JP2007525637A - アクティブな防御デバイスならびに関連する装置、システム、および方法 - Google Patents
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Abstract
軌道を有する侵入する脅威に対抗して、迎撃ゾーンの中で該脅威を迎撃することによって、関連するプラットフォームを防御するように適合される迎撃デバイスが提供される。このような迎撃デバイスは、軸を規定するハウジングおよびハウジングと動作可能に係合されるカウンタメジャデバイスを備える。少なくとも1つの爆薬がハウジングによって収容され、カウンタメジャデバイスと動作可能に係合される。制御器デバイスが少なくとも1つの爆薬と通信し、制御器デバイスはハウジングによって収容され、少なくとも1つの爆薬に、ハウジングの軸に関して少なくとも部分的な半径方向外側に脅威の軌道に対応してカウンタメジャデバイスを展開させ、それによってカウンタメジャをして迎撃ゾーンの中で脅威に衝撃を与えるように構成される。また、関連する装置、システム、および方法が提供される。
Description
本発明は、防衛用のデバイスに関する。より詳細には、アクティブな防御デバイスおよび関連する装置、システム、および方法に関する。
高価な戦略的軍事用プラットフォーム、例えば、装甲車、水陸両用強襲車、ヘリコプタ、砲艦、などは、一般的に次のようなカテゴリに区分される脅威にさらされる。
i.砲から発射される運動エネルギ(KE)長ロッド貫通体。約5,000フィート/秒のオーダーまたはそれ以上の、非常に高速であり、装甲を貫徹することができる。
ii.化学的エネルギ(CE)脅威。例えば、対戦車誘導ミサイル(ATGM)を含むがこれに限定されないミサイルおよび非誘導ロケット、HEAT(高炸薬対戦車)弾薬、および、対空ミサイルのような肩撃ちミサイルなどであり、約1,000フィート/秒から約3,000フィート/秒のオーダーの速度を有する。
iii.肩撃ちの低コストCE脅威。例えば、ロケット推進の榴弾(RPG)などであり、約400フィート/秒のオーダーの速度を有する。
i.砲から発射される運動エネルギ(KE)長ロッド貫通体。約5,000フィート/秒のオーダーまたはそれ以上の、非常に高速であり、装甲を貫徹することができる。
ii.化学的エネルギ(CE)脅威。例えば、対戦車誘導ミサイル(ATGM)を含むがこれに限定されないミサイルおよび非誘導ロケット、HEAT(高炸薬対戦車)弾薬、および、対空ミサイルのような肩撃ちミサイルなどであり、約1,000フィート/秒から約3,000フィート/秒のオーダーの速度を有する。
iii.肩撃ちの低コストCE脅威。例えば、ロケット推進の榴弾(RPG)などであり、約400フィート/秒のオーダーの速度を有する。
この見地から、一般的に、および理論的に、それぞれの種類の脅威を打破するためには、特定の防衛用のカウンタメジャ(CM)技術が適用されなければならない。例えば、KE脅威は破砕形または爆破形のCMによって無力化することができ、それはKEロッド貫通体の1個所以上のクリティカルな位置に打撃を与えることができ、その結果、貫通体をそらすか、さもなければ混乱させ、鋭い先端がプラットフォームの装甲を貫通することをできなくさせる。他の例においては、CMはKEロッド貫通体を分裂させ、よって、各部分または破片の運動エネルギは減少され、プラットフォームの装甲を貫通することができなくなる。さらに他の例においては、KE脅威の飛行軌道をそらすことができ、その結果として脅威は目標のプラットフォームを外れることとなる。しかしながら、CE脅威に対しては、弾頭が非対称に爆発するように脅威の弾頭に打撃を与える必要があり、それによりこのような脅威の一般的な特徴である貫通体または貫通ジェットを形成することを不可能にする必要がある。なぜならば、単にCE脅威のボディを破壊することは、貫通体の形成を許容し、装甲の貫徹および引き続くプラットフォームの被害を招くからである。
いくつかの防衛用兵器システムは、現在使用可能かまたは開発中かにかかわらず、キューイングセンサ(cuing sensor)に関して特定の角度のセクターにわたって脅威を探査し検出することができる、キューイングセンサを含み得る。脅威の検出に応答して、カウンタメジャを運ぶ発射体が、CE脅威を迎撃するために発射される。しかしながら、これらの防御用兵器システムは侵入するCE脅威に対して特に有効でない可能性があり、それはこのようなシステムはCE脅威の弾頭セクションが実際に打撃され、無力化されるかまたはそらされることを保証するには十分な精度を有しない可能性があるからである。追加として、このような防御用兵器システムはまた、KE脅威を迎撃し無力化することができない可能性がある。さらに、これらの兵器システムの、複数の脅威に対抗する有効性、および欺瞞目標を識別するためのその能力は、不確実であり得る。このように、KEおよびCEの両方の脅威に対して有効であり、実際の脅威と欺瞞目標との間を識別する能力を有し、必要な場合には、複数の侵入する脅威をアドレスする能力を有する、防御用兵器システムに対するニーズが存在する。一部の例においては、迎撃デバイスのより複雑でない構成および/または構造が、費用対効果、製造/保守の容易さ、および信頼性の面において有用であり得る。
上記およびその他のニーズは、一実施形態において、ある軌道を持って侵入する脅威に対抗して、迎撃ゾーンのなかで脅威を迎撃することによって、関連するプラットフォームを防御するように適合される迎撃デバイスを提供する、本発明によって満たされる。このような迎撃デバイスは、軸を規定するハウジングと、ハウジングと動作可能に係合されるカウンタメジャデバイスと、ハウジングによって収容されカウンタメジャデバイスと動作可能に係合される少なくとも1つの爆薬とを備える。制御器デバイスが少なくとも1つの爆薬と通信し、ハウジングによって収容される。制御器デバイスはさらに、少なくとも1つの爆薬に、カウンタメジャデバイスをハウジングの軸に関して少なくとも部分的に半径方向の外側に向けて、脅威の軌道に対応して展開させ、それによって迎撃ゾーンの中でカウンタメジャが脅威に打撃を与えるように構成される。
本発明の別の有用な局面は、ある軌道を持って侵入する脅威に対抗して、迎撃ゾーンのなかで脅威を迎撃することによって、関連するプラットフォームを防御するように適合される迎撃デバイスを包含する。このような迎撃デバイスは、軸を規定するハウジングと、ハウジングと動作可能に係合されるカウンタメジャデバイスと、ハウジングによって収容されカウンタメジャデバイスと動作可能に係合される少なくとも1つの爆薬とを含む。少なくとも1つの第1のセンサデバイスがハウジングと動作可能に係合され、少なくともハウジングの部分的な半径方向外側の脅威の距離を感知することができるように構成される。制御器デバイスが少なくとも1つの第1のセンサデバイスおよび少なくとも1つの爆薬と通信する。制御器デバイスはさらに少なくとも1つの第1のセンサデバイスに応答して、少なくとも1つの爆薬に、カウンタメジャデバイスをハウジングの軸に関して少なくとも部分的な半径方向外側に向けて、脅威の軌道に対応して展開させ、それによって迎撃ゾーンの中でカウンタメジャが脅威に打撃を与える。
本発明のさらに別の有用な局面は、ある軌道を持って侵入する脅威に対抗して、迎撃ゾーンのなかで脅威を迎撃することによって、関連するプラットフォームを防御するように適合される防衛用兵器システムを包含する。このような兵器システムは、脅威を感知することができるように適合されるキューイングセンサ、およびキューイングセンサと通信しそれによって感知される脅威に応答して展開されるように適合される迎撃デバイスを含む。迎撃デバイスは、軸を規定するハウジングと、ハウジングと動作可能に係合されるカウンタメジャデバイスと、ハウジングによって収容されカウンタメジャデバイスと動作可能に係合される少なくとも1つの爆薬とを備える。制御器デバイスが少なくとも1つの爆薬と通信し、ハウジングによって収容される。制御器デバイスはさらに、少なくとも1つの爆薬に、カウンタメジャデバイスをハウジングの軸に関して少なくとも部分的な半径方向外側に向けて、脅威の軌道に対応して展開させ、それによって迎撃ゾーンの中でカウンタメジャが脅威に打撃を与えるように構成される。
本発明のさらに別の有用な局面は、ある軌道もって侵入する脅威を迎撃する方法を包含する。最初に、迎撃ゾーンの中で脅威を迎撃するために、発射デバイスから迎撃デバイスが発射され、迎撃デバイスは軸を規定するハウジングと、ハウジングと動作可能に係合されるカウンタメジャデバイスと、ハウジングによって収容されカウンタメジャデバイスと動作可能に係合される少なくとも1つの爆薬と、ハウジングによって収容され少なくとも1つの爆薬と通信するように構成される制御器デバイスとを含む。次いで少なくとも1つの爆薬が、カウンタメジャデバイスをハウジングの軸に関して少なくとも部分的な半径方向外側に向けて、脅威の軌道に対応して展開し、それによって迎撃ゾーンの中でカウンタメジャが脅威に打撃を与えるように、制御器デバイスによりアクチュエートされる。
反復すれば、本発明の実施形態はいくつかの有用な特徴を有する迎撃デバイスを提供する。例えば、一部の実施形態はキューイングセンサを導入し、例えば、脅威(単数または複数の)を検出することと、小ないし中程度の口径の弾丸および飛散する残骸などの、脅威でないものから脅威(単数または複数の)を識別することと、脅威の種類を決定することと、距離、速度、および角度位置を含む脅威の飛行経路を計算し、防御されるプラットフォームまたはビークルが実際の脅威に襲われるかを決定することと、脅威を無効化するためにタイムリーに適切な迎撃デバイスを発射させることと、次いで衝撃で脅威を破壊すること、脅威の非対称な爆発を起こさせること、または他の方法で脅威を無力化することと、が可能である。従って、迎撃デバイスは適切な発射時刻と射出速度でタイムリーに発射され、プラットフォームから所定の安全な距離(さもなければ、本明細書においては迎撃ゾーンとして参照される)において脅威と係合することができる。
さらに、本発明の様々な実施形態に従って、迎撃デバイスは異なる種類の脅威と係合し迎撃することができるために、多数のカウンタメジャ(「CM」)構成のうちの1つ以上を実行するように構成される。一つの例(「タイプA」)においては、カウンタメジャは、爆薬(単数または複数の)によって展開されるときには、比較的大きな錐体の前方迎撃ゾーンを形成し、それは脅威が迎撃ゾーンに入るときに脅威に衝撃を与え無力化する。より詳細には、展開されるCMは脅威のノーズセクションに対して、プラットフォームの装甲を貫通するために脅威によって使用される、弾頭の貫通体または貫通ジェットの形成がCMの衝撃によって阻害され、または他の方法で無力化されるように、衝撃を与えるように構成される。このようなカウンタメジャにより、迎撃デバイスは好適にも、CMが爆発デバイス(単数または複数の)によって展開されるときに、そのうしろ部分が後方に向けて発射されることなく防御されるプラットフォームに危害を与えないように構成される。迎撃デバイスと関連するこのような「フォワードルッキング」CMは、迎撃デバイスがRPGのような低速で飛行する脅威を迎撃するときには、一般的にヒュージングセンサ(fusing sensor)(このようなヒュージングセンサは本明細書でさらに記載される)を必要としない。このような場合には、CM/爆発デバイス(単数または複数の)の発射タイミングは、侵入する脅威を追跡すると同時に飛び出して行く迎撃体をも追跡するように構成され得るキューイングセンサによって、または迎撃体の速度から、のいずれかによって決定され得、それによって、CM/爆発デバイス(単数または複数の)は、例えば迎撃デバイスに搭載されるタイミング回路の使用によって展開され得る。ATGMまたはマッハ1以上の速い速度を有するミサイルのような、より高速度の脅威に対しては、適切なカウンタメジャ発射タイミングを提供するためにフォワードルッキングヒュージングセンサが必要となり得る。
別の例(「タイプB」)においては、CMは、爆発デバイス(単数または複数の)によって展開されるときには、飛散する破片の比較的広いバンドを生成し、それはCE脅威の弾頭セクションに打撃を与えるために迎撃デバイスから半径方向外側に向けられる。このようなカウンタメジャは、例えば、弾頭セクションの周囲に強化された領域を有する脅威に対して使用され得る。半径方向に拡がる破片の広いバンドまたはリングは、例えば約10フィートの最小半径を有する、比較的大きな迎撃エリアをカバーし、それによってこのような脅威に対抗してプラットフォームに対する比較的広い防御を提供する。迎撃デバイスは、一部の場合においては、爆発デバイス(単数または複数の)をアクチュエートしCMを展開するための適切なタイミングを決定するために、ヒュージングセンサを搭載する。展開されるときには、CMの破片の速度は可能な限り速いことが望ましく、一部の場合には約5,000フィート/秒を超えることが望ましい。
さらに別の例(「タイプC」)においては、CMは、爆発デバイス(単数または複数の)によって展開されるときには、飛散するCMの破片のフォーカスされた狭いリングを生成する。その結果得られる破片は、かくして脅威の1箇所または複数の選択されたエリアを打撃するための、高度に集中されたパワーを有する。このようなCMの構成はKE脅威に対して特に有用かつ有効であり、例えば、脅威に分裂させ、および/または脅威をそらす。このようなCMは、脅威のクリティカルな領域を正確に打撃するようにCMが展開されるために、正確に侵入する脅威の位置を確認しその速度を決定するための、迎撃デバイス上のヒュージングセンサまたはヒュージングセンサシステムと関連付けられることが望ましい。望ましくは、半径方向に飛散するCMの破片の速度は可能な限り高速でなければならず、一部の場合には約10,000フィート/秒を超える。CMの破片に対して高い、または最大の衝撃パワーを保証するために、CMの破片は、例えば爆発デバイス(単数または複数の)の構成および/またはアクチュエーション手順のような、適切なパラメータを使用することによって、円形リングの1個所のセクターの中に集中され得る。
かくして、本発明の実施形態は上記特定されたニーズに適合し、本明細書でさらに詳細に記載されるように大きな利益を提供する。
発明が一般的な表現によってこのように記載されてきたが、ここで添付の図面が参照される。図面は必ずしも尺度に従って描かれていない。
以下に添付の図面を参照して本発明がより完全に記載される。そこにおいては一部の実施形態が示されるものの、全ての実施形態が示される訳ではない。実際に、本発明は多くの異なる形で実施され得、ここに示された実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が規定の法律による要求を満足するために提供されている。全てを通じて同じ番号は同じ要素を参照する。
図1は、本発明の一実施形態に従った、アクティブな防御システムを示し、該システムは一般に数字10によって示される。このようなシステム10は、本発明の特に有用な実施形態に従って、侵入する脅威200に対抗してプラットフォーム100を防御するように意図されており、このような脅威200は例えば、以前に検討したような化学的エネルギ(CE)タイプまたは運動エネルギ(KE)タイプの脅威、または本明細書において記載されるシステム10によって、または本発明の精神および範囲内におけるその延長または変更によって、アドレスされ迎撃され得る任意の他のタイプの脅威200であり得る。なおさらに、本明細書で使用される用語「プラットフォーム」は完全に無制限であることが意図されており、例えば、戦車、兵員輸送車、などのランドベース(land−based)ビークル、ヘリコプタ、航空機(商用、民間用、または軍用)、無人飛行機、などのエアボーン(airborne)ビークル、または船舶、潜水艦、などのウォーターボーン(waterborne)ビークルを含み得る。しかしながら、プラットフォームは必ずしも「ビークル」である必要はなく、陸上の建物(高層タワーのような)、海上の静止したリグ、または軌道上を運行する人工衛星をまた含み得る。一部の場合においては、システム10は例えば、兵員の野営地または個々の人員でさえ防御する事が可能な可搬式デバイスとして実施され得る。このように、本明細書において使用されるように、「プラットフォーム」の用語は、本明細書に記載されるまたはその他の容易に思考される任意の脅威200によって攻撃される可能性のある任意の「人員」、「場所」、または「物」を包含することが意図される。かくして、本発明に従ったシステム10は侵入する脅威200に対抗して多くの異なる「プラットフォーム」を防御するために使用され得、またシステム10およびそれに関連するコンセプトは、本明細書において記載されるように、現存するかまたは将来開発されるかにかかわらず、多くの異なる種類の脅威200にアドレスするように、拡張され、修正され、またはさもなければ再構成され得ることを、当業者は容易に理解する。
一実施形態においては、図1および図2に示されるように、システム10は迎撃デバイス300を備え、迎撃デバイス300は一般にハウジング400、カウンタメジャ(「CM」)500,1つ以上の爆発デバイス600、および制御器700を含む。一部の実施形態においては、迎撃デバイス300は発射デバイス800およびそれと関連するキューイングセンサ900を有する。このような実施形態においては、キューイングセンサ900は例えば、侵入する脅威200を検出し、それに応答して迎撃デバイス300を発射するように発射デバイス800に指令するように構成され得る。キューイングセンサ900は多くの異なる方法で実行され得る。例えば、キューイングセンサ900は、発射デバイス800の上にまたは近接して取り付けられ得、迎撃デバイス300自身に取り付けられ得、発射デバイス800から離れた位置に配置され得、または発射デバイス800のある範囲の中で移動可能であり得る。さらに、発射デバイス800/迎撃デバイス300はプラットフォーム100自身から離れて、遠方の位置に配置され得、当業者によって容易に認識されるように、必ずしもプラットフォーム100にまたはそれに近接して取り付けられる必要は無い。
本発明の実施形態において、キューイングセンサ900はシステム10の有効性に対してクリティカルであり、キューイングセンサ900のパラメータは、少なくとも部分的には、脅威の種類および脅威200が迎撃され得る、プラットフォーム100からの最小ノックアウト距離(「MKOD」)1000によって規定される。すなわち、所望のレベルの防御が提供されるために、図1に示すように、脅威200はプラットフォーム100から少なくともMKOD1000の距離で迎撃されねばならない。MKOD1000は例えば、キューイングセンサ900の感度、迎撃デバイス300を発射するために発射デバイス800をアクチュエートするために必要な時間、カウンタメジャ500の有効性および精度、迎撃デバイス300の加速度および速度、および防御されるプラットフォーム100の性質などの、様々な因子から決定され得る。しかしながら、多くの他の因子が適切なMKOD1000を決定するために使用され得ることを、当業者は容易に理解する。キューイングセンサ900は、例えば水平方向角度セクターθおよび垂直方向角度セクターφによって示される比較的大きな防衛ゾーン990の内部で脅威200を検出することが可能な、例えばミリメートル波周波数(30〜100GHz)レーダーセンサまたはデバイスを備え得、例えば図3Aおよび図3Bに示されるように、θは約90度でありφは約60度であり得る。防衛ゾーン990は比較的大きく構成され、なぜならば一部の実施形態においては、防衛ゾーン990の中にあるおよび/または中に侵入する複数の脅威200を検出し、プラットフォーム100を防御することができることが望ましいからである。しかしながら、キューイングセンサ900を備えたレーダータイプのセンサまたはデバイスと共に、より狭いレーダービームが脅威(単数または複数の)を検知するために適切な角度分解能αを提供するうえで一般により有用であり、一方ではまた散乱(clutter)の排除および擬似目標の排除を促進することを、当業者は認識する。従って、一部の実施形態においては、キューイングセンサ900は比較的狭いレーダービームを有するレーダーデバイスを備えることが望ましい。例えば、α=6度の角度分解能が望ましいと決定される場合には、そのときには防衛ゾーン990は水平方向にはθ/α=15個の分解能セクターに、また垂直方向にはφ/α=10個の分解能セクターに分解される必要がある。
防衛ゾーン990を構成するこのような分解能セクターをアドレスすることが可能なキューイングセンサ900は、例えば、1つのレーダーデバイスが各分解能セクターをカバーする、同時に作動可能な個別のレーダーデバイスのアレイ(複数固定ビームのアレイ)によって提供され得る。しかしながらこのような場合には、15×10=150個のレーダーデバイスが必要となり、恐らくこのような構成はコスト面で好ましくなく、実際的ではない。他の場合には、各エレメントがビームを生成することができる、複数のレーダーエレメントを有するフェイズドアレイレーダーデバイスが実用され得る。フェイズドアレイレーダーデバイスにおいては、デバイスは結果的に、例えばα=6度のビーム幅と、約60GHzの周波数および約0.2インチの波長λを有する単一のビームを生成し、そのビームは防衛ゾーン990の端から端までを「走査」され得るように、エレメントは構成され選択的にアクチュエートされる。さらに、最適のフェイズドアレイレーダーデバイスは約1/2波長、または0.1インチのエレメント間隔を必要とするために、約(2/0.1)2=400個のエレメントが記載された構成に対して必要とされ、このような構成はコスト面で好ましくなく、製作することが困難であり得る。追加として、防衛ゾーン990の走査に対して1つのみの単一ビームが使用されるために、フェイズドアレイレーダーデバイスからの各ビームの目標または脅威の上のドエル時間は、複数固定ビームのアレイと比較して150分の1に削減される。フェイズドアレイレーダーデバイスの各レーダーエレメントが一貫した走査ビームを生成するために実質的に同じ送信パワーおよび受信ノイズ特性を有すると想定すれば、フェイズドアレイレーダーデバイスは複数固定ビームのアレイと比較して150分の1の感度となる。一部の場合には、感度のこの減少を補償するために、各レーダーエレメントの送信パワーは150倍に増加され得る。しかしながら、例えば、位相調整、位相シフターに関連するコスト、冗長な位相調整およびセットアップ要求の点から、ミリメートル波フェイズドアレイレーダーデバイスに関連する全体としての複雑さが、またこのようなフェイズドアレイレーダーデバイスを一部の場合には非実用的とする可能性がある。
本発明は上述されたこのようなキューイングセンサ900の実用を必ずしも排除するものではないが、本発明の特に有用な実施形態は、図3Cに示されるように、レーダーデバイス920の単一のリニアアレイ910を備えるキューイングセンサ900を使用し、このようなリニアアレイ910は、例えば、各々がα=6度のビーム幅を有する10個の個別のレーダーデバイス920の垂直なアレイであり得、垂直方向角度セクターφ=60度をカバーすることができる。数値が、例えばビーム幅、角度セクター、距離、などに対して提供されているが、提供される数値は例示のためのみのものであり、実行される数値に関連する限度または制約となることを意図するものではない。リニアアレイ910は次いで、例えば、機械的な形式のメカニズムによって、水平方向に端から端までの動きの中で高速走査または掃引され得、その結果として、レーダーデバイス920は大きな水平方向角度セクターθ=90度を走査することができる。この構成に対するビームのドエル時間、およびまた感度は、主役を務めるアレイと比較してわずか15分の1に減少されるものの、感度のこの減少は、例えば各レーダーデバイス920の送信パワーを15倍に増加することによって補償され得る。単一のリニアアレイ910の走査を実行する実施形態においては、レーダーデバイス920は、例えば、約60GHzのミリメートル波周波数で動作するように構成され得る。当業者によって認識されるように、大気の酸素吸収または減衰係数は約60GHzにおいて約16db/kmであることから、約60GHzの動作周波数は有利である。従って、レーダーデバイス920によって生成されるビームをキューイングセンサ900から約1kmの距離の外側で防害することは、実行上不可能ではなくとも、困難である。このように、約1kmよりも大きな距離からキューイングセンサ900をジャムすることは、実行上不可能ではなくとも、困難である。例示の目的のために、このようなキューイングセンサ900の構成が、プラットフォーム100から約1,000フィートまでの脅威200を最初に検出する(「初期脅威検出距離」)ことができる(キューイングセンサ900はプラットフォーム100に近接して位置すると想定する。)。レーダーデバイス920はまた、例えば脅威200のレーダー断面積(「RCS」)、脅威200の速度、および必要とされるMKOD1000などの多くの他の因子に依存して、60GHzよりも高いまたは低い別の周波数において動作するように構成され得、その結果として、それらの場合には、より僅かに長い初期脅威検出距離が達成され得る。一部の場合には、ミリメートル波領域の中で動作するように構成されるレーダーデバイス920を使用することの利益は、このようなデバイス920に必要とされるアンテナの寸法である。例えば、当業者によって認識されるように、α=6度のビーム幅については、アンテナ開口はD≒(λ/α)(180/π)≒2インチの寸法である。このように、10個のレーダーデバイス920のリニアアレイ910に対するアンテナの寸法は、数平方インチの面積ほどの小さいオーダーとなり得る。
一実施形態においては、リニアアレイ910のレーダーデバイス920は、例えば、当業者によって認識されるように、ウルトラリニア周波数変調連続波(「FMCW」)変調波形を使用するように構成され得る。FMCW変調波形は一般的に高レンジ解像度、例えば、十分な能力のあるレーダーデバイス920と共に使用されるときには、例えば、約6インチよりも小さいオーダーの解像度を提供することができる。さらに、一部の場合には、例えば、ミリメートル波モノリシック集積回路(「MMIC」)デバイスのようなマイクロ回路が、例えば、レーダー送信および受信コンポーネントおよび信号処理デバイスのような、各レーダーデバイス920の少なくとも一部のコンポーネントに対して使用され得、それによってレーダーデバイス920の寸法を比較的小さくすることができる。かくして、このような構成の有用な結果の1つとして、キューイングセンサ900を構成する小型の、高性能の、低コストのマルチビーム走査レーダーデバイスが得られる。
有用なキューイングセンサ900は、本発明のいくつかの実施形態に対して上記記載したとおり、有効なシステム10を提供するために防衛ゾーン990を十分に監視するための特別な能力を有しなければならない。例えば、防衛ゾーン990の端から端までのキューイングセンサ900の完全な水平方向ビーム走査は、ある時間tを要することが示され得るが、一方では各レーダーデバイス920によって生成されるビームはビーム幅αを有し、リニアアレイ910によってカバーされる全水平方向角度セクターはθである。よって、防衛ゾーン990の中の脅威200の上に各ビームがドエルする時間はtα/θであり、防御されるプラットフォーム100に向かう脅威200の速度がvTであるとすると、その時間tの間に脅威200はプラットフォーム100に向かってtvTの距離だけ進む。例えば、脅威の識別のようなある目的に対しては、水平方向角度セクターθの多数の完全なN回の走査が望ましい。これらのN回の走査の間に、脅威200はプラットフォーム100に向かってNtvTの距離だけ進む。例えばN=10である場合には、距離NtvTの間に脅威200は、例えば、距離および侵入角度に関して10回検出され分析され得る。これらのN回の走査の後に、接近する脅威200がプラットフォーム100に対する実際の脅威であると決定される場合には、プラットフォーム100からある距離dinterceptにおいて脅威200を迎撃するために、発射デバイス800は次いで迎撃デバイス300を発射するためにアクチュエートされ、距離dinterceptは少なくともMKOD1000(または任意の選択された、プラットフォーム100からのより大きな距離)である。本明細書では詳細には説明されないが、脅威200がプラットフォーム100に対して実際の危機をもたらすかを識別するために、多くの異なる方法が実行され得ることを、当業者は容易に理解する。例えば、考えられる識別方法論の範囲を制限することなく、既知の脅威に対するレーダープロフィールが経験的に決定されキューイングセンサ900に対する参照データベースに提供され得、またはキューイングセンサ900は特定のクラスの脅威に対応する脅威の速度の特定の範囲を検出するように構成され得る。
一部の場合において、迎撃デバイス300は、例えば発射デバイス800の発射順序および手順により、少ない発射遅延時間tdelayを有し得、その後、迎撃デバイス300は特定の射出速度vexit(本明細書では迎撃デバイス300の迎撃速度としても参照される)で発射デバイス800から発射される。従って、
tdelay+dintercept/vexit=D/vT (1)
これらの様々なシナリオの下では、脅威の移動する距離は比較的短いので脅威の速度vTは一定であると想定され、Dは迎撃される前に脅威200が移動する距離を表すことに注意する。このように、前述の解析に従って、キューイングセンサ900は次の距離において最初に脅威200を検出し追跡を開始する
D1=NtvT+D+dintercept (2)
発射デバイス800は、脅威200が次の距離となるときに迎撃デバイス300を発射するためにアクチュエートされる
D2=D+dintercept (3)
迎撃デバイス300はかくして脅威200を次の距離において迎撃する
D3=dintercept (4)
本発明の一部の実施形態においては、可能な限り短い距離D1を有することが有利であり、なぜならば、一般にキューイングセンサ900は距離D1が増すにつれて、実際に危険な脅威と脅威でないものとの間の識別することがより困難となるからである。実際的な考慮の見地から、プラットフォーム100は、迎撃デバイス300の無制限な供給を搭載することは恐らく不可能であり、全ての可能性において、その特定の量に制限される。このように、迎撃デバイス300は必要なときのみに発射されることが望ましい。かくして、距離D1を最小化するために、距離Dもまた最小限度でなければならず、このような条件は、発射遅延時間tdelayは一般に小さく、または実質的に無視し得るために、速い迎撃または射出速度vexitにより達成され得る。一部の場合においては、射出速度vexitの大きさは、例えば、迎撃デバイス300の発射の反動(recoil)力または展開されるCM500からの任意の後方放出破片がプラットフォーム100に危害を加えることがないように、発射デバイス800が取り付けられるプラットフォーム100の構成と関連して評価される必要があり得る。
tdelay+dintercept/vexit=D/vT (1)
これらの様々なシナリオの下では、脅威の移動する距離は比較的短いので脅威の速度vTは一定であると想定され、Dは迎撃される前に脅威200が移動する距離を表すことに注意する。このように、前述の解析に従って、キューイングセンサ900は次の距離において最初に脅威200を検出し追跡を開始する
D1=NtvT+D+dintercept (2)
発射デバイス800は、脅威200が次の距離となるときに迎撃デバイス300を発射するためにアクチュエートされる
D2=D+dintercept (3)
迎撃デバイス300はかくして脅威200を次の距離において迎撃する
D3=dintercept (4)
本発明の一部の実施形態においては、可能な限り短い距離D1を有することが有利であり、なぜならば、一般にキューイングセンサ900は距離D1が増すにつれて、実際に危険な脅威と脅威でないものとの間の識別することがより困難となるからである。実際的な考慮の見地から、プラットフォーム100は、迎撃デバイス300の無制限な供給を搭載することは恐らく不可能であり、全ての可能性において、その特定の量に制限される。このように、迎撃デバイス300は必要なときのみに発射されることが望ましい。かくして、距離D1を最小化するために、距離Dもまた最小限度でなければならず、このような条件は、発射遅延時間tdelayは一般に小さく、または実質的に無視し得るために、速い迎撃または射出速度vexitにより達成され得る。一部の場合においては、射出速度vexitの大きさは、例えば、迎撃デバイス300の発射の反動(recoil)力または展開されるCM500からの任意の後方放出破片がプラットフォーム100に危害を加えることがないように、発射デバイス800が取り付けられるプラットフォーム100の構成と関連して評価される必要があり得る。
本発明の別の有用な局面は、迎撃デバイス300の構成を包含する。例えば、迎撃デバイス300の有用な実施形態はそれぞれ、脅威200を迎撃するためにそこから展開されるように構成されるカウンタメジャ500を含み、カウンタメジャ500は、例えば、1つの迎撃デバイス300がプラットフォーム100の大きな表面エリアを防御することができるようにするために、比較的大きな迎撃エリアを提供するようにさらに構成される。本明細書においてさらに記載されるように、カウンタメジャ500はまた、迎撃され無力化される脅威200の種類に対して特別に合わせて構成され得、例えば、CM500が展開される正確なタイミングおよび、外向きの速度および展開されるCM500の飛散距離、などの多くのパラメータがまた考慮される必要がある。
一つの有用な実施形態において、CM500は、1つ以上の爆発デバイス600によって展開されるときには、例えば、図4Aおよび図4Bに示されるような増加する円形横断面、または図4Cおよび図4Dに示されるような増加する楕円形横断面、を有する前方および外方に向かって放出される破片520のバンドを生成するように構成され得る(言い換えれば、実質的に円形または楕円形の横断面を有する錐体であって、迎撃デバイス300の飛行方向に向かってその横断面の寸法が増加する)。このような方法で構成されるCM500はさらに、脅威200の迎撃を有効とし脅威200が破片520によって実際に打撃を受ける可能性を増すために、比較的大きな錐体の体積にわたって十分な破片密度を生成しなければならない。脅威200と迎撃デバイス300との間の相対速度は、破片520の前方および半径方向外側への放出または速度とともに、脅威200が迎撃されるときの破片520と脅威200との間の大きな相対衝撃速度および運動量を生成する。このような実施形態においては、CM500によって生成される破片520が脅威200の弾頭セクションまたは弾頭セクション付近に打撃を与えるようにCM500を展開するために、1つ以上の爆発デバイス600が構成される。このような構成を有するCM500は、例えば、RPG,ATGM,または様々な肩撃ちミサイルなどの、比較的「柔らかい殻(soft−shelled)」のCE脅威200を迎撃するために特に適する。
CM500によって生成される破片520に対して必要とされるパラメータは、特定のCM500において容易に決定され、実行され得ることを、当業者は理解する。例えば、一部の場合には、CM500に対する適切な要求は、直径Sによって規定される特定の表面積(破片520の速度はほぼ一定であると想定する)を覆って拡がるために必要な、同時に脅威200の代表的な直径よりも少ない間隔で破片を提供するような、破片520の数によって規定され得る。展開されるCM500の記載された「錐体形状」の構成を得るために、CM500は、例えば、迎撃デバイス300の軸に沿って配置される円筒として構成され得、一つの場合には、迎撃デバイス300の後部と前部のノーズピ−ス540との1つ以上の爆発デバイス600の間に配置され、1つ以上の爆破デバイス600はCM500の必要な展開特性を得るために迎撃デバイス300の必要な場所に配置され得る。ハウジング400がCM500に、CM500の内部に配置され得、または実際にCM500を構成し得、一般的には1つ以上の爆発デバイス600および制御器700を収容するように構成されることを、当業者はさらに理解する。このように、1つ以上の爆発デバイス600がCM500の展開を迎撃デバイス300の後部からアクチュエートするように構成されることから、迎撃デバイス300の後部からの1つ以上の爆発デバイスの爆発は、迎撃デバイス300の前部に向かって円筒のCM500の中を伝播することを、当業者は理解する。かくして、爆発がノーズピース540に到達するときにCM500の実際の展開が起こり、CM500の前端部が爆発によって最初に展開されるために、展開されるCM500は記載された「錐体形状」の構成を形成し、錐体のより大きいほうの直径は迎撃デバイス300の前端部に向かう。もちろん、対称形に構成される1つ以上の爆発デバイス600が同様に対称形のCM500を爆発する場合には、円形の横断面を有する錐体が形成され得ることを、当業者は容易に理解する。しかしながら、楕円形の横断面が望まれる場合には(例えば、脅威200がプラットフォーム100への到達において、垂直方向の変動よりも大きな水平方向の変動をより有しやすいために、プラットフォーム100に先行する防御エリアの幅を増加するために)、1つ以上の爆発デバイス600は、例えば、CM500に対してより大きな横方向の展開力を提供するように構成され得、またはCM500は、一部の場合には、例えば、CM500の厚さまたは構成する材料を適切に変化させることなどによって、破片520が横方向に遠くまで飛散するように構成され得る。しかしながら、展開される破片520の形状の変化は、本発明の精神および範囲と一致する多くの異なる方法で達成され得ることを、当業者は理解する。
本発明の一部の実施形態に従った、システム10の有効性を決定する上での別の重要な因子は、CM500を展開することに関連するタイミングである。キューイングセンサ900は迎撃デバイス300に対して一般的に離れて配置(本発明の実施形態は、そのような構成が望ましいと決定される場合には、キューイングセンサ900は迎撃デバイス300と直接的に関連付けられ得ることを明確に意図するものの)される。しかしながら、任意の場合において、発射デバイス800によって迎撃デバイス300が発射された後もなお、脅威200はキューイングセンサ900によって追跡され続ける。キューイングセンサ900はまた、それと関連する広範囲の電子的構成要素を有し得、キューイングセンサ900を作る構成要素は、侵入する脅威200の検出の結果として、ある一定の手順を実施または指示することができることを、当業者は容易に理解する。このような構成要素は、例えば、脅威200の相対速度および距離を迎撃デバイス300の既知の速度から、キューイングセンサ900からの入力に基づいて計算することが可能な、例えば、信号処理デバイス(示されていない)を含み得る。キューイングセンサ900はまた、発射される迎撃デバイス300の位置および速度を同時に追跡することができ、一部の場合には、制御器700を経由して迎撃デバイス300に、1つ以上の爆発デバイス600がCM500を展開するための信号または命令を提供し得る。キューイングセンサ900からのこのような信号は迎撃デバイス300上の制御器700に、例えば、安全な無線リンクを通じてまたはキューイングセンサ900と迎撃デバイス300との間に接続されるワイヤを経由して、提供され得る。
比較的遅いCE脅威200に対して迎撃デバイス300が発射される場合のような、一部の実施形態においては、一般的に迎撃デバイス300の飛び出す速度は比較的一定でありさもなければ既知であるとの想定の下で、制御器700および/または1つ以上の爆発デバイス600はCM500を展開する前の一定値の発射後時間遅延を提供され得、および/またはこれをもって構成され得る。キューイングセンサ900によって指示されるようにCM500が展開される場合の、このような実施形態の別の利点は、キューイングセンサ900がプラットフォーム100の上にまたは離れて配置されていようとも、様々な脅威識別スキームを、例えば、脅威200を任意の近接するグラウンド散乱から分離するためにドップラー手法を実行する移動目標認識(「MTI」)など、を使用できることである。一般的に、迎撃デバイス300は静止した、または運動するプラットフォーム100により発射され得、なぜならば地上ベースまたは水上ベースのプラットフォーム100は一般には脅威200よりもはるかに遅い速度で動くからである。しかしながら、このような迎撃デバイス300はまた空中のプラットフォーム100からも発射され得、このような場合には、キューイングセンサ900は一般には脅威200をグラウンド散乱から識別する必要はなく、そのために散乱排除のためのMTIを実行する必要がなくなり得る。記載されたとおり、本発明のこのような実施形態はまた、搭載されるセンサ(単数または複数の)および広範囲の複雑な電子的構成要素が要求されないために、比較的単純な構造とより低いコストを有する迎撃デバイス300を提供し得る。
一部の場合においては、侵入する脅威200が、例えば、高速度で動くために、キューイングセンサ900のタイミング順序または命令に基づくCM500の展開が、脅威200を効果的に迎撃するためには十分に正確でないことがあり得る。従って、一部の有用な本発明の実施形態においては、迎撃デバイス300はまた、迎撃デバイス300に搭載される少なくとも1つのヒュージングセンサ450を含み得、少なくとも1つのヒュージングセンサ450は、例えば、図5A〜図5Cに示されるように、CM500の前方、ノーズピース540の中に、またはCM500とノーズピース540との間に配置され得る。少なくとも1つのヒュージングセンサ450は、例えば、以前に説明されたような適切なミリメートル波周波数(30〜100GHz)レーダーデバイスを備え得、脅威200を迎撃デバイス300の半径方向近距離において検出するための「サイドルッキング」センサを形成するように本質的に構成され、これに応答して、CM500を展開するために1つ以上の爆発デバイス600をアクチュエートするための適切な信号または命令を制御器700に送る。一部の場合には、少なくとも1つのヒュージングセンサ450は迎撃デバイス300の軸の周囲に配置される複数のヒュージングセンサを備え得、この場合には4個のヒュージングセンサ450a、450b、450c、および450dが示されており、各ヒュージングセンサ450a、450b、450c、および450dは迎撃デバイス300に関する特定のセクター(例えば、この例における90度セクターのような)を監視するように構成され、一部の実施形態においては、ヒュージングセンサ450a、450b、450c、および450dは迎撃デバイス300の周囲の完全な360度視野をカバーするように構成され配置される。
迎撃デバイス300の周囲の360度視界をカバーすることが可能なように配置されることに加えて、迎撃デバイス300はまた少なくとも1つのヒュージングセンサ450、およびその軸に沿って離れた位置関係に構成され配置される追加の少なくとも1つのヒュージングセンサ460を有し得る。このような構成は、例えば、追加の並びのヒュージングセンサ460a、460b、460c、および460dによって示される。従って、迎撃デバイス300に沿って間を置いたヒュージングセンサ450a〜450dおよび460a〜460dの配置は、検出される脅威200の距離および相対速度が、例えば、迎撃デバイス300に搭載される制御器700によって決定されることを可能とする。一部の場合においては、ヒュージングセンサ450a〜450dおよび460a〜460dは迎撃デバイス300の前端部に向かって幾分傾斜して取り付けられ、このような構成においては、例えば、必要な「サイドルッキング」機能と、脅威200の早期検出のための部分的なフォワードルッキング機能とを提供することができ、その結果として、フォワードルッキング機能のための別のセンサが必要でなくなる。このような構成は、例えば、ATGMまたは肩撃ちミサイルのようなより高速度のCE脅威200に対して特に有用である。RPGのようなより低速度のCE脅威200に対しては、ヒュージングセンサ450a〜450dおよび460a〜460dは、迎撃デバイス300がまた比較的遅く、しかしCM500の展開速度が比較的高い場合においては、サイドルッキング機能(迎撃デバイス300の半径方向外側のみに向かう)のみを実施するように構成され得る(この場合には、本明細書における説明から当業者によって理解されるように、脅威200は「柔らかい殻」のRPGであるので、CM500は展開時に比較的小さな破片520を生成するようにまた構成され得ることに、注意する)。
一部の場合においては、単なる「柔らかい殻」に代わって、脅威200は、以前に記載されたような前方に拡がる錐体形状のCM500によって必ずしも無力化または破壊されない、強化された弾頭セクションを有し得る。このような場合には、強化された弾頭は直接に打撃される(破壊される)か、または十分に近接して打撃され(無力化される)その結果として例えばプラットフォーム100に向かう軌道から弾頭をそらす場合には、より有効に迎撃される。従って、本発明の一部の実施形態は、1つ以上の爆発デバイス600によって展開されるときに、図6A〜図6Bに示されるように、破片520を比較的狭い半径方向外向きのバンドの中に集中するように構成されるCM500を使用する。このような構成においては、キューイングセンサ900は迎撃デバイス300を脅威200を迎撃するための適切な軌道上に導き、同時に迎撃デバイス300の軸に沿って離れた位置に搭載されるヒュージングセンサ450、460は迎撃デバイス300の近距離内で脅威200を実際に検出し、次いでそれに対しての脅威200の距離および相対速度を計算するように構成される。CM500は展開されるときの既知の半径方向外向きの速度および半径方向有効距離を有するので、搭載された制御器700は次いで、搭載されたヒュージングセンサ450、460によって提供されるデータから、脅威200と係合するためにCM500を展開するための1つ以上の爆発デバイス600をアクチュエートする適切な瞬間を決定することができる。かくして、前方に傾斜したヒューズセンザ450、460の追加的な利点は、CM500を迎撃デバイス300の実質的に直接半径方向外側に向けて展開することができ、その結果として、破片520は迎撃デバイス300から外向きの最短経路に沿って脅威200と係合するように導かれる。
半径方向に飛び出す破片520の比較的狭いバンドを構成することの可能なCM500は、多くの異なる方法で実現され得ることを、当業者は容易に理解する。例えば、図6Cに示されるように、CM500は三角形の半径方向断面を有するリングの形状の「シェイプチャージ」として構成され得る。このような場合には、1つ以上の爆発デバイス600のアクチュエーションは、CM500の断面を内側から本質的に反転することによってCM500を展開し、半径方向外向きに飛び出す破片520のバンドを形成するように働く。この例においては、4個の爆発デバイス610a、610b、610c、および610dが提供され得、各爆発デバイス610a〜610dは、アクチュエートされるときにはCM500の別々の象限を展開するように、CM500の内側に配置される。さらに、この場合には、CM500は、ヒュージングセンサ450、460を経由して制御器700によって決定されるタイミングで、破片520の比較的狭いバンドとして展開されるように構成され、破片520は脅威200をその弾頭セクションまたはその近傍で係合しまたは打撃し、弾頭の非対称な爆発またはプラットフォーム100に向かう軌道からの弾頭の外れを確実にする意図のもとに展開される。この場合、CM500はあるエリアにわたって脅威200に衝撃を与えるために破片520の比較的集中したバンドとして展開され、CM500は脅威200の強化された弾頭への被害を最大化するために、より大きな寸法の破片520(脅威200が1つ以上のその破片によって衝撃される可能性を最大化するために、より小さな破片寸法を使用する前方拡大錐体形状CM500と比較して)を生成するように構成され得る。
本発明の一部の実施形態に従って、迎撃デバイス300の物理的な寸法は、例えば、直径で約2インチと約4インチとの間のオーダーのような、比較的小型であり得る。このように、ヒュージングセンサ450a〜450dおよび460a〜460dは一方では要求される性能を提供しつつ、また迎撃デバイス300の内部で効果的に実用される適切な寸法を有する。すなわち、ヒュージングセンサ450、460は任意の侵入する脅威を検出するための必要な分解能を提供するために、狭ビームを生成するように構成されることが望ましく、例えば、ヒュージングセンサ450、460が適切なミリメートル波周波数(30〜100GHz)レーダーデバイスを備える場合には、このような狭ビームが得られ、一方ではアンテナの寸法は十分に小さく、小型迎撃デバイス300に対する寸法の基準に適合する。より詳細には、例えば、60GHzレーダーデバイスの場合には、6度のビームは迎撃デバイス300の軸に沿った約2インチのアンテナ長さを必要とし、これは小型迎撃デバイス300に対する寸法要求を十分に満足する。追加として、60GHz周波数において、ヒュージングセンサ450、460を備えるレーダーデバイスは有用にも、その周波数付近での前述した大きな大気減衰係数のために、検出され、迎撃され、または妨害されることが非常に困難である。さらに、迎撃デバイス300からの特定の距離に対して、このようなミリメートル波周波数レーダーデバイスは一般的に、例えば、天候状態などの大気要因によって影響されることなく動作可能である。
本発明の別の有用な局面は、例えば、KE「長ロッド貫通体」デバイスを包含する特定の脅威200の迎撃に向けられるが、それは迎撃し破壊するまたはさもなければ無力化することが一般には困難である。以前に説明したとおり、KE脅威200は一般的に、約5,000フィート/秒のオーダーの比較的高速度を特徴とし、デバイスの装甲貫徹貫通体コンポーネントを形成するために、デバイスの運動エネルギを使用して狙った目標を打撃する。さらに、貫通体コンポーネントが最大の効果を達成するために、精密な衝撃軌道がしばしば要求される。このように、このようなKE脅威200を迎撃し、破壊し、またはさもなければ無力化する一つの方法は、長ロッドの1つ以上の特定の部分に衝撃を与えて、デバイスを壊し、傾け、転倒させ、またはさもなければプラットフォーム100に向かう目的の軌道から乱し、その結果として、例えば、脅威200を破壊し、プラットフォーム100から脅威200をそらし、貫通体コンポーネントの予定された形成を混乱させ、または貫通体コンポーネントの貫通能力をプラットフォーム100の装甲を貫通するために必要なレベルよりも下に削減することである。
KE脅威200に対抗して有効であるためには、迎撃デバイス300は急速に展開されることが可能でなければならず、またプラットフォーム100から十分な距離において脅威200を迎撃することを可能とするために、十分な高速度を達成しなければならない。例えば、一部の場合には、迎撃デバイス300は、以前に説明したとおり、約1,000フィートのオーダーのプラットフォーム100からの初期脅威検出距離を可能とするために、約1,000フィート/秒のオーダーの速度を有し得、プラットフォーム100はこの場合には装甲を有する地上ビークルなどであり得る。これらの場合には、搭載されるヒュージングセンサ450、460はCM500を展開するための精密なタイミングを提供するために高いオーダーの精度を有する必要があり、1つ以上の爆発デバイス600およびCM500は両方共に、高いレートの速度でCM500を展開するように構成されなければならない。かくして、KE脅威200に対抗して有効な迎撃デバイス300は、他の実施形態において使用されるように迎撃デバイス300の軸に沿って離れて置かれるヒュージングセンサ450、460を含むが、しかしそれらは1つ以上の爆発デバイス600をアクチュエートしCM500を展開するためのより精度の高いタイミングを提供するように構成される。このような精度は、例えば、ヒュージングセンサ450、460からの検出ビームが平行に放出されること、およびヒュージングセンサ450、460を備えるレーダーデバイスが検出距離の中で非常に高い分解能を有すること、を保証することによって得ることができる。従って、プラットフォーム100に対する脅威200の相対速度および距離は高い精度で決定され得る。
これらの場合において、本発明のこのような実施形態は、図7Aおよび図7Bに示されるような、飛び出す破片520の比較的フォーカスされるバンドを提供するように構成されるCM500を有用にも実行し、破片520のこのようなナイフ状またはカッティング構成は、以前に説明したとおり、CM500に対する適切に構成されたシェイプチャージを使用して生成され得ることを、当業者は容易に理解する。さらに、CM500の展開は、KE脅威200の効果的な迎撃を可能とするために、例えば、約10,000フィート/秒を超える比較的高い半径方向の飛び出し速度を有することが望ましい。一部の場合においては、脅威300が破片520によって所望の位置において衝撃されることを保証するために、または脅威200の所望の破壊または混乱の可能性を増すために脅威200が複数の位置において衝撃されることを保証するために、迎撃デバイス300は迎撃デバイス300に沿って配置される1つ以上のCM500を含み得る。従って、この方法で構成される迎撃デバイス300およびCM(単数または複数の)500により、KE脅威200の装甲貫徹能力を打破する可能性が増加する。本発明の別の有用な局面に従って、また当業者によって理解されるように、1つ以上の爆発デバイス600が、図8Aおよび図8Bに示されるように、CM(単数または複数の)500に対して配置され、CM(単数または複数の)500の展開を迎撃デバイス300の外側の特定の方向に集中し、KE脅威200を衝撃する破片520の量を増加するように構成され得る。例えば、迎撃デバイス300はCM(単数または複数の)500の内部に分散配置される複数の爆発デバイス600を含み得る。このように、この場合にはゾーンA、B、C、およびDとして示される迎撃デバイス300に関する検出された脅威200の位置に応じて、制御器700は特定の爆発デバイス600のアクチュエーションまたは爆発デバイス600のアクチュエーションの順序を制御し得、その結果として、CM(単数または複数の)500を展開する爆発力は検出された脅威200の位置の方向に集中される。
本明細書において記載された、本発明の精神および範囲内の、迎撃デバイス300の実施形態の多くのパラメータは、当業者によって容易に理解されるものであるが、しかし、迎撃デバイス300は多くの異なる形式をとることができること、および本明細書で開示された実施形態は考えられる変更に関して制限または制約を意図するものではないこと、もまた理解される。例えば、CM500を展開するときの破片520の分布の形状に寄与するCM500の形状に追加して、CM500を構成する材料の質量および/または密度もまた、影響を有し得る。より詳細には、上述したシェイプチャージの場合においては、より小さい質量の材料またはより低密度の材料が、CM500の展開に際してより広い破片520のバンドを生成し得、一方ではより大きな質量の材料またはより高密度の材料は、より狭い破片520のバンドに寄与する。他の場合には、1つ以上の爆発デバイス600の爆発力の相対的有効性(「RE」)がまた、破片520の分布の形状に役割を果たし得る。より詳細には、あるいはヒービングチャージとして引用される、低いREを有する爆薬は、以前に記載されたような、前方に広がる錐体形状のCM500、または破片520の比較的狭いバンドを生成するCM500を展開するための爆発デバイス600においてより有効であり得る。反対に、あるいはカッティングチャージとして公知の、高いREを有する爆薬は、狭いナイフ状またはカッティングCM500を展開するための爆発デバイス600においてより有効であり得る。しかしながら、本明細書において提示された例示的な構成は、システム10および/または迎撃デバイス300が特定の種類の脅威200を有効に迎撃し打破するために必要な、特定の特徴にアドレスするために、多数の前出のコンセプトおよびコンポーネントが多くの異なる方法で組み合わされ、アレンジされ、または構成され得ることを、制限することを意図するものではない。
本明細書において示された発明の多数の修正および他の実施形態が、前出の記載内容および関連する図面に示された教示の恩恵を有する、本発明に関係する当業者により想起される。それ故に、発明は開示された特定の実施形態に限定されないこと、および修正および他の実施形態が添付の特許請求の範囲の中に含まれるべく意図されることが、理解されるべきである。本明細書において特定の用語が使用されているが、それらは単に一般的かつ説明的な意味においてのみに使用され、制限のために使用されるものではない。
Claims (58)
- 軌道を有する侵入する脅威に対抗して、迎撃ゾーンの中で該脅威を迎撃することによって、関連するプラットフォームを防御するように適合される迎撃デバイスであって、該迎撃デバイスは、
軸を規定するハウジングと、
該ハウジングと動作可能に係合されるカウンタメジャデバイスと、
該ハウジングによって収容され、該カウンタメジャデバイスと動作可能に係合される、少なくとも1つの爆薬と、
該少なくとも1つの爆薬と通信する制御器デバイスであって、該制御器デバイスは該ハウジングによって収容され、該少なくとも1つの爆薬に、該ハウジングの該軸に関して少なくとも部分的な半径方向外側に向けて該脅威の該軌道に対応して該カウンタメジャデバイスを展開させ、それによって該カウンタメジャをして該迎撃ゾーンの中で該脅威に衝撃を与えるように構成される、制御器デバイスと、
を備える、迎撃デバイス。 - 前記制御器デバイスと通信し、前記脅威を感知してそれを該制御器デバイスに通知することができるように構成される、第1のセンサデバイスをさらに備える、請求項1に記載の迎撃デバイス。
- 前記制御器デバイスは、前記第1のセンサデバイスに応答して、それによって前記少なくとも1つの爆薬に前記カウンタメジャデバイスを展開させる、請求項2に記載の迎撃デバイス。
- 前記脅威に応答してそれに向けて前記ハウジングを発射するために、前記ハウジングと相互作用することができるように構成される発射デバイスをさらに備える、請求項2に記載の迎撃デバイス。
- 前記発射デバイスは、前記第1のセンサデバイスに応答して、前記脅威に応答してそれに向けて前記ハウジングを発射する、請求項4に記載の迎撃デバイス。
- 前記第1のセンサデバイスは、前記脅威を感知して該脅威からの距離を決定することができるように構成されるレーダーデバイスをさらに備える、請求項2に記載の迎撃デバイス。
- 前記ハウジングと動作可能に係合され、前記制御器デバイスと通信し、該ハウジングの少なくとも部分的な半径方向外側の前記脅威の距離を感知してそれを該制御器デバイスに通知することができるように構成される、第2のセンサデバイスをさらに備える、請求項1に記載の迎撃デバイス。
- 前記制御器デバイスは、前記第2のセンサデバイスに応答して、前記少なくとも1つの爆薬に前記カウンタメジャデバイスを展開するように指令する、請求項7に記載の迎撃デバイス。
- 前記第2のセンサデバイスは、前記迎撃ゾーンの内部および前記ハウジングの少なくとも部分的な半径方向外側の前記脅威を感知することができるように構成される、少なくとも1つのレーダーデバイスをさらに備える、請求項7に記載の迎撃デバイス。
- 前記第2のセンサデバイスは、前記ハウジングに対して配置される複数のレーダーデバイスをさらに備え、各レーダーデバイスは該ハウジングに関するある角度範囲の中の前記脅威を感知することができるように構成され、該複数のレーダーデバイスは該ハウジングの前記軸の周囲の任意の角度において該脅威を感知することができるように構成される、請求項7に記載の迎撃デバイス。
- 前記第2のセンサデバイスは、前記ハウジングの前記軸に沿った離れた位置に置かれ該ハウジングに対する前記脅威の相対速度を示してそれを前記制御器デバイスに通知することができるように構成される、複数のレーダーデバイスをさらに備える、請求項7に記載の迎撃デバイス。
- 前記カウンタメジャは、前記制御器デバイスおよび前記少なくとも1つの爆薬と協働して、衝撃により前記脅威を無力化するように構成される、請求項1に記載の迎撃デバイス。
- 前記カウンタメジャは、前記制御器デバイスおよび前記少なくとも1つの爆薬と協働して、衝撃により前記脅威を非対称的に爆発させるように構成される、請求項1に記載の迎撃デバイス。
- 前記カウンタメジャは、前記少なくとも1つの爆薬と協働し、その結果として、該カウンタメジャが前記ハウジングの半径方向外側に向けて実質的に対称的に展開されるように構成される、請求項1に記載の迎撃デバイス。
- 前記カウンタメジャは、前記少なくとも1つの爆薬と協働し、その結果として、該カウンタメジャが前記ハウジングの半径方向外側に向けて非対称的に展開されるように構成される、請求項1に記載の迎撃デバイス。
- 軌道を有する侵入する脅威に対抗して、迎撃ゾーンの中で該脅威を迎撃することによって、関連するプラットフォームを防御するように適合される迎撃デバイスであって、該迎撃デバイスは、
軸を規定するハウジングと、
該ハウジングと動作可能に係合されるカウンタメジャデバイスと、
該ハウジングによって収容され、該カウンタメジャデバイスと動作可能に係合される、少なくとも1つの爆薬と、
該ハウジングと動作可能に係合され、該ハウジングの少なくとも部分的な半径方向外側の該脅威の距離を感知することができるように構成される、少なくとも1つの第1のセンサデバイスと、
該少なくとも1つの第1のセンサデバイスおよび該少なくとも1つの爆薬と通信する制御器デバイスであって、該制御器デバイスは該少なくとも1つの第1のセンサデバイスに応答して該少なくとも1つの爆薬に、該ハウジングの該軸に関して少なくとも部分的な半径方向外側に向けて該脅威の該軌道に対応して該カウンタメジャデバイスを展開させ、それによって該カウンタメジャをして該迎撃ゾーンの中で該脅威に衝撃を与える、制御器デバイスと、
を備える、迎撃デバイス。 - 前記制御器デバイスと通信し、前記脅威を感知してそれを該制御器デバイスに通知することができるように構成される、第2のセンサデバイスをさらに備える、請求項16に記載の迎撃デバイス。
- 前記制御器デバイスは、前記第2のセンサデバイスに応答して、それによって前記少なくとも1つの爆薬に前記カウンタメジャデバイスを展開させる、請求項17に記載の迎撃デバイス。
- 前記脅威に応答してそれに向けて前記ハウジングを発射するために、前記ハウジングと相互作用することができるように構成される発射デバイスをさらに備える、請求項17に記載の迎撃デバイス。
- 前記発射デバイスは、前記第2のセンサデバイスに応答して、前記脅威に応答してそれに向けて前記ハウジングを発射する、請求項19に記載の迎撃デバイス。
- 前記第2のセンサデバイスは、前記脅威を感知して該脅威からの距離を決定することができるように構成されるレーダーデバイスをさらに備える、請求項17に記載の迎撃デバイス。
- 前記第1のセンサデバイスは、前記迎撃ゾーンの内部および前記ハウジングの少なくとも部分的な半径方向外側の前記脅威を感知することができるように構成される、少なくとも1つのレーダーデバイスをさらに備える、請求項16に記載の迎撃デバイス。
- 前記第1のセンサデバイスは、前記ハウジングに対して配置される複数のレーダーデバイスをさらに備え、各レーダーデバイスは該ハウジングに関するある角度範囲の中の前記脅威を感知することができるように構成され、該複数のレーダーデバイスは該ハウジングの前記軸の周囲の任意の角度において該脅威を感知することができるように構成される、請求項16に記載の迎撃デバイス。
- 前記第1のセンサデバイスは、前記ハウジングの前記軸に沿った離れた位置に置かれ該ハウジングに対する前記脅威の相対速度を示してそれを前記制御器デバイスに通知することができるように構成される、複数のレーダーデバイスをさらに備える、請求項16に記載の迎撃デバイス。
- 前記カウンタメジャは、前記制御器デバイスおよび前記少なくとも1つの爆薬と協働して、衝撃により前記脅威を無力化するように構成される、請求項16に記載の迎撃デバイス。
- 前記カウンタメジャは、前記制御器デバイスおよび前記少なくとも1つの爆薬と協働して、衝撃により前記脅威を非対称的に爆発させるように構成される、請求項16に記載の迎撃デバイス。
- 前記カウンタメジャは、前記少なくとも1つの爆薬と協働し、その結果として、該カウンタメジャが前記ハウジングの半径方向外側に向けて実質的に対称的に展開されるように構成される、請求項16に記載の迎撃デバイス。
- 前記カウンタメジャは、前記少なくとも1つの爆薬と協働し、その結果として、該カウンタメジャが前記ハウジングの半径方向外側に向けて非対称的に展開されるように構成される、請求項16に記載の迎撃デバイス。
- 軌道を有する侵入する脅威に対抗して、迎撃ゾーンの中で該脅威を迎撃することによって、関連するプラットフォームを防御するように適合される防衛用兵器システムであって、該兵器システムは、
該脅威を感知することができるように適合されるキューイングセンサと、
該キューイングセンサと通信し、それによって感知される該脅威に応答して展開されるように適合される迎撃デバイスであって、該迎撃デバイスは、
軸を規定するハウジングと、
該ハウジングと動作可能に係合されるカウンタメジャデバイスと、
該ハウジングによって収容され、該カウンタメジャデバイスと動作可能に係合される、少なくとも1つの爆薬と、
該少なくとも1つの爆薬と通信する制御器デバイスであって、該制御器デバイスは該ハウジングによって収容され、該少なくとも1つの爆薬に、該ハウジングの該軸に関して少なくとも部分的な半径方向外側に向けて該脅威の該軌道に対応して該カウンタメジャデバイスを展開させ、それによって該カウンタメジャをして該迎撃ゾーンの中で該脅威に衝撃を与えるように構成される、制御器デバイスと、
を備える、迎撃デバイスと、
を備える、システム。 - 前記キューイングセンサは前記迎撃デバイスに対して分離して配置される、請求項29に記載のシステム。
- 前記制御器デバイスは、前記キューイングセンサに応答して、前記少なくとも1つの爆薬に前記カウンタメジャデバイスを展開させる、請求項29に記載のシステム。
- 前記脅威に応答してそれに向けて前記迎撃デバイスを発射するために、該迎撃デバイスと相互作用することができるように構成される発射デバイスをさらに備える、請求項29に記載のシステム。
- 前記発射デバイスは、前記キューイングセンサに応答して、前記脅威に応答してそれに向けて前記迎撃デバイスを発射する、請求項32に記載のシステム。
- 前記キューイングセンサは、前記脅威を感知して該脅威からの距離を決定することができるように構成されるレーダーデバイスをさらに備える、請求項29に記載のシステム。
- 前記ハウジングと動作可能に係合され前記制御器デバイスと通信するセンサデバイスをさらに備えるシステムであって、該センサデバイスは該ハウジングの少なくとも部分的な半径方向外側において前記脅威の距離を感知しそれを該制御器デバイスに通知するように構成される、請求項29に記載のシステム。
- 前記制御器デバイスは前記センサデバイスに応答して、それによって前記少なくとも1つの爆薬に前記カウンタメジャを展開させる、請求項35に記載のシステム。
- 前記センサデバイスは、前記迎撃ゾーンの内部および前記ハウジングの少なくとも部分的な半径方向外側の前記脅威を感知することができるように構成される、少なくとも1つのレーダーデバイスをさらに備える、請求項35に記載のシステム。
- 前記センサデバイスは、前記ハウジングに対して配置される複数のレーダーデバイスをさらに備え、各レーダーデバイスは該ハウジングに関するある角度範囲の中の前記脅威を感知することができるように構成され、該複数のレーダーデバイスは該ハウジングの前記軸の周囲の任意の角度において該脅威を感知することができるように構成される、請求項35に記載のシステム。
- 前記センサデバイスは、前記ハウジングの前記軸に沿った離れた位置に置かれ該ハウジングに対する前記脅威の相対速度を示してそれを前記制御器デバイスに通知することができるように構成される、複数のレーダーデバイスをさらに備える、請求項35に記載のシステム。
- 前記カウンタメジャは、前記制御器デバイスおよび前記少なくとも1つの爆薬と協働して、衝撃により前記脅威を無力化するように構成される、請求項29に記載のシステム。
- 前記カウンタメジャは、前記制御器デバイスおよび前記少なくとも1つの爆薬と協働して、衝撃により前記脅威を非対称的に爆発させるように構成される、請求項29に記載のシステム。
- 前記カウンタメジャは、前記少なくとも1つの爆薬と協働し、その結果として、該カウンタメジャが前記ハウジングの半径方向外側に向けて実質的に対称的に展開されるように構成される、請求項29に記載のシステム。
- 前記カウンタメジャは、前記少なくとも1つの爆薬と協働し、その結果として、該カウンタメジャが前記ハウジングの半径方向外側に向けて非対称的に展開されるように構成される、請求項29に記載のシステム。
- 軌道を有する侵入する脅威を迎撃する方法であって、該方法は、
迎撃ゾーンの中の該脅威を迎撃するために、
軸を規定するハウジングと、
該ハウジングと動作可能に係合されるカウンタメジャデバイスと、
該ハウジングによって収容され該カウンタメジャデバイスと動作可能に係合される少なくとも1つの爆薬と、
該ハウジングによって収容され該少なくとも1つの爆薬と通信するように構成される制御器デバイスと、
を備える迎撃デバイスを、発射デバイスから発射することと、
該ハウジングの該軸に関して少なくとも部分的な半径方向外側に向けて該脅威の該軌道に対応して該カウンタメジャデバイスを展開し、それによって該カウンタメジャをして該迎撃ゾーンの中で該脅威に衝撃を与えるために、該制御器デバイスにより該少なくとも1つの爆薬をアクチュエートすることと、
を包含する方法。 - 前記発射デバイスおよび前記制御デバイスのうちの少なくとも1つと通信するキューイングセンサにより、前記侵入する脅威を感知すること、をさらに包含する、請求項44に記載の方法。
- 前記キューイングセンサによって前記侵入する脅威を感知することに応答して、前記発射デバイスに前記迎撃デバイスを発射させること、をさらに包含する、請求項45に記載の方法。
- 前記迎撃デバイスおよび前記侵入する脅威の両者が前記迎撃ゾーンの中にある時間を、少なくとも部分的に前記キューイングセンサから決定すること、をさらに包含する、請求項45に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの爆薬をアクチュエートすることは、少なくとも部分的に前記キューイングセンサによって決定される前記時間の関数として、前記少なくとも1つの爆薬をアクチュエートし、その結果として、前記カウンタメジャが前記迎撃ゾーンの中で前記脅威に衝撃を与えること、をさらに包含する、請求項47に記載の方法。
- 前記侵入する脅威をキューイングセンサにより感知することは、該脅威の距離を決定することができるように構成されるレーダーデバイスにより該侵入する脅威を感知することをさらに包含する、請求項45に記載の方法。
- 前記ハウジングと動作可能に係合され前記制御器デバイスと通信するセンサデバイスにより、該ハウジングの少なくとも部分的な半径方向外側の前記脅威の距離を感知することをさらに包含する、請求項44に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの爆薬をアクチュエートすることは、前記脅威に応答してそれまでの距離の関数として、前記少なくとも1つの爆薬に前記カウンタメジャデバイスを展開させること、をさらに包含する、請求項50に記載の方法。
- 前記センサデバイスにより脅威の距離を感知することは、前記迎撃ゾーンの中および前記ハウジングの少なくとも部分的な半径方向外側の該脅威を感知することができるように構成される、少なくとも1つのレーダーデバイスにより該脅威の距離を感知することをさらに包含する、請求項50に記載の方法。
- 前記センサデバイスにより脅威の距離を感知することは、前記ハウジングに対して配置される複数のレーダーデバイスであって、各レーダーデバイスは該ハウジングに関するある角度範囲の中の該脅威を感知することができるように構成され、該複数のレーダーデバイスは該ハウジングの前記軸の周囲の任意の角度における該脅威を感知することができるように構成される、複数のレーダーデバイスにより該脅威の距離を感知することをさらに包含する、請求項50に記載の方法。
- 前記センサデバイスにより脅威の距離を感知することは、前記ハウジングの前記軸に沿った離れた位置に置かれ該ハウジングに対する該脅威の相対速度を示してそれを前記制御器デバイスに通知することができるように構成される、複数のレーダーデバイスにより該脅威の距離を感知することをさらに包含する、請求項50に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの爆薬をアクチュエートすることは、該少なくとも1つの爆薬をアクチュエートして、その結果として、該少なくとも1つの爆薬が前記カウンタメジャと協働して衝撃により前記脅威を無力化することをさらに包含する、請求項44に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの爆薬をアクチュエートすることは、該少なくとも1つの爆薬をアクチュエートして、その結果として、該少なくとも1つの爆薬が前記カウンタメジャと協働して衝撃により前記脅威を非対称的に爆発させることをさらに包含する、請求項44に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの爆薬をアクチュエートすることは、該少なくとも1つの爆薬をアクチュエートして、その結果として、該少なくとも1つの爆薬が前記カウンタメジャと協働して該カウンタメジャを前記ハウジングの半径方向外側に向けて実質的に対称的に展開することをさらに包含する、請求項44に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの爆薬をアクチュエートすることは、該少なくとも1つの爆薬をアクチュエートして、その結果として、該少なくとも1つの爆薬が前記カウンタメジャと協働して該カウンタメジャを前記ハウジングの半径方向外側に向けて非対称的に展開することをさらに包含する、請求項44に記載の方法。
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