close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY11427

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.12.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
F 41H 11/00
СПОСОБ ПОРАЖЕНИЯ МАЛОВЫСОТНОГО
ЛЕТАТЕЛЬНОГО АППАРАТА
(21) Номер заявки: a 20070707
(22) 2007.06.11
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Военная академия Республики Беларусь" (BY)
(72) Авторы: Воинов Валерий Васильевич; Мокринский Владимир Валерьевич (BY)
BY 11427 C1 2008.12.30
BY (11) 11427
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Военная академия Республики Беларусь" (BY)
(56) RU 2121652 C1, 1998.
BY 3546 U, 2007.
BY 2595 U, 2006.
RU 2189558 C2, 2002.
(57)
1. Способ поражения маловысотного летательного аппарата, заключающийся в том,
что устанавливают в землю боеприпас направленного действия с зарядом взрывчатого
вещества, поражающими элементами и электродетонатором, нацеливают боеприпас в зону поражения и при обнаружении маловысотного летательного аппарата осуществляют
подрыв боеприпаса с поражением цели осколками, отличающийся тем, что в зоне поражения измеряют величины проекций напряженности электрического поля Ex, Ey, Ez заряда
приближающейся цели на оси прямоугольной системы координат XYZ, за начало которой
O принимают точку измерения, расположенную на высоте h над поверхностью земли,
причем плоскость XOY лежит в плоскости местного горизонта, а ось OZ направлена в
зенит, определяют тангенс азимута β цели из соотношения:
Ey
tgβ =
,
Ex
определяют величину функции ϕ(D) из соотношения:
ϕ(D ) =
E 2x + E 2y
Ez
Фиг. 1
BY 11427 C1 2008.12.30
и величину горизонтальной дальности цели D=ϕ−1, где ϕ−1 - функция, обратная ϕ(D), определяют производную ϕ' функции ϕ по времени, а подрыв боеприпаса осуществляют при
выполнении условий:
Ey
≤ tgβ П ,
Ex
где βП - пороговое значение азимута цели;
D ≤ DП ,
где DП - пороговое значение дальности цели;
ϕ′ ≥ ϕ′П ,
где ϕ'П - пороговое значение производной функции ϕ по времени.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что устанавливают дополнительно 2n боеприпасов в точках с координатами:
xn = 0;
yn = ±2nHtgβП,
где H - высота полета цели;
zП = −h;
подрыв дополнительных боеприпасов осуществляют одновременно с основным боеприпасом.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что устанавливают знак соотношения
Ey Ey Ex
sign
=
⋅
и осуществляют подрыв основного и дополнительных боеприпасов с
Ex Ex Ey
координатой yn = −2nHtgβП при выполнении условия sign
Ey
= +1 , а подрыв основного и
Ex
дополнительных боеприпасов с координатой yn = +2nHtgβП при выполнении условия
Ey
sign
= −1 .
Ex
Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано для поражения и уничтожения маловысотного летательного аппарата, в частности крылатой ракеты.
Известен способ поражения живой силы противника [1], включающий установку взрывного устройства направленного действия, содержащего заранее изготовленные осколки,
электровзрыватель и электрическую цепь для подрыва, нацеливание взрывного устройства в область поражения, подрыв взрывного устройства в момент визуального обнаружения живой силы противника.
Однако недостатком известного способа является ограниченность технических возможностей, так как он не применим при установке минных полей для поражения маловысотных летательных аппаратов.
Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому способу является способ
поражения легкобронированной техники и живой силы и боеприпас для его осуществления [2], включающий установку в землю боеприпаса с датчиком обнаружения цели, запуск при обнаружении цели реактивного двигателя, размещенного на вершине полетного
модуля боеприпаса, вывод полетного модуля боеприпаса из-под земли, разделение подрывом полетного модуля на суббоеприпасы при сохраняющемся действии реактивных струй,
разбрасывание суббоеприпасов с различными горизонтальными составляющими скорости
разброса, стабилизацию полета суббоеприпасов отстрелом части их массы, поражение цели.
Однако недостатком этого способа является ограниченность технических возможностей, так как он не применим при установке минных полей из-за большого разброса осколков.
2
BY 11427 C1 2008.12.30
Задачей изобретения является расширение технических возможностей способа.
Техническим результатом осуществления способа является возможность его применения при установке минного поля.
Для решения поставленной задачи при осуществлении способа поражения маловысотного летательного аппарата в способе, заключающемся в том, что устанавливают в
землю боеприпас направленного действия с зарядом взрывчатого вещества, поражающими элементами и электродетонатором, нацеливают боеприпас в зону поражения и при обнаружении маловысотного летательного аппарата осуществляют подрыв боеприпаса с
поражением цели осколками:
1) в зоне поражения измеряют величины проекций напряженности электрического поля Ех, Еу, Ez заряда приближающейся цели на оси прямоугольной системы координат
XYZ, за начало которой О принимают точку измерения, расположенную на высоте h над
поверхностью земли, причем плоскость XOY лежит в плоскости местного горизонта, а ось
OZ направлена в зенит, определяют тангенс азимута β цели из соотношения:
Ey
tgβ =
,
Ex
определяют величину функции ϕ(D) из соотношения:
ϕ(D) =
E 2x + E 2y
и
Ez
величину горизонтальной дальности цели D = ϕ-1, где ϕ-1 - функция, обратная ϕ(D), определяют производную ϕ-1 функции ϕ по времени, а подрыв боеприпаса осуществляют при
выполнении условий:
Ey
≤ tgβ П ,
Ex
где βП - пороговое значение азимута цели;
D ≤ DП,
где DП - пороговое значения дальности цели;
ϕ' ≥ϕ'П,
где ϕ'П - пороговое значение производной функции ϕ по времени;
2) устанавливают дополнительно 2n боеприпасов в точках с координатами:
хn = 0;
yn = ± 2nHtgβП,
где Н - высота полета цели;
zn = −h;
подрыв дополнительных боеприпасов осуществляют одновременно с основным боеприпасом;
Ey Ey Ex
3) устанавливают знак соотношения sign
=
⋅
и осуществляют подрыв осEx Ex Ey
новного и дополнительных боеприпасов с координатой yn = −2nHtgβП при выполнении
Ey
= +1, , а подрыв основного и дополнительных боеприпасов с координатой
условия sign
Ex
Ey
yn = + 2nHtgβП при выполнении условия sign
= −1.
Ex
На фиг. 1 показано формирование электрического поля маловысотного летательного
аппарата с учетом зеркального отображения его заряда в проводящей поверхности земли.
Обозначения на фиг. 1 следующие:
3
BY 11427 C1 2008.12.30
q−, q+ - заряды маловысотного летательного аппарата и его зеркального изображения в
проводящей поверхности земли соответственно;
Н - высота полета маловысотного летательного аппарата;
h - высота точки измерения;
r−, r+ - расстояния от зарядов q−, q+ до точки измерения соответственно;
r r
E − , E + - напряженности электрического поля зарядов q−, q+ в точке измерения соответственно;
D - горизонтальная дальность маловысотного летательного аппарата;
r r
α1, α2 - углы между линией горизонтальной дальности D и векторами E − , E + соответственно;
r
E D - составляющая напряженности электрического поля в точке измерения вдоль горизонтальной дальности;
r
E z - вертикальная составляющая напряженности электрического поля в точке измерения.
r
На фиг. 2 показано образование составляющей электрического поля E D из составляющих электрического поля вдоль осей координат. Обозначения на фиг. 2 следующие:
OX, OY - оси прямоугольной системы координат с началом в точке измерения О;
β, D, Н - азимут, горизонтальная дальность и высота полета маловысотного летательного аппарата соответственно;
r r
E x , E y - составляющие напряженности электрического поля вдоль осей координат ОХ
и OY соответственно;
r
E D - составляющая напряженности электрического поля вдоль горизонтальной дальности;
хц, d - курсовая дальность и курсовой параметр маловысотного летательного аппарата
соответственно;
r
V - вектор скорости маловысотного летательного аппарата;
βП - пороговое значение азимута;
dm - минимальный диаметр зоны поражения.
На фиг. 3 показана зависимость функции ϕ от координаты x при различных значениях
курсового параметра d и высоте полета маловысотного летательного аппарата 40 м.
На фиг. 4 показаны:
ϕ1, ϕ2, ϕ3, ϕ4 - значения функции ϕ, соответствующие показанным эквисигнальным
линиям в плоскости XOY;
βП - пороговое значение азимута;
γ - угол разлета осколков боеприпаса, расположенного в точке с координатами: x = 0;
у = 0; z = −h.
На фиг. 5 приведена схема практической реализации способа. Обозначения на фиг. 5
следующие:
1 - маловысотный летательный аппарат;
2 - трехкоординатный электростатический флюксметр;
3 - вычислительное устройство;
4 - устройство выработки команд;
5 - боеприпас с зарядом взрывчатого вещества, готовыми поражающими элементами и
электродетонатором.
Сущность способа заключается в следующем. При движении летательного аппарата в
атмосфере земли на нем накапливается заряд [3]. Электрическое поле этого заряда рассчитывается методом зеркальных изображений [4]. Как правило, заряд цели q− является отрицательным, а его изображение q+ - положительным. Напряженность электрического поля
по принципу суперпозиции полей равна векторной сумме напряженностей полей непо4
BY 11427 C1 2008.12.30
r
средственно заряда цели E − и его зеркального изображения в горизонтальной проводящей
r
поверхности земли E + :
r r
r
(1)
E = E+ + E−.
Модуль проекции вектора напряженности электрического поля на направление горизонтальной дальности D в соответствии с фиг. 1 равен:
(2)
ED = E−cosα1−E+cosα2,
r
r
где α1, α2 - углы, образованные векторами E − и E + с линией горизонтальной дальности.
Из фиг. 1 следует:
D
cos α1 = 
r− 
(3)
;
D
cos α 2 =
r+ 
r− =
(H − h )2 + D 2 ;
(4)
(5)
r+ = (H + h )2 + D 2 ,
где r−, r+ - расстояния от заряда маловысотного летательного аппарата и его изображения
до точки измерения;
Н - высота полета маловысотного летательного аппарата;
h - высота точки измерения.
Таким образом, горизонтальная составляющая напряженности электрического поля в
точке наблюдения равна:
kqD kqD
kqD
kqD
,
ED = 3 − 3 =
−
3
3
(6)
r−
r+
 (H − h )2 + D 2   (H + h )2 + D 2 

 

м
- электрическая постоянная в законе Кулона;
где k = 9 ⋅10 9
Ф
q = q− = q+ - модуль заряда маловысотного летательного аппарата и его зеркального изображения в земной поверхности.
Модуль вертикальной составляющей электрического поля равен:
(7)
EZ = E−sinα1 + E+sinα2.
На основании фиг. 1:
H−h
H−h

sin α1 =
=

2
r−
(H − h ) + D2 
(8)
;
H+h
H+h

sin α 2 =
=
r+
(H + h )2 + D2 
kq (H − h )
kq (H + h )
Ez =
+
.
3
3
(9)
 (H + h )2 + D 2 
 (H − h )2 + D 2 








Поскольку поражение маловысотного летательного аппарата с зарядом q− производится
при малых дальностях обнаружения порядка 300 м, то его траекторию от момента обнаружения до момента поражения можно считать прямолинейной (фиг. 2). Курсовая дальность хц маловысотного летательного аппарата, его горизонтальная дальность и курсовой
параметр d связаны соотношением:
D2 = x2ц + d2.
(10)
5
BY 11427 C1 2008.12.30
Подстановка (10) в (6) и (9) дает:

1

E D = kqD
 (H − h )2 + x 2 + d 2
ц



−
;
3/ 2
3
/
2
2
2
2

(H + h ) + x ц + d



H−h
H+h


+
E Z = kq
.
3
/
2
3
/
2
2
2
2
 (H − h )2 + x 2 + d 2

(H + h ) + x ц + d
ц


На основании фиг. 2 тангенс азимута β маловысотного летательного
быть найден из выражения:
Ey
tgβ =
.
Ex
На фиг. 3 показана зависимость функции ϕ(D), которая равна:
(
(
)
ϕ(D) =
)
(
(
1
)
)
(11)
(12)
аппарата может
(13)
E 2x + E 2y
(14)
,
Ez
от координаты x при различных значениях курсового параметра d и высоте полета маловысотного летательного аппарата 40 м. Максимум функции ϕ(D) соответствует горизонтальной дальности, равной высоте полета цели.
Так как
E D = E 2x + E 2y ,
(15)
то выражение (14) можно представить в виде:
E
ϕ(D) = D .
(16)
Ez
Эквисигнальные линии на плоскости XOY (фиг. 4) имеют вид концентрических окружностей. Это означает, что дальность является обратной функцией выражения (16):
(17)
D = ϕ−1.
-1
Из выражений (11), (12), (16) видно, что функция ϕ не зависит от заряда летательного аппарата, поэтому ее значения могут быть рассчитаны заранее и заложены в память
вычислительного устройства.
Для определения дальности маловысотного летательного аппарата функция ϕ-1 исdϕ
≤0.
пользуется только при условии
dD
Поскольку
dϕ dϕ dD
⋅
=
,
(18)
dt dD dt
а условием приближения маловысотного летательного аппарата является
dD
< 0,
(19)
dt
то, начиная с момента обнаружения,
dϕ
ϕ' =
≥ 0,
(20)
dt
то есть минимальное требование к пороговому значению ϕ'П состоит в том, что
(21)
ϕ'П = 0,
то есть подрыв боеприпаса производится при условии
(22)
ϕ' ≥ ϕ'П.
Как следует их фиг. 3, условие (22) в любом случае выполняется при
6
BY 11427 C1 2008.12.30
(23)
D ≥ H.
Пороговые значения DП и βП обеспечивают выполнение условий:
(24)
D ≤ DП;
Ey
≤ tgβ П ,
(25)
Ex
то есть попадание цели в заданную область поражения. Все три условия вместе определяют сектор поражения в плоскости XOY, для которого
(26)
H ≤ D ≤ DП,
(27)
β ≤ βП.
Угловая ширина этого сектора должна быть меньше ширины сектора разлета осколков
в плоскости XOY γ (см. фиг. 4):
(28)
2βП < γ.
При приближении маловысотного летательного аппарата 1 (фиг. 5) к трехкоординатному электростатическому флюксметру 2 на расстояние порядка 300 м последний измеряет величины проекций напряженности электрического поля Ех, Еу, Ez и знаки Ех и Еу. Эти
данные с выхода электростатического флюксметра 2 передаются на вход вычислительного
устройства 3, в память которого занесены значения функции ϕ-1. Вычислительное устройство 3 определяет величину и знак tgβ, величину ϕ(D), а также ϕ' и D. Эти данные с выхода вычислительного устройства 3 поступают на вход устройства выработки команд 4,
которое сравнивает их значения с пороговыми и при выполнении условий (22), (24) и (25)
подает питание на электродетонатор боеприпаса 5. Взрыв боеприпаса 5 приводит к поражению маловысотного летательного аппарата 1. Увеличение количества боеприпасов,
расположенных вдоль оси OY, приводит к увеличению площади поперечного сечения зоны поражения, что позволяет поражать групповую цель со средневзвешенными координатами D и β.
Как следует из фиг. 2, минимальный диаметр dm поперечного сечения зоны поражения
равен:
(30)
dm = 2HtgβП.
В связи с этим координаты y для n дополнительных боеприпасов при x = 0, z = −h равны:
(31)
yn = ±2nHtgβП.
Полет маловысотного летательного аппарата с правым или левым курсовым параметEy
. Поэтому
ром относительно точки измерения определяется знаком отношения sign
Ex
Ey
= +1 подрывают боеприпасы с отрицательной координатой у, а при
при условии sign
Ex
Ey
условии sign
= −1 - боеприпасы с положительной координатой y. В зависимости от
Ex
этих условий вычислительное устройство 3 передает различные команды на устройство
выработки команд 4, а устройство выработки команд подает питание на электродетонаторы дополнительных боеприпасов с отрицательными или положительными значениями координаты y соответственно.
Таким образом, за счет определения функции ϕ−1 и тангенса азимута маловысотного
летательного аппарата удается установить условия (22), (24) и (25), выполнение которых
позволяет производить обстрел маловысотного летательного аппарата не вертикально
вверх, а в переднюю полусферу. Это дает возможность использовать боеприпасы направленного действия, поставленные в линию, что исключает их взаимопоражение осколками.
В свою очередь, наличие нескольких боеприпасов, поставленных в линию, является минным полем. Таким образом, операции способа позволяют осуществить установку минных
7
BY 11427 C1 2008.12.30
полей для поражения маловысотных летательных аппаратов, что существенно расширяет
технические возможности способа-прототипа.
Источники информации:
1. Противопехотная мина МОН-90. Инструкция по эксплуатации. - М.: Воениздат,
1982. - С. 4-11.
2. Патент РФ 2121652, МПК F 42B 43/16, 1998.
3. Имянитов И.М. Электризация самолетов в облаках и осадках. - Л.: Гидрометеоиздат, 1970. - С. 43-67.
4. Тамм И.Е. Основы теории электричества. - М.: Наука, 1966. - С. 71-74.
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
Фиг. 5
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
8
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
540 Кб
Теги
by11427, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа