BG113419A - Фрагментирана морска дънна мина - Google Patents

Abstract

Повишаването на ефективността и противоминната устойчивост на дънната мина чрез предложената конструкция, реализираща фрагментиране на мината по време на постановката й на позиция и групиране на отделните функционални елементи след активирането на неконтактния взривател (4), осигурява многофункционалност и универсалност при бойното използване на фрагментираната морска дънна мина, която е предназначена за поразяване на подводната част на корпуса на кораби със средно и голямо водоизместване, на подводници, на подводни самоходни апарати и на десантни кораби, включително и на въздушна възглавница, като се поставя на позиция със свободно спускане на вода от палубата или от торпедните апарати на бойни кораби и подводници.

Description

ФРАГМЕНТИРАНА МОРСКА ДЪННА МИНА

1. ОБЛАСТ НА ТЕХНИКАТА

Изобретението се отнася до фрагментирана морска дънна мина /ФМДМ/, реализирана посредством конструкция, осигуряваща нейното фрагментиране по време на постановка й на позиция, и групиране на отделните функционални елементи след активирането на неконтактния взривател.

При проектирането на съвременните морски дънни мини обикновенно се търси компромис между тактическите изисквания към този вид оръжие и изискванията за висока устойчивост срещу евентуални противоминни действия, например, правят се с цилиндрична форма когато трябва да се поставят на позиция от торпедни апарати на подводници, корпусът им се конструира в така наречената „стелт“ технология и се изработва от неметални материали, увеличава се количеството на взривното вещество когато дълбочината на района е по-голяма и т.н. Изобретението предлага подход, който дава общо решение на всички тези изисквания.

2. ПРЕДШЕСТВАЩО СЪСТОЯНИЕ НА ТЕХНИКАТА

Дънните мини имат висока трална устойчивост, но те могат да се използват само в райони с малка дълбочина до 40-50 м.

През 60-те години на миналия век се приемат на въоръжение реактивно-изплаващи морски мини, които са дънен вариант при дълбочини на района за постановка от 40 м до 150 м, и като котвени - при дълбочини от 150 м до 300 м.

Логичното развитие на реактивно-изплаващите морски мини стана с реализирането на проекти за противоподводни мини-ракети. В структурно отношение те представляват комбинация от котвена мина с високоскоростна подводна ракета. Ракетата е поставена в запечатан контейнер, който е монтиран на голяма дълбочина, което осигурява на мината ефективна защита от противоминното оръжие. Високата скорост на ракетата и краткото време за атака на целта изключват възможността за използване от подводницата на контрамерки и изпълнение на маневра за отклонение от атакуваща ракета.

Едновременно със създаването на мини-ракети във водещите военноморски сили през 70-те години на XX век се извършва и разработването на мини-торпеда като комбинация от котвена мина и самонасочващо се противоподводно торпедо. След излизане от стартовия контейнер, торпедото търси цел според зададена програма. След като намери целта, торпедото се насочва към целта със собствена система за насочване. За разлика от мини-ракетите, торпедото е способно да настигне и да порази цел не само в зоната за реакция на мината, но и извън нея.

Предвижда се новите морски мини да бъдат модулни, като сензорите и ефекторите могат да бъдат част от разпределена мрежа на морското дъно, способна на многофазни бойни операции, предлагаща гъвкави, мащабируеми, разпределени, препращащи, постоянни и автономни летални и несмъртоносни ефекти от морското дъно. Инициативата Smart Mine включва набор от модулни, гъвкави капсулирани ефектори, разположени на морското дъно, които предлагат на командирите набор от опции, като улесняват интеграцията на съществуващите сензори и оръжейни системи в единна, свързана в мрежа способност за морско дъно.

3. ТЕХНИЧЕСКА СЪЩНОСТ

Задачата на изобретението е да се създаде моногофункционална, универсална, модулна и с висока противоминна устойчивост морска дънна 2 мина, която е предназначена за унищожаване на подводни и надводни плавателни средства. За тази цел се предлага основна конструкция, която се състои се от централно херметично тяло, където се монтират електронен блок за управление и сензорите, и подвижно съединени към него бойни тела. За да се постигнат поставените изисквания в зависимост от тактическите задачи, които ще бъдат решавани, и характеристиките на района на позициониране на мината - дълбочина, тип и наклон на грунта, хидрологични условия и др., изобретението се реализира-като модулно с възможност към базовата конструкция да бъдат интегрирани следните модули:

аербег с бутилка сгъстен въздух за осигуряване изплаване на изделието, с което се решава задачата по групиране на бойните тела, в които са поставени зарядите, за да се получи обща детонация и едновременно с това приближаване на сумарния заряд до корпуса на целта;

подводен реактивен стартов двигател, който осигурява „отлепяне” на корпуса централното херметично тяло от тинесто дъно или при засипването му с пясък;

различен тип бойни тела, като освен стандартните, състоящи се от запълнени с взривно вещество корпуси и детонатор, те могат да представляват пускови тръби за реактивни подводни заряди или високоскоростни малогабаритни торпеда.

С цел намаляване ефективността на противоминните сонари при откриване на дънни мини по големината и формата на хидроакустичната им сянка и по нивото на отразения сигнал, съвременна дънна мина трябва да отговаря на следните изисквания:

да има нисък вертикален профил, за да формира по-малка хидроакустична сянка върху морското дъно;

да е с конструкция от материал, който поглъща и/или има малка отразяваща способност при облъчване с хидроакустични вълни в диапазоните на работа на съвременни минотърсещи сонари - 30 kHz + 600 kHz;

профилът на тялото на мината да отговаря на изискванията на “стелт” технологията за разсейване на звуковата енергия в направление, различно от ъгъла на падане;

да има голяма отразяваща повърхост, която да води до маскиране на сянката, при което филтрите за големина на целта (относно габарити на известни мини) няма да я класифицират като миноподобна цел;

да има симетричност на формата поради това, че обикновенно се извършва двукратен поиск на перпендикулярни галсове и се оценяват (изваждат) сигналите от целите;

да има ниска отразаваща енергетична способност, защото се извършва оценка на центъра на тежестта, т.е. ако една маса е с по-голяма площ тя е по-слабо контрастна.

За удовлетворяване изискването за симетричност е целесъобразно мината да има звездовидна форма във фрагментирано състояние (когато е на позиция на дъното), а за да отразява на звуковите вълни в странични направления е необходимо повърхността на фрагментите да сключва походящ ъгъл с равнината на дъното. Корпусите на отделните фрагменти трябва да са от материал с намалена отразяваща способност. При групиране на фрагментите (дефрагментиране) мината трябва да придобива цилиндрична форма с диаметър, позволяващ тя да бъде изстрелвана от торпеден апарат.

Предлаганата нова инженерна конструкция на фрагментираща се морска дънна мина /ФМДМ/ предвижда тя да се състои от N на брой бойни тела, които са съединени посредством подвижни връзки с централно цилиндрично тяло - групиращ неконтактен взривател /ГНВ/, в което се намират сензорите, захранващия блок на мината и реактивен двигател и/или аербег (airbag), който служи за отлепване на корпуса от дъното и задвижване във вертикално направление и групиране на бойните тела.

Предназначението на ФМДМ е да поразява подводната част на корпуса и за нанасяне на бойни повреди на кораби със средно и голямо водоизместване, на подводници и на десантни кораби, в това число и на въздушна възглавница.

Конструктивните особености при реализиране на ФМДМ, освен за удовлетворяване на изискванията за намаляване ефективността на противоминните сонари при откриване на дънни мини по големината и формата на хидроакустическата им сянка и ниво на отразен сигнал, я правят многофункционална защото:

съставните елементи могат да бъдат профилирани с максимален полезен обем при вариант “мина” и с подходящи пускови контейнери за варианти “подводни реактивни снаряди” и “малогабаритни високоскоростни торпеда”;

минната постановка може да се извършва със свободно спускане на изделието на вода от палубата на кораб или от торпедните апарати на бойни кораби и подводници, като подбраните геометрична форма на фрагментираното тяло и масогабаритни характеристики, съобразени с размерите на торпедните апарати, осигуряват плавно удълбочаване и заставане стабилно на дъното;

процесът на дефрагментиране (групиране на елементите) на мината след сигнал от сензорната система и подизплаването й на оптимална дълбочина осигуряват ефективното използване на поразяващата сила на подводния взрив при минен вариант или подходящо положение на елементите при торпеден вариант.

Разчетите показват, че е достатъчна скорост на изплаване от порядъка на 3 - 4 m/s, което е напълно достижимо при използване на аербег с обем 50 + 100 литра и налягане на въздуха в него съответен на дълбочината на активирането му.

Предимство на мината е, че осигурява детонация на групираните заряди на оптимална дистанция от корпуса на целта.

Номиналната мощност на мината е от 40 до 100 кг тротилов еквивалент в зависимост от броя на бойните тела и мощността на зарядите в тях.

Отличителна характеристика на мината е, че може да се постави от движещ се кораб или от торпеден апарат на подводница, както и от пускова установка на летателно средство. След пускането мината се фрагментира и потъва плавно.

Мината има нисък вертикален профил - 150 до 200 мм, и прави малка хидроакустична сянка, което е допустимо поради възможността обемът заеман от взривното вещество да се определя от дължината и броя на бойните тела.

Сравнително голямата повърхност и симетричността на формата правят мината трудна за откриване и класификация като дънна мина. Защита на мината се реализира чрез монтаж на камуфлаж от абсорбираща обвивка с широка честотна лента, която покрива цялото тяло.

Конструкцията на мината позволява тя да застава стабилно на позиция на дъно с наклон по-голям от този изискван стандарта за дънни мини (15°).

4. ОПИСАНИЕ НА ПРИЛОЖЕНИТЕ ФИГУРИ

Фигура 1: Блокова схема на ФМДМ

Фигура 2: ФДММ „Морска звезда“

Фигура 3: Принципна схема на ФМДМ

5. ПРИМЕРНО ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Изобретението фрагментирана морска дънна мина е реализирано от работен колектив на ИМСТЦХ-БАН1 като прототип на дънна мина „Морска звезда“ /’’Starfish“/ (Фиг. 2).

Изобретението ФДММ, Фиг.1, се състои от централно тяло (1) цилиндрична кутия, изработена от неметален материал,с минимална височина и радиус, равен на диаметъра на торпедния апарат, в/на която са поместени електронен блок (2) за управление работата на функционалните блокове, съгласно заложената логическа последователност, и сензорите (3) пасивен хидроакустичен, магнитен, хидродинамичен и др.. В долната част на кутията се монтира (закрепва) подводен реактивен двигател (7) (двигатели). В горната част се поставя аербег (6) и бутилка със сгъстен въздух (5) за неговото запълване. В останалият обем се разполагат освен електронния блок елементите на неконтактния взривател (4) и блока за захранване (10). Реактивният двигател осигурява отлепяне на конструкцията от дъното. Аербегът осигурява вертикално изплаване на мината.

Приложената Фиг. 3 представлява Принципна схема на техническите решения при реализирането на фрагментирана морска дънна мина.

На сегмент 1 е показана конструкцията на ФМДМ за комплект от централно тяло и четири броя бойни тела. Мината във фрагментирано състояние представлява цилиндър с диаметър, който съответства на ¹ Институт по металознание, съоръжения и технологии с център по хидро- и аеродинамика - Българска академия на науките.

диаметъра на торпедния апарат (на бордовия стилаж), от който ще се извършва постановката. При попадане на мината във водата тя се дефрагментира, като бойните тела се разтварят под ъгъл над централното тяло и осигуряват плавно потъване до дъното. Това се постига като в конструкцията на бойното тяло е предвидена въздушна камера в горния му край, която след заемане на позиция бавно се пълни с вода. На позиция на дъното първо застава централното тяло, а след това и бойните тела.

На сегмент 2 е показана конструкцията на леглото на бойното тяло, което е свързано с централното тяло с шарнирна връзка. Комуникацията между бойните тела и централното тяло (електронния блок за управление) е с брониран подводен кабел или с безжична комуникация.

На сегмент 3 са показани местата на реактивните двигатели, които служат за опреодоляване на силата на засмукване от тинести дъна на централното тяло, и на балона на аербека, който се запълва със сгъстен въздух от бутилка за високо налягане.

На сегмент 4 е показан етапът на изплаване на мината за приближаване към целта, при което се осъществява процесът на групиране на бойните тела с цел едновременна детонация.

На сегмент 5 е показан принципът на функциониране на мината, когато е предвидено изплаване за въздействие с едно или няколко бойни тела от комплекта, или на използване на специализирани бойни тела - контейнери на реактивни подводни снаряди или малогабаритни торпеда. При тези варианти е предвидено създаване на въздушен джоб в челото на контейнера и заемането на вертикално положение за изстрелване.

6. ПРИЛОЖЕНИЕ (ИЗПОЛЗВАНЕ) НА ИЗОБРЕТЕНИЕТО

Дънната фрагментирана изплаваща мина е предназначена за унищожаване на кораби и подводници и наред с другото е свързан с работата по Работен пакет 2 „Интелигентни системи за сигурност“ на проект BG05M2OP001-1.002-0006 „Изграждане и развитие на Център за 10 компетентност “Квантова комуникация, интелигентни системи за сигурност и управление на риска (Quasar)“, финансиран от Европейския фонд за регионално развитие чрез Оперативна програма „Наука и образование за интелигентен растеж“ 2014-2020.

ФМДМ е предназначена за поразяване на подводната част на корпуса и за нанасяне на бойни повреди на кораби със средно и голямо водоизместване, на подводници, на подводни самоходни апарати и на десантни кораби, в това число и на въздушна възглавница, като се поставя на позиция със свободно спускане на вода от палубата на кораб или от торпедните апарати на бойни кораби и подводници.

Отличителна характеристика на мината е, че може да се постави от движещ се кораб или от торпеден апарат на подводница. След пускането мината се фрагментира и потъва плавно. Мината има нисък вертикален профил и прави малка сонарна сянка. Сравнително голямата повърхност и симетричността на формата правят мината трудна за откриване и класификация като дънна мина. Защита на мината се реализира чрез монтаж на камуфлаж от абсорбираща обвивка с широка честотна лента, която покрива цялото тяло. Конструкцията на мината позволява тя да застава стабилно на позиция на дъно с наклон по-голям от този изискван стандарта за дънни мини (15°).

Стандартното изпълнение на дънната фрагментирана изплаваща мина е с четири бойни тела, всяко заредено с 10 кг експлозив. Реалното въздействие върху целта е приблизително равно на това от стандартна дънна мина със заряд 750 кг на дълбочина ЗОм.

Процесът на дефрагментиране (групиране на елементите) на мината след сигнал от сензорната система и подизплаването й на оптимална дълбочина осигуряват ефективното използване на поразяващата сила на подводния взрив при реализирането и в минен вариант или подходящо положение (насочване) на елементите при касетна пускова конструкция.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Николай Георгиев, Александър Коларов, Метод за повишаване противоминната устойчивост на дънни мини. Сборник доклади ПЕТА МЕЖДУНАРОДНА НАУЧНА КОНФЕРЕНЦИЯ “ТЕХНИКА, ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМИ” ТЕХСИС 2016 26 - 28 май, Пловдив, Copyright © 2016 by Technical University of Sofia, Plovdiv branch, Bulgaria, 2016, ISSN:2367-8577,11-361-11-366;

2. Николай Георгиев, Александър Коларов, Тенденции в развитието на морските противоминни системи. ПЕТА МЕЖДУНАРОДНА НАУЧНА КОНФЕРЕНЦИЯ “ТЕХНИКА, ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМИ” ТЕХСИС 2016 26 - 28 май, Пловдив, Copyright © 2016 by Technical University of Sofia, Plovdiv branch, Bulgaria, 2016, ISSN:2367-8577, II-355-II-360;

3. J. A. Fawcett (2001) Image-based classification of sidescan sonar detections, Proceedings of CAD/CAC 2001, Halifax, Nov. 12-14;

4. S.Reed, Y.Petillot, J.Bell (2004) A model based approach to the detection and classification of mines in sidescan sonar, Applied Optics, Vol. 43, Issue 2, p237-246;

5. Kiril Stoichev, Valeri Panevski, Dmitar Dimitrov. CONTEMPORARY APPROACH FOR COMPLEX ANALYSIS AND EVALUATION OF HAZARDOUS ENVIRONMENTS (CAEHE). International Journal of Economics, Commerce and Management, IV, 4, International Journal of Economics, Commerce and Management, 2016, ISSN:2348 0386, 500-516

6. Кирил Стойчев, Димитър Димитров, Валери Пъневски. Интегрирана сигурност и защита на критична инфраструктура. ИМСТЦХАБАН, 2016, ISBN:978-619-90310-6-3, 340

7. Николова В., Г. Дамянов, Оперативен риск - оценка и предотвратяване в обекти от критичната инфраструктура. Трета национална конференция с международно участие „Металознание, хидро- и аеродинамика, национална сигурност ’2013“, София, 24-25 октомври 2013, с. 294-298, ISSN 1313-8308.

Claims (1)

1. Предлага се фрагментирана морска дънна мина (Фиг.1), състояща се от централно цилиндрично тяло (1) в което са разположени електронен блок (2), сензори (3), групиращ неконтактен взривател (4), бутилка със сгъстен въздух (5), аербег (6), реактивен двигател (7) и захранващия блок (10) ХАРАКТЕРИЗИРАЩА СЕ С ТОВА, че има фрагментиращи се и дефрагментиращи се бойни тела (9), представляващи взривни заряди или пускови контейнери за торпеда или подводни реактивни снаряди (8), които са съединени посредством подвижни шарнирни връзки с централно цилиндрично тяло (1) и управлявани от групиращ неконтактен взривател (4).