийся в том, что в качестве БПЛА применяют FPV БПЛА класса Micro, оснащают его многозарядным пусковым блоком с установленными в его направляющих остроголовыми реактивными малокалиберными снарядами кинетического поражения, по командам FPV оператора управления полетом БПЛА и корректировщика совершают полет к месту расположения целей, выбирают цель, преследуют цель, производят прицеливание маневрированием БПЛА, и производят пуск по цели реактивных малокалиберных снарядов с расстояния не менее расстояния набора полной кинетической энергии снаряда, и возвращают БПЛА, при этом маневр прицеливания осуществляется пикированием на цель с пуском в цель реактивных малокалиберных снарядов и выходом горкой после пуска или подлет к цели под углом по отношению к горизонту с пуском в цель реактивных малокалиберных снарядов с уходом в сторону от цели после пуска.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что управление БПЛА и пуск реактивных малокалиберных снарядов в цель осуществляют раздельные операторы.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что управление БПЛА осуществляется оператором, а управление пуском реактивных малокалиберных снарядов осуществляется оператором и дальномером.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при возвращении перезаряжают аккумуляторы БПЛА и заменяют пусковую установку снарядов.

5. Система дистанционного поражения целей по способу по п. 1, заключающаяся в том, что БПЛА выполнен в виде FPV БПЛА класса Micro с быстросъемным многозарядным пусковым блоком с установленными в направляющих остроголовыми реактивными малокалиберными снарядами кинетического поражения с электровоспламенителями гальванического или высоковольтного искрового типа, установленными в соплах реактивных двигателей указанных снарядов,

а также постоянно установленным на БПЛА блоком управления стрельбой от команд оператора, и выполненным с возможностью подачи электротока на указанные электровоспламенители реактивных двигателей указанных снарядов, причем вес пускового блока меньше или равен весу остроголовых реактивных малокалиберных снарядов кинетического поражения.

6. Система по п. 5, отличающаяся тем, что блок управления стрельбой дополнительно содержит дальномер, выполненный с возможностью подачи сигнала на открытие стрельбы по одиночной или групповой цели, учитывая минимально необходимую дистанцию для набора полной кинетической энергии снарядов и необходимый показатель рассеивания снарядов либо автоматически включая на производство стрельбы блок управления стрельбой.