Способ защиты подводной лодки от широкополосной мины- торпеды и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области защиты подводных лодок от торпед или мин, преимущественно широкополосных мин-торпед. Способ заключается в том, что при обнаружении гидроакустической станцией миноискания подводной лодки широкополосной мины-торпеды ее классифицируют и с помощью боевой информационно-управляющей системы подводной лодки вырабатывают данные стрельбы. Производят маневр уклонения подводной лодки изменением курса или реверсом и выстреливают устройство, несущее реактивные снаряды, а с приходом устройства в расчетную точку на участке пути его движения производят пуски реактивных снарядов, эпицентры взрывов которых одновременно и равномерно, исключая образование непораженных участков, распределяются в объеме водного пространства, ограниченного эллипсоидом, за центр которого принята точка вероятного местонахождения мины-торпеды до выхода торпеды из стартового контейнера. При этом устройство выстреливают до входа ПЛ в зону поражения миной-торпедой. Устройство, с помощью которого реализуют способ, размещается в торпедном аппарате подводной лодки, полностью снаряженное и готовое к выстрелу. Оно содержит корпус с рулями-стабилизаторами и разъемом ввода данных. Внутри корпуса установлены маршевый двигатель с электрозапалом, источники питания, бортовые приборы управления, боевая часть с пусковыми стаканами, в которых находятся реактивные снаряды строго определенных номеров. Пусковые стаканы реактивных снарядов размещены отдельными секциями вдоль продольной оси устройства. Каждый снаряд снабжен реактивным двигателем с электрозапалом, который электрически соединен с бортовыми приборами управления, и взрывчатым веществом с электровзрывателем, который электрически соединен с бортовыми приборами управления. Достигается повышение эффективности защиты подводной лодки от широкополосной мины торпеды. 2 с. и 6 з.п.ф-лы, 15 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области защиты подводных лодок (ПЛ) от торпед или мин, преимущественно от широкополосных мин-торпед.

Известен способ защиты ПЛ от широкополосной мины-торпеды, заключающийся в обнаружении мины-торпеды, классификации ее и уклонении от нее путем изменения курса или производства реверса [Хвощ В.А. Тактика подводных лодок. - М.: Военное издательство. - 1989. - С.152].

Недостатком известного способа является низкая эффективность защиты ПЛ, так как даже при обнаружении подводной лодкой широкополосной мины-торпеды на предельной дистанции ПЛ, совершая маневр уклонения, в силу инерции войдет в зону поражения миной-торпедой, радиус поражения которой составляет 1000 метров [Кондратович А.А. Пиянзов Г.Г. Противоминное оружие. - М.: Военное издательство. - 1989. - С. 51-53; Янковский В. Минная война на море. - Зарубежное военное обозрение. - 1980. - 2 - С. 72].

Известна система противоторпедной защиты "Смерч-3", имеющая в своем составе реактивную бомбовую установку РБУ - 1000, которая содержит параллельно расположенные направляющие (стволы) с размещенными в них реактивными снарядами, каждый из которых снабжен реактивным двигателем с электрозапалом и взрывчатым веществом (ВВ) с электровзрывателем, при этом электрозапал реактивного двигателя и электровзрыватель ВВ электрически соединены с системой управления стрельбой и информационно-управляющей системой [Венникас P.P. Боевые средства флота. - Ч. 2. - Противолодочное, торпедное, минное и противоминное оружие. - М.: Воениздат МО СССР, 1978. - С. 194, 197].

Однако известное устройство используется для защиты надводных кораблей (НК) от торпед. Использование его с ПЛ для защиты ПЛ от широкополосной мины-торпеды обусловит низкую эффективность защиты ПЛ в связи с невозможностью нейтрализации мины-торпеды до выхода торпеды из стартового контейнера, так как реактивные снаряды будут иметь дальность хода под водой, не достаточную для поражения мины-торпеды.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ защиты надводных кораблей (НК) от торпед, заключающийся в обнаружении торпеды, классификации ее, выработке данных стрельбы и производстве выстрела для поражения цели реактивными глубинными бомбами из реактивной бомбовой установки РБУ - 1000 [Широкорад А.Б. Оружие отечественного флота 1945-2000. - М.: Изд-во Харвест. ACT. 1945. - 2001 - С. 570-576].

Однако известный способ используется для защиты надводных кораблей от торпед. Использование его для защиты подводных лодок от широкополосной мины-торпеды обусловит низкую эффективность защиты ПЛ в связи с невозможностью нейтрализации мины-торпеды до выхода торпеды из стартового контейнера, так как реактивные снаряды будут иметь дальность хода под водой, не достаточную для поражения мины-торпеды.

Наиболее близким к заявляемому устройству по назначению и технической сущности является ракета подлодочного базирования 81р, содержащая корпус, маршевый двигатель с электрозапалом, источники питания, боевую часть с ВВ и электровзрывателем, бортовые приборы управления ракетой, которые электрически соединены с электрозапалом маршевого двигателя, электровзрывателем ВВ и боевой информационно-управляющей системой (БИУС) [Венникас P.P. Боевые средства флота. - Ч.2. - Противолодочное, торпедное, минное и противоминное оружие. - М.: Воениздат МО СССР, 1978. - С. 165-169].

Недостатком устройства-прототипа является низкая эффективность защиты ПЛ от широкополосной мины-торпеды, обусловленная низкой вероятностью нейтрализации последней до выхода торпеды из стартового контейнера, так как конструкция прототипа предполагает наличие сосредоточенного заряда, что не позволяет формировать оптимальное силовое поле взрывов заряда ВВ.

Здесь и далее при изложении сущности изобретения под нейтрализацией широкополосной мины-торпеды до выхода торпеды из стартового контейнера понимается либо уничтожение широкополосной мины-торпеды до выхода торпеды из стартового контейнера силовым полем взрывов зарядов, либо подавление работы ее гидроакустического комплекса (ГАК) путем создания вокруг мины-торпеды мощного звукового поля взрыва, а также объемной реверберации, вызванной наполнением водного пространства газовыми пузырями, и резкого изменения градиента температур и давлений.

Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается в повышении эффективности защиты подводной лодки от широкополосной мины-торпеды путем увеличения вероятности нейтрализации мины-торпеды до выхода торпеды из стартового контейнера.

Это достигается тем, что в способе защиты подводной лодки от широкополосной мины-торпеды, заключающемся в обнаружении мины-торпеды, ее классификации, выработке данных стрельбы и производстве выстрела, производят маневр уклонения и выстреливают устройство, несущее реактивные снаряды, а с приходом устройства в расчетную точку на дальнейшем участке пути его движения по программе производят пуски реактивных снарядов, эпицентры взрывов которых одновременно и равномерно, исключая образование непораженных участков, распределяются в объеме водного пространства, ограниченного эллипсоидом с полуосями a_x, b_y, c_z, за центр которого принимают точку вероятного местонахождения широкополосной мины-торпеды до выхода торпеды из стартового контейнера. При этом маневр уклонения производят изменением курса подводной лодки или реверсом, выстреливают устройство до входа ПЛ в зону поражения миной-торпедой на дистанции D_в, определяемой по формуле где R_п - радиус поражения подводной лодки широкополосной миной-торпедой, м; σ_д- суммарная среднеквадратическая ошибка по дистанции, м; V_пл - скорость уклоняющейся подводной лодки, м/с; V_y - скорость устройства, м/с.

Дистанцию D_p от места выстреливания устройства до расчетной точки начала пусков устройством реактивных снарядов определяют по формуле D_p = D_в-3σ_д; участок пути S_п движения устройства с пуском реактивных снарядов определяют по формуле S_п = 6σ_д; полуоси а_х, в_у, с_z, определяют по формулам a_x = 3σ_д; b_у = 3σ_к; c_z = 3σ_г, где а_x - большая горизонтальная полуось эллипсоида, м; b_у - малая горизонтальная полуось эллипсоида, м; с_z - вертикальная полуось эллипсоида, м; σ_д - суммарная среднеквадратическая ошибка по дистанции, м;
σ_к - суммарная среднеквадратическая ошибка по курсу, м;
σ_г - суммарная среднеквадратическая ошибка по глубине, м;
Это достигается также тем, что в устройстве защиты ПЛ от широкополосной мины-торпеды, содержащем корпус, маршевый двигатель с электрозапалом, источники питания, боевую часть с взрывчатым веществом и электровзрывателем, бортовые приборы управления, электрически соединенные с электрозапалом маршевого двигателя, электровзрывателем взрывчатого вещества боевой части и с боевой информационно-управляющей системой ПЛ, боевая часть выполнена с поперечными секциями, веерообразно развернутыми вокруг продольной оси устройства, в которых размещены пусковые стаканы с реактивными снарядами попарно, параллельно и противоположно направленные один к другому и перпендикулярно к продольной оси устройства, причем каждый реактивный снаряд снабжен реактивным двигателем с электрозапалом, который электрически соединен с бортовыми приборами управления, и взрывчатым веществом с электровзрывателем, который электрически соединен с бортовыми приборами управления и с боевой информационно-управляющей системой ПЛ.

При этом секции пусковых стаканов реактивных снарядов развернуты в обе стороны по отношению к диаметральной плоскости устройства каждая на свой угол, определяемый по формуле

где R - расчетный радиус поражения широкополосной мины-торпеды силовым полем взрыва заряда взрывчатого вещества реактивного снаряда, м;
m - безразмерная величина, последовательно принимающая значения целых положительных чисел от нуля до м;
n - безразмерная величина, последовательно принимающая значения целых положительных чисел от нуля до значения, соответствующего пределу перехода угла разворота секций боевой части устройства через 90^o.

Каждый электровзрыватель взрывчатого вещества имеет линию задержки взрыва после пуска реактивных снарядов, которая может быть выполнена в виде ячейки R-C с определенной емкостью конденсатора С и суммарным сопротивлением R в цепи подстроечного резистора.

Внешне заявляемое устройство может быть выполнено в виде ракеты подлодочного базирования. Оно размещается в торпедном аппарате (ТА) подводной лодки, полностью снаряженное и готовое к выстрелу.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена схема защиты ПЛ от широкополосной мины-торпеды; на фиг.2 - область поражаемого водного пространства, ограниченного эллипсоидом с полуосями a_x, в_у, с_z; на фиг. 3 - общий вид и компоновка заявляемого устройства (ракеты); на фиг.4-12 - поперечные сечения ракеты соответственно по А-А, Б-Б, В-В, Г-Г, Д-Д, Е-Е, Ж-Ж, З-З, И-И; на фиг.13 - пусковой стакан в разрезе; на фиг.14 - общий вид и компоновка реактивного снаряда; на фиг.15 (а, б) - электросхема линии задержки взрыва электровзрывателя дистанционного типа взрывчатого вещества реактивного снаряда [P. M. Терещук и др. Справочник радиолюбителя, Ч. 2, изд. "Техника". - Киев, 1971 г. С.664].

В табл.1 приведены технические характеристики секций и реактивных снарядов, а также значения емкости и сопротивления для каждого реактивного снаряда одного из конкретных примеров; в табл.2 приведена программа пусков реактивных снарядов.

Устройство содержит (фиг.3) корпус 1 с рулями-стабилизаторами 2 и разъемом ввода данных 3. Внутри корпуса установлены маршевый двигатель 4 с электрозапалом 5, источники питания 6, бортовые приборы управления 7, боевая часть 8 с пусковыми стаканами 9, в которых находятся реактивные снаряды 10 (в конкретном примере их 100 штук) строго определенных номеров (табл.2).

Пусковые стаканы 9 реактивных снарядов размещены отдельными секциями 11 (в данном случае их 9) вдоль продольной оси устройства. Каждая секция имеет разное, но четное количество пусковых стаканов, расположенных попарно во взаимно противоположных направлениях параллельно друг другу и перпендикулярно к продольной оси устройства. Секции пусковых стаканов веерообразно развернуты вокруг продольной оси устройства в обе стороны от диаметральной плоскости устройства, каждая на свой угол, определяемый по формуле (2), приведенной выше.

Внутри каждого пускового стакана (фиг.13) под углом 30^o выполнены П-образные нарезы 12 для придания начального вращательного движения реактивному снаряду в момент его пуска.

Реактивный снаряд 10 (фиг. 14) содержит корпус 13 с эллиптической головкой 14, цилиндрической средней 15 и конической хвостовой 16 частями. Снаружи корпуса снаряда на хвостовой его части установлено 4 стабилизатора 17, которые повернуты под углом 3,5^o к продольной оси снаряда в направлении винтовых П-образных нарезов пускового стакана для придания вращательного движения реактивному снаряду после выхода его из пускового стакана. На стабилизаторах выполнены цилиндрические наделки 18, входящие в винтовые П-образные нарезы 12 пускового стакана 9 при размещении в нем реактивного снаряда 10, причем одна из наделок механически связана с контактом потери жесткой связи ПЖС₁ (фиг.15, а) а другая - с ПЖС₂ (фиг.15, б).

Каждый снаряд снабжен реактивным двигателем 19 с электрозапалом 20, взрывчатым веществом 21 с электровзрывателем (ЭВ) 22 дистанционного принципа действия и контактным взрывателем 23 (последний предназначен для подрыва ВВ реактивного снаряда в случае удара его о корпус широкополосной мины).

Реактивный двигатель снаряда имеет сопло с определенной площадью критического 24 и выходного 25 сечений и снаряжен твердым топливом 26 определенной массы. Электровзрыватель 22 взрывчатого вещества 21 имеет линию задержки взрыва, выполненную по схеме, представленной на фиг.15.

Заявляемые способ и устройство реализуют следующим образом (фиг.1-15).

Гидроакустической станцией миноискания подводной лодки (ГАСМ ПЛ) обнаруживают в точке "О" широкополосную мину-торпеду, классифицируют ее и с помощью боевой информационно-управляющей системы подводной лодки (БИУС ПЛ) вырабатывают данные стрельбы, которые непрерывно вводят через разъем ввода данных 3 в бортовые приборы 7 управления устройством, которое находится в торпедном аппарате (ТА) ПЛ, полностью снаряженное и готовое к выстрелу. Производят маневр уклонения подводной лодки и выстреливают устройство из ТА ПЛ, несущее реактивные снаряды, с возникновением опасности входа подводной лодки в зону поражения широкополосной миной-торпедой (фиг.1, окружность с радиусом _п) на дистанции D_в, определяемой по выше приведенной формуле (1). При этом устройство нейтрализует мину-торпеду до входа ПЛ в зону поражения широкополосной миной-торпедой.

При выходе устройства раскрываются рули-стабилизаторы 2, запускается маршевый двигатель 4 и устройство, управляемое бортовыми приборами 7, направляется к широкополосной мине-торпеде (фиг.2).

С приходом устройства в расчетную точку, дистанция до которой (от места выстреливания устройства) рассчитывается БИУС по формуле D_p = D_в-3σ_д, на участке дальнейшего пути движения ракеты S_п = 6σ_д бортовые приборы 7 вырабатывают команду на выполнение программы пусков реактивных снарядов согласно табл.2. Для решения этой задачи в составе бортовых приборов управления устройством имеется цифровое вычислительное устройство (не показано), которое обеспечивает выдачу сигналов (подачу питания) от источников питания 6 на электрозапал 20 реактивного двигателя 19 каждого снаряда секции в зависимости от времени его пуска.

С подачей электропитания от источников 6 на электрозапал 20 реактивного двигателя 19 снаряда 10 происходит возгорание твердого топлива 26 (может быть использовано топливо марки ВИ-М) и истечение образовавшихся газов через критическое 24 и выходное 25 сечения сопла, благодаря чему происходит пуск реактивного снаряда 10. С началом движения реактивного снаряда в пусковом стакане контакт потери жесткой связи ПЖС₁ (фиг.15, а) переключается из положения 1-2 в положение 3-4. При этом напряжение на конденсаторе прикладывается к базе транзистора Т, вследствие чего коллекторный ток резко возрастает и реле Р срабатывает. Его нормально замкнутый контакт К размыкается. С выходом снаряда из пускового стакана 9 замыкается контакт ПЖС₂ (фиг.15, б). Одновременно начинается разряд конденсатора С, отрицательное напряжение на базе постепенно уменьшается и достигает величины, при которой коллекторный ток снизится настолько, что станет недостаточным для удержания якоря реле. Нормально замкнутый контакт К реле замыкается и электроток от источника питания подается на ЭВ дистанционного типа (фиг.15, б), вследствие чего произойдет подрыв снаряда в определенной точке водного пространства одновременно с подрывом всех выпущенных устройством реактивных снарядов. При этом эпицентры взрывов одновременно и равномерно, исключая образование непораженных участков, распределяются в объеме водного пространства, ограниченного эллипсоидом с полуосями a_x = 3σ_д; b_у = 3σ_к; c_z = 3σ_г. За центр эллипсоида принимают точку "О" вероятного местонахождения широкополосной мины-торпеды до выхода торпеды из стартового контейнера мины-торпеды (фиг.2).

Одновременность и равномерность распределения эпицентров взрывов реактивных снарядов в указанном объеме водного пространства достигается тем, что пуски реактивных снарядов производятся под разными углами, в разном количестве через определенные промежутки времени (определенные промежутки пути движения устройства), а сами реактивные снаряды имеют разные дистанции и времена их прохождения, обусловленные разными массами твердого топлива реактивных двигателей, разными площадями критических и выходных сечений их сопел, а также разными емкостями конденсаторов и величинами суммарного сопротивления схем задержки срабатывания электровзрывателей взрывчатого вещества (табл.1).

Промежутки времени пуска реактивных снарядов и время задержки взрыва вырабатывается БИУС, причем изменение времени задержки взрыва может осуществляться путем изменения сопротивления на резисторе R электродвигателем Д, электрически связанным с БИУС.

Предложенный способ позволяет повысить эффективность защиты ПЛ от широкополосной мины-торпеды путем увеличения вероятности ее нейтрализации до выхода торпеды из стартового контейнера.

Вероятность нейтрализации широкополосной мины-торпеды рассредоточенными зарядами взрывчатого вещества реактивных снарядов, которые несет предложенное устройство, определяется по формуле [Советников А.А. Теория вероятностей и ее применение для решения задач ВМФ. - Л.: Воениздат. - 1968]

где Р - вероятность того, что широкополосная мина-торпеда окажется в поражаемом объеме водного пространства, ограниченного эллипсоидом с полуосями a_x = 3σ_д; b_у = 3σ_к; c_z = 3σ_г,
Ф - функция Лапласа;
Р=Ф(6)(Ф(6)(Ф(6).

Определяя по табл.2 значения функции Лапласа [Венцель Е.С. Теория вероятностей. - М. : Гос. изд. физ. - мат. литературы. - 1962], получаем: Р= 0,99999...•0,99999...•0,99999...≈1,
то есть осуществляется практически достоверное покрытие широкополосной мины-торпеды или, иными словами, мина-торпеда окажется в поражаемой зоне с вероятностью, близкой к единице. Такая вероятность, соответствующая вероятности нейтрализации широкополосной мины-торпеды до входа ПЛ в зону поражения миной-торпедой, а следовательно, и до выхода торпеды из стартового контейнера, позволяет подводной лодке избежать поражения широкополосной миной-торпедой, даже если ПЛ временно окажется в зоне поражения.

Формула изобретения

1. Способ защиты подводной лодки от широкополосной мины-торпеды, заключающийся в обнаружении мины-торпеды, классификации ее, выработке данных стрельбы и производстве выстрела, отличающийся тем, что производят маневр уклонения и выстреливают устройство, несущее реактивные снаряды, а с приходом устройства в расчетную точку на участке пути его движения производят пуски реактивных снарядов, эпицентры взрывов которых одновременно и равномерно, исключая образование непораженных участков, распределяются в объеме водного пространства, ограниченного эллипсоидом, за центр которого принята точка вероятного местонахождения мины-торпеды до выхода торпеды из стартового контейнера.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что маневр уклонения производят изменением курса подводной лодки или реверсом.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что устройство выстреливают до входа подводной лодки в зону поражения миной-торпедой на дистанции D_в, определяемой по формуле

где R_п - радиус поражения подводной лодки миной-торпедой, м;
σ_д - суммарная среднеквадратическая ошибка по дистанции, м;
V_пл - скорость уклоняющейся подводной лодки, м/с;
V_у - скорость устройства, м/с.

4. Способ по п. 1 или 3, отличающийся тем, что дистанцию D_р от места выстреливания устройства до расчетной точки начала пусков устройством реактивных снарядов определяют по формуле
D_p = D_в-3σ_д.
5. Способ по п.1 или 3, отличающийся тем, что участок пути _п движения устройства с пуском реактивных снарядов определяют по формуле
S_п = 6σ_д.
6. Способ по п. 1 или 3, отличающийся тем, что полуоси а_х, b_у, с_z эллипсоида определяют по формулам
α_x = 3σ_д; b_у = 3σ_к;
c_z = 3σ_г,
где σ_к - суммарная среднеквадратическая ошибка по курсу, м;
σ_г - суммарная среднеквадратическая ошибка по глубине, м;
7. Устройстве защиты подводной лодки от широкополосной мины-торпеды, содержащее корпус, маршевый двигатель с электрозапалом, источники питания, боевую часть с взрывчатым веществом и электровзрывателем, бортовые приборы управления, электрически соединенные с электрозапалом маршевого двигателя, электровзрывателем взрывчатого вещества боевой части и с боевой информационно-управляющей системой подводной лодки, отличающееся тем, что боевая часть выполнена с поперечными секциями, веерообразно развернутыми вокруг продольной оси устройства, в которых размещены пусковые стаканы с реактивными снарядами попарно, параллельно и противоположно направленные один к другому и перпендикулярно к продольной оси устройства, причем каждый реактивный снаряд снабжен реактивным двигателем с электрозапалом, который электрически соединен с бортовыми приборами управления, и взрывчатым веществом с электровзрывателем, который электрически соединен с бортовыми приборами управления и с боевой информационно-управляющей системой подводной лодки.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что угол разворота α^m_n каждой секции боевой части устройства по отношению к его диаметральной плоскости в обе стороны определяется по формуле

где R - расчетный радиус поражения широкополосной мины-торпеды силовым полем взрыва заряда взрывчатого вещества реактивного снаряда, м;
m - безразмерная величина, последовательно принимающая значения целых положительных чисел от нуля до м;
n - безразмерная величина, последовательно принимающая значения целых положительных чисел от нуля до значения, соответствующего пределу перехода угла разворота секций боевой части устройства через 90^o.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20