close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY13748

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.10.30
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
G 01S 13/00
СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ КРЫЛАТОЙ РАКЕТЫ
(21) Номер заявки: a 20090040
(22) 2009.01.13
(43) 2010.08.30
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Военная академия Республики Беларусь" (BY)
(72) Авторы: Воинов Валерий Васильевич; Мокринский Владимир Валерьевич; Марковникова Наталья
Владимировна (BY)
BY 13748 C1 2010.10.30
BY (11) 13748
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Военная академия Республики Беларусь" (BY)
(56) БАРТОН Д.К. Современная радиолокация.- М.: Советское радио, 1969.- С.
14-16, 23-26.
BY 3695 U, 2007.
RU 2194289 C2, 2002.
JP 2003050284 A, 2003.
JP 9156600 A, 1997.
(57)
Способ обнаружения крылатой ракеты, характеризующийся тем, что осуществляют
прием фонового электромагнитного излучения в выбранном телесном угле в полосе частот собственного электромагнитного излучения крылатой ракеты от 2 до 5 МГц, преобразуют принятое излучение в электрический сигнал и измеряют его мощность, величину
которой принимают за пороговую, усиливают упомянутый сигнал и преобразуют его в
электромагнитное излучение в упомянутой полосе частот, которое направляют в телесный
угол, в котором было принято упомянутое фоновое излучение, осуществляют прием вторичного электромагнитного излучения и измеряют его мощность, при превышении которой установленного порога принимают решение об обнаружении крылатой ракеты,
причем повторяют упомянутые измерения при различных азимутах осей диаграмм
направленности приемного и передающего устройств, при этом каждому азимуту упомянутых осей ставят в соответствие свое пороговое значение мощности упомянутого фонового излучения.
Фиг. 1
BY 13748 C1 2010.10.30
Изобретение относится к области радиотехники, в частности к радиолокации, и может
быть использовано для обнаружения маловысотных летательных аппаратов, например
крылатых ракет, за горизонтом Земли.
Известен способ обнаружения низколетящих летательных аппаратов [1], заключающийся в измерении тока смещения, возникающего из-за изменений условий полета и неточного копирования рельефа местности летательным аппаратом, сравнении измеренного
значения тока смещения с фоновым значением и суждении о наличии маловысотного летательного аппарата по превышению измеренным током смещения его фонового значения.
Недостатком известного способа является то, что большой дальности обнаружения
должно соответствовать резкое изменение условий и высоты полета летательного аппарата, что происходит достаточно редко. Поэтому средняя дальность обнаружения маловысотного летательного аппарата известным способом невелика и не превышает десятка
километров, что не позволяет стабильно обнаруживать маловысотный летательный аппарат за горизонтом Земли.
Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому способу является
способ обнаружения летательных аппаратов [2], заключающийся в излучении электромагнитной волны в диапазоне частот 108...1010 Гц, приеме отраженной волны, преобразовании
электромагнитной волны в электрический сигнал, измерении мощности электрического
сигнала и суждении о наличии летательного аппарата по превышению порогового значения величиной измеренной мощности.
Однако недостатком известного способа является ограниченность технических возможностей: он позволяет обнаружить маловысотный летательный аппарат только в пределах прямой видимости до линии горизонта Земли.
Задачей изобретения является расширение технических возможностей способа.
Техническим результатом осуществления способа является загоризонтное обнаружение маловысотного летательного аппарата, в частности крылатой ракеты.
Для решения поставленной задачи в способе обнаружения крылатой ракеты осуществляют прием фонового электромагнитного излучения в выбранном телесном угле в
полосе частот собственного электромагнитного излучения крылатой ракеты от 2 до 5
МГц, преобразуют принятое излучение в электрический сигнал и измеряют его мощность,
величину которой принимают за пороговую, усиливают упомянутый сигнал и преобразуют его в электромагнитное излучение в упомянутой полосе частот, которое направляют в
телесный угол, в котором было принято упомянутое фоновое излучение, осуществляют
прием вторичного электромагнитного излучения и измеряют его мощность, при превышении которой установленного порога принимают решение об обнаружении крылатой ракеты, причем повторяют упомянутые измерения при различных азимутах осей диаграмм
направленности приемного и передающего устройств, при этом каждому азимуту упомянутых осей ставят в соответствие свое пороговое значение мощности упомянутого фонового излучения.
На фиг. 1 показан физический механизм образования колебательного контура "крылатая ракета - Земля". Обозначения на фиг. 1 следующие: 1 - крылатая ракета; 2 - поверх→
ность Земли; V - вектор скорости крылатой ракеты; d, S - диаметр и длина крылатой
ракеты; h - высота полета крылатой ракеты; i - ток, создаваемый движущимся зарядом
крылатой ракеты в атмосфере и отраженный в проводящей поверхности Земли.
На фиг. 2 изображен эквивалентный колебательный контур "крылатая ракета - Земля".
На фиг. 2 обозначено: R, L, C - сопротивление, индуктивность и емкость колебательного
контура соответственно.
На фиг. 3 показан пример практической реализации способа. На фиг. 3 обозначено: 3 приемное устройство, 4 - усилительное устройство, 5 - передающее устройство, 6 - квадратичный детектор, 7 - интегратор, 8 - индикатор.
2
BY 13748 C1 2010.10.30
Способ осуществляется следующим образом. Крылатая ракета 1 (фиг. 1) имеет собственный, чаще всего отрицательный заряд [3] величиной 10-6…10-4 Кл. Этот заряд, перемещаясь вместе с ракетой, создает в атмосфере ток i. Зеркальное отражение этого заряда в
проводящей поверхности Земли 2 создает ток [4], текущий фактически по поверхности
Земли. Таким образом, образуется эквивалентный колебательный контур "крылатая ракета - Земля" с сосредоточенными параметрами: R, L, C (фиг. 2). Произведем расчет этих
величин.
Емкость крылатой ракеты относительно Земли равна [5]:
2πε 0S
C=
,
 2h 
(1)
Arch 
 d 
где ε0 - диэлектрическая постоянная вакуума.
2
 2h

 2h 
 2h 

Принимая во внимание, что Arch  = ln
+   + 1  , а также то, что 2h >> d,
 d

 d 
 d 


получим:
2πε 0S
C=
.
 4h 
(2)
ln 
 d 
Применение в качестве параметров характеристик крылатых ракет США и НАТО [6]:
S = 6 м, d = 0,5 м, h = 40 м - позволяет определить величину электроемкости: C ≈ 5,8⋅10-11 Ф.
Индуктивность эквивалентного контура определим на основании модели прямоугольного витка с током, имеющего размеры S и h. Индукция магнитного поля в центре витка
[7] равна:
2µ 0i S2 + h 2
(3)
,
πSh
где µ0 - магнитная постоянная вакуума.
Пренебрегая неоднородностью магнитного поля в витке, можно определить магнитный поток через виток:
(4)
Ф ≈ B ⋅S⋅ h .
Подстановка (3) в (4) дает:
B=
2µ 0i S2 + h 2
(5)
.
π
Так как Ф = Li, то индуктивность такого контура составляет:
2µ
L = 0 S2 + h 2 .
(6)
π
Непосредственный расчет для крылатых ракет дает: L ≈ 3,2⋅10-5 Гн.
Сопротивление эквивалентного колебательного контура определим как сопротивление
участка грунта в виде прямоугольного параллелепипеда длиной S, высотой h и шириной d:
ρS
,
R=
(7)
hd
где ρ - удельное сопротивление грунта, для условий центральной Европы близкое к значению 103 Ом⋅м [8].
Расчет по формуле (7) дает: R ≈ 300 Ом.
Ф=
3
BY 13748 C1 2010.10.30
Частота собственных электромагнитных колебаний эквивалентного контура равна:
1
f0 =
- и для крылатых ракет составляет примерно 3,7⋅106 Гц. Коэффициент зату2π LC
хания колебаний в контуре равен:
R
1
β=
≈ 4,7 ⋅106 .
2L
c
Следовательно, в контуре могут возникнуть как собственные, так и вынужденные колебания, так как выполняется условие 2πf0 > β. Ширина резонансной кривой контура равβ
на: 2∆f 0 = = 1,5 ⋅106 Гц . Это означает, что контур возбуждается в диапазоне частот от 3
π
до 4,4 МГц. С учетом разброса сопротивления грунта и возможных вариаций высоты полета крылатых ракет [6, 8] исследуемый диапазон частот следует расширить от 2 до 5 МГц.
Основной вклад в возбуждение эквивалентного колебательного контура вносит естественный фон, например фон атмосфериков [9]. Однако мощность излучения эквивалентного колебательного контура под действием излучения фона может оказаться очень
незначительной, как и мощность излучения самого фона, и не обеспечивающей загоризонтное обнаружение крылатой ракеты.
Для того чтобы повысить дальность обнаружения и увеличить мощность электромагнитного излучения эквивалентного контура, из определенного телесного угла принимают
электромагнитное излучение приемником 3 в полосе частот от 2 до 5 МГц (фиг. 3). Приемник 3 преобразует излучение в электрический сигнал, который детектируется квадратичным детектором 6, проходит через интегратор 7 и поступает на индикатор 8. В
результате индикатор 8 фиксирует мощность фонового электромагнитного излучения, которая считается пороговой. После регистрации порогового значения мощности излучения
электрический сигнал с выхода приемника 3 подают на вход усилительного устройства 4,
а с его выхода - на передающее устройство 5. Передающее устройство 5 преобразует сигнал в электромагнитные волны в полосе частот излучения эквивалентного колебательного
контура "крылатая ракета - Земля". Эти волны излучают в телесный угол, из которого
принято фоновое излучение. Излученные электромагнитные волны достигают крылатой
ракеты 1, существенно усиливая мощность вторичного излучения, что регистрируется индикатором 8. Превышение измеренной мощностью пороговой после переизлучения фоновых электромагнитных волн означает наличие крылатой ракеты, то есть ее обнаружение.
Если после переизлучения фоновых электромагнитных волн измеренная мощность сигнала не превысит установленный порог, то это будет означать отсутствие летательного аппарата в пределах исследуемого телесного угла.
Повторяя измерение при различных азимутах осей диаграмм направленности приемного и передающего устройств, просматривают все окружающее пространство. При этом
каждому азимуту осей диаграмм направленности приемного и передающего устройств
соответствует свое пороговое значение мощности фонового излучения.
Нижней граничной частоте собственных электромагнитных колебаний в контуре соответствует длина волны порядка 100 м, а верхней - 70 м. Таким образом, собственное излучение эквивалентного колебательного контура "крылатая ракета - Земля" лежит в
диапазоне волн, которые в результате дифракции легко огибают горизонт [10], то есть это
излучение может быть использовано для загоризонтного обнаружения МЛА.
Последнее означает, что при соответствующей мощности передатчика и чувствительности приемника может быть обеспечено загоризонтное обнаружение крылатой ракеты.
Таким образом, за счет того что принимают фоновое электромагнитное излучение в
полосе частот собственного электромагнитного излучения крылатой ракеты, мощность
электрического сигнала фонового излучения принимают в качестве порогового значения,
усиливают электрический сигнал фонового излучения, преобразуют его в электромагнит4
BY 13748 C1 2010.10.30
ное излучение, которое излучают в телесный угол, из которого принято фоновое электромагнитное излучение, обеспечивают загоризонтное обнаружение крылатой ракеты, чем
расширяют технические возможности способа-прототипа.
Источники информации:
1. Патент EA 200400085 AI, 2005.
2. Бартон Д.К. Уравнение радиолокации // Современная радиолокация. - М.: Советское
радио, 1969. - С. 13-16, 23-26.
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. 71-73.
5. Арфкен Г. Математические методы в физике. - М.: Атомиздат, 1970. - С. 283.
6. Волковский Н.Л. Энциклопедия современного оружия и боевой техники. Т.1. - М.:
Полигон, 2002. - С. 54-56.
7. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. - М.: Наука, 1979. - С. 431.
8. Жданов Н.С. Электроразведка. - М.: Недра, 1986. - С. 43.
9. Физический энциклопедический словарь Т.1 - М.: Советская энциклопедия, 1960. С. 100-103.
10. Физический энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия, 1984. С. 617.
Фиг. 2
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
159 Кб
Теги
by13748, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа