Результат интеллектуальной деятельности: Способ наведения торпеды, управляемой по проводам

Изобретение относится к области военной техники и может быть использовано в системах наведения телеуправляемого торпедного оружия.

Современные торпеды имеют системы самонаведения (ССН), обладающие ограниченными возможностями по обнаружению и захвату цели. При пуске торпеды с дистанции до цели, превышающей дальность действия ССН, торпеда требует управления для более эффективного ее использования. Торпеды, управляемые на участке траектории движения к цели до захвата цели ССН, называют телеуправляемыми [1, 2]. Телеуправление современных торпед, отечественных и зарубежных, выполняют с использованием линии проводной связи [2].

В общем случае телеуправление состоит в одновременном контроле координат цели и объекта, который наводится на цель, и динамическом формировании траектории движения наводимого объекта. Так, при управлении ракетой [3] координаты цели и ракеты (направления, дистанции), получаемые с помощью РЛС, позволяют формировать траекторию наведения ракеты путем совмещения направлений (по пеленгу и углу места) на цель и ракету. При управлении торпедой [4] совмещение пеленгов на торпеду и цель приводит к потере контакта с целью ввиду «экранирования» слабого сигнала цели сильным сигналом торпеды, расположенной ближе к носителю. Потеря контакта с целью не позволяет управлять торпедой.

Известен способ телеуправляемого наведения торпеды по проводам [5]. Носителем системы управления является движущаяся ПЛ, а целью - движущийся объект: надводный корабль (НК) или ПЛ. На носителе системы управления имеются гидроакустические средства, которые могут измерять в режиме шумопеленгования текущие направления (пеленги) на цель и торпеду. Способ состоит в том, что траектория наведения торпеды формируется путем совмещения положения торпеды с линией, отстоящей на угол ϕ от текущего пеленга на цель. Угол ϕ обеспечивает угловое разрешение цели и торпеды, что позволяет пеленговать цель, а, следовательно, и наводить на нее торпеду на протяжении всего участка телеуправления. Однако использование текущего пеленга на цель для определения курса торпеды при формировании траектории наведения приводит в условиях взаимного перемещения объектов (носителя, цели и торпеды) к значительному линейному смещению торпеды от пеленга на цель и ухудшает условия захвата цели системой самонаведения торпеды.

Наиболее близким к представляемому техническому решению является способ телеуправляемого наведения торпеды [6], в котором обеспечивается вывод торпеды на линию, отстоящую на угол ϕ не от текущего (как в способе-аналоге), а от прогнозируемого на упрежденный момент времени пеленга на цель, который определяется с учетом текущей величины изменения пеленга. Способ включает измерение с помощью пассивной гидролокации пеленгов с носителя на цель и на торпеду; определение дистанции до торпеды; дискретное формирование траектории наведения торпеды, формирование команды управления и передачу ее по линии проводной связи с носителя на торпеду.

Недостатком способа-прототипа является создание неблагоприятных условий для обнаружения и захвата цели системой самонаведения торпеды в конце участка телеуправления при больших дальностях стрельбы. Это объясняется следующим. При удалении торпеды от носителя и неизменном угле ϕ увеличивается линейное смещение торпеды от пеленга на цель. Поэтому при больших дальностях стрельбы отведение торпеды от пеленга на цель приводит к значительному линейному смещению торпеды, определяемому в момент завершения торпедой очередного маневра назначенным курсом, и, как следствие, невозможности обнаружения и захвата цели системой самонаведения торпеды (пропуску цели).

Задачей изобретения является улучшение условий захвата цели системой самонаведения торпеды в конце участка телеуправления при больших дальностях стрельбы.

Техническим результатом изобретения является уменьшение линейного смещения торпеды от пеленга на цель в конце участка телеуправления, т.е. при переходе от телеуправления к самонаведению, что повышает возможность захвата цели системой самонаведения торпеды при больших дальностях стрельбы.

Для достижения указанного технического результата в способ телеуправляемого наведения торпеды, включающий измерение с помощью пассивной гидролокации в каждый момент времени t_i пеленга П_Ц(t_i) с носителя на цель, пеленга П_Т(t_i) с носителя на торпеду, определение дистанции Д_НТ(t_i) от носителя до торпеды, вычисление величины изменения пеленга ВИП(t_i) на цель, определение по П_Ц(t_i) и ВИП(t_i) прогнозируемого пеленга П_Ц(t_i+1) на цель на упрежденный момент времени t_i+1 и пеленга П_Т(t_i+1) на торпеду, отстоящего от пеленга П_Ц(t_i+1) на угол ϕ, обеспечивающий одновременное раздельное пеленгование цели и торпеды в момент времени t_i+1, определение по П_Т(t_i), Д_НТ(t_i) и П_Т(t_i+1) курса К_Т(t_i+1) торпеды, обеспечивающего вывод торпеды на линию пеленга П_Т(t_i+1) в момент времени t_i+1 с максимальным перемещением в направлении цели, формирование команды управления на изменение курса торпеды в момент времени t_i исходя из значения К_Т(t_i+1) и передачу ее по линии проводной связи с носителя на торпеду,

введены новые признаки, а именно:

- в момент времени t_i дополнительно определяют по П_Т(t_i), Д_НТ(t_i), П_Т(t_i+1) и К_Т(t_i+1) дистанцию Д_НТ(t_i+1), далее определяют по П_Т(t_i+1), Д_НТ(t_i+1), П_Ц(t_i+1) и К_Т(t_i+1) эффективную дальность действия Д_ЭС(t_i+1) системы самонаведения торпеды и линейное смещение Д_ТЦ(t_i+1) торпеды от пеленга на цель;

- в начале участка телеуправления Д_ЭС(t_i+1)>Д_ТЦ(t_i+1), при этом формируют команду управления на изменение курса торпеды на значение К_Т(t_i+1) и продолжают действия по определению К_Т(t_i+1) до момента времени t_n(n>i+1), когда Д_ЭС(t_n+1)<Д_ТЦ(t_n+1);

- в этот момент времени t_n определяют по П_Т(t_n), Д_НТ(t_n) и П_Ц(t_n+1) курс К_Т(t_n+1) торпеды, обеспечивающий вывод ее на линию пеленга П_Ц(t_n+1) на цель в момент времени t_n+1 с максимальным перемещением в направлении цели, формируют команду управления на изменение курса торпеды на значение К_Т(t_n+1), передают ее по линии проводной связи с носителя на торпеду;

- в момент времени t_n+1, когда контакт носителя с целью потерян (пеленги на торпеду и цель совмещены), переводят торпеду в режим самостоятельного наведения на цель, предварительно задав ей расчетный курс К_Т(t_n+2) поиска цели.

Таким образом, в предлагаемом способе при больших дальностях стрельбы в конце участка телеуправления обеспечивается вывод торпеды на линию прогнозируемого на упрежденный момент времени пеленга на цель и перевод торпеды в режим самостоятельного наведения на цель с заданием ей расчетного курса поиска цели.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1 и 2, где на фиг. 1 приведены графические пояснения предлагаемого способа, а на фиг 2 продемонстрировано сопоставление предлагаемого способа управления торпедой и способа-прототипа.

На фиг. 1 показано, в чем состоит сравнение двух показателей: эффективной дальности действия Д_ЭС ССН торпеды и линейного смещения Д_ТЦ торпеды от пеленга на цель.

Возможности ССН торпеды по обнаружению и захвату цели весьма ограничены и характеризуются, главным образом, дальностью действия Д_С и шириной сектора обзора в горизонтальной плоскости. Сектор обзора ССН узкий и составляет десятки градусов, его ось совпадает с продольной осью, т.е. с курсом К_Т торпеды [1]. Поэтому эффективная (реальная) дальность действия Д_ЭС ССН торпеды на участке телеуправления зависит от конкретных значений К_Т и П_Ц. Она определяется как проекция на нормаль от торпеды к П_Ц границы сектора обзора (Д_С), отстоящей от К_Т на угол . Линейное смещение торпеды определяется как расстояние от торпеды до П_Ц (по нормали к П_Ц).

В зависимости от соотношения Д_ЭС и Д_ТЦ обнаружение и захват цели, находящейся на линии пеленга П_Ц, системой самонаведения торпеды возможны (фиг. 1а, Д_ЭС>Д_ТЦ) или невозможны (фиг. 1б, Д_ЭС<Д_ТЦ).

Предложенный способ осуществляется следующим образом.

В момент времени t_i носитель, цель и торпеда занимают положения Л(t_i), Ц(t_i) и T(t_i), соответственно. В этот момент измеряют текущий пеленг П_Т(t_i) на торпеду и пеленг П_Ц(t_i) на цель, определяют дистанцию Д_НТ(t_i) от носителя до торпеды (после пуска торпеда движется с постоянной линейной скоростью), вычисляют величину изменения пеленга ВИП(t_i) на цель. По пеленгу П_Ц(t_i) и ВИП(t_i) определяют прогнозируемый пеленг П_Ц(t_i+1) на цель на упрежденный момент времени t_i+1 и пеленг П_Т(t_i+1) па торпеду, отстоящий от пеленга П_Ц(t_i+1) на угол ϕ, обеспечивающий одновременное раздельное пеленгование цели и торпеды в момент времени t_i+1. По пеленгам П_Т(t_i), П_Т(t_i+1) и дистанции Д_НТ(t_i) определяют курс К_Т(t_i+1) торпеды, выводящий ее на линию пеленга П_Т(t_i+1) в момент времени t_i+1 с максимальным перемещением в направлении цели. По пеленгам П_Т(t_i), П_Т(t_i+1), дистанции Д_НТ(t_i) и курсу К_Т(t_i+1) определяют дистанцию Д_НТ(t_i+1). По пеленгам П_Т(t_i+1), П_Ц(t_i+1), дистанции Д_НТ(t_i+1) и курсу К_Т(t_i+1) определяют эффективную дальность действия Д_ЭС(t_i+1) ССН торпеды и линейное смещение Д_ТЦ(t_i+1) торпеды от пеленга на цель.

В начале участка телеуправления Д_ЭС(t_i+1)>Д_ТЦ(t_i+1), при этом формируют команду управления на изменение курса торпеды на значение К_Т(t_i+1). Продолжают действия по определению К_Т(t_i+1) до момента времени t_n (n>i+1), когда Д_ЭС(t_n+1)<Д_ТЦ(t_n+1). В этот момент времени t_n определяют по П_Т(t_n), Д_НТ(t_n) и П_Ц(t_n+1) курс торпеды К_Т(t_n+1), обеспечивающий вывод торпеды на линию пеленга П_Ц(t_n+1) на цель в момент времени t_n+1 с максимальным перемещением в направлении цели, формируют команду управления на изменение курса торпеды на значение К_Т(t_n+1) и передают ее по линии проводной связи с носителя на торпеду.

В момент времени t_n+1, когда контакт носителя с целью потерян, переводят торпеду в режим самостоятельного наведения на цель, предварительно задав ей расчетный курс К_Т(t_n+2) поиска цели.

Сравнение предлагаемого способа и способа-прототипа приведено на фиг. 2. На ней пунктиром показаны расчетные курс К_Ц цели и положения Ц(t_i) - Ц(t_n+2) цели на моменты времени t_i - t_n+2, курс К'_Т(t_n+1) и положение T'(t_n+1) торпеды для способа-прототипа, расчетные курс К_Т(t_n+2) и положение T(t_n+2) торпеды на момент времени t_n+2 при ее работе в режиме самостоятельного наведения на цель.

Прогнозируемые пеленги П_Ц(t_i) - П_Ц(t_n) на цель на моменты времени t_i - t_n на фиг. 2 совпадают с пеленгами П_Ц(t_i) - П_Ц(t_n), измеряемыми системой пассивной гидролокации носителя в моменты времени t_i - t_n.

Сравнение способов показывает, что при использовании способа-прототипа обнаружение и захват цели, находящейся на линии пеленга П_Ц(t_n+1), системой самонаведения торпеды, занимающей положение T'(t_n+1), невозможны, так как линейное смещение Д_ТЦ(t_i+1) торпеды от пеленга на цель превышает эффективную дальность действия Д_ЭС(t_i+1) ССН торпеды (более наглядно см. фиг. 1б). В предлагаемом способе уменьшение линейного смещения торпеды (вплоть до его отсутствия) в конце участка телеуправления позволяет исключить пропуск цели системой самонаведения торпеды и, при задании ей расчетного курса поиска цели в начале участка самонаведения, повышает возможность обнаружения и захвата цели системой самонаведения.

Реализация заявляемого способа телеуправляемого наведения торпеды осуществляется известными техническими средствами. Обнаружение цели, непрерывное пеленгование цели и выпущенной торпеды ведется с помощью трактов шумопеленгования [7], принцип работы и технические средства для непосредственной реализации телеуправления торпедами изложены в обзоре [2] и в статье [5].

Таким образом, предлагаемый способ телеуправляемого наведения торпеды при больших дальностях стрельбы обеспечивает уменьшение линейного смещения торпеды от пеленга на цель в конце участка телеуправления, т.е. при переходе от телеуправления к самонаведению, и приводит к улучшению условий захвата цели системой самонаведения торпеды.

Источники информации

1 Забнев А.Ф. Торпедное оружие. М.: Воениздат, 1984. С. 27-37.

2 Климов М. Морское подводное оружие: проблемы и возможности // Военно-промышленный курьер, 2010; часть 1 - вып. 21 (337), часть 2 - вып. 2 (338).

3 Патент РФ №2465535. Способ телеуправления ракетой. Заявл. 12.05.2011, публ. 27.10.2012.

4 Антипов В.А., Макарчук Ю.И., Обчинец О.Г., Охрименко С.Н. Особенности решения задач телеуправления. // Морской сборник. 2016. №5, С. 72-75.

5 Любан И.Б., Черкас Я.А. Аналитический обзор методов телеуправления и рекомендации по их применению при наведении торпед // Подводное морское оружие, 2004. Вып. 3. С. 41-49.

6 Патент РФ №2631227. Способ наведения торпеды, управляемой по проводам. Заявл. 01.06.2016, публ. 19.09.2017 (Прототип).

7 Корякин Ю.А., Смирнов С.А., Яковлев Г.В. Корабельная гидроакустическая техника. СПб: Наука, 2004.