Способ определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску, и устройство для его реализации (варианты)

Группа изобретений относится к противовоздушной оборонительной технике. Согласно предложенному способу защитный боеприпас, подлежащий пуску, выбирают по величине интервала времени между моментами возникновения и обнаружения на РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса сигналов частотой 3Fдо=6Vоfо/С, где С - скорость света, Vo - радиальная скорость защитного боеприпаса, fo - средняя частота излучаемого непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону. Предложенное устройство определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску, содержит РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса, вторую передающую антенну, измеритель интервала времени, дешифратор, регистр сдвига, элемент задержки, а также, при разных скоростях перемещения целей, измеритель скорости цели, два ПЗУ, схему умножения и схему вычитания. Техническим результатом является уменьшение массогабаритных и стоимостных характеристик устройств определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску. 3 н.п. ф-лы, 3 ил.

 

Группа изобретений относятся к радиолокационной технике и может быть использована при создании комплексов активной защиты протяженных объектов при нанесении по ним бомбового, минометного и т.п. ударов сверху.

Известен способ формирования команды на пуск защитного боеприпаса и устройство для его реализации по патенту RU, 2374597, МПК F41H 11/02.

Известный способ формирования команды на пуск защитного боеприпаса, изначально совмещенного с РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (РЛС), и защищаемым объектом и выстреливаемого в необходимый момент времени в предполагаемую точку пространства для встречи через известное время после выстрела с целью, приближающейся к РЛС, заключается в том, что импульс-команду на пуск защитного боеприпаса формируют только при совпадении во времени моментов выдачи команд на пуск защитного боеприпаса, определяемых на разнесенных в пространстве РЛС, по началу возникновения и обнаружения на них сигнала с частотой Fдо=2Vo fo / С, когда цель будет находиться на удалении от РЛС, равном Do+(Vi / Vo)Do, где fo - средняя частота излучаемого непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону,

Vo, Vi, С - соответственно радиальные скорости ОФС и ПТС и скорость света,

Do - расстояние от РЛС до предполагаемой точки встречи ОФС с ПТС.

Известный способ реализован в виде устройства формирования команды на пуск защитного боеприпаса, выполненного в виде двух разнесенных в пространстве РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса, выходы которых подключены к входам блока совпадения, при этом каждая из РЛС содержит приемо-передающую антенну, вход которой, работающий на передачу, подключен к высокомощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, а выход, работающий на прием, подключен к первому входу смесителя, второй вход которого подключен к маломощному выходу передатчика, а выход - к входу фильтра разностных частот, а также обнаружитель сигналов узкополосного спектра частот, выход которого подключен к выходной шине, а вход - к выходу фильтра разностных частот и который содержит последовательно соединенные генератор сигнала непрерывной частоты, второй смеситель, широкополосный фильтр, усилитель - ограничитель, узкополосный полосовой фильтр, амплитудный детектор, компаратор и формирователь импульса.

Данным устройством, при использовании его в качестве определителя подготовленных боеприпасов к пуску, можно определить нужный боеприпас, подлежащий пуску, например, по первоочередности возникновения и обнаружения на одной из двух РЛС разностного сигнала частотой 3Fдо=3(2Vo fo / С).

Известна РЛС измерения начальной скорости снаряда RU, 2367975, МПК G01S 13/58, реализованная в основном идентичным образом, что и РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса, и дополнительно содержащая последовательно соединенные измеритель интервала времени и вычислитель начальной скорости снаряда.

Целью изобретений является уменьшение массогабаритных и стоимостных характеристик устройств определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску.

Поставленная цель достигается за счет определения одного нужного защитного боеприпаса из нескольких, подготовленных к пуску, при использовании всего одной РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса.

На фиг.1 и 2 приведены блок-схемы устройств определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску, и рисунок, поясняющий их работу.

Устройство определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску (фиг.1,а), содержит радиолокационную станцию 1 определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (РЛС-1), вторую передающую антенну 2, вход которой в РЛС-1 подключен к высокомощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, а также последовательно соединенные измеритель 3 интервала времени и дешифратор 4, выходы которого подключены к выходным шинам 5, а выход РЛС-1 подключен непосредственно к входу измерителя 3 интервала времени и через регистр 6 сдвига и элемент 7 задержки к входам сброса измерителя 3 интервала времени и регистра 6 сдвига, выход которого подключен к входу установки дешифратора 4.

Устройство определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску (фиг.1,б), содержит радиолокационную станцию 1 определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (РЛС-1), вторую передающую антенну 2, вход которой в РЛС-1 подключен к высокомощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, а также измеритель 3 интервала времени, выходы которого подключены к вторым входам схемы 12 умножения, а выход РЛС-1 подключен: непосредственно к входу измерителя 3 интервала времени, через регистр 6 сдвига и элемент 7 задержки к входам сброса: измерителя 3 интервала времени, измерителя 8 скорости цели и регистра 6 сдвига, выход которого подключен к входам установки дешифратора 4, а также через измеритель 8 скорости цели к входам постоянных запоминающих устройств ПЗУ₁9 и ПЗУ₂10, выходы ПЗУ₁9 подключены через схему 11 вычитания к входам дешифратора 4, выходы которого подключены к выходным шинам 13, а выходы ПЗУ₂10 через схему 12 умножения подключены ко вторым входам схемы 11 вычитания.

Рассмотрим, в том числе на примере, работу устройств определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску (фиг.1,а, б и фиг.2).

Пусть через приемо-передающую антенну РЛС-1 и передающую антенну 2, установленные, например, на расстоянии АВ=1 м друг от друга, излучают непрерывные сигналы с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону с параметрами сигнала, например, Fm=50 кГц, dfm=50 мГц, fo=100 ГГц, выбранными из условия Do/Vo=fo/Fm dfm и Do=6 м и Vo=150 м/c, а также при скорости приближения цели к антеннам V=2000 м/c(90 м/c) или с опорным сигналом 100 кГц=Fдо, поступающим на низкочастотный смеситель РЛС. Кроме того, пусть сигнал излучается в вертикальной плоскости узконаправленным лучом, а вдоль охраняемого объекта лучом, размеры которого перекрывают длину объекта, а цель падает на объект по вертикали.

Как известно, преобразованные в высокочастотных смесителях РЛС-1 и отфильтрованные фильтрами разностных частот сигналы смешиваются в низкочастотных смесителях РЛС-1 с сигналом частотой 100 кГц и преобразуются в сигналы, например, частотой в 200(+/-)0,5 кГц, попадающие в полосу пропускания (от 183 кГц до 220,5 кГц) широкополосных фильтров РЛС-1, и далее преобразуются усилителями-ограничителями в меандр, из которого узкополосными полосовыми фильтрами РЛС-1, имеющими полосу пропускания от 4189,5 кГц до 4210,5 кГц, выделяют только пусть 21-ю гармонику сигнала частотой [4200 кГц(+/-) 10,5 кГц]. Сигналы после узкополосных полосовых фильтров преобразуются амплитудными детекторами РЛС-1 в постоянное напряжение и сравниваются на компараторах с опорными напряжениями. При превышении амплитуд входных сигналов над опорными на выходах РЛС-1 формируются короткие импульсы.

Тогда, если цель (Ц₊₁₁) падает на объект по вертикальной линии Ц₊₁₁Д₁, отстоящей от антенны РЛС-1 на Д₁А=11 м и от второй передающей антенны на Д1 В=10 м, в результате смешивания в сверхвысокочастотном смесителе (СВЧ) РЛС-1 отраженных и излученных сигналов, на его выходе будет формироваться в течение короткого времени, определяемого полосой пропускания РЛС-1, скоростью и длиной цели, сигнал частотой:

Fp_97,499=[(2Ц₊₁₁А) Fm dfm / С] - (2 V₂₀₀₀ fo Cos6,478 / С)=300 кГц, при удалении цели от антенны РЛС-1 в Ц₊₁₁А=11/ Sin6,478=97,499 м и прохождении излученным сигналом расстояния в 2Ц₊₁₁А=2*97,499 м=194,998 м, который во второй раз будет сформирован на РЛС-1 при достижении целью точки C₁, отстоящей от точки Ц₊₁₁ на удалении в 0,455 м, а от антенны РЛС-1 на удалении в C₁A=97,045 м, после прохождения излученным сигналом приблизительно расстояния в AB+C₁B+C₁A=1 м+96,945 м+97,043 м=194,988 м.

Аналогично, если цель (Ц₊₈) будет падать на объект по вертикальной линии Ц₊₈Д₂, отстоящей от антенны РЛС-1 на Д₂А=8м и от второй передающей антенны на Д₂В=7 м, на выходе СВЧ смесителя РЛС-1 будет формироваться сигнал частотой Fp_97,738=[(2Ц₊₈А) Fm dfm / С] - (2 V₂₀₀₀ fo Cos4,695 / С)=300 кГц при удалении цели от антенны РЛС-1в Ц₊₈A=8/ Sin4,695=97,738 м и прохождении излученным сигналом расстояния в 2Ц₊₈А=2*97,738 м=195,476 м,

который во второй раз будет сформирован на РЛС-1 при достижении целью точки С₂, отстоящей от точки Ц₊₈ на удалении в 0,462 м, а от антенны РЛС-1 на удалении в С₂А=97,276 м, после прохождения излученным сигналом приблизительно расстояния в АВ+С₂В+С₂А=1 м+97,199 м+97,276 м=195,475 м.

Если цель (Ц₊₅) будет падать на объект по вертикальной линии Ц₊₅Д₃, отстоящей от антенны РЛС-1 на Д₃А=5 м и от второй передающей антенны на Д₃В=4 м, на выходе СВЧ смесителя РЛС1 будет формироваться сигнал частотой Fp_97,9=[(2Ц₊₅А) Fm dfm/С] - (2 V₂₀₀₀ fo Cos2,9275/С)=300 кГц при удалении цели от антенны РЛС-1 в Ц_+5А=5/ Sin2,9275=97,9 м и прохождении излученным сигналом расстояния в 2Ц₊₅А=2*97,9 м=195,8 м,

который во второй раз будет сформирован на РЛС-1 при достижении целью точки С₃, отстоящей от точки Ц₊₅ на удалении в 0,477 м, а от антенны РЛС-1 на удалении в С₃А=97,423 м, после прохождения излученным сигналом приблизительно расстояния в АВ+С₃В+С₃А=1 м+97,377 м+97,423 м=195,8 м.

Если цель (Ц₊₀) будет падать на объект по вертикальной линии Ц₊₀А, отстоящей от антенны РЛС-1 на 0 м и от второй передающей антенны на АВ=1 м, на выходе СВЧ смесителя РЛС1 будет формироваться сигнал частотой

Fp₉₈=[(2Ц₊₀A)Fm dfm/C]-(2V₂₀₀₀fo/C)=300 кГц при удалении цели от антенны РЛС1 в Ц₀А=98 м и прохождении излученным сигналом расстояния в 2Ц₊₀А=2*98 м=196 м,

который во второй раз будет сформирован на РЛС-1 при достижении целью точки С₄, отстоящей от точки Ц₊₀ на удалении в 0,5025 м, а от антенны РЛС-1 на удалении в С₄А=97,4975 м, после прохождения излученным сигналом приблизительно расстояния в АВ+С₄В+С₄А=1 м+97,503 м+97,4975 м=196 м.

Если цель (Ц_-3) будет падать на объект по вертикальной линии Ц_-3Д₅, отстоящей от антенны РЛС-1 на Д₅А=3 м и от второй передающей антенны на Д₅В=4 м, на выходе СВЧ смесителя РЛС1 будет формироваться сигнал частотой Fp_97,957=[(2Ц_-3А) Fm dfm / С] - (2 V₂₀₀₀ fo Cosl,755 / С)=300 кГц при удалении цели от антенны РЛС-1 в Ц_-3А=3/ Sinl,755=97,957 м и прохождении излученным сигналом расстояния в 2Ц_-3А=2*97,957 м=195,914, который во второй раз будет сформирован на РЛС-1 при достижении целью точки С₅, отстоящей от точки Ц_-3 на удалении в 0,518 м, а от антенны РЛС-1 на удалении в C₅A=97,439 м, после прохождения излученным сигналом приблизительно расстояния в АВ+С₅В+С₅А=1 м+97,475 м+97,439 м=195,914 м.

Из сказанного видно, что интервалу времени в виде цифрового кода, сформированного на выходе измерителя 3 интервала времени (Ц₊₁₁С₁, Ц₊₈С₂,Ц₊₅С₃,Ц₊₀С₄,Ц_-3С₅):2000 м/с, соответствует определенное удаление места падения цели на объект (возможное место установки конкретного защитного боеприпаса) от антенны РЛС-1(АД₁=+11, АД₂=+8, АД₃=+5, А=0, АД₅=- 3) м.

Очевидно, что так как количество установочных мест защитных боеприпасов на объекте гораздо меньше количества цифровых чисел, которые могут быть сформированы на выходе измерителя 3 интервала времени, то необходимо использовать дешифратор 4 (преобразователь кода), устанавливающий необходимое соответствие между его входными и выходными величинами.

Для того чтобы после выбора защитного боеприпаса устройство было готово к работе по очередной цели и выбору для стрельбы очередного защитного боеприпаса, необходимо измеритель 3 интервала времени установить в исходное состояние, например, импульсом с выхода элемента 7 задержки, формируемым регистром 6 сдвига после прихода на его вход второго короткого импульса с выхода РЛС-1 и которым дешифратор 4 устанавливается в состояние с определенным кодом на выходе.

Отметим, что если цель (Ц₊₁₁) будет падать по вертикальной линии Ц₊₁₁Д₁ со скоростью V=90 м/с, на выходе СВЧ смесителя РЛС1 будет формироваться сигнал Fp_21,065=[(2Ц₊₁₁А) Fm dfm/С] - (2 V₉₀ fo Cos31,48/С)=300 кГц при удалении цели от антенны РЛС-1 в Ц₊₁₁А=11/ Sin31,48=21,065 м и прохождении излученным сигналом расстояния в 2Ц₊₁₁А=2*21,065 м=42,13 м, который во второй раз будет сформирован на РЛС-1 при достижении целью точки C₁, отстоящей от точки Ц₊₁₁ на удалении в 0,2475 м, а от антенны РЛС-1 на удалении в C₁A=20,8175 м, после прохождения излученным сигналом приблизительно расстояния в AB+C₁B+C₁A=1 м+20,313 м+20,8175 м=42,1305 м.

Если цель (Ц₊₅) будет падать по вертикальной линии Ц₊₅Д₃ со скоростью V=90 м/с, на выходе СВЧ смесителя РЛС-1 будет формироваться сигнал частотой Fp_21,496=[(2Ц₊₅А) Fm dfm/С] - (2 V₉₀ fo Cos 13,45/C)=300 кГц при удалении цели от антенны РЛС-1 в Ц₊₅А=5/ Sinl3,45=21,496 м и прохождении излученным сигналом расстояния в 2Ц₊₅А=2*21,496 м=42,992 м, который во второй раз будет сформирован на РЛС-1 при достижении целью точки С₃, отстоящей от точки Ц₊₅ на удалении в 0,395 м, а от антенны РЛС-1 на удалении в С₃А=21,101 м, после прохождения излученным сигналом приблизительно расстояния в АВ+С₃В+С₃А=1 м+20,891 м+21,101 м=42,992 м.

Если же цель (Ц₊₀) будет падать на объект по вертикальной линии Ц₊₀А со скоростью V=90 м/с, на выходе СВЧ смесителя РЛС1 будет формироваться сигнал Fp_21,6=[(2Ц₊₀A)Fm dfm/C]-(2V₉₀fo/C)=300 кГц при удалении цели от антенны РЛС1 в Ц₀А=21,6 м и прохождении излученным сигналом расстояния в 2Ц₊₀А=2*21,6 м=43,2 м,

который во второй раз будет сформирован на РЛС-1 при достижении целью точки С₄, отстоящей от точки Ц₊₀ на удалении в 0,5116 м, а от антенны РЛС-1 на удалении в С₄А=21,0884 м, после прохождения излученным сигналом приблизительно расстояния в АВ+С₄В+С₄А=1 м+21,1114 м+21,0884 м=43,1998 м.

Как видно, в данном случае уже интервалам времени (Ц₊₁₁С₁, Ц₊₅С₃,Ц₀С₄):90 м/с будут соответствовать интервалы расстояния (АД₁=+11, АД2=+5, А=0) м, т.е. работа устройства определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску, зависит от скорости падения цели на объект.

Рассмотрим работу устройства определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску (фиг.1,б), нормально функционирующего при любых скоростях цели и содержащего измеритель 8 скорости цели, выполненный, как отмечалось выше, аналогично известной РЛС измерения начальной скорости снаряда (см. RU, 2367975, МПК G01S 13/58).

После поступления на измеритель 8 скорости цели первого короткого импульса с выхода РЛС-1 в момент, когда на ней будет формироваться разностный сигнал частотой 300(+/-)0,5 кГц, и третьего короткого импульса в момент, когда на ней будет формироваться разностный сигнал частотой 100(+/-)0,5 кГц, на выходе измерителя 8 скорости цели будет сформировано цифровое число, соответствующее скорости цели и поступающее на ПЗУ₁9 и ПЗУ₂10.

В ПЗУ₁9 и ПЗУ₂10 записана соответственно информация о заранее просчитанных величинах (Ц₀С₄/Vi)[Vi*АД₁/(Ц₀С₄ - Ц₊₁₁C₁)] и Vi*АД₁/(Ц₀С₄-Ц₊₁₁С₁). Так, в наших случаях соответственно о величинах 97,832 м и 389380,5 м/с для скорости цели Vi=2000 м/с и 21,313 м и 3750 м/с для скорости цели Vi=90 м/с. Тогда, при падении цели, например, со скоростью 2000 м/с по вертикальной линии Ц₊₅Д₃ она интервал расстояния Ц₊₅С₃ пролетит за интервал времени t₊₅=0,477 м:2000 м/с=0,0002385 с, что будет зафиксировано в виде цифрового числа на выходе измерителя 3 интервала времени. Через время 12 м:2000 м/с=0,06 с на выходе измерителя 8 скорости цели будет сформировано цифровое число, соответствующее скорости цели в 2000 м/с, под воздействием которого на выходах ПЗУ₁9 и ПЗУ₂10 будут сформированы соответственно числа 97,832 м и 389380,5 м/с. Число 389380,5 м/с в схеме 12 умножения перемножится с числом t₊₅=0,0002385 c и преобразуется в число 92,867 м, которое в схеме 11 вычитания будет вычтено из числа 97,832 м и преобразовано в число 4,965 м=5 м, т.е. в расстояние расположения защитного боеприпаса относительно антенны РЛС-1 выбираемому в данном случае для пуска вверх, по линии Ц₊₅Д₃, для уничтожения цели. Дешифратор 4, регистр 6 и элемент 7 задержки выполняют те же функции, что и при работе в схеме фиг.1,а.

При падении же цели со скоростью 90 м/с по вертикальной линии Ц₊₅Д₃ она интервал расстояния Ц₊₅С₃ пролетит за интервал времени t₊₅=0,395 м:90 м/с=0,00439 с, что будет зафиксировано в виде цифрового числа на выходе измерителя 3 интервала времени. Через время 0,06 с на выходе измерителя 8 скорости цели будет сформировано цифровое число, соответствующее скорости цели в 90 м/с, под воздействием которого на выходах ПЗУ₁9 и ПЗУ₂10 будут сформированы соответственно числа 21,3125 м и 3750 м/с. Число 3750 м/с в схеме 12 умножения перемножится с числом t₊₅=0,00439 c и преобразуется в число 16,4625 м, которое в схеме 11 вычитания будет вычтено из числа 21,3125 м и преобразовано в число 4,85 м=5 м, т.е. в то же самое расстояние расположения защитного боеприпаса выбираемому в данном случае для пуска в сторону цели. Последнее, очевидно, подтверждает независимость работы схемы (фиг.1,б) от скорости цели.

1. Способ определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску, совмещенного с объектом и радиолокационной станцией определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (РЛС), заключающийся в определении момента времени, устанавливаемого по началу возникновения и обнаружения на РЛС разностного сигнала частотой 3F до=3(2Vо fo/C),
где С - скорость света, м/с;
Vo - радиальная скорость защитного боеприпаса, м/с;
fo - средняя частота излучаемого непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, Гц,
отличающийся тем, что формируемый на РЛС и излучаемый ее антенной непрерывный сигнал с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону излучают дополнительно из другой точки пространства через антенну, работающую только на передачу, и определяют дважды момент возникновения и обнаружения на РЛС разностного сигнала частотой 3Fдо, а также измеряют интервал времени между моментами возникновения и обнаружения разностного сигнала частотой 3Fдо и по его величине определяют защитный боеприпас, подлежащий пуску.

2. Устройство определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску, содержащее радиолокационную станцию определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (РЛС), отличающееся тем, что в него введена вторая передающая антенна, вход которой подключен к высокомощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, а также последовательно соединенные измеритель интервала времени и дешифратор, выходы которого подключены к выходным шинам, а выход РЛС подключен непосредственно к входу измерителя интервала времени и через регистр сдвига и элемент задержки к входам сброса измерителя интервала времени и регистра сдвига, выход которого подключен к входу установки дешифратора.

3. Устройство определения защитного боеприпаса, подлежащего пуску, содержащее радиолокационную станцию определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (РЛС), отличающееся тем, что в него введена вторая передающая антенна, вход которой подключен в РЛС к высокомощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, и измеритель интервала времени, вход которого подключен к выходу РЛС и через регистр сдвига и элемент задержки - к входам сброса измерителя интервала времени и регистра сдвига, выход которого подключен к входу установки дешифратора, а также дополнительно введены измеритель скорости цели, два постоянных запоминающих устройства (ПЗУ₁ и ПЗУ₂), схемы умножения и вычитания, при этом выход РЛС через измеритель скорости цели подключен к входам ПЗУ₁ и ПЗУ₂, выходы ПЗУ₁ подключены через схему вычитания к входам дешифратора, выходы ПЗУ₂ через схему умножения подключены к вторым входам схемы вычитания, выходы измерителя интервала времени подключены к вторым входам схемы умножения, вход сброса измерителя скорости цели подключен к выходу элемента задержки, выходы дешифратора подключены к выходным шинам.