способ определения моментов выдачи команд на пуск и подрыв защитного боеприпаса. радиовзрыватель

Формула изобретения

1. Способ определения моментов выдачи команд на пуск и подрыв защитного боеприпаса, совмещенного с радиолокационной станцией (РЛС), заключающийся в обнаружении и определении момента возникновения на РЛС сигнала разностной частоты Fдо=2Vofн/C,

где fн - частота излучаемого непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону (НЛЧМ сигнал),

Vo и С - расчетная скорость защитного боеприпаса и скорость света, отличающийся тем, что на РЛС определяют моменты возникновения сигналов разностных частот (N+4)Fдо=(N+4)2Vofн/C и NFдo=N2Vofн/C, когда цель находится соответственно на (До/Vo)[Vi+(N+4)Vo] и (Дo/Vo)(Vi+NVo) удалениях от приемно-передающей антенны РЛС,

где N - положительное число,

Vi - радиальная скорость цели,

До - расстояние, выбираемое из условия До/Vo=fн/Fмfд,

fд и Fм - девиация частоты и частота модуляции НЛЧМ сигнала, и измеряют интервал времени t между моментами возникновения этих сигналов, после чего, в соответствии с длительностью измеренного интервала времени t, выбирают из совокупности заранее рассчитанных величин две:

Дi=(Дo/Vo)(Vi+NVo) - дальность и (Vi+Vp) - сумму скоростей,

где Vp - известная реальная скорость защитного боеприпаса,

и вычисляют отношение t₁ =Дi/(Vi+Vp), определяющее время между пуском защитного боеприпаса в момент, когда цель будет находится на (Дo/Vo)(Vi+NVo) расстоянии от приемно-передающей антенны РЛС и моментом подрыва защитного боеприпаса, когда он будет находиться в точке упреждения - месте встречи с целью.

2. Радиовзрыватель, содержащий приемно-передающую антенну, вход которой, работающий на передачу, подключен к высокомощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону (НЛЧМ сигнал), а выход, работающий на прием, подключен к первому входу смесителя, второй вход которого подключен к маломощному выходу передатчика НЛЧМ сигнала, а выход, через фильтр разностных частот, к входу обнаружителя сигнала узкополосного спектра частот, отличающийся тем, что выход обнаружителя сигнала узкополосного спектра частот подключен к входу регистра сдвига, второй выход которого, через элемент задержки, подключен к входам сброса регистра сдвига и счетчика импульсов, а первый выход, через элемент И, подключен к входу счетчика импульсов, выходы которого подключены к входам первого и второго постоянных запоминающих устройств (ПЗУ₁ и ПЗУ₂), выходы которых подключены соответственно к первым и вторым входам схемы деления, выходы которой подключены к первым входам реле времени, второй вход которой подключен к второму выходу регистра сдвига и первой выходной шине, выход реле времени подключен к второй выходной шине, выход генератора счетных импульсов подключен к второму входу элемента И.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано для подрыва боеприпасов в точках упреждения.

Известна РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса [патент RU, 2374597, МПК F41H 11/02].

РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса (РЛС) содержит: приемно-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, при этом второй вход компаратора подключен к шине опорного напряжения, а второй вход второго смесителя к входной шине.

В известной РЛС определение момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса определяют один раз, при обнаружении разностного сигнала частотой Fдо=2Vofн/С, когда цель будет находиться на удалении от РЛС, равном Do+(Vi/Vo)Do,

где fн - средняя частота излучаемого непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону (НЛЧМ сигнал),

Vo, Vi, С - радиальные скорости защитного боеприпаса и цели и скорость света,

Do - расстояние от РЛС до предполагаемой точки встречи (точки упреждения) защитного боеприпаса с целью.

Причем величины Vo и До выбирают из условия До/Vo=fн/Fмfд,

где fн, fд, Fм - соответственно средняя частота, девиация частоты и частота модуляции НЛЧМ сигнала.

Известен радиовзрыватель [патент RU, 2352955, МПК G01S 7/38], выполненный по аналогии с известной РЛС определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса по патенту № 2374597, к недостаткам которого можно отнести то, что с подрывом изделия, на котором устанавливается радиовзрыватель, уничтожается и РЛС, определяющий не в последнюю очередь массогабаритные и стоимостные характеристики изделия в целом.

Целью изобретения является уменьшение массогабаритных и стоимостных характеристик радиовзрывателей.

Поставленная цель достигается за счет использования всего одной РЛС, стационарно располагаемой на Земле и используемой для определения моментов выдачи команд на пуск и подрыв ряда защитных боеприпасов.

Определяют моменты выдачи команд на пуск и подрыв защитного боеприпаса, совмещенного с радиолокационной станцией (РЛС), после обнаружения и определения моментов возникновения на РЛС сигналов разностных частот (N+4)Fдо=(N+4)2Vofн/C и NFдо=N2Vofн/C, когда цель находится соответственно на (Дo/Vo)[Vi+(N+4)Vo] и (Дo/Vo)(Vi+NVo) удалениях от приемно-передающей антенны РЛС,

где fн - частота излучаемого непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону (НЛЧМ сигнал),

Vo - расчетная скорость защитного боеприпаса,

N - положительное число, Vi - радиальная скорость цели, С - скорость света,

До - расстояние, выбираемое из условия До/Vo=fн/Fмfд,

fд, и Fм - девиация частоты и частота модуляции НЛЧМ сигнала,

и измерения интервала времени t между моментами возникновения этих сигналов, после чего, в соответствии с длительностью измеренного интервала времени t, выбирают из совокупности заранее рассчитанных величин две:

Дi=(До/Vo)(Vi+NVo) - дальность и (Vi+Vp) - сумму скоростей,

где Vp - известная реальная скорость защитного боеприпаса,

и вычисляют отношение t₁=Дi/(Vi+Vp), определяющее время между пуском защитного боеприпаса в момент, когда цель будет находится на (Дo/Vo)(Vi+NVo) расстоянии от приемно-передающей антенны РЛС и моментом подрыва защитного боеприпаса, когда он будет находиться в точке упреждения - месте встречи с целью.

Радиовзрыватель (фиг.1) содержит: приемно-передающую антенну 2, вход которой, работающий на передачу, подключен к высоко мощному выходу передатчика 1 непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону (НЛЧМ сигнал), а выход, работающий на прием, подключен к входу смесителя 3, второй вход которого подключен к маломощному выходу передатчика 1 НЛЧМ сигнала, а выход, через фильтр 4 разностных частот, к входу обнаружителя 5 сигнала узкополосного спектра частот, выход которого подключен к входу регистра 6 сдвига, второй выход которого, через элемент 7 задержки, подключен к входам сброса регистра 6 сдвига и счетчика 10 импульсов, а первый выход, через элемент И 8 подключен к входу счетчика 10 импульсов, выходы которого подключены к входам первого и второго постоянных запоминающих устройств 11 и 13, выходы которых подключены соответственно к первым и вторым входам схемы 12 деления, выходы которой подключены к первым входам реле 14 времени, второй вход которой подключен к второму выходу регистра 6 сдвига и первой выходной шине 16, выход реле времени подключен к второй выходной шине 15, а выход генератора 9 счетных импульсов подключен к второму входу элемента И 8.

Рассмотрим, в том числе на примерах, работу радиовзрывателя (фиг.1).

Пусть через приемно-передающую антенну 2 в пространство излучают и принимают отраженные от неподвижных объектов и перемещающейся цели со скоростью, например, V ₂₀₀₀=2000 м/с или V₂₀₀=200 м/с НЛЧМ сигнал с, например, параметрами:

fн=100 ГГц, Fм=50 КГц и fд=50 МГц - соответственно средняя частота, частота модуляции и девиация частоты НЛЧМ сигнала, выбранными при Do=6 м и Vo=150 м/с, а также при опорном сигнале частотой [2+(N=19)]=21Fдо=21(2Vоfн)/С=2100 КГц, поступающим на НЧ смеситель обнаружителя 5 сигнала узкополосного спектра и реальной скорости защитного боеприпаса Vp=1000 м/с.

В результате смешивания в смесителе 3 отраженного и излученного сигналов на его выходе будут формироваться разностные сигналы частотой, в частности:

Fp₁₉₄ =[(2Д₁₉₄)Fмfн/С]-(2V₂₀₀₀fн/С)=1900 КГц - разностный сигнал от цели, находящейся на удалении в Д ₁₉₄=До/Vo)(Vi+NVo)=194 м от антенны РЛС;

Fp₂₁₈=[(2Д₂₁₈)Fмfн/С]-(2V₂₀₀₀ fн/С)=2300 КГц - разностный сигнал от цели, находящейся на удалении в Д₂₁₈=(Дo/Vo)[Vi+(N+4)Vo)]=218 м от антенны РЛС, а на выходе обнаружителя 5 сигнала узкополосного спектра частот короткие импульсы, переключающие регистр 6 сдвига из одного состояния в другое.

Отметим, что цель расстояние (Д ₂₁₈-Д₁₉₄)=4До=(218-194)м=24 м пролетит со средней скоростью Vcp=4До/t₂=(Д₂₁₈-Д₁₉₄ )/t=24 м/t,

где t интервал времени между моментами возникновения и обнаружения на РЛС сигналов с частотами Fp ₁₉₄ и Fp₂₁₈ и между моментами смены потенциалов на первом и втором выходах регистра 6 сдвига,

или, при V₂₀₀₀=Vcp, это расстояние цель пролетит за интервал времени

t=(Д₂₁₈-Д₁₉₄ )/(V₂₀₀₀=Vcp)=0,012 с, величина которого в виде цифрового числа будет зафиксирована на выходе счетчика 10 импульсов, так как на его вход, через открытый элемент И 8, в течение этого времени будут поступать счетные импульсы с выхода генератора 9 счетных импульсов.

Очевидно, что длительность интервала времени t прямо пропорциональна средней скорости цели и средней скорости цели плюс известной скорости защитного боеприпаса (Vcp+Vo). Поэтому, если, например, во второе програмируемое постоянное запоминающее устройство (ПЗУ₂) 13 записать ряд значений величин (Vcp+Vp), то при подаче на его входы цифрового числа с выхода счетчика 10 импульсов, на выходе ПЗУ₂ можно получить нужное цифровое число, соответствующее реальной на данный момент величине (Vcp+Vp).

Аналогично в первое ПЗУ₁ можно записать ряд значений величин расстояний от приемно-передающей антенны до цели и соответствующих величинам, определяемым по формуле (До/Vo)(Vi+NVo), то есть расстояниям, когда цель будет находиться в точке пространства - точке окончания измерения интервала времени t. Тогда при подаче на входы ПЗУ ₁ цифрового числа с выхода счетчика импульсов 10, на его выходах можно будет получить нужное цифровое число, соответствующее реальной текущей дальности до цели, когда цель будет находиться в точке пространства - точке окончания измерения интервала времени t. Поэтому, если вычислить делителем 12 отношение одновременно формируемых двух величин t₁=До/Vo)(Vi+NVo)/(Vcp+Vp), то это отношение будет соответствовать времени, через которое необходимо будет подорвать защитный боеприпас в точке упреждения - точке его встречи с целью, пущенный в сторону, например, точно приближающейся к нему цели в момент окончания измерения интервала времени t. То есть момент окончания измерения интервала времени t можно считать моментом пуска защитного боеприпаса, а момент времени через (До/Vo)(Vi+NVo)/(Vcp+Vp) после его пуска моментом подрыва защитного боеприпаса в точке упреждения.

Задержку времени между пуском и подрывом защитного боеприпаса осуществляет реле 14 времени, которое может быть выполнено в виде аналогового ключа, который открывается потенциалом, снимаемым с второго выхода регистра 6 сдвига и позволяющего конденсатору интегратора начать заряжаться, а напряжению с конденсатора поступать на вход аналогового компаратора для сравнения с напряжением, формируемым на выходе цифроаналогового преобразователя, являющегося нагрузкой схемы 12 деления.

Рассмотрим на примере, например, при средней скорости цели 2000 м/с и 200 м/с отмеченное выше.

Используем выражение (До/Vo)(Vi+NVo) для вычисления расстояний между приемно-передающей антенной 2 РЛС и целью, при которых будут определены моменты пуска боеприпаса и которые цифровым кодом будут отображены на выходе ПЗУ₂ при подаче на его входы цифровых кодов, соответствующих интервалам времени t₂₀₀₀=24 м/(2000 м/с)=0,012 с или t₂₀₀ =24 м/(200 м/c)=12 c. То есть

при V₂₀₀₀ , Д₂₀₀₀=(6/150)(2000+19×150)=194 м,

а при V₂₀₀, Д₂₀₀=(6/150)(200+19×150)=122 м.

При этом на выходах ПЗУ₁ появятся цифровые числа, соответствующие величинам (Vcp+Vp), то есть величинам 2000 м/с+1000 м/с=3000 м/с и 200 м/с+1000 м/с=1200 м/с. Тогда используем выражение (Дo/Vo)(Vi+NVo)/(Vcp+Vp) и вычислим время, через которое после пуска защитного боеприпаса его необходимо подорвать, и подорвать в точке встречи с целью, то есть

при V₂₀₀₀, t₂=Д₂₀₀₀/(Vср+Vр)=194 м/(2000+1000)м/с=0,064666 с,

а при V₂₀₀ , t₃=Д₂₀₀/(Vср+Vр)=194 м/(200+1000)м/с=0,101666 с.

За эти интервалы времени t₂ и t ₃ защитный боеприпас и цель пролетят расстояния

при V₂₀₀₀, 1000 м/с×0,064666 с=64,66666 м и 2000 м/с×0,064666 с=129,33333 м,

а при V₂₀₀ , 1000 м/с×0,1016666 с=101,66666 м и 200 м/с×0,1016666 с=20,33333 м.

То есть защитный боеприпас будет подорван на удалениях от приемно-передающей антенны 2 РЛС, равных 64,66666 м и 101,66666 м, в соответствующих точках упреждения, так как суммы расстояний, которые пролетят цель и защитный боеприпас после его пуска

при V₂₀₀₀, 64,66666 м+129,33333 м=194 м,

а при V₂₀₀, 101,66666 м+20,33333 м=122 м,

будут соответствовать соответственно величинам расстояний Д₂₀₀₀ и Д₂₀₀.

Очевидно, что уничтожение защитного боеприпаса только с частью радиовзрывателя, а именно с реле 14 времени и сохранение основной части РЛС для работы с другими защитными боеприпасами, с экономической точки зрения выгодно отличает предлагаемое техническое решение от известного.