KR20030013416A - 대상물의 자기 방어용 레이더 장치 - Google Patents

Abstract

보호받을 대상물(11)로부터, 공격용 미사일(12)에 대하여 방어를 위한 포탄(16)용 발사 컨테이너(15)의 레이더 유도에 있어서, 본 발명은 보호되어야 할 대상물(11)에 기존의 부품을 저렴하게 활용할 수 있는 레이더 유도 시스템을 제공할 수 있으며, 이 시스템은 대상물(11)과 발사 컨테이너(15) 사이에 인터페이스가 없고, 공간 감시 및 목표물 추적 장치가 대상물에 고정된 발사 컨테이너(15)의 하부 구조(14) 상에 제공되는 경우, 평면형 안테나(20)가 정보를 발사 컨테이너(15)에 장치된 목표물 추적 레이더(19)에 전송하여, 발사 컨테이너(15)의 방향을 직접 정하고 방어해야 할 미사일(12)의 접근을 추적하도록 한다.

Description

대상물의 자기 방어용 레이더 장치 {RADAR DEVICE FOR OBJECT SELF-PROTECTION}

이러한 유형의 레이더 장치는 독일특허 DE 28 22 845 C2에, 순간적인 공격 속도 및 범위를 포함한 최소한의 공격 방향에 대하여 접근하는 비행 공격물을 감지하고 방어 장비를 적절하게 작동시킬 수 있도록 하기 위해 파노라마식 스캐닝(panoramic scanning)을 하기 위한 전자 제어식 비임 스위프(beam sweep)를 구비한 그룹 안테나의 형태로 공지되어 있다. 개별 방사 장치의 배열은 편평한 그룹 안테나 형태의 배열보다는 구형(spherical) 형태의 배열이 바람직하며, 편평한 그룹 안테나 형태의 배열은 이들의 비임 초점을 맞추는 특성 때문에 부적절하게 방사되며, 그 이유는 순간적인 스위프 방향에 따라 그룹 배열 상에서 다양하게 돌출하고, 일반적인 배열에서 초점을 맞추는 것이 수직 방향보다 수평 방향에서 현저하게 둔화되기 때문이다. 그러나 개별 방사 장치가 구형 셸 형태에서 엇갈린 구성으로 배열되는 경우에도, 험난한 지형 위를 움직이는 대상물 상에서 높게 세워진 구형 구조체가 진동 및 요동의 관점에서 기계적인 안정성과, 대상물의 자기 방어를위해 이러한 레이더 장치를 장착한 대상물과 매우 역동적으로 비행 공격체의 접근을 추적하는 방어 장비 사이에 중요한 인터페이스 기능을 제공하는데 여전히 문제를 가지고 있다. 특히 당시의 지형에 있어서, 매우 많은 수의 개별 방사 장치가 매우 빠르게 접근하는 공격체에 대하여 매우 신속한 반향 평가(echo evaluation)를 할 때에 병목이 발생한다.

그러므로 본 발명의 목적은, 실험을 통해 검증되었으며, 간단한 구조로, 원격 조정되는 접근 비행체 또는 자동 항해 미사일에 대한 폭발물 또는 포탄을 구비한 발사 컨테이너가 짧은 잔여 거리에서 신속한 조준 및 추적에 적절한 레이더 장치를 제공하는 것이며, 미국특허 US 5,661,254 A 또는 독일특허 DE 199 51 915.3에 기재된 내용의 전체를 참조하여 본 발명의 일부로 하였다.

본 발명은 청구범위 제1항의 전제부에 기재한 것과 같은 레이더 장치에 관한 것이다.

도 1은 장갑차 형태의 보호될 대상물에 관련하여 명중 직전의 위험한 근접 상태에서 공격 미사일에 대한 방어 시나리오를 개략적으로 보여주는 도면이다.

본 발명의 독립 청구항에 따르면, 상기 목적을 달성하기 위해서 일반적인 종류의 장치와 관련한 종래 기술의 기능을 위해 신속하고 정확하게 배출되는 평면형 안테나를 이용한다. 이것은 주파수로 스캐닝하는 감시 레이더로서 하부 구조(substructure) 상에 배열되며, 발사 컨테이너용 조준 구동 장치를 구비하여 대상물에 고정되고, 그 조준 특성이 수직 방향 추적 감도는 높으면서 적당한 방위각 방향 추적 감도를 가지고 전방 방위각의 절반을 도플러(Doppler) 감지 형태로 대략 ±90°의 비물질적으로(immaterially) 피벗되도록하는 모듈의 크기를 갖는다. 이렇게 제공받은 정보는 초기에는 정밀하지는 않지만, 방어용 파편을 구비한 발사 컨테이너의 방향을 공격체의 순간적인 접근 좌표 및 동작 데이터와 관련하여 대응방향으로 신속하게 정하도록 한다. 그리고, 결정된 공간의 범위에서, 목표물을 정확하게 포착하기 위해 추가의 고해상도 목표물 추적 레이더가 작동하여, 발사 컨테이너를 목표물의 방향에 맞춘 후 최적의 접근 상태에서 포탄을 발사하도록 한다.

이러한 목적을 위해서, 예를 들어 모노 펄스 시스템의 형태로 설계되는 목표물 추적 레이더는 발사 컨테이너와 평행인 축에 놓인다. 따라서 목표물의 방향 좌표를 변환하고 이들을 추적 시스템으로부터 발사 컨테이너의 방향 제어로 전송하는데 있어서 계산 처리 능력 및 시간에 필요한 과정이 필요하지 않게 된다. 이에 비해 공격체는 방어용 포탄의 조작 방향에서 직접 감시 레이더로부터 개략의 방향 설정에 따라 목표물로서 해석되고, 목표물은 정밀한 추적 과정에서 발사 컨테이너에 의해 조준된다. 발사 시스템은 어떠한 경우에도 목표물을 향하게 된다. 그러므로 본 발명에 따른, 발사 장치의 목표물 포착 장치 및 추적 레이더의 조합은 시간의 절약 및 제어 파라미터의 단순화를 가능하게 해준다. 이것은 발사 컨테이너의 방향 구동을 위한 제어 부재가 좌표 변환 시스템 없이, 1차로 감시 레이더에 의하고, 2차로 목표물 추적 레이더에 의해 동작하는 것을 의미한다. 그러므로 보호할 대상물과 관련하여 발사 컨테이너가 목표물의 움직임을 따라 이상적인 운동을 하며, 방어용 포탄이 작용을 하기 위한 최적의 거리에 이르렀을 때에 그 동안 포착되었던 목표물에 대하여 발사를 하게 된다.

본 발명의 추가적인 장점 및 개선 사항은 청구범위 종속항에 기재되어 있으며, 이하에서 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 설명한다. 첨부 도면은 실제 축적을 적용한 것이 아니며 단지 예시를 위해 매우 단순하게 필수적인 부분만을 도시하였다.

고정형이거나 본 실시예에서와 같이 이동형인 위협받는 대상물(11)에는 공격 미사일(12)의 위협에 대하여 자기 방어를 위해 발사 장치(13)가 제공된다. 발사 장치(13)는 하부 구조(14) 상에 장착되어 전방 반구(hemisphere)의 절반을 감지하며, 고속의 포탄(16)용 발사 컨테이너(15)를 구비하여 대상물에 고정된다. 발사 컨테이너(15)는 방위각에 대하여 피벗가능하고 높이에 대하여 방향 전환이 가능하다. 포탄(16)은 대상물(11)에 이미 접근한 공격 미사일(12)에 대하여 발사되어, 최종 상태의 미사일(12)의 접근 궤도를 방해함과 동시에 미사일의 감지 수단 또는 구조체를 파괴하여 더 이상 목표로 한 대상물(11)에 본래의 목적을 달성하지 못하도록 할 수 있으며, 무엇보다도 치명적인 잔여 효과를 방지할 수 있다.

짧은 잔여 거리에서 이러한 차단 처리를 하기 위해서, 발사대(13)에는 대상물에 고정되는 하부 구조(14) 및 방향 조절이 가능한 발사 컨테이너(15) 상에 배치되며, 대상물 상에 고정된 하부 구조(14) 상에는 비교적 저해상도의 감시 레이더(18)가 배열되고, 피벗가능한 발사 컨테이너(15) 상에는 고해상도의 목표물 추적 레이더(19)가 배열된다. 감시 레이더(18)는 위험이 잠재된 방향에서 주위를 감시하는 역할을 하며, 이를 위해 모듈형의 평면형 안테나를 구비하고 이들의 개별방사 장치(21)는 모듈마다 횡과 종으로 그룹을 이루어 대략 수직으로 연장하는 배열의 형태를 이룬다. 도면에 개략적으로 도시한 바와 같이, 하나의 모듈은 전방을 향하고, 다른 두 개의 모듈은 다소 경사지게 횡 방향으로 위치되어 전방을 향한다. 이렇게 함으로써, 전자 비임 셰이핑(beam shaping) 및 비임 스위프(beam sweep)로 공지된 방식으로 양호한 수직 조준 및 일반적인 수평 조준을 하는 실질적으로 수평의 스캐닝 동작(22)을 하도록 하여, 광범위한 탐지 영역에 걸쳐서, 예를 들어 공격 중인 비행 대상물 또는 미사일(12)에 대하여 가급적 정확한 고도 정보(elevational information)를 가급적 신속하게 얻을 수 있다.

이러한 상황에서 접근하는 미사일(12)이 하나의 민감하게 감지된 지역 공간 내에서 감지 및 확인되는 경우, 모노 펄스 목표물 추적 레이더(19)가 그 지역 공간으로 스위치되고, 즉시 발사 컨테이너의 방향 축이 목표물이 감지된 방향으로 향하여, 예를 들어 축과 평행한 파라볼릭(prabolic), 카세그레인(Cassegrain), 또는 평면형 방사 장치에 의해 강력하게 초점이 맞추어져서 대충 확인된 방향의 미사일(12)에 대하여 정확한 방향을 수집하게 된다. 그러므로 발사 장치(13)는 그 시점부터 목표물에 고정된다. 이것은 발사 컨테이너(15)의 동작 축(23)을 따라 포탄 또는 폭발물(16)이 충분히 접근한 미사일(12)에 대하여 발사되도록, 발사 컨테이너(15)가 즉시 목표물을 향해 피벗되고 동작 축(23)은 그 시점부터 대상물에 고정된 레이더 장치와 대상물의 방어 메커니즘 사이의 직접적인 데이터 변환 및 전송의 필요 없이 추적 레이더(19)가 항상 목표물(12)을 추적하도록 하는 것을 의미한다.

따라서 방어해야 할 미사일(12)의 접근 이동(24)은 보호될 대상물(11)에 매우 접근하여 궤도 충돌점(25) 직전에 포탄 또는 폭발물(16)이 발사될 때까지 목표물 추적 레이더(19)에 의해 추적되어, 공격용 미사일(12)에 대하여 충분한 성공률을 가진 방어용 포탄(16)을 발사할 수 있도록 한다.

따라서, 공격용 미사일(12)에 대한 방어를 위한 포탄 또는 폭발물(16)을 위한 발사 컨테이너(15)의 레이더 유도에 있어서, 본 발명은 결과적으로 보호되어야 할 대상물(11)에 기존의 부품을 저렴하게 활용할 수 있는 레이더 유도 시스템을 제공할 수 있으며, 이 시스템은 대상물(11)과 발사 컨테이너(15) 사이에 인터페이스가 없고, 공간 감시 및 목표물 추적 장치가 대상물에 고정된 발사 컨테이너(15)의 하부 구조(14) 상에 제공되는 경우, 신속한 초기 감지용 평면형 안테나(20)가 개략의 목표물 정보를 발사 컨테이너(15)에 장치된 목표물 추적 레이더(19)에 전송하여, 발사 컨테이너(15)의 방향을 직접 정하고 방어해야 할 미사일(12)의 접근을 추적하도록 한다. 이를 위해 연속적으로 작동하는 레이더 장치(17)의 2개의 기능성 부품이 위치 제어 장치(26)에 연결되어 발사 컨테이너(15)의 조준 및 추적을 하도록 구동시킨다.

Claims (4)

1. 공격용 미사일(12)의 위협에 대하여 대상물이 자기 방어를 하기 위해 그룹을 이룬 개별 방사 장치(21)를 포함하는 평면형 안테나(20)를 구비한 레이더 장치(17)에 있어서,

   상기 개별 방사 장치(21)는 상기 대상물에 대해 고정된, 포탄(16)용 발사 컨테이너(15)의 하부 구조(14) 상에 감시 레이더(18)로서 수직으로 배향된 적어도 하나의 그룹으로 배열되고, 상기 포탄(16)용 발사 컨테이너(15)에는 방어할 미사일(12)의 접근 이동(24)에 대해 상기 감시 레이더(18)에 의해 방향이 정해지는 목표물 추적 레이더(19)가 제공되는 레이더 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 평면형 안테나(20)의 개별 방사 장치(21)는 모듈 형태로 전방을 향해 그룹을 이루고, 상기 모듈은 보호될 대상물(11) 둘레의 대략 절반의 반구(hemisphere)에서 포착하도록 서로 피벗되게 배향되는 레이더 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 목표물 추적 레이더(19)는 상기 감시 레이더(18)에 의해 방향이 정해지는 모노 펄스(monopulse) 레이더인 레이더 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 감시 레이더(18) 및 상기 목표물 추적 레이더(19) 모두는 공간 배향용 구동 장치(27) 및 발사 컨테이너(15)의 목표 추적용 위치 제어 장치(26)에 연결되는 레이더 장치.