способ защиты подводной лодки от широкополосной мины-торпеды

Формула изобретения

Способ защиты подводной лодки от широкополосной мины-торпеды, вышедшей из стартового контейнера и наводящейся на подводную лодку, включающий обнаружение и определение угловых координат мины-торпеды по зондирующему сигналу ее гидролокатора, ее классификацию, выработку данных стрельбы, производство выстрела устройства-носителя реактивных снарядов, пуск реактивных снарядов с приходом устройства-носителя реактивных снарядов в расчетную точку на пути движения мины-торпеды, эпицентры взрывов которых, равномерно, исключая образование непораженных участков, распределяются в объеме ограниченного водного пространства, сформированного вокруг предварительно рассчитанной точки встречи устройства-носителя реактивных снарядов и мины-торпеды, путем постановки завес из силового поля взрывов реактивных снарядов на пути движения мины-торпеды в телесном угле, обращенном вершиной к подводной лодке и ограниченном усеченной конической поверхностью с осью симметрии, совпадающей с направлением на источник зондирующего сигнала гидролокатора мины-торпеды, при этом середина оси симметрии совпадает с расчетной точкой встречи устройства-носителя реактивных снарядов с миной-торпедой, отличающийся тем, что в процессе сближения устройства-носителя реактивных снарядов с миной-торпедой на защищаемой подводной лодке продолжают сопровождать мину-торпеду по угловым координатам по зондирующему сигналу ее гидролокатора, в случае непоражения мины-торпеды силовым полем реактивных снарядов, при сближении мины-торпеды с подводной лодкой на дальность ближе 300-400 м, зондирующий сигнал гидролокатора мины-торпеды переизлучают в направлении атакующей мины-торпеды с помощью подвижного гидроакустического приемопередатчика, при этом сам приемопередатчик устанавливают за пределами подводной лодки на дальности порядка 200-250 м в направлении, перпендикулярном направлению атаки мины-торпеды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к вооружению подводных лодок, а именно к защите подводных лодок от торпед или мин, преимущественно от широкополосных мин-торпед.

Известен способ защиты подводной лодки от широкополосной мины-торпеды, содержащий обнаружение мины-торпеды, ее классификацию и уклонение от мины-торпеды путем изменения курса или производство реверса [Хвощ В.А. Тактика подводных лодок. - М.: Военное издательство. - 1989, с.152].

Обнаружение мины-торпеды и ее классификация используются и в заявляемом способе.

Причиной, препятствующей достижению в этом аналоге технического результата, обеспечиваемого изобретением, является низкая эффективность защиты подводной лодки, так как последняя, совершая маневр уклонения, в силу инерции попадает в зону поражения миной-торпедой, радиус поражения которой составляет 1000 метров. Войдя в эту зону, подводная лодка вызовет срабатывание мины-торпеды, вследствие чего из стартового контейнера мины-торпеды выйдет мина-торпеда, которая выполнит операцию наведения на уклоняющуюся подводную лодку и поразит ее [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].

Известен также способ защиты надводных кораблей от торпед, содержащий обнаружение торпеды, ее классификацию, выработку данных стрельбы и производство выстрела для поражения цели глубинными бомбами из реактивной бомбовой установки РБУ-1000 [Широкорад А.Б. Оружие отечественного флота 1945-2000. - М.: Изд-во Хар-вет. А.С.Т. 1945-2001. - С.570-576].

Обнаружение мины-торпеды, ее классификация и выработка данных стрельбы используются и в заявляемом способе.

Причиной, препятствующей достижению в этом аналоге технического результата, обеспечиваемого изобретением, является относительно низкая эффективность его для защиты подводной лодки, потому что применяемые в этом способе реактивные снаряды имеют дальность хода под водой, недостаточную для покрытия ошибок в определении местонахождения торпеды.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому (прототипом) является способ защиты подводной лодки от широкополосной мины-торпеды, защищенный патентом РФ № 2283793, кл. B63G 9/02, 2005. Он содержит обнаружение и определение угловых координат в режиме шумопеленгования мины-торпеды, вышедшей из стартового контейнера и наводящейся на подводную лодку, ее классификацию, выработку данных стрельбы, производство выстрела устройства, несущего реактивные снаряды, с приходом устройства в расчетную точку на пути его движения пуск реактивных снарядов, эпицентры взрывов которых равномерно, исключая образование непораженных участков, распределяются в объеме ограниченного водного пространства, сформированного вокруг предварительно рассчитанной точки встречи устройства и мины-торпеды, путем постановки завес из силового поля взрывов реактивных снарядов на пути движения мины-торпеды в телесном угле, обращенном вершиной к подводной лодке и ограниченном усеченной конической поверхностью с осью симметрии, совпадающей с направлением на источник шума, при этом середина оси симметрии совпадает с расчетной точкой встречи устройства с миной-торпедой.

Все признаки способа-прототипа являются и признаками заявляемого способа.

Причиной, препятствующей достижению в способе-прототипе технического результата, обеспечиваемого изобретением, как и в описанных выше аналогах, является относительно низкая эффективность защиты подводной лодки. Она обусловленная тем, что ограниченное усеченной конической поверхностью водное пространство, в пределах которого осуществляют постановку завес из реактивных снарядов, имеет достаточно большие размеры, что требует неприемлемо большого количества реактивных снарядов и неприемлемо больших габаритов устройства, несущего эти заряды. Снижение же количества реактивных снарядов и размеров устройства их носителя приводит к росту вероятности непоражения мины-торпеды силовым полем снарядов, а следовательно, к снижению эффективности защиты подводной лодки.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности защиты подводной лодки.

Для достижения указанного технического результата в известном способе защиты подводной лодки от широкополосной мины-торпеды, вышедшей из стартового контейнера и наводящейся на подводную лодку, содержащем обнаружение и определение угловых координат мины-торпеды по зондирующему сигналу ее гидролокатора, ее классификацию, выработку данных стрельбы, производство выстрела устройства-носителя реактивных снарядов, пуск реактивных снарядов с приходом устройства-носителя радиоактивных снарядов в расчетную точку на пути его движения, эпицентры взрывов которых равномерно, исключая образование непораженных участков, распределяются в объеме ограниченного водного пространства, сформированного вокруг предварительно рассчитанной точки встречи устройства-носителя радиоактивных снарядов и мины-торпеды, путем постановки завес из силового поля взрывов реактивных снарядов на пути движения мины-торпеды в телесном угле, обращенном вершиной к подводной лодке и ограниченном усеченной конической поверхностью с осью симметрии, совпадающей с направлением на источник зондирующего сигнала гидролокатора мины-торпеды, при этом середина оси симметрии совпадает с расчетной точкой встречи устройства-носителя радиоактивных снарядов с миной-торпедой, в процессе сближения устройства-носителя реактивных снарядов с миной-торпедой, на защищаемой подводной лодке продолжают сопровождать мину-торпеду по угловым координатам по зондирующему сигналу ее гидролокатора, в случае непоражения мины-торпеды силовым полем реактивных снарядов, при сближении мины-торпеды с подводной лодкой на дальность ближе 300-400 метров, зондирующий сигнал гидролокатора мины-торпеды переизлучают в направлении атакующей мины-торпеды с помощью подвижного гидроакустического приемопередатчика, при этом сам приемопередатчик устанавливают за пределами подводной лодки на дальности порядка 200 - 250 метров в направлении, перпендикулярном направлению атаки мины-торпеды.

Отсутствуют какие-либо источники информации, в которых вновь введенные действия над зондирующим сигналом гидролокатора мины-торпеды и действия по перемещению приемопередатчика были описаны в совокупности с остальными элементами заявляемого способа. Поэтому предлагаемый способ следует считать новым и имеющим изобретательский уровень.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведены:

- на фиг.1 - схема защиты с помощью подавления мины-торпеды силовым полем реактивных снарядов;

- на фиг.2 - схема защиты путем перенацеливания мины-торпеды на ложную цель.

Сущность предлагаемого способа защиты подводной лодки от мины-торпеды заключается в следующем.

На подводной лодке в режиме шумопеленгования по шумам, издаваемым винтами мины-торпеды после выхода из стартового контейнера и начала наведения на подводную лодку, а также по зондирующему сигналу гидролокатора мины-торпеды осуществляют оценку угловых координат мины-торпеды - курсового угла и вертикального угла прихода шума винтов и (или) зондирующего сигнала гидролокатора.

С помощью бортовой информационной управляющей системы (БИУС) подводной лодки осуществляют расчет данных для стрельбы. Они содержат размеры и форму ограниченного водного пространства, в котором должна осуществляться постановка завес реактивных снарядов, количество этих снарядов, углы и моменты их пуска и т.д. Необходимые для расчета константы (например, скорости хода мины-торпеды и устройства-носителя реактивных снарядов) содержатся в памяти БИУС.

На фиг.1 показано взаимное расположение подводной лодки, мины-торпеды, устройства-носителя реактивных снарядов, а также область ограниченного водного пространства, в пределах которого осуществляют постановку завес реактивных снарядов. Это пространство ограничено конической поверхностью и площадями завес - ближайшей к подводной лодке и наиболее удаленной от нее.

На фиг.1 приняты следующие обозначения:

ПЛ - подводная лодка;

У - устройство-носитель реактивных снарядов;

Т - мина-торпеда;

F₁ - площадь завесы, ближайшей к подводной лодке;

F_cp - площадь завесы, поставленной в расчетной точке встречи устройства-носителя реактивных снарядов с миной-торпедой;

F_II - площадь завесы, наиболее удаленной от подводной лодки;

D_P - дистанция от места выстреливания устройства-носителя реактивных снарядов (от подводной лодки) до расчетной точки начала постановки завес;

D_B - дистанция от места выстреливания устройства-носителя реактивных снарядов до расчетной точки его встречи с миной-торпедой;

S_П - участок пути движения устройства-носителя реактивных снарядов с постановкой завес.

Расчет осуществляется в следующей последовательности.

1. Рассчитывают дистанцию D_В по формуле:

где D_П - дистанция от подводной лодки до мины-торпеды в момент ее обнаружения и принятия решения о подавлении;

t_З - время задержки от момента определения дальности мины-торпеды на дистанции D _П до выстреливания устройства-носителя реактивных снарядов;

V_Т - скорость хода мины-торпеды;

V_У - скорость хода устройства-носителя реактивных снарядов.

2. Рассчитывают длину участка пути S _П по формуле:

где _D - средняя квадратичная ошибка в определении дальности D_П методом активной гидролокации.

3. Рассчитывают дистанцию D_P от подводной лодки до расчетной точки начала постановки завес реактивных снарядов по формуле:

4. Рассчитывают площадь F_cp завесы в середине участка пути S_П по формуле:

где В - высота проекции корпуса подводной лодки на вертикальную плоскость, перпендикулярную линии пути движения устройства-носителя реактивных снарядов;

Ш - ширина проекции корпуса подводной лодки на вертикальную плоскость, перпендикулярную линии пути движения устройства-носителя реактивных снарядов;

_УП - средняя квадратичная ошибка определения уточненного угла визирования мины-торпеды с подводной лодки в вертикальной плоскости;

_КУ - средняя квадратичная ошибка курсового угла мины-торпеды (угла визирования мины-торпеды с подводной лодки) в горизонтальной плоскости.

5. Рассчитывают необходимое число N снарядов в завесе площадью F_ср в середине участка S_П по формуле:

где V - объем водного пространства, в котором обеспечивается поражение мины-торпеды при взрыве одного реактивного снаряда в случае попадания торпеды в этот объем.

6. Рассчитывают промежуток S участка S_П пути, через который следует производить постановку завес реактивных снарядов, по формуле:

где R - радиус поражения торпеды зарядом реактивного снаряда.

Аналогично пунктам 4 и 5 рассчитывают площадь завесы и необходимое в ней число реактивных снарядов для каждой из завес, планируемых к постановке на пути S_П с интервалом S.

Углы и моменты пуска реактивных снарядов определяются БИУС по специальной программе, обеспечивающей установление завес реактивных снарядов перпендикулярно линии движения устройства-носителя реактивных снарядов с интервалом S, и таким образом, что эпицентры взрывов реактивных снарядов в каждой из завес распределены равномерно.

Устройство-носитель реактивных снарядов находится в торпедном аппарате подводной лодки полностью снаряженное и готовое к выстрелу.

По команде БИУС устройство-носитель радиоактивных снарядов выстреливается и направляется к мине-торпеде, то есть к точке, определяемой ее дальностью и угловыми координатами в момент выстрела. С приходом устройства-носителя радиоактивных снарядов в расчетную точку начала участка S_П оно осуществляет постановку завес реактивных снарядов перпендикулярно линии движения с интервалом S между завесами и последующий взрыв этих снарядов.

Описанные действия обеспечивают попадание мины-торпеды в область водного пространства с установленными в нем завесами реактивных снарядов и поражение мины-торпеды.

Следует отметить, что попадание мины-торпеды в область водного пространства с установленными в нем завесами реактивных снарядов далеко не гарантировано. Более того, при достаточно большом количестве минно-торпедных атак реактивные снаряды могут просто закончиться при подавлении мин-торпед в процессе предыдущих атак. Для этих случаев в заявляемом способе предусмотрены дополнительные меры защиты подводной лодки.

Для обеспечения защиты подводной лодки от мины-торпеды в случае непоражения мины-торпеды силовым полем реактивных снарядов подводную лодку оснащают приемопередатчиком, снабженным отдельным носителем, который может передвигаться вместе с подводной лодкой, а также буксироваться ею или передвигаться относительно подводной лодки самостоятельно на расстоянии до 200 метров в любом заданном направлении. С помощью этого приемопередатчика создают ложную для гидролокатора мины-торпеды цель с силой, превосходящей эхо-сигнал от защищаемой подводной лодки.

Это осуществляют следующим образом.

В процессе сближения устройства, несущего реактивные снаряды, с миной-торпедой на защищаемой подводной лодке продолжают сопровождать мину-торпеду по угловым координатам, используя в качестве цели зондирующий сигнал ее гидролокатора. При этом по мере сближения мины-торпеды с подводной лодкой уровень зондирующего сигнала, облучающего подводную лодку, увеличивается. Следовательно, увеличивается надежность сопровождения мины-торпеды, чем обеспечивается контроль взаимодействия реактивных снарядов с миной-торпедой.

В случае поражения мины-торпеды зондирующий сигнал ее гидролокатора в приемной гидролокационной аппаратуре подводной лодки мгновенно исчезает, что позволяет сделать вывод, что задача защиты подводной лодки от этой мины-торпеды выполнена.

Если же при сближении мины-торпеды с подводной лодкой на дальность до 300÷400 метров зондирующий сигнал гидролокатора мины-торпеды не исчез, это свидетельствует о том, что мина-торпеда миновала пространство с завесами реактивных снарядов и с высокой вероятностью может поразить защищаемую подводную лодку. В этом случае зондирующий сигнал гидролокатора мины-торпеды с помощью приемопередатчика принимают, усиливают и начинают переизлучать в направлении атакующей мины-торпеды.

Для этого приемопередатчик с помощью его носителя устанавливают за пределами подводной лодки на дальности порядка 200÷250 метров в направлении, перпендикулярном направлению атаки мины-торпеды.

На фиг.2 показано взаимное расположение защищаемой подводной лодки (ПЛ), приемопередатчика (П) со своим носителем и мины-торпеды (Т). Там же показана ожидаемая траектория мины-торпеды, а пунктиром - траектория мины-торпеды в отсутствие имитируемой ложной гидролокационной цели.

При приведенном на фиг.2 взаимном расположении мины-торпеды, подводной лодки и приемопередатчика как подводная лодка, так и приемопередатчик находятся в главном лепестке характеристики направленности антенны гидролокатора мины-торпеды, поэтому гидролокатор, а вместе с ним и мина-торпеда сопровождают по направлению энергетический центр сложной протяженной цели "подводная лодка-приемопередатчик". Сигнал, переизлученный в направлении мины-торпеды приемопередатчиком, по мощности значительно превышает отраженный от лодки эхо-сигнал, которым она была облучена в качестве зондирующего сигнала гидролокатора мины-торпеды. Поэтому мина-торпеда наводится на "ложную" цель, расположенную к приемопередатчику гораздо ближе, чем к подводной лодке. При достаточно высоком превышении сигнала, переизлученного приемопередатчиком над эхо-сигналом мина-торпеда наводится практически на приемопередатчик со своим носителем, что и обеспечивает "увод" мины-торпеды от защищаемой подводной лодки.

Таким образом, предлагаемый способ защиты подводной лодки от мины-торпеды в отличие от способа-прототипа обеспечивает достаточно высокую вероятность "увода" мины-торпеды от наведения на подводную лодку и ее поражение, если мина-торпеда миновала область пространства с завесами реактивных снарядов. Это позволяет сделать вывод, что заявляемый способ обеспечивает повышение эффективности защиты подводной лодки от мин-торпед по сравнению со способом-прототипом и другими традиционными способами.

Заявляемый способ достаточно легко реализуем. В качестве устройства-носителя реактивных снарядов может служить устройство, конструкция которого аналогична устройству, защищенному патентом РФ № 2283793, то есть устройству, реализующему способ-прототип.

Подвижный гидроакустический приемопередатчик может быть реализован на основе активной антенной решетки Ван Атта. Эффективная отражающая поверхность (сила цели) решетки с количеством приемных и излучающих антенн по 32 шт., коэффициентом усиления приемопередающего тракта 45 дБ превышает не менее чем на 15 дБ силу цели эхо-сигнала от подводной лодки, что достаточно для отведения мины-торпеды [Бененсон Л.С.и др. Антенные решетки. Методы расчета и проектирования. - М.: Сов. радио, 1966 с.349-355; Евтютов А.П., Митько В.Б. Примеры инженерных расчетов в гидроакустике. - Л.: Судостроение, 1981. - с.194]. Конструктивная проработка антенн, проведенная с СКБ "Пьезоприбор", г.Ростов-на-Дону, и приемопередающего тракта совместно с АО "Аква-зонд", г.Таганрог, показала возможность размещения решетки в габаритах самоходных многоцелевых приборов гидроакустического подавления самонаводящихся торпед "Скрут", "Тунец" ОАО "Гидроприбор", г.Санкт-Петербург.