Способ корректирования траектории полета управляемого снаряда и снаряд для осуществления способа - RU2509975C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится в первую очередь к кодированию зависимого от дальности действия, в частности, управляемого среднекалиберного снаряда и касается предпочтительно способа управления по ведущему лучу в качестве метода определения массива данных снаряда.

Именно управляемые снаряды должны менять, как правило, свою траекторию полета или они сами могут изменяться. Это происходит либо посредством аэродинамических, либо генерирующих импульс сервоприводов. Информацию для управления определяют автономно в снаряде соответственно посредством головки самонаведения или альтернативно вслед посылаются с земли (способ управления по ведущему лучу).

Публикация DE 44 16 210 А1 относится к способу и устройству для определения углового положения на основе лазерного излучения. С помощью голографического оптического элемента генерируется лазерное излучение с модуляцией фаз. Излучение декодируется посредством другого голографического элемента на летательном аппарате. При этом сгенерированный сигнал служит для корректирования.

Из публикации DE 44 16 211 А1 известны способ и устройство корректирования траектории полета снарядов. Для корректирования как одиночных снарядов, так и нескольких выходящих плотно по времени друг за другом снарядов с разными массивами данных предложено разделять ведущий луч - лазер - по меньшей мере, на пять частичных лучей или сегментов, которые расположены вокруг центрального направленного на место столкновения сегмента ведущего луча. При этом каждый сегмент ведущего луча модулируется по-разному. С помощью приемного устройства в снаряде из модуляции сегмента ведущего луча он определяет необходимое для корректирования угловое положение относительно места столкновения.

Публикация ЕР 2 083 243 А2 предлагает способ определения углового положения летательного аппарата. Способ включает создание подвижного образца лазерного излучения в пространственном углу лазерного излучения, в пределах которого находится летательный аппарат. К этому этапу добавляется регистрация лазерного излучения на летательном аппарате посредством находящейся сбоку относительно его оси вращения зоны регистрации, а также съем образца лазерного излучения к соответствующему положению месту определения и получению мгновенного углового положения на основе допплеровского смещения. Образец лазерного луча генерируется лентами, которые перемещаются с заданной частотой в пространственном углу лазерного излучения.

Публикация ЕР 2 128 555 описывает способ определения углового положения вращающегося снаряда или летательного аппарата. Стационарная станция посылает принимаемый летательным аппаратом световой луч, который фокусирует в задней части летательного аппарата с помощью оптического элемента световой луч на датчике. Фокусировка зависит от углового положения летательного аппарата в пространстве.

Из публикации WO 2009/085064 А2 известен способ, при котором программирование осуществляется посыланием вслед световых лучей. Для этого снаряд снабжен по периметру оптическими датчиками.

Неопубликованная ранее публикация DE 10 2009 024 508.1 относится к способу корректирования траектории полета управляемого снаряда, специально посредством калибрования снаряда соответственно среднекалиберного снаряда. При этом предложено каждым снарядом в отдельности вести огонь (непрерывный огонь, быстрый одиночный огонь), а дополнительную информацию по отдельному снаряду передавать в направлении магнитного поля Земли. Калибрование снаряда осуществляется по принципу управления снарядами по ведущему лучу. Каждый снаряд считывает только определенный для снаряда ведущий луч и посредством дополнительной информации может определять свое абсолютное положение в пространстве, чтобы таким образом добиться правильного корректирующего импульса. Информация передается, например, применительно к процессу AHED посредством индукционной катушки в дульном срезе ствола (СН 691 143-А5). Альтернативные возможности передачи, например, посредством микроволнового генератора, известны, в том числе из публикации ЕР 1 726 911 А1.

Задача изобретения состоит в создании простого и эффективного способа корректирования траектории полета.

Задача решается посредством признаков пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные формы осуществления изобретения представлены в дополнительных пунктах формулы изобретения.

В основе изобретение лежит основная идея метода управления по ведущему лучу для каждого снаряда - направлять пучок лазерных лучей таким образом относительно центра временного заданного курса снаряда или вращать так, чтобы снаряд сам опознавал свой массив данных и выполнял автоматическое корректирование. На практике комбинируется известный способ с головкой самонаведения со способом управления по ведущему лучу без головки самонаведения. В достаточно сконцентрированном и направленном виде могут использоваться и другие электромагнитные формы сигналов, например световое излучение, радиолокация, микроволновое излучение, а также в комбинации друг с другом. Далее в качестве примера направленной передачи информации используется лазер.

Для этого снаряд после покидания ствола на его траектории сопровождается сенсорами, например, радиолокатором или оптроном, и непрерывно текущая траектория полета сравнивается с заданной траекторией полета. Корректирование может потребоваться вследствие того, что цель изменяет свою прогнозируемую траекторию полета, в этом случае заданная траектория полета снаряда сопровождается изменением траектории на заданную цель. Если снаряд находится в центральной круговой области, то он на заданном курсе. У установленного массива данных заданного курса, если снаряд находится вне этой области, траектория полета должна корректироваться. Для корректирования при методе управления по ведущему лучу вслед снаряду посылается опционально модулированный пучок лазерных лучей вокруг центра снаряда.

Для крупноразмерных целей достаточно стандартного корректирования. Для меньших целей, напротив, требуется более точное и дозируемое корректирование. Для этого либо могла бы быть рассчитана переменная сила воздействия импульсного (-ых) двигателя (-ей), либо импульсный двигатель (-и) срабатывает с постоянной импульсной мощностью для разного времени относительно ожидаемой точки встречи на цель. Возможна также комбинация этих опций. Если необходима меньшая корректировка массива данных, импульсный двигатель (-и) срабатывает незадолго до расчетной точки встречи на цель, при большем корректировании двигатель срабатывает раньше при более коротком или более длительном оставшемся времени полета.

Для начала процедуры запускается первая лазерная вспышка через определенную область, которая предпочтительно одновременно запускает отсчет времени. Второй лазер вращается предпочтительно с постоянной частотой относительно центрального круга. Снаряд определяет второй лазер по истечении определенного времени. Это время соответствует положению или углу относительно центрального круга. После определения его геостационарного положения в пространстве посредством датчика запускается по меньшей мере один импульсный двигатель (если подключены несколько, то и они) таким образом, что он находится в цели на заданный курс и таким образом попадает в цель.

Для расчета правильного момента срабатывания относительно точки встречи снаряд определяет не только величину его массива данных, но и более ранний или более поздний запуск импульсного двигателя.

Для этого лазерный луч кодируется согласно изобретению в зависимости от массива данных. В самом простом варианте это может осуществляться делением лазерного луча в виде решетки в светлых и темных зонах. Если снаряд находится вне центральной области, а поблизости, работает снаряд при помощи его датчика (предпочтительно задний датчик), например, меньшее количество темных линий, чем во внешней области. Это интерпретируется как увеличенный массив данных. В соответствии с данным кодированием или законом излучения устанавливается величина массива данных. При большом массиве данных корректировка начинается сразу, при небольшом - позже. Для задачи определения массива данных и начала корректировки снаряд снабжен соответствующим процессором, в котором запрограммированы и хранятся соответствующие задержки.

Альтернативные способы кодирования известны специалисту, так что у образца лазерной картины речь идет не только о ленте, но могли бы оцениваться и толщины линий. Принципиально известны способы, например изменяющееся во времени кодирование, поляризация или модулированные до несущей частоты сигналы. Кроме разрывного снаряда этот способ применяется и в кумулятивных снарядах и т.п. При этом обусловливается высокой пробивной силой и высокой температурой также поражение минометными минами.

В итоге предложено направлять пучок лазерных лучей таким образом относительно центра временного заданного курса снаряда или вращать так, чтобы снаряд сам определял свой массив данных и выполнял автоматическое корректирование. Для этого первый лазерный луч посылается через определенный интервал вокруг заданного курса снаряда, который одновременно может запустить отсчет времени.

Например, синхронно наводится следующий вращающийся лазерный луч с постоянной частотой вращения относительно области. Посредством второго лазерного луча снаряд определяет массив данных по сравнению с заданным курсом и инициирует корректировку на основе установленного массива данных. Величина установленного массива данных используется для того, чтобы начать выполнение корректирования. Для этого в снаряде установлены задержки срабатывания.

Более подробно изобретение поясняется с помощью примера выполнения и фигур чертежей.

Показано:

на фиг.1 - принципиальное устройство снаряда для способа;

на фиг.2 - реализация способа со стороны оружия;

на фиг.3 - принципиальная схема способа;

на фиг.4 - отображение вариантов способа.

На фиг.1 показан снаряд или летательный аппарат 1 с задним приемным окном и задним датчиком 2, датчиком 3, взрывчатым веществом 4, а также элементом 5 выпуска в качестве корректирующего импульсного двигателя 6. Находящийся на борту процессор 7 поддерживает функциональную связь с другими блоками.

В процессоре 7 для кодирования сохранены соответствующие временные задержки для запуска привода импульсного двигателя 6. В качестве датчика 3 предпочтительно используется датчик магнитного поля.

Сенсор 10 (радиолокатор, оптический и т.д.) соединен, например, со стороны оружия 100 с двумя лазерными лучами 11 и 12, которые генерируются, например, двумя лазерными установками 13, 14 (фиг.2).

Принцип действия указан ниже:

С одной стороны, датчик 3 магнитного поля определяет число оборотов снаряда 1 и, с другой стороны, направление магнитного поля Земли относительно снаряда 1. Снаряд 1 после покидания не представленного здесь ствола на своей траектории снабжен, по меньшей мере, одним датчиком 10, и непрерывно текущая траектория полета сравнивается с заданной траекторией полета. Если определяется отклонение, то осуществляется посылка опционально модулированного в пространстве пучка 12 лазерных лучей таким образом вокруг центра текущего заданного курса, чтобы снаряд 1 определял свой массив данных и выполнял корректирование путем запуска импульсного двигателя 6. Пучок 12 обнаруживается задним датчиком 2.

На фиг.3 показан снаряд 1 относительно различных зон 15, которые образуются лазерным пучком 11 в плоскости, перпендикулярной к траектории полета снаряда. Если снаряд находится в центральной, на фигуре заштрихованной вертикально, окружности 13, то он на заданном курсе. Если он находится, напротив, вне данной области 13, необходимо корректировать траекторию полета.

На первом этапе выполняется первая лазерная вспышка 11 через установленную область 15, которая одновременно может запустить отсчет времени. Предпочтительно второй лазер передает вращающийся лазерный луч 12, начиная со времени t=0 с постоянной частотой вращения Ω, относительно области 15 вокруг (по направлению стрелки) в виде области 16. Снаряд 1, который останавливается в примере исполнения в правой нижней области 17, определяет второй лазерный луч 12 по истечении времени t=t₁. Данное время соответствует положению относительно центрального круга (13) в пространстве относительно угла α₁. Снаряд 1 может запустить после определения его геостационарного положения в пространстве посредством датчика 3 магнитного поля импульсный двигатель 6 таким образом, что он на цели (подробно не представлено) находится снова на заданном курсе и попадает в цель.

В варианте предусмотрено, чтобы для меньших целей проводилось точное и дозируемое корректирование. Это можно реализовать в самом простом исполнении посредством переменной силы воздействия импульсного двигателя 6. Другая возможность заключается в том, что импульсный двигатель с постоянной импульсной мощностью запускается в разное время относительно ожидаемого места попадания снаряда в цель.

Поэтому конструктивно на данный вариант при меньшем массиве данных импульсный двигатель 6 запускается только незадолго до расчетного места попадания. Напротив, крупный массив данных вызывает более ранний запуск при более коротком или длительном оставшемся времени полета.

Для этого лазерный луч 12 дополнительно кодируется. Кодирование может осуществляться штрихами (фиг.4), точками (фиг.3), а также их комбинацией в лазерном луче 12 и т.д.

На фиг.4 показано следующее, зависимое от массива данных определение позиции. Вращающийся лазерный луч 12 (в массиве данных) несимметричен (то есть в радиальном направлении отчетливо меняется относительно заданной траектории полета, например, сужается к верхней кромке или, как представлено, сужается к центру) и делится решеткой на светлые и темные зоны 19, 20 соответственно. Если снаряд 1 находится вне центральной части 13, а поблизости, то при помощи своего заднего датчика 2 снаряд 1 посылает, например, от 2 до 3 темных линий. Если снаряд 1 находится во внешней области, то передается большее количество темных линий (например, 5), что интерпретируется в процессоре 7 как увеличенный массив данных. Поэтому в соответствии с кодированием снаряд 1 при большом массиве данных должен начинать корректировку раньше или даже сразу, в то время как при небольшом массиве данных по времени может происходить позже. Эта информация, например, по сравнению с более ранней такой же ситуацией, хранится в процессоре 7, то есть в процессоре 7 соответствующим образом запрограммированы задержки.

Применение способа не ограничено среднекалиберными снарядами или боеприпасами, напротив использование не зависит от калибра.

Реферат

Использование: в способах корректировки траектории полета управляемого снаряда. Сущность: предложено направлять или вращать пучок (12) лазерных лучей относительно центра (13) текущего заданного курса снаряда (1), чтобы снаряд (1) сам определял массив данных и затем выполнял автоматическое корректирование. Для этого первый лазерный луч (11) посылается через определенную область (15) относительно заданного курса снаряда (1), который одновременно может вызвать начало отсчета времени. Например, одновременно другой вращающийся лазерный луч (12) с постоянной частотой вращения (Ω) находится вокруг области (15). Посредством данного второго лазерного луча (12) снаряд определяет массив данных относительно заданного курса и инициирует корректирование на основе установленного массива данных. Размер установленного массива данных используется для того, чтобы начать выполнение корректирования. Для этого в снаряде (1) реализованы задержки. Технический результат: повышение эффективности корректировки траектории полета. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

Формула