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

Формула изобретения

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 ПЗУ ₁ 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.

Описание изобретения к патенту

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 ПЗУ ₂10, 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₊₁₁ А=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+C₁ B+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₊₈ А=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+С ₂В+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 Д ₃В=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+С ₃А=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 С ₄А=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_-3 А=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+С ₅А=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₊₁₁С ₁, 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, АД ₃=+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+C ₁B+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]-(2V₉₀ fo/C)=300 кГц при удалении цели от антенны РЛС1 в Ц₀ А=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+С ₄В+С₄А=1 м+21,1114 м+21,0884 м=43,1998 м.

Как видно, в данном случае уже интервалам времени (Ц₊₁₁С₁, Ц₊₅С₃,Ц ₀С₄):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 (Ц₀С ₄/Vi)[Vi*АД₁/(Ц₀С₄ - Ц ₊₁₁C₁)] и Vi*АД₁/(Ц₀С ₄-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 ПЗУ₁ 9 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.