CN110470182A - 炮投式武器站 - Google Patents
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Abstract
一种用火炮投送的遥控武器站。它由炮弹形外弹桶和集成在其内的导引寻的、落地固定、武器举升复位、目标探测、目标攻击、弹药贮存、通讯联络以及主控电脑和干电池等装置组成。其特点是在现代信息技术和工业基础上，发挥无人战斗理念，集成多种功能组件。即发挥火炮远距离快速投送和攻击的优点，又克服火炮准确性低、威慑时间短、对环境破坏大的缺点；即发挥了单兵武器准确性高、威慑时间长、成本低、重量轻、环境破坏性小等优点，又克服了单兵武器控制范围小、布控速度慢、人员直接伤亡大的缺点。实现了炮与枪有机结合，使二者扬长避短，相得益彰。这种无人枪将和无人机一起改变未来战争的模式。
Description
一种可由火炮等投送的侦察与打击一体固定式远程遥控武器站。
本发明属于无人智能武器装置(F40)。
本发明涉及一种可由火炮投送的擦打一体固定式小型远程遥控武器站。或者说是一种用火炮等发射的武器站。这种武器站虽然不能移动，但具备侦察与打击一体的多种作战功能，即可远程遥控也可自主作战，能取代步兵完成部分作战任务。虽然受投送工具限制体积较小，但功能多、用途广，布控快、成本低，是一名强悍的“机器人士兵”，也是未来非接触性无人智能武器的发展方向。或许，炮投式武器站将象武装无人机一样掀起一场战术方式的革命。为方便说明，这种可由火炮等投送的侦察与打击一体固定式远程遥控武器站以下简称为“炮投式武器站”或“炮投武器站”。
该炮投式武器站的特征是：由炮弹头型外弹桶和集成设置在外弹桶内外的导引头、入地深度传感器、定位炸药、举升杆、全自动机枪、火箭发射器、摄像机、测距仪、GPS、多功能瞄准仪、天线、无线信号收发器、祠服电机、电池组、主控电脑和自毁炸药等组成。其基本形状结构见附图1～4。
该炮投式武器站的特点是：在现代高科技信息技术和现代工业水平基础上，发挥无人战斗理念，集成多种功能组件“点豆成兵”，减少战争中士兵伤亡，扩展传统兵器用途，控制环境破坏程度，降低大规模杀伤性武器使用率和战争成本。即发挥火炮远距离快速投送和攻击的优点，又克服火炮准确性低、威慑时间短、对环境破坏大的缺点；即发挥单兵武器准确性高、威慑时间长、成本低、重量轻、环境破坏性小等优点，又克服了单兵武器控制范围小、布控速度慢、人员直接伤亡大的缺点。实现了炮与枪有机结合，使二者扬长避短，成为绝佳搭档。这种无人枪将和无人机一起改变未来战争的模式。
附图说明
附图说明及炮投武器站的具体结构及其功能。(因本发明装置的形态前后变化较大，为更好的说明之，故将附图与功能结构并述。)图1是炮投式武器站投送前整体结构图；图2是炮投式武器站投送落地固定后示意图；图3是炮投式武器站落地固定举升后示意图(侧视图)；图4是炮投式武器站落地固定举升后示意图(正视图)。说明如下：
一、炮投式武器站的总体结构及其功能
1、外弹桶
所述外弹桶(附图1～4-(1))总体外形与炮弹战斗部或火箭弹、航空炸弹流线型外形一致。目的是便于用火炮或火箭炮等发射，并容纳和保护以下所述功能组件。炮弹形弹桶外部大都是平滑的，而火箭弹和航空炸弹形的弹桶外部有各种类型的弹翼(附图1～4-(24))。为了保证对敌毁伤的有效性，所述外弹桶直径应大于100mm，长度应大于300mm。否则需根据实战要求简化以下所述部分功能。外弹桶主要起容器和防护作用，其内壁平滑，头尖部有预裂槽痕，气动设计流畅，材质坚韧，成本低廉。外弹桶在落地时会受剧烈冲击，须具备一定强度方能保证内部设施无损。
2、导引头
所述导引头(附图1-(2))需根据精度、弹种、成本及发射或投送方式不同而确定。如精度要求不高时可不设导引头。其作用是将弹体引导至预定地点。该所述导引头及相应操控附件安置在弹体最前端，当弹体落地时损毁。
3、入地深度传感器
该入地深度传感器(附图1～4-(3))在炮投武器站弹体落地并嵌入地表时测定弹体的入地深度。不同规格弹种的入地深度不尽相同。如果弹体落地时触到的地表质地松软，弹体的入地深度超出设定要求时，可触发置于弹筒头部的深度限制炸药--定位炸药(附图1-(4))爆炸，阻止弹体入地太深而使炮投武器站布控失败；如果弹体落地时触到的地表质地过于坚硬，炮投武器站不能按要求布控而失败时，将触发自毁装置，或转入可控炸弹模式。
4、定位炸药
该定位炸药(附图1-(4))在入地深度传感器的触发下引爆，爆炸使弹头部位的外壳按预定的3或4片向外炸开，如(附图2～4-(25))所示，增大弹体继续向下冲击的阻力，阻止弹体进一步钻入地下。否则，将使炮投武器站嵌入地下过深而导致布控的失败。该炸药要达到以上目的，其药量和药型须按不同弹种分别实验后确定。
5、尾盖
所述尾盖(附图1～4-(5))即外弹桶(相当于战斗部)的底盖。当炮弹落地后就成了炮弹尾部的“尾盖”。其作用是起密封和保护作用。尾盖和多个尾盖锁销(附图1～4-(6))、锁销卡簧组成。尾盖被锁销卡簧固定在外弹桶内侧的卡槽上，或者用软质铆钉如铝质铆钉固定在外弹桶底部，在强力的冲击下卡簧或软质铆钉失效，以利于用下述方法开启。尾盖上可以安装有益于飞行控制等作用的相关部件。也可安装“较姿伞”等部件，以提高落地时的垂直度。但隐蔽性降低。
6、外弹桶内部设施——炮投武器站及其组件
为了达到侦查与打击一体的双重功能，外弹桶内部设置有以下所述炮投武器站的相关设施及其组件。
(1)战场通讯和指挥设施
A、安装在弹体内的的无线信号收发器(附图1～4-(7))。通过与之相连的天线(附图1～4-(16))与总控基地建立通讯联系，还与相临或指定的武器站建立通讯联系。
B、安装在弹体内的GPS(北斗导航)和主控电脑(附图1～4-(8))。在弹体发射后，主控电脑在对炮投武器站智能化操控时经常要确定自身的具体位置和姿态参数，用以判断是否到达预定布设目标地点。同时，还需及时反馈给总控基地，与总控基地进行数据交换。还要与近邻的炮投武器站局域联网，以利于联合协同作战。
(2)全自动机枪及其组件
所述全自动机枪(附图1～4-(9))也可称为“紧凑型全电动无人机枪”。安装数量为0～N挺。安装数量为0时，可只作为侦察弹使用。多挺配置时可提高命中率和威慑力。其操控特点是：依据安装在全自动机抢上的各类仪器仪表的支持下，由主控电脑操控实时对敌战斗攻击。也可以完全在总控基地的操控下战斗攻击。
A、所述全自动机抢(附图1～4-(9))与普通步兵机枪相比，无枪托部件，枪管也比普通步兵机枪短，使之更适合安装在外弹桶内投送。机抢的击发扳机采用电动扳机，后坐力越小越好。由于不同规格的火炮或火箭炮口径不同，机枪枪管的口径也不同，机枪的有效射程也不尽相同，要根据投送母炮口径及战术目的而定制。又因为该全自动机枪或为一次性使用，其质量只需满足自带弹药用完即可，较普通步兵机枪成本低廉，甚至可以用淘汰的回收的旧枪改制而成。
B、所述全自动机枪安装于设有纵向祠服电机(附图1～4-(10))和横向祠服电机(附图1～4-(11))的齿轮底盘上，由主控电脑控制。两台祠服电机可保证机枪横向360°旋转和机枪±30°以上俯仰，以达到无射击死角的目的。全自动机抢的俯仰角不能太小，因为弹体落地时难以保证垂直，只有较大的俯仰角才能矫正。此外较大的俯仰角还有利于应对低空目标。在俯仰角度允许的情况下，纵向祠服电机可以用电动推杆等替代。
C、安装在全自动机抢上的广角数字摄像机和测距仪(附图1～4-(12))。用于收集目标及目标宏观背景图像和距离参数。
D、安装在全自动机抢上的敌我识别仪(附图1～4-(13))。用于电子口令等识别，以防误伤。
E、安装在全自动机抢上的多功能瞄准仪(附图1～4-(14))。用于对目标的红外及可见光全天候观侧与瞄准。
F、安装在全自动机抢上的机枪弹仓弹链(附图1～4-(15))装置。保证全自动机枪的连续供弹。依据弹桶内空间配置枪弹数量，或以多种方法如演习等优化配置弹药，或以作战时间配备弹药，或按电源续航时间配备弹药等。
G、安装在全自动机抢上的天线(附图1～4-(16))。该天线包括与全自动机抢相连的起竖弹簧。该天线在以下所述举升步骤未施行前，被外弹桶禁锢，当举升后，解除禁锢时由起竖弹簧弹起。
H、安装在全自动机抢上的自毁炸药(附图1～4-(17))。当本装置遭遇布控失败、弹药或电能耗尽、被敌俘获等状况时用以自毁。
(3)火箭发射器
所述火箭发射器(附图1～4-(18))也可称为“紧凑型全电动无人火箭发射器”。是依据外弹桶直径或外弹桶剩余空间而设置的火箭发射器。其附着于全自动机抢上，随全自动机抢一起由主控电脑操控。火箭发射器依寄主容积不同，安装数量为0～N个。可配备不同的弹种，如反装甲、反器材、烟雾器等等。当然，火箭弹也可用于自毁，更可以在特定情况下，与自毁炸药和定位炸药一起做为可控炸弹使用。
(4)、举升杆
所述举升杆(附图1～4-(19))是全自动机抢的举升和支撑装置。其作用是将全自动机枪从外弹桶内举升至一定高度，摆脱外弹桶狭小空间限制，扩大监控视野和攻击范围，使全自动机抢及火箭发射器转为工作状态。即由落地时的竖直蛰伏状态转为平直战斗姿态。
举升杆由强度较高、直径由外至内逐次缩小的多根套管、举升电机(附图1～4-(20)) 等组成，如同拉杆式天线或拉杆式雨伞柄结构。举升杆固定在底座(附图1～4-(21))上。多节套管拉长后的总长度，最少应能使全自动机抢和火箭发射器展开到平直状态。举升杆(附图1～4-(19))的举升成功与否，决定着炮投武器站最终的成败。此外，举升杆可以由电动缸、电动推杆等替代，可提高电控一体化程度。举升杆设置位置和数量不同时，可以大幅度提高稳定性。
(5)电池组
所述电池组(附图1～4-(22))是为炮投武器站按其预设时间配备的电池。如可供12小时、24小时、48小时用电量的电池。电池要有极强的抗冲击性，并用底座(附图 1～4-(21))和隔板(附图1～4-(23))与其他装置隔开，以免在落地时意外损毁。电池是制约炮投武器站长时间储存维护的最大难题。在未开发出长效免维护电池之前，电池与炮投武器站应分别储存维护，战前进行组装最佳。
二、炮投武器站投送及自动安装步骤
本装置的落地及自动安装分为四个步骤进行。如附图1-4所示。
1、落地固定
本装置外弹桶(附图1～4-(1))经投送工具按引导头(附图1-(2))的引导布设至目标上空坠落到地面后，靠惯性向地表以下钻入，当钻入深度达到设定要求范围时，地表土壤触发入地深度传感器(附图1～4-(3))引爆定位炸药(附图1-(4))，将预制有3或4 等分槽纹的弹尖部位炸成3或4等份的三角形钢板(附图2～4-(25))向外展开。由于炸开的弹片(其基部仍与弹体相连)使弹尖的面积增大，弹体在土层中的下钻阻力巨增，迫使弹体减慢已至停止继续向地下钻入。而炸成的多片三角形钢板则像膨胀螺栓式的“脚”一样，加强了整个装置的稳固性，为之后各种功能的发挥，起到积极作用。
本装置落地时也可能因各种不可预料的因素而导致落地失败。经自检程序或总控基地判定落地失败不可逆转，丧失侦查与打击功能，又不能做为可控炸弹使用，甚至有被敌方俘获的危险时，引爆自毁装置。否则进入下一自动安装步骤。
2、举升杆开启
本装置上述外弹桶(附图1～4-(1))落地固定数秒钟后，尘土散却。主控电脑确认落地成功后，指令举升杆(附图1～4-(19))上的举升电机(附图1～4-(20))启动，使多节举升杆拉长，带动与之相连的全自动机抢及火箭弹发射器(附图1～4-(9)、(18))等向上推举并顶开尾盖锁销(附图1～4-(6))，使尾盖(附图1～4-(5))开启甚至脱落，全自动机抢(附图1～4-(9))及火箭发射器(附图1～4-(18))等也被进一步举升至预定高度，同时举升杆(附图1～4-(19))定位锁定，完成外弹桶(附图1～4-(1))内部相关设施的举升步骤。
3、全自动机枪和火箭发射器展开
举升步骤确认完成后，纵向祠服电机(附图1～4-(10))将全自动机枪(附图1～4-(9))和火箭发射器(附图1～4-(10))转入平直状态，同时纵向祠服电机(附图1～4-(10))与横向祠服电机(附图1～4-(11))共同协作，摄像机(附图1～4-(12)、测距仪(附图1～ 4-(12)、敌我识别仪(附图1～4-(13))、多功能瞄准仪(附图1～4-(14)、机枪弹仓弹链 (附图1～4-(15))、天线(附图1～4-(16))等也都进入战时工作模式。首先在祠服电机(附图1～4-(10)、(11))的带动下，摄像机(附图1～4-(12)等对落地战区环境进行全方位宏观扫描，如发现疑点，再由多功能瞄准仪(附图1～4-(14))进一步观察和由敌我识别仪(附图1～4-(13))判定，以决定是否攻击，并向总控基地反馈参数。
4、局域联网信息共享
在多数情况下炮投武器站是批量布控，需要相互之间联网交换数据。总控基地也依此判断是否达到预期目标。如果目标区仍存在盲点，则需增补相应数量的炮投武器站。在战斗进行过程中也需要及时做出诸多补充和调整。当然如果发现战场不适合炮投武器站的作用发挥，也需要作出相应调整或改为其他攻防手段。
至此，本装置“一种由火炮投送的侦察与打击一体固定式远程遥控武器站——炮投武器站”完成投送、安装和使用全过程。
三、布设条件及限制
该炮投武器站布设的成败以及布设后作用的充分发挥，与目标区的地形地貌、水文地质等背景条件有极大的关联：
1、目标区域地表土壤硬度，应在摩氏硬度5以内。须经实验测试后确定。
2、目标区域地表土壤厚度，应在200mm至400mm之间。太浅将使抓地不稳固。
3、目标区域地表植被高度和密度。高于全自动机抢或火箭弹发射器高度以上的植被密度不益大于50％，尤其是丛林地貌，将影响本装置的布设和效能的发挥。
4、目标区域地表属于水域或沼泽时，一般避免布设本装置。
以上不同的地形地貌及水文地质实况，将影响各类母炮的本装置布设成败。可以在战时通过试射炮投武器站或专用侦查弹收集，也可以在战前绘制成专用军事地图备用。当然，按不同类型的本装置所绘制成共享地图更为理想。
四、布设或投送工具
本装置外形以炮弹的流线型设计为主，可以说是一种新的炮弹弹种。在现代技术水平上，可达到集约化设计，使之占用空间小，功能全，适合多种工具投送。由于较为垂直的落地姿态更便于弹体的落地稳固性，火炮的仰角越高越好。这时炮投武器站的落地姿态和视野以及控制范围最大，效用最大。
1、火炮投送。主要是口径较大、射程较远的加农炮和榴弹炮等。炮投武器站的武器射程应在500米左右，对目标区的作用时间可达数小时至数天，对环境破坏程度小，成本低。在批量投送，高密度组团联合作战时，能极好地发挥火炮的远程快速优势，弥补普通炮弹对战场掌控时间短、准确性低、环境破坏大的缺陷。可以说，火炮与炮投武器站装置的结合是传统武器与现代科技的绝佳搭档，使行将末年的火炮焕发青春。
2、火箭炮投送。火箭炮射程远、射速高、弹体长、口径大。更适合本装置较大型号的批量投送。
3、制导炮弹或导弹投送。成本较高。而当投送距离太远时，通信指挥难度加大，尤其是时差、时滞的掌控难度更大。可另行评估，但仍不失为一种不错的选择。
4、航空投送。当然也是一种极好的投送方式，尤其适合重型炮投武器站投送，可增强对重装甲的毁伤，其外形也应近似于航空炸弹，但战时可能受到制空能力的限制
5、人工布设。人工快速布设于军事营地四周，作为智能无人哨兵使用。
Claims (27)
1.炮投式武器站是一种可由火炮等投送，具有侦察与打击一体的固定式遥控武器站，其特征是一具集成在炮弹型或火箭弹型战斗部内的具备定位、通讯、举升、侦查、观瞄、枪械、自控和自毁等装置的微型固定式遥控武器站。
2.根据权利要求1所述的炮投式武器站，外弹桶(附图1～4-(1))外形与炮弹或火箭弹战斗部流线型外形类似，容纳和保护其他功能装置。
3.根据权利要求1所述的炮投式武器站，弹头形弹桶外部大都是平滑的，而火箭弹形的弹头外部有各种类型的弹翼(附图1～4-(24))。
4.根据权利要求1所述的炮投式武器站，外弹桶头部内侧有预裂痕。
5.根据权利要求3所述的炮投式武器站，导引头(附图1-(2))根据不同精度将本装置引导至目标地点。
6.根据权利要求3所述的炮投式武器站弹头形弹桶，入地深度传感器(附图1～4-(3))，可触发置于弹筒头部的深度限制炸药——定位炸药(附图1-(4))爆炸。
7.根据权利要求3所述的炮投式武器站弹头形弹桶，定位炸药(附图1-(4))在入地深度传感器(附图1～4-(3))的触发下引爆，爆炸使弹头部位的外壳按预定的3或4片向外炸开，如(附图2～4-(25))所示。
8.根据权利要求3所述的炮投式武器站弹头形弹桶，尾盖(附图1～4-(5))即外弹桶的底盖。尾盖由多个尾盖锁销(附图1～4-(6))、锁销卡簧组成，尾盖锁销用软质铆钉如铝质铆钉固定在外弹桶底部，在强力的冲击下卡簧或软质铆钉失效，使尾盖打开。
9.根据权利要求1所述的炮投式武器站通讯装置，无线信号收发器(附图1～4-(7))通过与之相连的天线(附图1～4-(16))与总控基地建立通讯联系。
10.根据权利要求1所述的炮投式武器站之举升装置，举升杆(附图1～4-(19))举升和支撑全自动机抢(附图1～4-(9))、火箭发射器(附图1～4-(18))等装置，其由高强度、直径不同的多根套管、举升电机(附图1～4-(20))等电动杆组成。
11.根据权利要求10所述，举升杆固定在底座(附图1～4-(21))上。
12.根据权利要求1所述的炮投式武器站枪械装置，全自动机枪(附图1～4-(9))为“紧凑型全电动无人机枪”，该枪无枪托部件，枪管短，击发采用电动扳机，在观瞄装置的支持下由主控电脑操控纵向祠服电机(附图1～4-(10))和横向祠服电机(附图1～4-(11))并击发。
13.根据权利要求12所述的炮投式武器站枪械装置，纵向祠服电机(附图1～4-(10))和横向祠服电机(附图1～4-(11))固定在齿轮底盘上，由主控电脑控制。
14.根据权利要求12所述的炮投式武器站枪械装置，安装在全自动机抢上的广角数字摄像机和测距仪(附图1～4-(12))。用于收集目标及目标宏观背景图像和距离参数。
15.根据权利要求12所述的炮投式武器站枪械装置，安装在全自动机抢上的敌我识别仪(附图1～4-(13))。用于电子口令等识别，以防误伤。
16.根据权利要求12所述的炮投式武器站枪械装置，安装在全自动机抢上的多功能瞄准仪(附图1～4-(14))。用于对目标的红外及可见光全天候观侧与瞄准。
17.根据权利要求12所述的炮投式武器站枪械装置，安装在全自动机抢上的机枪弹仓弹链(附图1～4-(15))装置，保证全自动机枪的连续供弹。
18.根据权利要求12所述的炮投式武器站枪械装置，安装在全自动机抢上的天线(附图1～4-(16))。该天线接发无线信息。
19.根据权利要求12所述的炮投式武器站枪械装置，安装在全自动机抢上的自毁炸药(附图1～4-(17))。
20.根据权利要求12所述的炮投式武器站枪械装置上按装的火箭发射器(附图1～4-(18))依据外弹桶直径或外弹桶剩余空间而设置火箭发射器，其或附着于全自动机抢上，随全自动机抢一起由主控电脑操控，或单独操控。
21.安装在弹体内的GPS和主控电脑(附图1～4-(8))，在弹体发射后，主控电脑在对炮投武器站智能化操控时经常要确定自身的具体位置和姿态参数，用以判断是否到达预定布设目标地点。
22.本所述电池组(附图1～4-(22))是炮投武器站专用抗冲击电池，用底座(附图1～4-(21))和隔板(附图1～4-(23))与其他装置隔开。
23.本装置适应火炮投送，口径大、射程较远的加农炮和榴弹炮等最佳。
24.本装置更适应由火箭炮投送，火箭炮射程远、射速高、弹体长、口径大最适合本装置较大型号的批量投送。
25.本装置也适应由制导炮弹或导弹投送，当投送距离太远时，通信指挥难度加大，尤其是时差、时滞的掌控难度增大。
26.本装置也适应由航空投送，特别是重型炮投武器站投送，可增强对重装甲的毁伤与威慑。
27.人工布设。布设于营地四周，作为智能无人哨兵使用。
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