Устройство противодействия радиолокационному обнаружению плоских палубных надстроек корабля

 

Изобретение относится к судостроению и касается создания средств для противодействия радиолокационному обнаружению плоских палубных надстроек кораблей. Устройство предназначено для противодействия радиолокационному обнаружению плоских палубных надстроек корабля, возвышающихся над уровнем его главной палубы. В частности, это устройство используется для противодействия обнаружению батареи ракет в походном положении, размещаемой на борту корабля. Ракеты расположены в вертикальных пусковых шахтах, частично размещенных под главной палубой и закрытых в их верхней части при помощи поворотных створок. Створки в закрытом положении образуют, по меньшей мере, часть возвышающейся над уровнем главной палубы надстройки. Устройство содержит, по меньшей мере, на каждой из сторон левого и правого борта возвышающейся над главной палубой корабля надстройки, по меньшей мере, один плоский и наклонный экран, выполненный с возможностью отражать падающий на него пучок электромагнитных волн в направлении, отличном от направления падения пучка, и выступающий по отношению к поверхности палубы на высоту (Н), превышающую высоту (h) палубной надстройки. Наклон отражающих экранов ориентирован с возможностью их приближения к выступающей над палубой надстройке по мере удаления от поверхности палубы. Устройство имеет защитную сетку, отражающую электромагнитные волны и натянутую над надстройкой, выступающей над поверхностью палубы корабля. Технический результат реализации изобретения заключается в устранении влияния сооружения, возвышающегося над главной палубой и являющегося частью ракетных батарей в небоевом положении, на общую радиолокационную отражающую способность корабля. 8 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение касается устройства противодействия радиолокационному обнаружению плоских палубных надстроек кораблей.

Известно, что вооружение современного боевого корабля в дополнение к традиционно используемым пушкам и торпедам или вместо них обычно включает в себя батареи противокорабельных ракет или противовоздушных ракет. Эти ракеты, а также средства их запуска, могут быть размещены в сооружении, возвышающемся над главной палубой данного боевого корабля. Однако, учитывая возрастающую в этой связи вероятность радиолокационного обнаружения предпочтительно, чтобы указанные ракетные батареи в максимально возможной степени располагались внутри корпуса корабля.

В этом случае ракеты могут быть размещены в вертикальных пусковых шахтах, закрытых в их верхней части поворотными створками, которые в их закрытом положении, то есть в не боевом или походном положении, когда не предполагается выполнение стрельб, лишь слегка выступают наружу по отношению к главной палубе корабля.

Таким образом, в походном состоянии выступающая над уровнем главной палубы часть конструкции ракетных батарей содержит только створки пусковых шахт в их закрытом положении. Эта часть их конструкции может содержать, кроме того, каналы отведения потока выхлопных газов ракетных двигателей, образующихся при запуске этих ракет. И во всех случаях часть конструкции ракетных батарей подобного типа, сформированная на главной палубе корабля, выполняется по возможности плоской и как можно меньше выступающей над уровнем этой главной палубы. В результате общая радиолокационная отражающая способность корабля формируется в основном за счет других выступающих над уровнем его главной палубы сооружений, таких, например, как главная надстройка, средняя надстройка, ходовая рубка, мачты, антенны различных радиотехнических систем и т.п.

Однако, хотя и в относительно небольшой степени, радиолокационная отражающая способность возвышающегося над уровнем главной палубы сооружения, представляющего собой часть ракетной батареи в ее походном положении, частично скрытой под главной палубой, неблагоприятным образом влияет на общую радиолокационную отражающую способность боевого корабля.

Таким образом, задача, положенная в основу настоящего изобретения, состоит в том, чтобы сделать скрытой для радиолокационного обнаружения верхнюю часть возвышающегося над уровнем главной палубы сооружения, представляющего собой часть ракетных батарей в не боевом положении, для того, чтобы она не оказывала влияния на общую радиолокационную отражающую способность данного корабля.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве в соответствии с предлагаемым изобретением, позволяющим сделать практически невидимым для электромагнитных волн плоскую палубную надстройку, возвышающуюся над главной палубой боевого корабля, в частности верхнюю надстройку ракетной батареи в ее походном положении, размещенную на борту корабля, причем ракеты батареи располагаются в вертикальных пусковых шахтах, размещенных частично под главной палубой корабля и перекрытых в их верхней части поворотными створками, которые в своем закрытом положении образуют по меньшей мере часть упомянутой надстройки, согласно изобретению предусмотрены: - по меньшей мере на каждой из сторон левого борта и правого борта возвышающейся над главной палубой надстройки по меньшей мере один плоский и наклонный экран, выполненный с возможностью отражать падающий на него пучок электромагнитных волн в направлении, отличном от направления падения пучка, и выступающий по отношению к главной палубе корабля на высоту, превышающую высоту указанной палубной надстройки, причем наклон отражающих экранов ориентирован с возможностью их приближения к выступающей над главной палубой надстройке по мере удаления от поверхности палубы; - защитная сетка, отражающая электромагнитные волны и натянутая над выступающей над поверхностью главной палубы корабля надстройкой.

Таким образом, в случае, когда радиолокационная станция обнаружения, располагающаяся поперечно по отношению к кораблю, посылает пучок электромагнитных волн, падающий на возвышающуюся над главной палубой надстройку, она не может принять соответствующий отраженный пучок электромагнитных волн, поскольку указанный падающий пучок электромагнитных волн попадает на один из плоских отражающих экранов или на защитную сетку.

Благодаря наличию защитной сетки, натянутой над возвышающейся над главной палубой надстройкой, высота отражающих экранов может быть относительно небольшой. Действительно, пучки посланного радаром радиолокационного излучения, проходящие выше отражающих экранов и падающие на защитную сетку, также отражаются от нее в другом направлении.

Защитная сетка предпочтительно натянута между свободными краями плоских наклонных отражающих экранов, противоположными краям, лежащим на поверхности главной палубы корабля, таким образом, чтобы высота расположенная защитной сетки относительно поверхности главной палубы была равна высоте над поверхностью этой палубы плоских наклонных отражающих экранов.

Таким образом, указанные плоские наклонные отражающие экраны и натянутая поверх них защитная сетка образуют конструкцию противодействия радиолокационному обнаружению, охватывающую рассматриваемую возвышающуюся над поверхностью главной палубы надстройку, делая ее практически невидимой для радиолокатора.

Для того чтобы в еще большей степени повысить эффект защиты от радиолокационного обнаружения при помощи создания соответствующей оболочки, предпочтительно, чтобы устройство в соответствии с предлагаемым изобретением содержало в дополнение к плоским наклонным отражающим экранам левого и правого бортов подобные указанным экранам дополнительные плоские наклонные отражающие экраны, образующие совместно с отражающими экранами левого и правого бортов многогранник, окружающий рассматриваемую возвышающуюся над главной палубой корабля надстройку, причем защитная сетка натягивается между свободными кромками всех плоских наклонных отражающих экранов.

В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения заявленное устройство содержит четыре плоских наклонных отражающих экрана, в том числе один экран левого борта и один экран правого борта, которые образуют четырехгранник типа усеченной пирамиды, охватывающий возвышающуюся над главной палубой корабля надстройку.

В том же время, для того чтобы такая защита от радиолокационного обнаружения не создавала помех для запуска ракет, конструкция выполняется таким образом, чтобы высота указанных плоских наклонных отражающих экранов и высота расположения защитной сетки была меньше длины поворотных створок закрытия пусковых шахт ракет и чтобы защитная сетка могла быть разорвана каждой из указанных створок при ее переходе из закрытого положения в открытое. Таким образом, путем простого открытия створок обеспечивается разрыв защитной сетки и освобождается проход против соответствующей пусковой шахты для оперативного запуска ракет.

Следует отметить, что защитная сетка должна, с одной стороны, легко разрываться створками ракетных пусковых шахт при их открытии, а с другой стороны, должна быть достаточно прочной для того, чтобы выдерживать ветровые воздействия и воздействия морских волн, захлестывающих на палубу корабля. Было установлено, что имеется возможность удовлетворить этим противоречивым требования при изготовлении указанной сетки из стальной проволоки, диаметр которой не превышает 0,4 см.

В тоже время известно, что радиолокационные станции обнаружения излучают пучки электромагнитных волн, частота которых имеет величину в диапазоне от 2 до 18 ГГц. Электромагнитные волны указанного диапазона могут быть отражены только в том случае, когда наибольший размер ячеек сетки не превышает 0,8 см. В предпочтительном варианте выполнения выбирают сетку с ячейками квадратной формы, длина сторон которых не превышает 0,8 см.

Для того чтобы учесть возможную бортовую качку корабля, как будет показано ниже, угол наклона используемых плоских отражающих экранов по отношению к уровню палубы корабля выбирается не превышающим 60^o.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием примера его осуществления со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых аналогичные элементы обозначены одними и теми же цифровыми позициями и в числе которых: фиг.1 изображает схематический вид сверху носовой части боевого корабля, оборудованной ракетной батареей, защищенной от радиолокационного обнаружения при помощи устройства в соответствии с предлагаемым изобретением; фиг. 2 - схематический вид сверху по стрелке П на фиг.1 предлагаемого устройства противодействия радиолокационному обнаружению, представленного на фиг.1; фиг.3 - схематический вид предлагаемого устройства противодействия радиолокационному обнаружению, соответствующего устройству, которое показано на фиг.2, но со снятой защитной сеткой; фиг. 4 и 5 - схематические виды в разрезе соответственно по линиям IV-IV и V-V на фиг.3; фиг. 6 - процесс открытия створки люка пусковой шахты ракетной батареи, которое приводит к разрыву защитной сетки; фиг. 7 - схема, иллюстрирующая функционирование предлагаемого устройства противодействия радиолокационному обнаружению; фиг.8 - диаграмма, иллюстрирующая изменение угла отражения падающего пучка электромагнитных волн в функции изменения угла падения этого пучка;
фиг.9 - частичный и увеличенный схематический вид согласно примеру выполнения защитной сетки устройства в соответствии с предлагаемым изобретением.

Боевой корабль 1, продольная ось которого обозначена позицией Х-Х и только носовая часть которого схематически представлена на фиг.1, имеет главную палубу 2 и центральную надстройку 3, а также переднюю поворотную артиллерийскую башню 4. Между центральной надстройкой 3 и поворотной артиллерийской башней 4 располагается ракетная батарея 5, окруженная рамой 6 и покрытая защитной сеткой 7 (см. фиг.1). Рама 6 и защитная сетка 7 схематически представлены в увеличенном масштабе на фиг.2.

Как это более наглядно показано на схематических видах в разрезе согласно фиг. 4 и 5, ракетная батарея 5, установленная на борту боевого корабля, содержит несколько ракет 8, размещенных в вертикальных пусковых шахтах 9, располагающихся под главной палубой 2.

В период, когда пуск ракет не производится, часть ракетной батареи 5, представляющая собой надстройку, возвышающуюся над главной палубой 2, содержит в основном базовую площадку 10, несколько закрытых створок 11, каждая из которых перекрывает верхнюю часть пусковой шахты 9 и газоотводных каналов 12, предназначенных для отведения выхлопных газов двигателей (не показаны) ракет 8, образующихся в процессе их запуска. Каждая такая створка 11 закреплена при помощи поворотного шарнира на базовой площадке 10 и выполнена с возможностью поворота относительно оси 13.

В примере осуществления предлагаемого изобретения, представленном на фиг. 1-8, рама 6 образована четырьмя плоскими наклонными поверхностями 14.1-14.4, формирующими усеченную пирамиду с прямоугольным основанием, выступающую по отношению к главной палубе 2. Высота Н рамы 6 над поверхностью палубы 2 превышает соответствующую высоту h возвышающейся над поверхностью палубы надстройки 10, 11 и 12 (в том ее положении, когда створки 11 закрыты, как это показано на фиг.3, 4 и 5). Рама 6 закреплена на главной палубе 2 и/или на базовой площадке 10 своим большим основанием при помощи любых известных и подходящих в данном случае средств, не показанных. В то же время, длина L створок закрытия 11 превышает высоту Н рамы 6.

Каждая сторона 14.1-14.4 рамы, изготовленная, например, из стали, способна отражать электромагнитные волны и формирует плоский отражающий экран, выступающий над поверхностью главной палубы 2, образующий с ее поверхностью угол Ф. Наклон под углом Ф плоских отражающих экранов 14.1-14.4 ориентирован так, чтобы каждый из указанных плоских экранов приближался к рассматриваемой возвышающейся над уровнем главной палубы надстройке 10, 11 и 12 (и,соответственно к другим плоским экранам таким образом, чтобы сформировать малое основание упомянутой усеченной пирамиды) по мере удаления от поверхности главной палубы 2.

Согласно фиг. 1 рама 6, выполненная в виде усеченной пирамиды, располагается таким образом, чтобы ее плоские наклонные отражающие экраны 14.1 и 14.3 были расположены соответственно на левом борту и на правом борту, тогда как плоские наклонные отражающие экраны 14.2 и 14.4 располагаются в поперечном направлении.

Малое основание рамы 6, выполненной в виде усеченной пирамиды, образованное свободными кромками 15.1-5.4 плоских наклонных отражающих экранов 14.1-14.4, противолежащими по отношению к главной палубе 2, перекрыто защитной сеткой 7, закрепленной и натянутой на указанные свободные кромки любым известным, приемлемым в данном случае и не представленным способом. Защитная сетка 7, высота расположения которой над поверхностью главной палубы 2 по существу равна высоте Н рамы 6 над поверхностью палубы, изготовлена из металла и выполнена с возможностью обеспечить отражение электромагнитных волн.

Защитная сетка 7 обладает достаточно высокой механической прочностью и представляет собой самонесущую конструкцию. В то же время механическая прочность защитной сетки 7 такова, чтобы она могла быть частично разорвана при помощи створки 11 люка пусковой ракетной шахты, переходящей в свое открытое положение, как это схематически проиллюстрировано на фиг.6.

Таким образом, при запуске ракеты 8 створка 11 соответствующего люка пусковой шахты открывается, что позволяет локальным образом разорвать защитную сетку 7 против соответствующей пусковой шахты 9, поскольку длина L створки 11 люка пусковой шахты превышает высоту Н расположения защитной сетки над уровнем главной палубы. При этом ракета запускается и свободно проходит сквозь разрыв в защитной сетке 1, тогда как выхлопные газы, образующиеся при запуске ракетного двигателя, отводятся через соответствующий отводной канал 12, как это схематически проиллюстрировано стрелками на фиг.6.

На фиг.7 схематически представлена поверхность главной палубы 2 боевого корабля 1 и используемая в качестве начала отсчета горизонтальная плоскость r-r.

По отношению к исходной горизонтальной плоскости r-r на фиг.7 дополнительно введены следующие обозначения:
- угол I падения пучка приходящих сбоку электромагнитных волн 19, падающих на плоский наклонный отражающий экран 14.3;
- угол R отражения пучка электромагнитных волн 20, соответственно отраженных от экрана;
- угол крена ρ данного корабля 1, измеренный относительно горизонтальной оси Х-Х.

Кроме того, позицией Ф обозначен угол наклона плоских отражающих экранов 14.1-14.4 по отношению к поверхности главной палубы 2 корабля.

Упомянутые выше величины связаны между собой соотношением

Для того чтобы учесть ориентацию главного лепестка диаграммы направленности радиолокационного сигнала, отраженного от возвышающейся над поверхностью главной палубы надстройки, и отклонить его, следует вычесть из величины угла R, определяемого соотношением (1), величину, составляющую 3/2 от ширины LP в три дБ главного лепестка диаграммы направленности обратного рассеивания электромагнитных волн от экрана 14.3. При этом выражение (1) принимает вид

В примере осуществления, в соответствии с которым величина угла наклона Ф выбирается равной 60^o, причем максимальный угол крена ρ данного корабля 1 составляет 5^o и ширина LP на уровне трех дБ равна 5^o, величина угла отражения R выражается следующим соотношением:
(3) R = 42,5^o-I,
как это проиллюстрировано на диаграмме, представленной на фиг.8.

Выражение (3) ясно дает понять, что в том случае, когда угол падения I возрастает, угол отражения R уменьшается. Однако для того, чтобы пучок 20 отраженных электромагнитных волн не возвращался к антенне радиолокационной станции, излучающей падающий на выступающую над главной палубой корабля надстройку ракетной батареи пучок электромагнитных волн 19, то есть для того, чтобы рассматриваемая рама 6 оказалась невидимой для радиолокационной станции обнаружения, необходимо, чтобы угол отражения R постоянно имел величину, превышающую угол падения I излучаемого пучка электромагнитных волн с минимальной предохранительной областью.

Таким образом, как это показано на диаграмме, представленной на фиг.8, в том случае, когда угол падения I пучка электромагнитных волн имеет величину в диапазоне от 0 до 20^o, угол отражения В остается превышающим 22,5^o, что обеспечивает минимальный предохранительный диапазон, составляющий 2,5^o.

Таким образом, можно видеть, что при использовании угла Ф наклона плоских отражающих экранов, равного 60^o, возвышающаяся над уровнем главной палубы корабля надстройка 10, 11, 12 является практически невидимой для падающего на нее пучка электромагнитных волн 19 вплоть до величины угла падения I, составляющего 20^o.

В том случае, когда желательно обеспечить поддержание скрытности палубной надстройки для углов падения пучка электромагнитных волн I, превышающего 20^o, следует уменьшить угол наклона Ф согласно приведенному выше соотношению (2).

Для обеспечения невидимости для радиолокатора известно, что металлическая защитная сетка 7 должна иметь ячейки, наибольший размер которых не должен превышать половину минимальной длины волны полосы частот электромагнитных волн, излучаемых данной радиолокационной станцией обнаружения. Обычно полоса частот излучаемых электромагнитных волн ограничена предельными величинами, заключенными в диапазоне от 2 до 18 ГГц. Принимая во внимание границы этого диапазона, легко понять, что наибольший размер ячеек используемой защитной сетки не должен превышать 8 мм.

На фиг.9 схематически представлен пример выполнения такой защитной сетки 7, имеющей квадратные ячейки и сформированной из проволок основы 17 и уточных проволок 18, располагающихся перпендикулярно друг к другу. В данном случае, размер сторон квадратных ячеек выбирают не превышающим 8 мм, о чем уже было сказано выше.

Диаметр стальных проволок 17 и 18, образующих защитную сетку 7, может иметь величину в диапазоне от 3 до 4 мм для того, чтобы обеспечить определенную механическую прочность (необходимую для противостояния ветровым нагрузкам и нагрузкам от захлестывающих на палубу корабля морских волн). Однако эта защитная сетка 7 не должна быть слишком прочной, поскольку она должна разрываться под действием переходящих в свое открытое положение створок 11.

В случае необходимости, для того, чтобы облегчить разрыв защитной сетки 7 открывающимися створками 11, можно предусмотреть наличие жестких перемычек 16 между защитной сеткой и поворотными створками люков пусковых шахт, как это схематически показано на фиг.4.

Кроме того, на фиг.7 проиллюстрирован падающий боковой пучок электромагнитных волн 21, попадающий на защитную сетку 7 и отраженный этой сеткой в виде пучка электромагнитных волн 22. Можно констатировать, что отраженный пучок электромагнитных волн 22 не может вернуться в направлении антенны, располагающейся сбоку радиолокационной станции обнаружения, излучающей падающий пучок электромагнитных волн 21.

Формула изобретения

1. Устройство противодействия радиолокационному обнаружению плоских палубных надстроек (10, 11, 12) корабля, возвышающихся над уровнем его главной палубы (2), в частности, возвышающейся над уровнем палубы верхней надстройки батареи (5) ракет (8) в походном положении, размещаемой на борту корабля, причем ракеты располагаются в вертикальных пусковых шахтах (9), частично размещенных под главной палубой и закрытых в их верхней части при помощи поворотных створок (11), которые в своем закрытом положении образуют, по меньшей мере, часть возвышающейся над уровнем главной палубы надстройки, отличающееся тем, что это устройство содержит, по меньшей мере, на каждой из сторон левого и правого борта возвышающейся над главной палубой корабля надстройки, по меньшей мере, один плоский и наклонный экран (14.1, 14.3), выполненный с возможностью отражать падающий на него пучок (19) электромагнитных волн в направлении, отличном от направления падения пучка, и выступающий по отношению к поверхности палубы на высоту (Н), превышающую высоту (h) палубной надстройки, причем наклон отражающих экранов ориентирован с возможностью их приближения к выступающей над палубой надстройке по мере удаления от поверхности палубы, и защитную сетку (17), отражающую электромагнитные волны и натянутую над выступающей над поверхностью главной палубы корабля надстройкой.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что защитная сетка (7) натянута между свободными кромками (15.1, 15.3) плоских наклонных отражающих экранов (14.1, 14.3), противолежащих поверхности главной палубы.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно содержит, в дополнение к плоским наклонным отражающим экранам левого и правого бортов (14.1, 14.3), аналогичные дополнительные плоские наклонные отражающие экраны (14.2, 14.4), образующие совместно с отражающими экранами левого и правого бортов многогранник, окружающий возвышающуюся над главной палубой корабля надстройку, при этом защитная сетка (7) натягивается между свободными кромками (15.1-15.4) всех плоских наклонных отражающих экранов (14.1-14.4).

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что содержит четыре плоских наклонных отражающих экрана (14.1-14.4), образующих четырехгранник типа усеченой пирамиды, охватывающий возвышающуюся над главной палубой корабля надстройку.

5. Устройство по любому из пп.2-4, отличающееся тем, что высота (Н) плоских наклонных отражающих экранов и защитной сетки (7) меньше длины (L) поворотных створок (11) закрытия пусковых шахт, при этом защитная сетка (7) выполнена с возможностью разрыва каждой из поворотных створок (11) при переходе последних из закрытого положения в открытое.

6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что угол наклона Ф плоских наклонных отражающих экранов (14.1-14.4) к поверхности главной палубы корабля (2) имеет величину, не превышающую 60°.

7. Устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что наибольший размер ячеек защитной сетки (7) не превышает 0,8 см.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что защитная сетка (7) имеет ячейки квадратной формы со стороной (а), длина которой не превышает 0,8 см.

9. Устройство по любому из пп.1-8, отличающееся тем, что защитная сетка (7) изготовлена из перекрещивающихся стальных проволок (17,18) диаметром, не превышающим 0,4 см.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9