RU2622177C1 - Method of object protection from destruction means with optoelectronic and radar guidance targeting and detonation systems - Google Patents

Abstract

FIELD: weapons and ammunition.

SUBSTANCE: method of object protection from a destruction means with optoelectronic and radar targeting and detonation systems involves determining the trajectory of the destruction means, delivering the object's protection equipment to the calculated point of the attacking destruction means trajectory, and bringing the object's protection equipment into perant condition. The object is protected by a plasma-vortex formation formed when the protective equipment is detonated in the form of a body with a hollow cylindrical charge of a blasting explosive and an aluminium tube in the cavity of a cylindrical charge by way of a plasma-forming substance.

EFFECT: increased reliability of object protection.

1 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Изобретение относится к области радиоэлектронной борьбы и может быть использовано для защиты объектов от средств поражения с оптико-электронными и радиолокационными системами наведения и подрыва. В качестве средства поражения рассматриваются ракеты, снаряды, авиабомбы, кассетные боеприпасы, относящиеся к высокоточному оружию (далее по тексту - атакующий элемент высокоточного оружия (АЭ ВТО)).The invention relates to the field of electronic warfare and can be used to protect objects from weapons with optical-electronic and radar guidance and detonation systems. As a means of destruction, missiles, shells, air bombs, cluster munitions related to high-precision weapons (hereinafter referred to as the attacking element of high-precision weapons (AE WTO)) are considered.

Уровень техникиState of the art

Известен способ защиты объекта, реализованный, например, при работе устройства защиты объектов (патент RU №2403586, G01S 7/38, 2008 г.) и предусматривающий определение траектории средства поражения, доставку средства защиты объекта в расчетную точку траектории атакующего средства поражения и приведение средства защиты объекта в рабочее состояние. Известный способ применяется в радиодиапазоне электромагнитных волн.A known method of protecting an object, implemented, for example, when the device is used to protect objects (patent RU No. 2403586, G01S 7/38, 2008) and providing for the determination of the trajectory of the weapon, the delivery of the protective equipment to the target point of the trajectory of the attacking weapon and bringing the tool protect the facility in working condition. The known method is used in the radio frequency range of electromagnetic waves.

Недостатком данного способа является малая надежность.The disadvantage of this method is the low reliability.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ защиты объекта от средств поражения, предусматривающий определение траектории средства поражения, доставку средства защиты объекта в расчетную точку траектории атакующего средства поражения и приведение средства защиты объекта в рабочее состояние (патент RU №2502082, G01 7/38, 2011 г.).The closest in technical essence to the proposed one is a method of protecting an object from means of destruction, which includes determining the trajectory of the means of destruction, delivering the means of protection of the object to the calculated point of the trajectory of the attacking means of destruction and bringing the means of protection of the object into working condition (patent RU No. 2502082, G01 7/38 , 2011).

Согласно известному способу на траектории атакующего средства поражения создается аэрозольное облако, отражающее излучение (оптическое, инфракрасное или радиоизлучение) неконтактного дистанционного взрывателя средства поражения и вызывающее его преждевременное срабатывание и последующий преждевременный подрыв боевой части, не приносящий вреда защищаемому объекту.According to the known method, an aerosol cloud is created on the trajectory of the attacking weapon, reflecting the radiation (optical, infrared or radio emission) of a non-contact remote fuse of the weapon and causing it to prematurely trigger and subsequent premature detonation of the warhead, which does not harm the protected object.

Недостатком известного способа является невысокая надежность защиты объекта из-за малой вероятности факта преждевременного срабатывания неконтактного дистанционного взрывателя средства поражения, приводящего к подрыву боевой части и самоликвидации средства поражения.The disadvantage of this method is the low reliability of the protection of the object due to the low probability of premature operation of a non-contact remote fuse of a weapon, leading to the undermining of the warhead and the self-destruction of the weapon.

Этот недостаток обусловлен тем, что при взаимодействии излучения с аэрозольным облаком, представляющим собой дисперсную физическую среду, происходит рассеивание падающего излучения в разных направлениях, при этом в обратном направлении (т.е. в направлении на атакующее средство поражения) рассеивается незначительная часть энергии, излученная неконтактным дистанционным взрывателем атакующего средства поражения. По этой причине уровень сигнала на приемнике неконтактного дистанционного взрывателя невелик и, следовательно, вероятность его срабатывания невелика.This drawback is due to the fact that when radiation interacts with an aerosol cloud, which is a dispersed physical medium, the incident radiation is scattered in different directions, while a small part of the energy radiated in the opposite direction (i.e., towards the attacking means of destruction) non-contact remote fuse of the attacking weapon. For this reason, the signal level at the receiver of a non-contact remote fuse is small and, therefore, the probability of its operation is small.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей настоящего изобретения является обеспечение защиты объектов от поражения снарядами, ракетами, бомбами, кассетными боеприпасами и другими видами высокоточного оружия с радиолокационными и оптико-электронными системами наведения и подрыва.The objective of the present invention is to provide protection of objects from shells, missiles, bombs, cluster munitions and other types of precision weapons with radar and optoelectronic guidance and detonation systems.

Технический результат от применения предложенного способа заключается в повышении надежности защиты объекта от атакующих элементов ВТО с оптико-электронными и радиолокационными системами наведения и подрыва за счет увеличения уровня отраженного сигнала и повышения вероятности срабатывания неконтактного дистанционного взрывателя средства поражения, а также расширение области применения способа.The technical result from the application of the proposed method is to increase the reliability of protecting the object from attacking elements of the WTO with optoelectronic and radar guidance and detonation systems by increasing the level of the reflected signal and increasing the likelihood of a non-contact remote fuse of a weapon, as well as expanding the scope of the method.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе защиты объекта от средств поражения с оптико-электронными и радиолокационными системами наведения и подрыва, предусматривающем определение траектории средства поражения, доставку средства защиты объекта (боеприпасов плазменно-оптического действия (БПОД)) в расчетную точку траектории атакующего элемента ВТО и приведение средства защиты объекта в рабочее состояние, защиту объекта осуществляют с помощью плазменно-вихревого образования, сформированного при подрыве БПОД в виде корпуса с полым цилиндрическим зарядом бризантного взрывчатого вещества и алюминиевой трубки в полости цилиндрического заряда в качестве плазмообразующего вещества.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of protecting an object from weapons with optoelectronic and radar guidance and detonation systems, which includes determining the path of the weapon, delivering the object’s defense (ammunition of plasma-optical action (AML)) to the target point of the attacker's path the WTO element and bringing the facility’s protective equipment into working condition, the facility’s protection is carried out with the help of a plasma-vortex formation formed by undermining the LHB de hollow cylindrical body with a charge of high explosive and aluminum tube in a cavity of a cylindrical charge as the plasma substance.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Для реализации предложенного способа необходимы следующие технические средства:To implement the proposed method requires the following technical means:

1) Станция разведки, обеспечивающая обнаружение атакующего средства поражения, определение его координат и траектории движения.1) A reconnaissance station that provides detection of an attacking weapon, determination of its coordinates and trajectory.

2) Вычислительный блок на базе микропроцессоров, осуществляющий обработку данных станции разведки в режиме реального времени и выдачу команд целеуказания.2) A microprocessor-based computing unit that processes data from the reconnaissance station in real time and issues target designation instructions.

3) Средство доставки БПОД в расчетную точку траектории атакующего элемента высокоточного оружия.3) A means of delivering an AML to the calculated point of the trajectory of the attacking element of high-precision weapons.

Таким средством могут быть, например, артиллерийские снаряды различного калибра, выстреливаемые из пушки, в том числе из скорострельных пушек, или ракеты (неуправляемые или управляемые), запускаемые с помощью соответствующих пусковых установок.Such means may be, for example, artillery shells of various calibers fired from a cannon, including quick-firing cannons, or missiles (uncontrolled or guided) launched by appropriate launchers.

Темп стрельбы современной 30 мм автоматической пушки - 6000 выстр./мин (соответственно, частота стрельбы 100 Гц), скорость 30-мм снаряда при выходе из ствола составляет ν₀ ≈ 500…1000 м/с, т.е. снаряды следуют друг за другом на расстоянии 5…10 м. Пушка имеет устройство передачи времени срабатывания взрывателя снаряду внутри ствола индуктивным методом. Пушка снабжена программно-регулируемыми приводами, обеспечивающими перемещение ствола по азимуту и углу возвышения с заданной скоростью.The rate of fire of a modern 30 mm automatic gun is 6000 rds / min (respectively, a firing frequency of 100 Hz), the speed of a 30 mm projectile upon exiting the barrel is ν ₀ ≈ 500 ... 1000 m / s, i.e. the shells follow each other at a distance of 5 ... 10 m. The gun has a device for transmitting the fuse response time to the projectile inside the barrel by the inductive method. The gun is equipped with program-controlled drives that provide barrel movement in azimuth and elevation angle at a given speed.

4) Средство защиты в виде корпуса с полым цилиндрическим зарядом бризантного взрывчатого вещества и алюминиевой трубки в полости цилиндрического заряда в качестве плазмообразующего вещества (такие боеприпасы могут быть выполнены, например, на основе взрывного плазменно-вихревого источника излучения, описанного в «Журнале технической физики», 2010 г., том 80, №11, с. 87-94).4) A protective device in the form of a body with a hollow cylindrical charge of a blasting explosive and an aluminum tube in the cavity of a cylindrical charge as a plasma-forming substance (such ammunition can be made, for example, on the basis of an explosive plasma-vortex radiation source described in the Journal of Technical Physics " , 2010, Volume 80, No. 11, pp. 87-94).

Реализация предложенного способа будет понятна из примера, описанного ниже и приведенного на чертеже.The implementation of the proposed method will be clear from the example described below and shown in the drawing.

Станция разведки 1 обнаруживает и отслеживает перемещение атакующего элемента ВТО 2 в сторону защищаемого объекта 3. Угловые координаты АЭ ВТО 2, направление и скорость его движения, текущее расстояние до него непрерывно поступают в вычислительный блок 4. Эти данные обрабатываются вычислительным блоком 4 с учетом координат места позиционирования пусковой установки 5 средства доставки средства защиты объекта. Результаты вычислений в виде команд целеуказания по азимуту и углу возвышения, по времени подрыва и угловым скоростям поворота ствола поступают на приводы пусковой установки (скорострельной артиллерийской установки) 5. В расчетный момент времени осуществляется пуск (выстрел, серия выстрелов) и средство защиты доставляется в расчетную точку траектории атакующего элемента ВТО 2, в которой осуществляется подрыв цилиндрического заряда взрывчатого вещества.Reconnaissance station 1 detects and tracks the movement of the attacking element of the WTO 2 towards the protected object 3. The angular coordinates of the AE of the WTO 2, the direction and speed of its movement, the current distance to it are continuously supplied to the computing unit 4. These data are processed by the computing unit 4 taking into account the coordinates of the place positioning launcher 5 means of delivery means of protection of the object. The results of calculations in the form of target designation commands in azimuth and elevation angle, in terms of blasting time and angular velocity of rotation of the barrel are delivered to the launcher drives (rapid-fire artillery mount) 5. At the estimated time, the launch (shot, series of shots) is carried out and the protective equipment is delivered to the calculated point of the trajectory of the attacking element of the WTO 2, in which the cylindrical charge of the explosive is detonated.

В результате подрыва средства защиты на траектории перед атакующим элементом высокоточного оружия 2 формируется долгоживущее плазменно-вихревое образование 6 (несколько таких образований при стрельбе очередью) в виде сфероида с характерным диаметром порядка нескольких метров (в зависимости от массы заряда взрывчатого вещества). В быстрой фазе процесса срабатывания БПОД - фазе ударного торможения высокоскоростной струи в воздухе - более 50% излучаемой энергии приходится на ультрафиолетовую область спектра, коротковолновые кванты которой вызывают фотоионизацию окружающего воздуха. В процессе дальнейшего торможения струи в воздухе (медленная фаза) формируется плазменный тороидальный вихрь с характерными температурами плазмы 3000…5000 K. Время жизни плазменного вихря в воздухе - десятки и сотни миллисекунд (до 0,1 с). В течение этого времени в плазменном вихре сохраняются достаточно высокие концентрации электронов - 10¹²…10¹⁴ см³.As a result of undermining the protective equipment on the trajectory in front of the attacking element of high-precision weapons 2, a long-lived plasma-vortex formation 6 is formed (several such formations when firing a burst) in the form of a spheroid with a characteristic diameter of the order of several meters (depending on the mass of the explosive charge). In the fast phase of the LARP response process - the phase of shock braking of a high-speed jet in air - more than 50% of the radiated energy falls on the ultraviolet region of the spectrum, whose short-wavelength quanta cause photoionization of the surrounding air. In the process of further deceleration of the jet in the air (slow phase), a plasma toroidal vortex is formed with characteristic plasma temperatures of 3000 ... 5000 K. The lifetime of a plasma vortex in the air is tens and hundreds of milliseconds (up to 0.1 s). During this time, a sufficiently high electron concentration — 10 ¹² ... 10 ¹⁴ cm ³ — remains in the plasma vortex.

Неконтактный дистанционный взрыватель боеприпаса 2 посылает зондирующий сигнал в направлении цели, сигнал попадает на плазменно-вихревое образование 6, отражается от него и вызывает срабатывание взрывателя и ликвидацию боеприпаса 2 на безопасном для защищаемого объекта 3 удалении.The non-contact remote munition fuse 2 sends a probe signal in the direction of the target, the signal hits the plasma-vortex formation 6, is reflected from it and causes the fuse to fire and eliminate the munition 2 at a safe distance for the protected object 3.

Отражающие свойства плазменно-вихревого образования 6 за счет присутствия в нем диоксида алюминия в капельной фазе значительно превосходят аналогичные характеристики аэрозольного облака прототипа, поскольку физическое явление отражения излучения в направлении на атакующий боеприпас 2 значительно более эффективно, чем рассеяние в аэрозольной дисперсной среде. В результате уровень отраженного сигнала, поступающего на приемник дистанционного неконтактного взрывателя, существенно увеличивается по отношению к прототипу и, тем самым, обеспечивается повышение вероятности преждевременного подрыва боеприпаса 2, т.е. повышение надежности защиты объекта 3.The reflective properties of the plasma-vortex formation 6 due to the presence of aluminum dioxide in the droplet phase significantly exceed the similar characteristics of the aerosol cloud of the prototype, since the physical phenomenon of reflection of radiation in the direction of the attacking munition 2 is much more effective than scattering in an aerosol dispersed medium. As a result, the level of the reflected signal arriving at the receiver of the remote proximity fuse significantly increases with respect to the prototype and, thereby, increases the likelihood of premature detonation of ammunition 2, i.e. improving the reliability of protection of the object 3.

Эти преимущества предложенного способа реализуются для широкого диапазона средств поражения с неконтактными дистанционными взрывателями, работающими в радио- и оптическом диапазонах длин волн.These advantages of the proposed method are realized for a wide range of weapons with non-contact remote fuses operating in the radio and optical wavelength ranges.

Кроме того, технический результат от применения предложенного способа обусловлен еще и тем, что воздействие средства защиты в виде плазменно-вихревого образования 6 на средство поражения осуществляется не только в отношении неконтактного дистанционного взрывателя, но и в отношении головки самонаведения (ГСН) АЭ ВТО. Такое воздействие обусловлено тем, что при подрыве полого цилиндрического заряда бризантного взрывчатого вещества и алюминиевой трубки за счет ударного торможения плазменной струи на атмосферном воздухе генерируется мощный высокоэнергетичный импульс широкополосного электромагнитного излучения оптического диапазона спектра (0,19…14 мкм). Яркость такого излучения многократно превышает яркость солнечного излучения и соответствует радиационным температурам 15000…20000 K, фронт нарастания интенсивности излучения приходится на микросекундный диапазон длительностей.In addition, the technical result from the application of the proposed method is also due to the fact that the impact of the protective equipment in the form of a plasma-vortex formation 6 on the means of destruction is carried out not only with respect to the non-contact remote fuse, but also with respect to the homing head (GOS) of the AE of the WTO. This effect is due to the fact that when a hollow cylindrical charge of a blasting explosive and an aluminum tube is detonated due to the shock braking of a plasma jet in atmospheric air, a powerful high-energy pulse of broadband electromagnetic radiation of the optical spectrum range (0.19 ... 14 μm) is generated. The brightness of such radiation is many times higher than the brightness of solar radiation and corresponds to radiation temperatures of 15,000 ... 20,000 K, the front of increasing radiation intensity falls on the microsecond duration range.

Воздействие на ГСН заключается, во-первых, в мощном импульсе излучения (вспышка) при подрыве БПОД в атмосферном воздухе (оптико-электронные ГСН всех существующих и перспективных спектральных диапазонов работы) и, во-вторых, в экранирующем действии долгоживущего плазменно-вихревого образования 6 (ГСН радио- и оптического диапазонов), которое приводит к потере цели ГСН средства поражения.The impact on the seeker consists, firstly, in a powerful radiation pulse (flash) during the detonation of LARP in atmospheric air (optical-electronic seekers of all existing and prospective spectral ranges of operation) and, secondly, in the screening effect of a long-lived plasma-vortex formation 6 (GOS radio and optical ranges), which leads to the loss of the target of the GOS means of destruction.

Таким образом, при реализации предложенного способа осуществляется многоканальное воздействие на системы наведения и подрыва средства поражения, что обуславливает повышение надежности защиты объектов и расширение области применения способа.Thus, when implementing the proposed method, there is a multi-channel effect on the guidance and detonation systems of the means of destruction, which leads to an increase in the reliability of protection of objects and the expansion of the scope of the method.

Расширение возможностей по применению предложенного способа заключается в том, что способ может быть использован для защиты объектов от средств поражения, не оснащенных неконтактным дистанционным взрывателем. В этом случае воздействие осуществляется только на головку самонаведения.The expansion of the possibilities for the application of the proposed method lies in the fact that the method can be used to protect objects from weapons, not equipped with a non-contact remote fuse. In this case, the impact is carried out only on the homing head.

Claims (1)

Способ защиты объекта от средств поражения с оптико-электронными и радиолокационными системами наведения и подрыва, предусматривающий определение траектории средства поражения, доставку средства защиты объекта в расчетную точку траектории атакующего средства поражения и приведение средства защиты объекта в рабочее состояние, отличающийся тем, что защиту объекта осуществляют с помощью плазменно-вихревого образования, сформированного при подрыве средства защиты в виде корпуса с полым цилиндрическим зарядом бризантного взрывчатого вещества и алюминиевой трубкой в полости цилиндрического заряда в качестве плазмообразующего вещества.A method of protecting an object from means of destruction with optical-electronic and radar guidance and detonation systems, which includes determining the path of the weapon, delivering the means of protection of the object to the calculated point of the trajectory of the attacking means of destruction and bringing the means of protection of the object into working condition, characterized in that the object is protected with the help of a plasma-vortex formation formed by detonating a protective device in the form of a body with a hollow cylindrical charge of a blasting explosive eschestva aluminum tube and the cylindrical cavity in charge as the plasma substance.

Images