способ защиты подводной лодки от широкополосной мины-торпеды

Формула изобретения

Способ защиты подводной лодки от широкополосной мины-торпеды, содержащий обнаружение и определение угловых координат в режиме шумопеленгования торпеды, вышедшей из стартового контейнера и наводящейся на подводную лодку, ее классификацию, выработку данных стрельбы, производство выстрела устройства, несущего реактивные снаряды, пуск реактивных снарядов с приходом устройства 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 и торпеды путем постановки завес из силового поля взрывов реактивных снарядов на пути движения 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 торпедой, отличающийся тем, что уточняют угловые координаты торпеды и определяют ее дальность в режиме активной гидролокации, при этом торпеду облучают с помощью передающей антенны зондирующим сигналом, а отраженный от нее сигнал принимают как минимум двумя узконаправленными парциальными антеннами, акустические оси которых развернуты в плоскости пеленгования на угол, примерно равный ширине основного лепестка характеристики направленности антенны, формируют сумму и разность принятых антеннами сигналов, суммарный сигнал используют для определения дальности до торпеды, а разностный - для уточнения ее угловых координат.

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, вследствие чего из стартового контейнера мины-торпеды выйдет 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 Харвет. А.С.Т. 1945-2001. - с.570-576].

Обнаружение 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 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 торпеды, путем постановки завес из силового поля взрывов реактивных снарядов на пути движения 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 торпедой.

Все признаки способа-прототипа являются и признаками заявляемого способа.

Причиной, препятствующей достижению в способе-прототипе технического результата, обеспечиваемого изобретением, является сложность реализации способа, обусловленная тем, что ограниченное усеченной конической поверхностью водное пространство, в пределах которого осуществляют постановку завес из реактивных снарядов, имеет достаточно большие размеры, что требует большого количества реактивных снарядов, а также значительных габаритов устройства, несущего эти заряды.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является уменьшение количества реактивных снарядов, необходимых для поражения торпеды и упрощение носителя этих зарядов при применении способа.

Для достижения указанного технического результата в известной способе защиты подводной лодки от широкополосной мины-торпеды, содержащем обнаружение и определение угловых координат в режиме шумопеленгования 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 торпеды, путем постановки завес из силового поля взрывов реактивных снарядов на пути движения 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 торпедой, уточняют угловые координаты торпеды и определяют ее дальность в режиме активной гидролокации, при этом торпеду облучают с помощью передающей антенны зондирующим сигналом, а отраженный от нее сигнал принимают как минимум двумя узконаправленными парциальными антеннами, акустические оси которых развернуты в плоскости пеленгования на угол, примерно равный ширине основного лепестка характеристики направленности антенны, формируют сумму и разность принятых антеннами сигналов, суммарный сигнал используют для определения дальности до торпеды, а разностный - для уточнения ее угловых координат.

Отсутствуют какие-либо источники информации, в которых вновь введенные действия над электрическими сигналами были описаны в совокупности с остальными элементами заявляемого способа. Поэтому предлагаемый способ следует считать новым и имеющим изобретательский уровень.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых приведены:

- на фиг.1 - характеристики направленности приемных антенн;

- на фиг.2 - схема защиты подводной лодки от торпеды.

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

На подводной лодке в режиме шумопеленгования по шумам, издаваемым винтами торпеды после выхода последней из стартового контейнера и начала наведения на подводную лодку, осуществляют грубую оценку угловых координат торпеды - курсового угла и вертикального угла прихода шума.

После грубого определения этих углов на подводной лодке включают режим активной гидролокации. В этом режиме используют передающую антенну и по две приемные узконаправленные парциальные антенны в каждой из плоскостей пеленгования (в горизонтальной - для определения курсового угла и в вертикальной - для определения вертикального угла прихода шума).

Акустическую ось передающей антенны устанавливают в направлении на источник шума, определенном в режиме шумопеленгования. Через эту антенну в направлении торпеды излучают зондирующий сигнал.

Отраженный от торпеды сигнал в каждой из плоскостей пеленгования принимают двумя узконаправленными антеннами, акустические оси которых развернуты в плоскости пеленгования на угол, примерно равный ширине основного лепестка характеристики направленности антенны. На фиг.1 приведены типовые парциальные суммарная и разностная характеристики направленности антенн. На фиг.1"а" приведены характеристики F₁ и F₂ направленности парциальных антенн, на фиг.1"б" - суммарная F₁+F ₂ характеристика направленности, а на фиг. 1"в" - разностная F₁-F₂ характеристика направленности. По оси абсцисс откладывается угол - направление прихода сигнала, отсчитываемое от равносигнального направления (направления, с которого уровни сигналов, поступающих по парциальным антеннам с характеристиками F₁ и F ₂, равны).

Приемные антенны устанавливают таким образом, чтобы их равносигнальное направление совпадало с направлением на источник шума, определенным методом шумопеленгования, и акустической осью передающей антенны.

Формируют сумму и разность принятых антеннами сигналов.

Суммарный сигнал используют для определения дальности до торпеды, так как его задержка относительно излученного зондирующего сигнала жестко связана с этой дальностью.

Разностный сигнал используют для уточнения угловых координат торпеды, так как его величина и знак однозначно связаны с величиной и знаком отклонения направления на торпеду (на цель) от равносигнального направления.

После определения дальности до торпеды и уточнения ее угловых координат 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 торпеды и устройства-носителя реактивных снарядов) содержатся в памяти БИУС.

На фиг.2 показано взаимное расположение подводной лодки, 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.2 приняты следующие обозначения:

ПЛ - подводная лодка;

У - устройство-носитель реактивных снарядов;

Т - торпеда;

F_I - площадь завесы, ближайшей к подводной лодке;

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

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

Расчет осуществляется в следующей последовательности.

1. Рассчитывают дистанцию Dg по формуле

где D_П - дистанция от подводной лодки до торпеды в момент ее обнаружения и определения дальности методом активной гидролокации;

t_З - время задержки от момента определения дальности торпеды на

дистанции D_П до выстреливания устройства-носителя реактивных снарядов;

V_Т - скорость хода 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_Р 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 торпеды с подводной лодки в вертикальной плоскости;

_КУ - средняя квадратичная ошибка курсового угла торпеды (угла визирования 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 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 снаряженном и готовом к выстрелу.

По команде БИУС устройство выстреливается и направляется к торпеде, то есть к точке, определяемой ее дальностью и уточненными угловыми координатами в момент выстрела. С приходом устройства 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 высокую вероятность попадания торпеды в область водного пространства с установленными в нем завесами реактивных снарядов и поражение торпеды.

Предлагаемый 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.

Из уравнений (2), (4) и (5) видно, что количество N реактивных снарядов, входящих в состав каждой из завес, в значительной степени определяется средними квадратичными ошибками определения дальности и угловых координат торпеды (ошибками _D, _УП и _КУ). В заявляемом способе эти ошибки значительно меньше, чем в способе-прототипе. В способе-прототипе угловые координаты торпеды определяются методом шумопеленгования и в дальнейшем никак не уточняются, поэтому ошибки _УП и _КУ будут безусловно больше, чем в заявляемом способе, где осуществляется уточнение угловых координат торпеды, а следовательно, и уменьшение ошибок _УП и _КУ. В формуле изобретения способа-прототипа определение дальности D_П торпеды не предусмотрено, так как там для определения ее координат используется только шумопеленгование, а оно само по себе не позволяет определить дальность до цели. В описании способа-прототипа предложено эту дальность определять триангуляционным методом. В принципе это возможно, но весьма проблематично, так как для этого нужно определить, как минимум, два разных пеленга на одну и ту же неподвижную или малоподвижную (в данном случае торпеду) цель из разных точек с известными координатами. В любом случае ошибка определения дальности этим методом будет значительно больше, чем ошибка _D определения дальности в заявляемом способе, где для этой цели применяется метод активной гидролокации. Это позволяет сделать вывод, что количество N реактивных снарядов, необходимое для обеспечения достаточно высокой вероятности поражения торпеды, будет значительно меньше, чем в способе-прототипе. Это значительно упрощает реализацию носителя этих зарядов и реализацию способа в целом.