NO330620B1 - Missilsystem med multiple stridsenheter - Google Patents

Abstract

Et flertrinns missil (10) innbefatter en forsterker (12) og et stridsenhetsleveringsmiddel (14) med ett eller flere stridsenheter (56). Forsterkeren gir en rask akselerasjon av stridsenhetsmiddelet og skiller seg så fra dette. Stridsenhetsleveringsmidler blir så manøvrert mot et mål. De enkelte stridsenheter blir avslutningsvis adskilt og styrt individuelt mot målet. Ved at det er tilveiebragt flere, uavhengig målstyrbare stridsenheter, Øker missilets sjanser for treff i målet.

Description

Missilsystem med multiple stridsenheter

Oppfinnelsen vedrører missilsystemer, mer særskilt missilsystemer utformet for ødeleggelse eller nøytralisering av i høy grad manøvrerbare, hurtige mål.

Som forsvar mot anti-skipmissiler benyttes det et lagdelt forsvarssystem som innbefatter lang- og mellomdistansemissiler og kanonsystemer for bruk på kort hold, som et av-sluttende element for stopping av innkommende missiler. Hastigheten til anti-skipmissiler har imidlertid stadig økt og dette har redusert effektiviteten til kanonsystemer, fordi supersoniske missiler ofte kan fly en betydelig strekning, i størrelsesorden 1 km eller mer, etter at de er truffet med et kanonprosjektil. Det vil derfor være ønskelig å kunne bytte ut eller supplere de for tiden anvendte kanonsystemer.

US patent nr. 6.494.140 B beskriver en modulært forsterket penetrator innbefattende et stridshode i tandem med en forsterkermotor (booster motor). Konfigurasjonen til den forsterkede penetratoren er slik at den enten kan benyttes som et direkte anslagsvåpen eller en utskytbar stridsenhet med et enkelt stridshode.

US 2001025901 A beskriver en bæreenhet med stridsenheter, som danner grunnlag for ingressen i det uavhengige krav 1.

Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer et missil for treffing av et bevelig mål ifølge vedlagte krav 1. Missilet innbefatter:

en forsterker; og

et stridsenhetsleveringsmiddel som er løsbart forbundet med forsterkeren;

idet stridsenhetsleveringsmidlet innbefatter:

minst én stridsenhet;

en stråler; og

en aerodynamisk styreseksjon (52) som innbefatter flere finner (70); kjennetegnet ved at: stråleren er utformet for utsending av et signal som indikerer posisjonen til stridsenhetsleveringsmidlet; og at den aerodynamiske styreseksjonen (52) er glidbar langs stridsenhetsleveringsmidlet.

Det er også tilveiebrakt en fremgangsmåte for treffing av et mål med et missil ifølge de vedlagte krav 3-8, forutsatt at missilet har flere uavhengige styrbare stridsenheter, innbefattende: akselerering av missilet ved bruk av missilets forsterker;

adskillelse av forsterkeren fra stridsenhetsleveringsmidlet i missilet, hvilket stridsenhetsleveringsmiddel innbefatter de flere uavhengige styrbare stridsenheter;

manøvrering av stridsenhetsleveringsmidlet mot målet;

adskillelse av stridsenhetene fra stridsenhetsleveringsmidlet; og uavhengig styring av stridsenhetene mot målet.

I de vedlagte tegninger, som ikke nødvendigvis er i målestokk, er

figur 1 et sideriss av et missil ifølge oppfinnelsen,

figur 2 et snitt gjennom missilet i figur 1, og viser indre deler i missilet,

figur 3 et sideriss av stridsenhetsleveringsmidlet i missilet i figur 1,

figur 4 et sprengriss av stridsenhetsleveringsmidlet i figur 3,

figur 5 et sideriss som viser en alternativ utførelse av en haleseksjon for stridsenhetsleveringsmidlet i figur 3,

figur 6 et isometrisk riss av en stridsenhet som utgjør en del av missilet i figur 1,

figur 7 et isometrisk riss som viser innvendige detaljer av stridsenheten i figur 6,

figur 8 et flytskjema med trinn som oppstår under flyvingen til missilet i figur 1, og figurene 9-13 sideriss som belyser trinnene i flytskjemaet i figur 8.

Et flertrinns missil innbefatter en forsterker og et stridsenhetsleveringsmiddel med én eller flere stridsenheter. Forsterkeren gir en rask akselerasjon av stridsenhetsleveringsmidlet, og skiller seg så fra stridsenhetsleveringsmidlet. Stridsenhetsleveringsmidlet blir så manøvrert mot målet. De individuelle stridsenheter fraskilles og blir så individuelt styrt mot målet. Ved å benytte flere, uavhengig målstyrte stridsenheter vil missilets sjanse for treff i målet øke sterkt.

Som vist i figurene 1 og 2, innbefatter et missil 10 en forsterker 12 som er koblet til et stridsenhetsleveringsmiddel 14. Forsterkeren 12 leverer trykkraft for rask akselerering av stridsenhetsleveringsmidlet 14. Således innbefatter forsterkeren 12 en rakettmotor 16 med et fast drivmiddel 20 og dyser 22. Forbrenningen av det faste drivmidlet 20 tilveiebringer gasser som går ut fra forsterkeren 12 gjennom dysene 22 og derved gir missilet 10 den nødvendige skyvkraft for akselerering.

Forsterkeren 12 kan innbefatte et skyvkraftvektorstyresystem 26 for manøvrering av missilet 10. Skyvkraftvektorstyresystemet 26 kan innbefatte stråleskovler eller-avle- dere som er plassert i eller langs gassen ut fra dysene 22. Alternativt kan skyvkraftvektorstyresystemet 26 innbefatte innretninger for omforming av dysene 22, så som tilting og/eller deformering av dysene 22, for derved å påvirke missilets 10 skyvkraftretning.

Forsterkeren 12 innbefatter også finner 30 for oppnåelse av stabilitet og/eller manøvrer-barhet. Finnene 30 kan være faste finner. Alternativt kan finnene 30 være bevegbare, slik at de derved kan benyttes for styring av missilet 10. Som et annet alternativ kan finnene 30 være krummet og være fastholdt mot missilets 10 legeme ved hjelp av hengsler 32, som vist i figurene 1 og 2, for derved å muliggjøre at finnene kan legges flatt mot missilets 10 ytre flate. Finnene 10 kan være tilformet til missilets 10 legeme når missilet 10 avfyres. Finnene 10 kan være utformet for å bli beveget utover når missilet avfyres. Finnene 30 kan være utførbare under påvirkning av sentrifugalkraften, når missilet 10 roterer. Alternativt kan det benyttes andre egnede midler for betjening av finnene 30. Hengslene 32 kan innbefatte låser for holding av finnene 30 i de utførte stillinger. Låsene kan innbefatte hvilke som helst egnede mekaniske elementer. Om så ønskes kan finnene 30 være skråstilt i forhold til missilets 10 akse, for derved å gi missilet 10 rotasjon eller spinn. Selv om de i figurene 1 og 2 er vist rette, kan finnene 30 være skråstilt, for derved om så ønskes å gi missilet 10 rotasjon.

Forsterkeren 12 innbefatter en kavitet 34 for opptak av stridsenhetsleveringsmidlet 14. Kaviteten kan være utformet som et skall 36 som har en åpen, ytre ende 38 og en lukket, indre ende 40. En slik kavitet i en forsterker er vist og beskrevet i US-patent 5.005.781, hvis innhold anses som en del av foreliggende beskrivelse.

Skyvkraftvektorstyresystemet 26 kan innbefatte styreelektronikk for styring av justerin-ger av skyvkraftendringer og/eller for styring av bevegbare finner. Forsterkeren 12 kan innbefatte en antenne, transponder eller stråler for tilveiebringelse av lokaliserings informasjon, og/eller for mottak av kurskorreksjoner og/eller mållokaliseringsinformasjon.

Stridsenhetsleveringsmidlet 14 har en haleseksjon 50, en aerodynamisk styreseksjon 52 og et antall stridsenheter 56. Stridsenhetene 56 kan være radet opp langs en akse for stridsenhetsleveringsmidlet 14. Som forklart nærmere nedenfor er den aerodynamiske styreseksjon 52 utformet slik at etter at stridsenhetsleveringsmidlet 14 har skilt seg fra forsterkeren 12, vil styreseksjonen 52 gli bakover langs stridsenhetene 56 mot en utvidet ende 58 av haleseksjonen 50, som vist i figur 3, og bli en del av denne haleseksjonen 50. Denne glidebevegelsen ligner den som er vist og beskrevet i det foran nevnte US-patent 5.005.781.

Det skal nå i tillegg vises til figur 4, for beskrivelse av deler av stridsenhetsleveringsmidlet 14. De enkelte stridsenheter 56 kan i hovedsaken være identiske. Hver stridsenhet 56 innbefatter en stridsenhetsnese 60 og et stridsenhetslegeme 62. Stridsenhetsleg-emet 62 kan ha en halekavitet 64 for opptak av nesen 60 på den bakenforliggende stridsenhet 56. Som beskrevet nærmere nedenfor, kan hver stridsenhet 56 ha utførbare finner.

I det viste eksempelet er det vist fem stridsenheter 56. Antall stridsenheter i et missil kan naturligvis være større eller mindre. Selv om stridsenhetsleveringsmidlet 14 her ge-nerelt er beskrevet som inneholdende et antall stridsenheter 56, kan stridsenhetsleveringsmidlet ha bare én eller flere stridsenheter 56, og det er mulig at det bare inneholder én enkelt stridsenhet.

Haleseksjonen 50 kan ha en haleseksjonsnese 68 som passer inn i halekaviteten 64 på den siste stridsenheten 56. Den aerodynamiske styreseksjon 52 innbefatter finner 70 og en ring 72 som er koblet til finnene 70. En eller flere av finnene 70 kan ha en antenne, transponder, eller stråler 74.

Stridsenhetene kan på egnet måte være innbyrdes mekanisk forbundet, og kan være forbundet med haleseksjonen 50, idet det kan benyttes mange typer egnede og velkjente

koblingsinnretninger. Slike koblingsmekanismer kan innbefatte mange velkjente, mekaniske innretninger, så som klips og fjærer. Alternativt eller i tillegg, kan det benyttes ad-hesiver for koblingen. Koblingen mellom de ulike komponenter i stridsenhetsleveringsmidlet 14 kan innbefatte elektriske forbindelser som muliggjør en overføring av kraft og/eller styresignaler fra en del av midlet til en annen.

Figur 4 viser ytterligere detaljer av haleseksjonen 50.1 haleseksjonen 50 er det anordnet en styring eller en elektronikk 78. Ved den bakre enden til haleseksjonen 50 er det anordnet en søker 80, eksempelvis en infrarød (IR) stråler. Antennen 74 og søkeren 80 kan benyttes for å sende informasjon til og/eller motta informasjon fra en markbasert søker-stasjon. Informasjonen kan benyttes i styringen 78 for styring av stridsenhetsleveringsmidlet 40. Antennen 74 og søkeren 80 kan benytte ulike frekvenser ved kommunikasjo-nen med markstasjonen. Eksempelvis kan søkeren 80 være en IR-stråler, mens antennen 74 baserer seg på radiofrekvens- (RF) forbindelse. Antennen 74 kan være en transponder, som sender et signal som svar på et signal mottatt fra markstasjonen eller en annen kilde. Bruken av antennen 74 og søkeren 80 muliggjør at stridsenhetsleveringsmidlet 14 lett kan spores, slik at en sporingsstasjon kan benyttes for bestemmelse av stridsenhets- leveringsmidlets 14 stilling i forhold til et mål. Dette muliggjør kurskorreksjoner og kompensering for målets bevegelser, slik at derved stridsenhetsleveringsmidlet 14 på en mer nøyaktig måte kan nærme seg målet før stridsenhetene 56 frigjøres. Man vil forstå at stridsenhetsleveringsmidlet 14 kan styres på mange måter. Eksempelvis kan styringen 78 være utformet for svingebevegelse av nesen 56 på den fremre stridsenhet 56, for derved å styre stridsenhetsleveringsmidlet 14. Alternativt kan haleseksjonen 50 ha avled-ningsmidler 56, som vist i figur 5, som selektivt sender ut en trykkgass for styring av stridsenhetsleveringsmidlet 14. Som et ytterligere alternativ kan stridsenhetsleveringsmidlet ha én eller flere bevegbare styreflater for styring av stridsenhetsleveringsmidlet 14.

Det skal nå vises til figurene 6 og 7 som viser detaljer vedrørende stridsenhetene 56. Nesen 60 til stridsenheten 56 kan være bevegbar, slik at den kan forskyves for derved å styre stridsenheten 56. Det kan benyttes en aktuator 90 for tilting eller på annen måte å bevege nesen 60 til en ønsket stilling for styring av stridsenheten 56. Aktuatoren 90 kan være én av mange egnede og kjente innretninger for posisjonering av nesen på et missil eller prosjektil. Slike innretninger kan benytte piezoelektriske elementer eller mange andre mekaniske innretninger. Et eksempel på en egnet innretning er den som er vist i US-patent 6.364.248, hvis innhold anses som en del av foreliggende beskrivelse. Stridsenheten 56 innbefatter en motor og styreelektronikk 92 for styring av aktuatoren 90 og innstilling av nesen 60. Styreelektronikken kan innbefatte velkjente komponenter, så som integrerte kretser.

Stridsenheten 56 innbefatter også en stridsenhetsantenne 94 (figur 7), en mottager 96, en stråler eller transponder 98, batterier 100 for levering av energi til ulike innretninger i stridsenheten 56, og en penetrator 104. Antennen 94 og/eller mottageren 96 kan være drivkoblet med styreelektronikken 92, slik at informasjon vedrørende målet og/eller ønskede kurskorreksjoner kan sendes til stridsenheten 56 fjernstyrt. Slik informasjon kan benyttes i styreelektronikken 92 for styring av stridsenheten 56.

Penetratoren 104 kan være en tung, tett stang utformet for ødeleggelse eller uskadelig-gjøring av målet. Egnede materialer for penetratoren er wolfram og svekket uran.

Stridsenheten 56 innbefatter også innfellbare finner 106, som holdes mot stridsenhetens 56 kropp med hengsler 108. Finnene kan være tilformet stridsenhetens 56 legeme 62 under avfyringen av missilet 10. Finnene 106 kan være utformet slik at de folder seg ut etter at forsterkeren 12 har skilt seg fra stridsenhetsleveringsmidlet 14, før eller etter at stridsenhetene 56 har skilt seg fra hverandre. Stridsenhetsfinnene 106 kan føres ut under påvirkning av sentrifugalkraften, når stridsenhetsleveringsmidlet 14 eller den enkelte stridsenhet 56 roterer. Alternativt kan det benyttes andre midler for utføring av finnene 106. Hengslene 108 kan innbefatte låser som holder finnene 106 i de utførte stillinger. Låsene kan være i form av alle mulige egnede mekaniske elementer.

Om så ønskes kan finnene 106 være skråstilt i forhold til stridsenhetens 56 akse, for derved å gi stridsenheten 56 spinn.

Aktuatoren 90 kan være én av mange mulige egnede aktuatorer, herunder egnede hyd-rauliske innretninger, hydroelektriske innretninger, pyrotekniske innretninger eller mekaniske innretninger, så som de som er beskrevet i US-patent 6.364.248. På kjent måte kan nesen 60 svingbeveges for derved å påvirke stridenhetens 56 kurs. Eksempelvis kan nesen 60 rettes mot målet, hvilket resulterer i at stridsenheten 56 korrigerer sin kurs mot målet.

Man vil vite at andre innretninger, alternativt eller i tillegg, kan benyttes for styring av stridsenhetens 56 kurs. Eksempelvis kan det benyttes bevegbare finner eller skyvkraft-innretninger.

Etter adskillelsen fra stridsenhetsleveringsmidlet 14 kan de enkelte stridsenheter 56 styres uavhengig mot målet.

Man vil vite at det kan benyttes mange mulige sporings/søkeinnretninger og -systemer for sporing av de ulike deler av missilet 10, så som forsterkeren 12, stridsenhetsleveringsmidlet 14 og stridsenhetene 56. Slike innretninger innbefatter infrarød- (IR) strålere, radiofrekvens- (RF) apparater, transpondere og/eller transmittere, og varme som tilveie-bringes av forsterkerens 12 eksos. Et eksempel på et system for sporing og styring av et hypersonisk prosjektil finnes beskrevet i US-patentsøknad 09/795.577, innlevert 28. februar 2001, hvis innhold anses som en del av foreliggende beskrivelse. Det der beskrevne system benytter et mottager/sendersystem som er montert på et prosjektil. Mottager/sendersystemet innbefatter en lavenergi kontinuerlig bølge, millimeterbølgeleng-desender. Et system ved avfyringsplattformen kommuniserer med prosjektilet. Platt-formsystemet sender en blinkingsordre til prosjektilet og måler tur/returforsinkelsen for derved å bestemme prosjektilets skuddvidde. Hastigheten bestemmes ved hjelp av van-lig Doppler-teknikk eller differensiering. Azimuth og elevasjon bestemmes med en mo-nopuls-antenne på avfyringsplattformen. Som følge herav vil plattformen bestemme prosjektilets posisjon og dets anslagssted. Plattformen gir en ordre til prosjektilet som benyttes for påvirkning av styringen for innjustering av banen og anslagsstedet i nød-vendig grad.

Stridsenhetene kan sende ut ulike identifiseringssignaler, slik at de kan spores uavhengig av hverandre. Videre vil signalene som sendes til stridsenhetene 56 kunne være gjort særegne for styring av den enkelte stridsenhet 56.

Figur 8 viser et flytskjema for en fremgangsmåte 200 for styring av et missil 10 mot et mål. I trinnet 202, se figur 9, blir en forsterker 12 avfyrt i en forsterkningsfase, slik at missilet 10 raskt kan akselereres opp til overlydhastighet. Forsterkeren 12 kan være i stand til raskt å akselerere missilet 10 til en overlydshastighet. Som beskrevet foran, kan missilet 10 i denne fasen styres ved å styre skyvkraftretningen. Alternativt kan missilet forbli uten styring i denne fasen, da fasen vil kunne ha relativt kort varighet.

I trinnet 204, se figur 10, stopper forsterkeren 12 og skiller seg fra stridsenhetsleveringsmidlet 14. Etter adskillelsen vil den aerodynamiske styreseksjon 52 gli bakover på stridsenhetsleveringsmidlet 14.1 stridsenhetsleveirngsmiddelfasen (SDV), i trinnet 206, vil stridsenhetsmidlet 14 forbli samlet og styres til i nærheten av målet, som vist i figur 11. Deretter, i trinnet 208, blir stridsenhetene 56 skilt fra hverandre og fra haleseksjonen 50, som vist i figur 12. Denne adskillelsen kan skje ved hjelp av mange mulige og egnede midler, så som frigjøring av mekaniske koblinger som holder de ulike delene av stridsenhetsleveringsmidlet 14 samlet. Alternativt kan det benyttes andre innretninger, så som små pyrotekniske ladninger. Avslutningsvis, i trinnet 210, vist i figur 13, blir den enkelte stridsenhet 56 individuelt styrt mot målet.

Bruk av et antall stridsenheter 56 vil øke sjansen for treff i målet, sammenlignet med tidligere missiler hvor det bare benyttes et enkelt stridshode.

Missilet 10, så som det som er beskrevet foran, kan benyttes i mange ulike situasjoner, eksempelvis som overflate-luft-missil som benyttes for ødeleggelse eller nøytralisering av innkommende missiler som er avfyrt mot et skip eller større struktur.

Et missil så som missilet 10 kan også benyttes mot andre hurtig bevegede mål, så som innkommende angrepsbåter. Man vil også forstå at slike missiler kan benyttes mot sta-sjonære mål.

Selv om oppfinnelsen foran er vist og beskrevet i forbindelse med en viss foretrukket utførelse eller visse foretrukne utførelser, bør det være klart at fagpersoner vil kunne se ekvivalente endringer og modifikasjoner etter en gjennomgang og forståelse av foreliggende beskrivelser med tegninger. Når det gjelder de ulike funksjoner som gjennomføres med de foran beskrevne elementer (komponenter, anordninger, innretninger, komposi-sjoner etc.) så er de benyttede termer (herunder en referanse til et "middel") ment å om-fatte, med mindre annet er sagt, ethvert element som kan utføre den spesifikke funksjonen til det beskrevne element (dvs. at det dreier seg om en funksjonell ekvivalent), selv om elementet strukturmessig sett ikke er ekvivalent med den viste og beskrevne struktur som gjennomfører den funksjonen som er tilknyttet det eller de viste eksempler av oppfinnelsen. Selv om et trekk ved oppfinnelsen vil kunne være beskrevet foran bare i forbindelse med ett eller flere av de viste utførelseseksemplene, vil et slikt trekk kunne kombineres med ett eller flere andre trekk fra de andre utførelseseksemplene, etter behov og ønske for enhver gitt eller spesiell anvendelse.

Claims (9)

1. Missil (10) for treffing av et bevegelig mål og innbefattende: en forsterker (12); og et stridsenhetsleveringsmiddel (14) som er løsbart forbundet med forsterkeren (12); idet stridsenhetsleveringsmidlet innbefatter: minst én stridsenhet (56); og en stråler (74, 98); og en aerodynamisk styreseksjon (52) som innbefatter flere finner (70),karakterisert vedat stråleren (74) er utformet for utsending av et signal som indikerer posisjonen til stridsenhetsleveringsmidlet, og at den aerodynamiske styreseksjonen (52) er glidbar langs stridsenhetsleveringsmidlet.

2. Missil ifølge krav 1,karakterisert vedat forsterkeren innbefatter et skyvkraftretningsendringssystem (26).

3. Missil ifølge et av kravene 1 eller 2,karakterisert vedat den i det minste ene stridsenhet innbefatter flere uavhengig manøvrerbare stridsenheter (56).

4. Missil ifølge krav 3,karakterisert vedat stridsenhetene er oppradet på en linje langs en akse for stridsenhetsleveringsmidlet.

5. Missil ifølge krav 3 eller 4,karakterisert vedat stridsenhetene hver har en svingbar nese (60).

6. Missil ifølge krav 5,karakterisert vedat hver av stridsenhetene videre innbefatter: en neseaktuator (90) som er drivkoblet med nesen for posisjonering av nesen; og styreelektronikk (92) som er drivkoblet med neseaktuatoren for kontrollert styring av stridsenheten.

7. Missil ifølge et av kravene 3 til 6,karakterisert vedat stridsenhetene hver innbefatter utførbare finner (106).

8. Missil ifølge et av kravene 1 til 7,karakterisert vedat stråleren inngår i en stridsenhetsleveringsmiddelhaleseksjon (50) som utgjør en del av stridsenhetsleveringsmidlet.

9. Fremgangsmåte for treffing av et mål med missilet ifølge et av kravene 3 til 8, forutsatt at missilet har flere uavhengig styrbare stridsenheter,karakterisert vedat den innbefatter akselerering av missilet ved bruk av missilets forsterker, adskillelse av forsterkeren fra stridsenhetsleveringsmidlet i missilet, hvilket stridsenhetsleveringsmiddel innbefatter de flere uavhengig styrbare stridsenheter; manøvrering av stridsenhetsleveringsmidlet mot målet; adskillelse av stridsenhetene fra stridsenhetsleveringsmidlet; og uavhengig styring av stridsenhetene mot målet.