СПОСОБ НАВЕДЕНИЯ ОРУЖИЯ И РАКЕТЫ НА ЦЕЛЬ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ

Изобретения относятся к системам вооружения и могут быть использованы при реализации комплексов защиты объектов от средств нападения противника.

Общеизвестен способ наведения, например, зенитного орудия на цель, при котором два оператора перемещают ствол орудия по азимуту и углу места до момента попадания силуэта цели в перекрестие прицела. Очевидно, что наводить данное оружие на цель, например, в ночное время и без подсветки цели невозможно. А применяют ли корректировку параметров движения снаряда при использовании данного метода наведения оружия на цель, ничего не известно.

Целью изобретения является расширение ассортимента систем вооружений, предназначенных для защиты объектов от средств нападения, что достигается за счет использования для наведения оружия и ракеты на цель четырехчастотного частотного радиолокатора.

При наведении оружия и ракеты на цель сначала цель облучают четырьмя приемо-передающими антеннами ППА1, ППА2, ППА3, ППА4, установленными на плоской платформе, способной вращаться как по углу места, так и по азимуту, на окружности, на равном удалении по окружности друг от друга, с базовыми L расстояниями между диаметрально противоположными ППА1 и ППА2, а также ППА3 и ППА4, которые излучают в сторону приближающейся к ППА цели четыре непрерывных сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразно линейно спадающему закону, соответственно, НЛЧМ1, НЛЧМ2, НЛЧМ3 и НЛЧМ4 сигналы, с близкими частотами f₁, f₂, f₃ и f₄ соответственно у НЛЧМ1, НЛЧМ2, НЛЧМ3, НЛЧМ4 сигналов и одинаковыми у них частотой модуляции Fm и девиацией частоты dfm, которые после отражения от цели принимаются, соответственно, ППА1, ППА2, ППА3, ППА4 и их перемножают с излученными, соответственно, НЛЧМ1, НЛЧМ2, НЛЧМ3, НЛЧМ4 сигналами и выделяют сигналы с частотами, соответственно, Fpi=2DiFmdfm/C+2Vif₁/C, Fpj=2DjFmdfm/C+2Vif₂/C, Fpz=2DzFmdfm/C+2Vif₃/C, Fpx=2DxFmdfm/C+2Vif₄/C, где C - скорость света, Di, Dj, Dz и Dx - расстояния, соответственно, между ППА1, ППА2, ППА3, ППА4 и целью приближающейся со скоростью Vi, которую определяют до получения сигналов с частотами Fpi, Fpj, Fpz и Fpx, которые далее перемножают, соответственно, со сформированными заранее сигналами с частотами 2Vif₁/C, 2Vif₂/C, 2Vif₃/C и 2Vif₄/C и выделяют четыре сигнала с частотами F¹pi=2DiFmdfm/C, Fp¹j=2DjFmdfm/C, F¹pz=2DzFmdfin/C, F¹px=2DxFmdfm/C, а также вычисляют коэффициент Ki=Di/Dmin=CF¹pi/2FmdfmDmin, где Dmin - минимально возможное расстояние от ППА до цели, после чего вычисляют две разности со знаком, т.е. ±Δ₁=F¹pi-Fp¹j и ±Δ₂=F¹pz-F¹px, которые умножают на коэффициент Ki и получают два числа, т.е. ±Δ₁Ki и ±Δ₂Ki, величине и знаку которых соответствуют величина и знак отклонения цели от перпендикуляра, восстановленного из центра окружности расположения ППА в сторону цели, и которые преобразуются в сигналы для перемещения платформы с ППА как по углу места, так и по азимуту, до момента получения минимальных величин отклонений цели от перпендикуляра, что будет соответствовать точному направлению оружия на цель, после чего фиксируют положение платформы с ППА, запускают ракету в сторону цели и начинают облучать ее четырьмя ППА и получать со стороны ракеты переотраженные ею НЛЧМ сигналы, с которыми проводят аналогичные вышеописанным действия, т.е. перемножают их с излученными НЛЧМ сигналами и выделяют сигналы с частотами, соответственно, F¹¹pi=2D¹iFmdfm/C-2V¹if₁/C, F¹¹pj=2D¹jFmdfm/C-2V¹if₂/C, F¹¹pz=2D¹zFmdfm/C-2V¹if₃/C, F¹¹px=2D¹xFmdfm/C-2V¹if₄/C, где C - скорость света, D¹i, D¹j, D¹z и D¹x - расстояния, соответственно, между ППА1, ППА2, ППА3, ППА4 и ракетой, удаляющейся от позиции оружия со скоростью V¹i, которую определяют до получения сигналов с частотами F¹¹pi, F¹¹pj, F¹¹pz и F¹¹px, которые далее перемножают, соответственно, со сформированными заранее сигналами с частотами 2V¹if₁/C, 2V¹if₂/C, 2V¹if₃/C и 2V¹if₄/C и выделяют четыре сигнала с частотами F¹¹¹pi=2D¹iFmdfm/C, Fp¹¹¹j=2D¹jFmdfm/C, F¹¹¹pz=2D¹zFmdfm/C, F¹¹¹px=2D¹xFmdfm/C, а также вычисляют коэффициент K¹i=D¹i/Dmin=CF¹¹¹pi/2FmdfmDmin, где Dmin - минимально возможное расстояние от ППА до ракеты, после чего вычисляют две разности со знаком, т.е. ±Δ₃=F¹¹¹pi-Fp¹¹¹j и ±Δ₄=F¹¹¹pz-F¹¹¹px, которые умножают на коэффициент K¹i и получают два числа, т.е. ±Δ₃=K¹i и ±Δ₄K¹i, величине и знаку которых соответствуют величина и знак отклонения ракеты от перпендикуляра, восстановленного из центра окружности расположения ППА, и которые преобразуются в сигналы для передачи их на ракету, на схемы управления рулями ракеты как по углу места, так и по азимуту, до момента получения минимальных величин отклонений ракеты от перпендикуляра, что будет соответствовать точному приближению ракеты к цели.

Устройство наведения оружия и ракеты на цель содержит последовательно соединенные генератор импульсов, счетчик импульсов, первый цифроаналоговый преобразователь (ЦАП1), первый генератор непрерывных сигналов (Г1), выход которого подключен к входам смесителей (CM) СМ5, СМ6, СМ7 и СМ8, а выход Г2, через последовательно соединенные второй вход СМ5, пятый фильтр (Ф5), СМ1, Ф1 подключен к второму входу СМ9, выход Г3, через последовательно соединенные второй вход СМ6, Ф6, СМ2, Ф2 подключен ко второму входу СМ10, выход Г4, через последовательно соединенные второй вход СМ7, Ф7, СМ3, Ф3 подключен ко второму входу СМИ, выход Г5, через последовательно соединенные второй вход СМ8, Ф8, СМ4, Ф4 подключен к второму входу СМ12, а также выходы Ф5, Ф6, Ф7 и Ф8, соответственно, через усилители мощности (УМ) УМ1, УМ2, УМ3, УМ4 подключены к входам, соответственно, ППА1, ППА2, ППА3, ППА4, работающим на передачу, а входы ППА1, ППА2, ППА3, ППА4, работающие на прием подключены ко вторым входам, соответственно, СМ1, СМ2, СМ3, СМ4 и, кроме того, выход Ф1 подключен к входу определителя скорости цели и ракеты, выходы которого подключены к входам ЦАП2, ЦАПЗ, ЦАП4 и ЦАП5, входы опорных напряжений которых подключены к выходам первого блока опорного напряжения (БОН1), БОН2, БОН3 и БОН4, выходы ЦАП2, через последовательно соединенные Г6, СМ9, Ф9, первый частотомер (Ч1) подключены к первой схеме вычитания и вычислителю коэффициента, выходы ЦАП3 через последовательно соединенные Г7, СМ10, Ф10, Ч2 подключены ко второму входу первой схемы вычитания, выходы ЦАП4, через последовательно соединенные Г8, СМ11, Ф11, 43 подключены ко второй схеме вычитания, выходы ЦАП4 через последовательно соединенные Г9, СМ12, Ф12, 44 подключены ко второму входу второй схемы вычитания, выходы первой и второй схем вычитания, соответственно, через первую и вторую схемы умножения подключены к первому и второму электронным ключам ЭК1 и ЭК2, а вторые входы первой и второй схем умножения подключены к выходу вычислителя коэффициента, первые выходы ЭК1 и ЭК2 подключены к схеме формирования сигналов управления перемещением платформы с установленными на ней ППА, вторые выходы ЭК1 и ЭК2 подключены к схеме формирования сигналов управления рулями ракеты, выход которой подключен к передающей антенне, вход управления ЭК1 и ЭК2 подключен к схеме переключения режимов работы, а на ракете установлена приемная антенна, выход которой подключен к приемнику сигналов управления рулями ракеты, выходы которого подключены к исполнительным устройствам, а также на ракете установлен переизлучатель НЛЧМ сигналов, выполненный в виде ППА5, вход которой, работающий на прием через усилитель мощности, подключен к ее выходу работающему на передачу.

Рассмотрим работу устройства наведения оружия и ракеты на цель.

Установим ППА1, ППА2, ППА3 и ППА4 на плоской платформе способной вращаться как по углу места, так и по азимуту, на окружности, на равном удалении по окружности друг от друга, с базовыми L=2m расстояниями между диаметрально противоположными ППА1 и ППА2, а также ППА3 и ППА4, которые излучают в сторону приближающейся к ППА цели четыре непрерывных сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразно линейно спадающему закону, соответственно, НЛЧМ1, НЛЧМ2, НЛЧМ3 и НЛЧМ4 сигналы, с близкими частотами f₁=1, f₂=1,1, f₃=1,2 и f₄=1,3 ГГц соответственно у НЛЧМ1, НЛЧМ2, НЛЧМ3, НЛЧМ4 сигналов и одинаковыми у них частотой модуляции Fm=5 КГц и девиацией частоты dfm=5,1 МГц, формируемые на четырехчастотном частотном радиолокаторе (ЧЧР), в котором счетчик импульсов все время подсчитывает импульсы генератора импульсов. При этом на выходе ЦАП1 формируется пилообразное напряжение с частотой повторения Fm=5 КГц, которое подают на варикап Г1. При этом на выходе Г1 формируется сигнал частотой f и девиацией частоты dfm=5,1 МГц, который поступает на первые входы СМ5, СМ6, СМ7 и СМ8, на вторые входы которых подают с Г2, Г3, Г4 и Г5, соответственно, сигналы частотой fx, fz, fy и fr. При этом на выходах СМ5, СМ6, СМ7 и СМ8 и соответственно Ф5, Ф6, Ф7 и Ф8 формируются сигналы частотой f₁=f-fx=1, f₂=f-fz=1,1, f₃=f-fy=1,2 и f₄=f-fr=1,3 ГГц, которые, соответственно, УМ1, УМ2, УМ3 и УМ4 усиливаются и через, соответственно, ППА1, ППА2, ППА3 и ППА4 передаются в сторону цели или ракеты. Отраженные от цели или переотраженные ракетой НЛЧМ1, НЛЧМ2, НЛЧМ3 и НЛЧМ4 сигналы принимаются ППА1, ППА2, ППА3 и ППА4, перемножаются в СМ1, СМ2, СМ3 и СМ4 с излученными НЛЧМ1, НЛЧМ2, НЛЧМ3 и НЛЧМ4 сигналами, подводимыми ко вторым входам, соответственно, СМ1, СМ2, СМ3 и СМ4 с выходов, соответственно, Ф5, Ф6, Ф7 и Ф8. После перемножения НЛЧМ сигналов на выходах СМ1, СМ2, СМ3 и СМ4 и соответственно выходах Ф1, Ф2, Ф3, Ф4 формируются сигналы с частотами, соответственно, при отражении от приближающейся цели

Fpi=2DiFmdfm/C+2Vif₁/C, Fpj=2DjFmdfm/C+2Vif₂/C, Fpz=2DzFmdfm/C+2Vif₃/C, Fpx=2DxFmdfm/C+2Vif₄/C.

при переотражении удаляющейся ракетой

F¹¹pi=2D¹iFmdfm/C-2V¹if₁/C, F¹¹pj=2D¹jFmdfm/C-2V¹if₂/C, F¹¹pz=2D¹zFmdfm/C-2V¹if₃/C, F¹¹px=2D¹xFmdfm/C-2V¹if₄/C.

Следует отметить, что до момента наведения оружия на цель измеряют ее скорость Vi вычисляя при, например, выбранных соответствующих Vo и Дo=Vof₁/Fmdfm выражение Vi=4До/t, где До - выбираемый базовый интервал расстояния, Vo - минимально возможная скорость цели, t - измеряемое время пролета целью расстояния 4До. Для чего в РЛС излучаемый НЛЧМ сигнал не надо задерживать и в обнаружителе сигналов узкополосного спектра частот необходимо выбрать соответствующий опорный сигнал, что позволяет измерить Vi на удалениях больших, чем расстояние до цели. Начальную же скорость ракеты V¹i можно измерить известной РЛС [см. патент RU №2367975]. Интересно отметить, что оба измерителя скорости имеют те же самые основные составные элементы, что и ЧЧР.

Очевидно, что если значение Vi или V¹i, например, в цифровой форме подать на входы ЦАП2, ЦАП3, ЦАП4 и ЦАП5, на ЦАПы, имеющие разные опорные напряжения, то под действием на варикапы Г6, Г7, Г8 и Г9 напряжений с их выходов можно установить эти генераторы в состояние генерации ими сигналов, соответственно, частотой 2Vif₁/C, 2Vif₂/C, 2Vif₃/C и 2Vif₄/C или 2V¹if₁/C, 2V¹if₂/C, 2V¹if₃/C, 2V¹if₄/C и далее их в СМ9, СМ10, СМ11 и CM12 перемножить с сигналами, сформированными на выходах Ф1, Ф2, Ф3 и Ф4 с целью выделения фильтрами Ф9, Ф10, Ф11 и Ф12 четырех разностных сигналов с частотами F¹pi=2DiFmdfm/C, Fp¹j=2DjFmdfm/C, F¹pz=2DzFmdfm/C, F¹px=DxFmdfm/C или F¹¹¹pi=2D¹iFmdfm/C, Fp¹¹¹j=2D¹jFmdfm/C, F¹¹¹pz=2D¹zFmdfm/C, F¹¹¹px=2D¹xFmdfm/C.

Пусть между ППА1, ППА2, ППА3 и ППА4 и целью будут, например, расстояния, соответственно, D₁=15 м, D₂=√15² м+L²=15,1327 м, D₃=√15²+(L²/2)=15,067 м и D₄=15,067 м, т.е. цель приближается прямо только к ППА1, выше на 2 м ППА2 и находится на равных удалениях от ППА3 и ППА4. Тогда фильтры Ф9, Ф10, Ф11 и Ф12 выделят и частотомеры Ч1, Ч2, Ч3 и Ч4 вычислят, соответственно

F¹p₁=20[(15 м)(5 КГц)(5,1 МГц)]/(3×10⁸ м/с)=2550 Гц,

F¹p₂=20[(15,1327 м=√15²+2²)(5 КГц)(5,1 МГц)]/(3×10⁸ м/с)=2572,567 Гц,

F¹p₃=20[(15,067 м=√15²+2)(5 КГц)(5,1 МГц)]/(3×10⁸ м/с)-2561,308 Гц,

F¹p₄=20[(15,067 м=√15²+2)(5 КГц)(5,1 МГц)]/(3×10⁸ м/с)=2561,308 Гц.

После чего и при, например, Dmin=15M вычислителем коэффициента вычисляют коэффициент K₁=D₁/Dmin=15 м/15 м=1, а первой и второй схемами вычитания вычисляют две разности со знаком, т.е.: Δ₁=F¹p₁-F¹p₂=-22,567 и Δ₂=F¹p₃-F¹p₄=0, которые в первой и второй схемах умножения умножают на коэффициент K₁ и получают K₁Δ₁=-22,567 и K₁Δ₂=+0, т.е. два числа со знаками, величине и знаку которых соответствуют величина и знак отклонения цели от перпендикуляра, восстановленного из центра окружности расположения ППА в сторону цели (в данном случае, например, на 1 м выше перпендикуляра).

Пусть между ППА1, ППА2, ППА3 и ППА4 и целью будут, например, расстояния, соответственно, 1500 м, √1500² м+L²=1500,001333 м, √1500²+(L²/2)=1500,00067 м и 1500,00067 м, т.е. цель приближается прямо только к ППА1, выше на 2 м ППА2 и находится на равных удалениях от ППА3 и ППА4. Тогда фильтрами Ф9, Ф10, Ф11, Ф12 будут выделены и частотомерами Ч1, Ч2, Ч3, Ч4 вычислены, соответственно, частоты:

A¹p₅=20[(1500 м)(5 КГц)(5,1 МГц)]/(3×10⁸ м/с)=255000 Гц,

F¹p₆=20[(1500,001333=√15²+2²)(5 КГц)(5,1 МГц)]/(3×10⁸ м/с)=255000,2266 Гц,

F¹p₇=20[(1500,00067=√15²+2)(5 КГц)(5,1 МГц)]/(3×10⁸ м/c)=255000,1139 Гц,

F¹p₈=20[(1500,00067=√15²+2)(5 КГц)(5,1 МГц)]/(3×10⁸ м/с)=255000,1139 Гц.

После чего вычисляют коэффициент K₂=1500/15=100 и две разности со знаком, т.е.: Δ₃=F¹p₁-F¹p₂=-0,2266 и Δ₄=F¹p₃-F¹p₄=0, которые умножают на коэффициент К₂, т.е. К₂Δ₃=-22,566 и K₂Δ₄=+0, и получают два числа, величине и знаку которых соответствуют величина и знак отклонения цели от перпендикуляра, восстановленного из центра окружности расположения ППА в сторону цели (в данном случае, например, на 1 м выше перпендикуляра).

Пусть между ППА1, ППА2, ППА3 и ППА4 и целью будет, соответственно, √1500²+9²=15 00,027, √1500²+11²=1500,040, Е м. и Е м., т.е. цель перемещается выше ППА1, еще выше ППА2 и находится на равных удалениях от ППА3 и ППА4. Тогда фильтрами Ф9, Ф10, Ф11, Ф12 будут выделены и частотомерами Ч1, Ч2, Ч3, Ч4 вычислены, соответственно, частоты

F¹p₉=20[(1500,027 м)(5 КГц)(5,1 МГц)]/(3×10⁸ м/с)=255004,59 Гц,

F¹p₁₀=20[(1500,040 м)(5 КГц)(5,1 МГц)]/(3×10⁸ м/с)=255006,8 Гц

и F¹p₁₁=F¹p₁₂.

После чего вычисляют коэффициент К₃=1500,027/15=100 и две разности со знаком, т.е. Δ₅=F¹p₉-F¹p₁₀=-2,21 и Δ₆=F¹p₁₁-F¹p₁₂=0, которые умножают на коэффициент К₃, т.е. К₃Δ₅=-221 и К₃Δ₆=+0, и получают два числа, величине и знаку которых соответствуют величина и знак отклонения цели от перпендикуляра, восстановленного из центра окружности расположения ППА в сторону цели (в данном случае, например, на 10 м выше перпендикуляра, так как К₃Δ₅ больше К₂Δ₃ или K₁Δ₁ почти в 10 раз).

Числа K₁Δ₁, K₁Δ₂, K₂Δ₃, K₂Δ₄, K₃Δ₅, K₃Δ₆, через ЭК1 и ЭК2, подают на схему формирования сигналов управления перемещением платформы с установленными на ней ППА и делают это до момента получения минимальных величин отклонений цели от перпендикуляра, что будет соответствовать точному направлению оружия на цель, после чего фиксируют положение платформы с ППА, переключают ЭК1 и ЭК2 в другое состояние сменой потенциала на выходе схемы переключения режимов работы и запускают ракету в сторону цели, а также начинают облучать ракету четырьмя ППА и получать со стороны ракеты переотраженные ею НЛ4М сигналы, с которыми проводят аналогичные вышеописанным действия до получения чисел , , , , , , которым будут соответствовать соответствующие отклонения ракеты от перпендикуляра, восстановленного из центра окружности расположения ППА, т.е. от точного направления на цель и которые (числа), через ЭК1 и ЭК2, подают на схему формирования сигналов управления рулями ракеты. После чего сформированные сигналы управления, через передающую антенну посылаются на ракету, где принимаются приемной антенной, обрабатываются в приемнике сигналов управления рулями ракеты и в нужном виде подаются на исполнительные устройства, управляющие рулями ракеты.

А переизлучатель НЛЧМ сигналов, выполненный в виде ППА5, вход которой, работающий на прием, через усилитель мощности подключен к ее выходу, работающему на передачу.