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Luftraum-Schutz-System gegen die Flugobjekte, als Erfindung ist im Bereich der Luftverteidigungsanlagen und explizit im Segment der Abwehrsysteme gegen die Flugobjekte, die einen unautorisierten Flug durchführen, angesiedelt. Dabei ist die Gewährleistung der Sicherheit der Menschen, der Stadien und Großveranstaltungen, der strategischen Objekte und Anlagen der Infrastruktur, des Transports, der Flughäfen, Häfen und Bahnhöfe sowie der Werksgelände der Industrie und Energieerzeugung durch das innovatives Luftraum-Schutz-System gegen die Bedrohung der unbemannten Luftfahrtzeuge aus der Luft ist maßgebend [1; 2].
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Es ist bekannt,
ein UAV-Kampf-Komplex [7], der einen beweglichen Turm auf dem Basisfahrwerk, ein Rundsicht- und Ziel-System mit optischen, Radar- und akustischen Sensoren, Raketenwerfer, Artilleriesystem, Granatwerfer, abnehmbare UAV-Container und multifunktionale Roboter-Bodenplattformen umfasst sowie, für die funktechnische Unterdrückung der gegnerischen UAV, eine Unterdrückungsstation auf dem genannten Turm beinhaltet.
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Die wesentlichen Unzulänglichkeiten dieses UAV-Kampfkomplexes sind:
- - hohe technische und betriebliche Komplexität;
- - Unvermögen dem Einsatz von UAV-Gruppen entgegenzuwirken;
- - Unvermögen ein großes Gebiet abzudecken;
- - Unvermögen im vollautomatischen Modus für eine lange Zeit zu arbeiten.
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Es ist bekannt,
eine Rakete [6], die einen um den Triebwerk herum gebauten Rumpf, eine klappbare Heckflosse und einen Flügel, einen Bremsfallschirm, einen optischen Sensor im Bug und eine Kampfeinheit mit einem Schleudernetz besitzt und von einem bodengestützten Startrampe startet.
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Die Unzulänglichkeiten dieses Raketen-Kämpf-Komplexes sind:
- - hohe technische Komplexität der Rakete;
- - eingeschränkte Anwendbarkeit, da es ausschließlich bei der langsamen und nicht manövrierfähigen UAVs anwendbar ist;
- - niedrige Effizienz aufgrund der mangelnden Selektivität der Raketen-Ziel-Leitmethode in einer komplexen Ziel-Störungsumgebung.
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Es ist bekannt,
das unbemannte Verteidigungskontrollsystem [5], in dem eine modulare Aufbau der Kontrolle über die Zerstörungsmittel realisiert wird, um die Möglichkeit der Modernisierung auf der Ebene eines Kontrollkanals ohne Einfluss auf die anderen zu erreichen. In diesem Fall wird jeder Kanal als ein peripherer Komplex mit eigenen Sensoren und Zerstörungsmitteln dargestellt, und die Kontrolle erfolgt von einem einzigen Kontrollzentrum des Verteidigungssystems aus.
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Die wesentlichen Nachteile eines solchen Systems sind:
- - eine geringe Funktionssicherheit des Systems, weil ein Ausfall des Kontrollzentrums führt zum Ausfall des gesamten Verteidigungs-Systems
- - eine unverhältnismäßig große Menge an Ausrüstung erforderlich ist, um das eingemessen Maß an Zuverlässigkeit des besagten Verteidigungssystems zu gewährleisten;
- - das Kontrollsystem hat Grenzen für den Ausbau von Kontrollmodulen und -kanälen aufgrund des zwangsläufigen Wachstums der Informationsmenge, die in einem einzigen Kontrollzentrum verarbeitet werden soll;
- - die UAV-Identifikationsdatenbank erfordert aufgrund der ständigen Erweiterung der Nomenklatur und der Merkmale von Luftobjekten ein kontinuierliches Updaten und Korrigieren der Daten;
- - Unvermögen einer wirksamen Gegenmaßnahme gegen die Anwendung der UAV-Gruppe (Schwarm).
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Es ist bekannt,
ein Schutzsystem gegen UAVs [4], das die UAVs mit einem Netz einfängt, um so zu verhindern, dass das abgefangene UAV auf Menschen fällt.
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Die Hauptnachteile dieses Systems sind:
- - technische Unmöglichkeit des Einsatzes gegen Gruppen von UAVs;
- - nur ein Einsatz gegen kleine UAVs möglich;
- - nur ein Einsatz gegen langsame, schwebende und nicht manövrierfähige UAVs möglich.
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Es ist bekannt,
ein Zerstörungsmittel [3] in Form eines Geschosses zum Abfangen eines kleinen unbemannten Luftfahrzeugs, das aus einem Rumpf mit einer Treibstoffladung, einem Zünder und einem mit dem Rumpf verbundenen Kopfteil besteht. Das Kopfteil enthält mehrere Stränge von Fäden. Es wird davon ausgegangen, dass das Abfeuern der Stränge in Richtung eines kleinen UAV zum Verlust seiner Fähigkeit zur Fortsetzung des Fluges durch Blockieren des Propellers (Luftschraube), Veränderung der Außenkonturen des Rumpfes und Verschlechterung der aerodynamischen Eigenschaften des UAV führen sollte.
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Die Nachteile dieses Zerstörungsmittels sind:
- - nur gegen kleine, langsam fliegende und nicht manövrierende UAVs einsetzbar ist;
- - nicht einsatzbar gegen Gruppen (Schwärme) von aktiv manövrierenden UAVs;
- - eine geringe Effizienz gegen UAVs, was einen hohen Verbrauch der genannten Geschosse erfordert, um das UAV einzufangen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein System zum Schutz gegen Flugobjekte zu entwickeln, das ermöglicht folgendes technisches Ergebnis zu erzielen:
- eine sichere Bekämpfung aller relevanten Flugobjekte im kontrollierten Luftraum zu gewährleisten und zwar unabhängig von ihrer Art, ihrer Luftraum-Bewegungsparametern, und ihrer Anzahl in der Gruppe (Schwärme), und dabei zu jeder Zeit bei Flugwetter.
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Das Wesen der Erfindung ist das System des Schutzes gegen die Flugobjekte, das eine optoelektronische Multimodul-Luftüberwachung-Station, einen Turm, einen Rechner - Schalttafel mit Stromversorgung, eine Systemsteuereinheit, eine Schalttafel der Bekämpfungsmittel, einen Satz von Bekämpfungsmittel und eine Steuerstation für den Betrieb des Systems mit einem automatisierten Arbeitsplatz des System-Bedieners umfasst.
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Das angegebene technische Ergebnis wird dadurch erreicht, dass:
- 1. Die optoelektronische Multimodul-Luftüberwachungs-Station ist passiv/aktiv und bietet eine kreisförmige räumliche Rundumsicht mit einer hohen linearen Auflösung, entdeckt und erfasst alle relevante Flugobjekte in einem weiten Spektrum der elektromagnetischen Wellen. Der eigene Rechner der erwähnten multimodularen optoelektronischen Station verarbeitet automatisch alle Informationen, wählt aus und baut auf die sämtlichen räumliche Flug-Bahnen aller entdeckten und erfassten Flugobjekte auf;
- 2. Die optoelektronische Multimodul-Luftüberwachungs-Station ist auf einer dreifachfrei gyroskopisch stabilisierten Plattform installiert, die am Turm in der erforderlichen Höhe befestigt ist. Der Turm wird mit Hilfe von Seilspannern in einer vertikalen Position relativ zur Erdoberfläche fixiert. Dies gewährleistet eine hohe Genauigkeit bei der Einhaltung der Winkelposition der erwähnten optoelektronischen Multimodul-Luftüberwachungs-Station und dementsprechend eine hohe Genauigkeit bei der Bestimmung der Koordinaten der entdeckten Flugobjekte.
- 3. Auf dem genannten Turm ist ein-eine Rechner-Schalttafel mit einer autonomen Stromversorgung installiert, damit die Autonomie, die Zuverlässigkeit des Betriebs der optoelektronischen Multimodul-Luftüberwachungs-Station und die Reduzierung der übertragenen Datenmenge, es werden selektiv die Flugbahnen-Daten weiter geleitet, gewährleistet sind. So ist der Turm mit einer Empfangs- und Sende-Funkstation und einer Antenne zur Korrektur der Flugbahnen der Träger der Bekämpfungsmittel ausgestattet. Dies ermöglicht, unter anderem, eine vollständige Automatisierung der Durchführung der, mit einer großen Wahrscheinlichkeit erfolgreichen, Bekämpfung von relevanter Flugobjekte und zwar unabhängig von ihrer Flugrichtung, ihren Koordinaten und Flugparametern;
- 4. Der Träger der Bekämpfungsmittel ist ein korrekturfähiges Unterschall-Raketengeschoß mit gesteuerten Heckflossen, einem Satz von BekämpfungsElementen im Kopfteil, einem Bordsteuerungssystem mit Datenspeicher und einem Funkkanal. Dies ermöglicht es, während des Abschusses des Trägers der Bekämpfungsmittel die Koordinaten des Schusspunktes der Bekämpfungs-Elemente und seine Orientierungswinkel relativ zum Ziel-Flugobjekt im bordeigenen Datenspeicher zu erfassen, und schließt dabei eine spontane und/oder feindliche Umleitung des genannten Trägers der Bekämpfungsmittel in einer komplexen, darunter elektromagnetisch gestörten Zielumgebung aus.
Dadurch wird eine Vereinfachung der Konstruktion, eine Reduzierung der Masse und der Kosten des Trägers der Bekämpfungsmittel bei einer höchstmöglichen Wahrscheinlichkeit der erfolgreichen Bekämpfung des Ziel-Flugobjekts im kontrollierten Luftraum erreicht werden.
- 5. Der Träger der Bekämpfungsmittel ist in einem luftdichten Langzeitlagerungs-Container untergebracht, der über ein eigenes Steuersystem, ein Programmiergerät, eine Stromversorgung, einen Hochdruck-Luftbehälter und einen integrierten pneumatischen Katapult verfügt. Dies gewährleistet eine hohe Zuverlässigkeit der Lagerung von Träger der Bekämpfungsmittel, eine vollständige Automatisierung der Kontrolle des technischen Zustands, Datenaustausch mit dem Rechner der optoelektronischen Multimodul-Luftüberwachung-Station, Vorbereitung des Starts und direkter Start des Trägers der Bekämpfungsmittel;
- 6. Die besagten Container werden in Container-Staffel mit einer beliebigen Anzahl von Container zusammengefasst und stationär in der erforderlichen Richtung des Luftraums aufgestellt. Jeder einzelne Container ist an den Datenbus der Container-Staffel angeschlossen, der wiederum mit der Schalttafel des Trägers der Bekämpfungsmittel, ggf. mit einem verteilten System der Schalttafel der Träger, mit einem Schalttafel der Träger - Netz verbunden ist. Damit wird die Verfügbarkeit, Brauchbarkeit und Einsatzbereitschaft des jeden einzeln Trägers der Bekämpfungsmittel automatisiert erfasst, und ggf. einen einzeln Abschuss des bestimmten Trägers der Bekämpfungsmittel bzw. eine Salve, einen Abschuss aller verfügbaren Träger der Bekämpfungsmittel aus der Container-Staffel gegeben.
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Die Liste der Abbildungen:
- 1: Zusammensetzung des Luftraum-Schutzsystems gegen die Flugobjekte;
- 2: die Vorrichtung zur Erkennung von Flugobjekten;
- 3: der Träger der Bekämpfungsmittel;
- 4: Betriebsweise des Luftraum-Schutzsystems gegen die Flugobjekte.
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Zur Klärung der verwendeten Begriffe:
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Das System ist eine Gesamtheit von Vorrichtungen und Komplexen, die auf der Grundlage funktionaler Beziehungen zu einem autarken, einzelnen Ganzen mit dem Zweck der Durchführung mindestens einer Aufgabe oder einer Gruppe von Aufgaben vereint werden.
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Das Schutzsystem gegen Flugobjekte ist ein System der Überwachung des festgelegten Luftraums und die Bekämpfung von Flugobjekten innerhalb dieses festgelegten Luftraums.
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Die Luftraumüberwachung ist die Entdeckung, die Erfassung von Koordinaten und Flugbahnen von Flugobjekten in einem festgelegten Luftraum.
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Die Bekämpfung von Flugobjekten ist die Zufügung eines solchen Schadens an einem Flugobjekt bzw. seine Versetzung in einen Zustand, nach dem sein weiterer Flug unmöglich wird.
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Das Luftraum-Schutz-System gegen die Flugobjekte umfasst eine optoelektronische Multimodul-Station zur Luftraumüberwachung 1 (1), die auf Turm 2 installiert ist. Der Turm 2 stützt sich mit der Stütze 3 auf dem Boden ab und wird vertikal mit den Spannseilen 4 arretiert. Die Spannseile 4 sind an den Blöcken 5 angebracht, die auf der Bodenoberfläche montiert sind. Die Daten von der optoelektronischen Multimodul-Station der Luftraumüberwachung 1, die elektrische Stromversorgung und die Steuersignale werden über Kabel 7 durch den-die Rechner - Schalttafel mit autonomer Stromversorgung 6 übertragen. Die direkte Steuerung der Funktion des Schutzsystems gegen Flugobjekte erfolgt durch die Steuereinheit des Systems 9 über die Kommunikationskanäle 8, 10 und 14 (1). Die Träger de Bekämpfungsmittel befinden sich in einem separaten Bereich 11. Die Träger der Bekämpfungsmittel werden in Container platziert, die in die Stafel 13 zusammengepackt werden. Jede der Stafel ist über den Daten-Bus 12 mit einer Träger-Schalttafel verbunden. Die Gesamtverwaltung des genannten Systems erfolgt durch den System-Bediener über eine automatisierte Arbeitsstation 15. Die optoelektronische Multimodul-Luftraumüberwachungs-Station 1 (1) besteht aus einer Satz optoelektronischer Module 16 (2), die so angeordnet sind, dass sie einen Überblick über den Luftraum in der oberen Hemisphäre bieten. Die optoelektronische Module 16 sind zum Schutz vor äußeren Einflüssen durch eine transparente Haube 18 abgedeckt. Der Turm 2, Streckseile 4 und die optoelektronische Multimodul-Sichtstation 1 (1) sind erheblichen dynamischen Windlasten ausgesetzt. Diese Lasten führen zu komplexen Torsions- und Biegeschwingungen des Turms, was sich negativ auf die Genauigkeit der multimodularen optoelektronischen Sichtstation auswirken kann. Zur Kompensation diesen dynamischer Belastungen ist ein Satz optoelektronischer Module auf einer dreifachfreien gyroskopisch stabilisierten Plattform im Abteil 17 ( 2) installiert. Die Empfangs-Sende-Funkstation mit Antenne ist im Abteil 19 installiert, das von einem Ringträger 20 getragen wird. Eine Empfang - Sendefunkstation mit Antenne führt eine Funkverbindung mit dem Träger der Bekämpfungsmittel während des Fluges durch. Der Träger der Bekämpfungsmittel ist ein Unterschall-Korrektur-Raketengeschoss mit einem im Gehäuse 21 eingebauten Schießpulver-Antrieb mit Düse 22 (3). Der vordere Teil des Rumpfes hat eine Kopfeinheit mit den Bekämpfungsmittel 23 in Form von Bekämpfungselementen sowie ein Bordsteuerungssystem mit dem Informationsspeicher und dem Funkkanal. Im Heckteil des Rumpfes 21 sind Heckflossen mit volldrehbaren aerodynamischen Flächen 24 angebracht. Die Kabel für die Übertragung der Steuersignale vom Bordsteuersystem zu den spezifizierten aerodynamischen Flächen und Funkantennen sind in Verkleidungen 26 untergebracht, die eine spezielle aerodynamische Form haben und im End-Teil 25 mit glühenden Infrarot-Markierungen versehen sind. die Bekämpfungsmittel sind Gruppen von Bekämpfungselementen - kinetischen Projektile mit unterschiedlichem Gewicht, Größe und diversen geometrischen Formen. Wenn Flugobjekte 27 (4) im kontrollierten Luftraum auftauchen, bestimmt die optoelektronische Multimodul-Luftüberwachungs-Station 1 deren Koordinaten und Bewegungsparameter. In ihrem eigenen Rechner berechnet sie deren aktuelle und vorhersagte Flugbahnen. Die ermittelte Daten werden an den-die Rechner - Schaltzentrale mit einer autonomen Stromversorgung 6 übertragen, wo sie durch das erforderliche Protokoll in ein Datenpaket umgewandelt werden und an die Steuereinheit des Systems 9 über Kabel 32 übermittelt wird.
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Gleichzeitig kommt in der angegebenen Steuereinheit des Systems 9 aus der Schalttafel der Träger der Bekämpfungsmittel 12 ein Signal über das Vorhandensein und den technischen Zustand der Träger der Bekämpfungsmittel (3), die sich in den Stafel 13 befinden. In der Steuereinheit des Systems 9 wird der Gefährdungsgrad des Flugobjekts bewertet und eine Informationsmeldung erzeugt, die über Kabel 14 an das Informationsausgabegerät des automatisierten Arbeitsplatzes 15 des System-Bedieners gesendet wird. Bei hoher Gefährdungsstufe erzeugt die Steuereinheit des Systems 9 ein Paket von Steuersignalen für die Schalttafel des Trägers der Bekämpfungsmittel 12, das die erforderliche Flugbahn des Trägers, die Koordinaten des Sprengpunktes seines Kopfteils 23 (3) und die Orientierungswinkel des Trägers im Raum enthält. Die Schalttafel des Trägers der Bekämpfungsmittel bestimmt den Stafel und den Träger in dem Stafel, und gibt die Daten über den Datenbus in den Datenspeicher des Bordsteuersystems des ausgewählten Trägers der Bekämpfungsmittel 12 ein. Die Signale werden an dem Schießpulver-Triebwerk, des ausgewählten Träges der Bekämpfungsmittel, und an das pneumatische Katapult des Containers, in dem sich das angegebene Träger der Bekämpfungsmittel befindet, weitergeleitet. Nach dem der pneumatischen Katapultausstoß den ausgewählten Trägers aus dem Container befördert, wird der Träger weiter von dem Schießpulvertriebwerk auf die erforderliche Fluggeschwindigkeit beschleunigt. Das bordeigene Regelsystem hält den vorgegebenen Träger durch Ablenkung der aerodynamischen Flächen 24 (3) auf der vorgegebenen Flugbahn 28 (4) bis zu seinem Antritt am Punkt der Kopfteilexplosion des Trägers der Bekämpfungsmittel 31. Im Falle einer unvorhersehbaren Änderung der Flugbahn eines Bedrohungs-Flugobjekts oder einer Abweichung des Trägers von der festgelegten Flugbahn werden die Daten im Daten-Speicher des Bordsteuersystems des festgelegten Trägers automatisch über den Funkkanal an die optoelektronische Multimodul-Luftraumüberwachung-Station 1 übermittelt und korrigiert. Nach dem Erreichen des angegebenen Trägers des bestimmten Detonationspunkts detoniert das Bordsteuersystem des angegebenen Trägers das entsprechende Sprengsatz im Kopfteil des Trägers und setzt die Bekämpfungselemente in Zielrichtung frei. Die Bekämpfungselemente, die sich entlang der Flugbahn 30 bewegen, wirken auf das Ziel-Flugobjekt ein, zerstören seine Struktur oder bringen es in einen Zustand, in dem die Fortsetzung des Fluges unmöglich wird. Der System-Bediener darf in das System nur eingreifen, um den Abschuss des Trägers der Bekämpfungsmittel abzubrechen. Im Falle einer Gruppe von drei oder mehr nichtbiologischen Bedrohungs-Flugobjekten wird, wenn keine Zeitreserven vorhanden sind, der Eingriff des Operators vollständig blockiert und die Bekämpfung der Bedrohungs-Flugobjekte erfolgt in einem vollautomatisiertem Abwehrvorgang. Befindet sich im überwachten Luftraum eine große Anzahl von Bedrohungs-Flugobjekten, erzeugt die System-Steuereinheit 9 ein Signal für den Salveneinsatz von Träger der Bekämpfungsmittel. In diesem Fall fliegt jeder der freigesetzten Träger der Bekämpfungsmittel auf seiner ihm vorgegebene Flugbahn und greift nur für ihn bestimmtes Bedrohungs-Flugobjekt an. Die Bekämpfungsmittel und die technischen Parameter von Träger der Bekämpfungsmittel sind so ausgelegt, dass sie alle Arten unbemannter Luftfahrzeuge und bionischer Flugzeuge, die eine Bedrohung für Objekte und Personen am Boden sowie für die Flugzeuge in der Luft darstellen, sicher abfangen und bekämpft werden können. Das Schutzsystem gegen Flugobjekte kann bei einem Bedrohungspotential von großer Gruppen (Schwärmen über 500) gleichzeitig eingesetzten feindlichen Flugobjekte wirksam entgegenwirken.
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Dabei wird der vermeintliche menschliche Unsicherheitsfaktor des System-Bedieners, als möglicher negativen Einfluss auf die Sicherheit und Effizienz des Luftraum-SchutzSystems gegen die Flugobjekte ist nahezu ausgeschlossen.
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Quellen Verzeichnis:
- 1. BBC. Drohung des Flughafens Heathrow durch Polizei und Militär. - URL: https://www.bbc. com/news/uk-46804425 (Datum 19.01.2019).
- 2. BBC. Lettische Drohne, die tagelang betankt war, wird vermisst und schränkt den Luftraum ein. - URL: https://www. bbc.com/news/technology-52533227?intlink_from_url=https://www.bbc.com/ news/topics/cljev44x05lt/drones&link_location=live-report-story (Datum 05.05.2020).
- 3. Patent EP 3 109 586 A1 IPK F41H 13/00, F42B 1266. Geschoss zum Abfangen einer Kleindrohne / Stelte Norbert (DE) ; Diehl BGT Defence GmbH & Co. KG. - KG, Nr. 16001305.8 ; erklärt durch Geschoss zum Abfangen einer Kleindrohne / Stelte Norbert (DE); Diehl BGT Defence GmbH & Co. 26.06.2015, 102015008294 (DE).
- 4. Patent EP 3 139 125 A1 IPK F41H 11/04. Abwehrszenen und Drohnenabwehranlagen zum Abwehren von Fremddrohnen / Brodersen Stephan (DE) ; MBDA Deutschland GmbH. - Nr. 16185266.0 ; erklärt. 03.09.2015, 102015011579 (DE).
- 5. Patent EP 3 499 175 A1 IPK F41H 11/02. Verfahren zum Steuern eines Drohnen-Abwehr-Systems / Selz Andre [etc.] (DE) ; DIEHL DEFENCE GMBH & CO. KG. - KG, Nr. 18212567.4 ; erklärt. 14.12.2017, 102017011592 (DE).
- 6. Patent WO 2019/048074 A1 IPK F41 H 13/00, F41H 11/02, F42B 15/36. Flugkörper zur Dronenbekämpfung / Freter Rene, Walzer Martin, Fisch Gerd (DE) ; DIEHL DEFENCE GMBH & CO. KG. - Nr. PCT/EP2018/000397 ; reichte eine Erklärung der DIEHL DEFENCE GMBH & CO. 09.09.2017, 10 2017 008 489.0 (DE).
- 7. Erfindungspatent Nr. 2700107 Russische Föderation, IPC F41H 11/02, G01S 13/86. Steuerungskomplex mit unbemannten Luftfahrzeugen / Shishkov S.V. [et al.] (RF) ; Khrulev A.V.-Militärakademie . - Nr. 2018137613 ; erklärt. 24.10.2018 (RU).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 3109586 A1 [0023]
- DE 16001305 [0023]
- DE 102015008294 [0023]
- EP 3139125 A1 [0023]
- DE 102015011579 [0023]
- EP 3499175 A1 [0023]
- DE 102017011592 [0023]
- WO 2019/048074 A1 [0023]
- DE 102017008489 [0023]
- RU 2700107 [0023]
- RU 2018137613 [0023]
