RU222728U1 - Устройство прямого лазерного командного наведения управляемых ракет - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области оптического приборостроения, более конкретно - к оптическим системам приборов наведения управляемых ракет на цель по лазерному лучу.

Задачей, на которую направлена предлагаемая полезная модель, является повышение энергетической эффективности, увеличение дальности применения, уменьшение массы аппаратуры оптико-электронной прицельной системы и повышение надежности работы. Устройство прямого лазерного командного наведения управляемых ракет содержит оптико-электронную прицельную систему, включающую лазерную систему командного наведения, состоящую из маломощного импульсно-периодического лазерного излучателя, блока формирования последовательности лазерных импульсов излучения, высокоскоростной системы наведения излучения в направлении на управляемую ракету. Кроме того, вводится система обработки изображения и формирования углов рассогласования направлений на управляемую ракету и на цель. Дополнительно целью расширения номенклатуры наводимых управляемых ракет в состав лазерная система командного наведения введен второй канал маломощного импульсно-периодического лазерного излучателя на другую длину волны. Вводится дополнительный пеленгатор оптико-электронной прицельной системы, который работает в среднем ИК-диапазоне (3…5 мкм).

Description

Полезная модель относится к области оптического приборостроения, более конкретно - к оптическим системам приборов наведения управляемых ракет на цель по лазерному лучу. Известен способ наведения управляемых объектов (УО) первого поколения, заключающийся в наведении наводчиком (оператором) на цель линии прицеливания, глазомерном измерении отклонения от нее трассера управляемого объекта и воздействие на органы убавления УО в соответствии с этими отклонениями до совмещения УО с целью К первому поколению таких систем относятся, например, французские комплексы SS-10, SS-12, западногерманская «Кобра», отечественные «Фаланга», «Малютка» и др.

Этим способам наведения присущ ряд недостатков, существенным из которых является необходимость непрерывного визуального слежения за УО и целью и управление УО на всей траектории. Поэтому к наводчику предъявляются строгие требования при обучении правилам стрельбы и практическим навыкам.

Для обучения и периодических тренировок наводчиков УО с ручной системой наведения требуются сложные электронно-оптические тренажеры. Кроме того, при таком способе управления практически невозможно устранить один из основных недостатков - низкую скорость полета УО. При увеличении скорости полета УО работа наводчика сильно усложняется, поскольку управление обычно осуществляется с помощью команд, основанных на учете взаимного положения УО и цели. Наводчик физически не успевает своевременно отреагировать на изменение направления полета скоростного УО.

Наводчик испытывает также значительные трудности при выводе УО на линию прицеливания. Для избежания клевка УО о землю вблизи пусковой установки УО придают значительный угол возвышения, в результате чего образуется значительная необстреливаемая зона [1]. Известен ряд систем наведения УО с телеориентацией УО в лазерном растре, центр которого направлен на цель. В этих системах используется способ наведения, предусматривающий союстировку визирного канала и канала наведения в оптическом прицеле, наблюдение цели оператором с помощью визирного канала оптического прицела, слежение за целью и управление объектом посредством канала наведения оптического прицела. Наведение визирного канала на цель осуществляется наводчиком по двум угловым координатам и осуществляется с помощью датчика команд (ДК). ДК представляет собой электронно-механическое устройство, состоящее из кнюпеля (поворотное устройство), шарнирно связанного с датчиками углового положения оптического прицела (ОП). Наводчик, перемещая кнюпель, задает скорость наведения ОП по угловым координатам и с помощью светящихся марок, например окружностей или стрелок, имеющихся на мониторе визирного канала (или в окуляре ОП), наводит линию визирования ОП, совмещенную с линией нулевых сигналов лазерного растра канала управления, на цель. Наведение УО осуществляется в информационном лазерном растре, в котором обеспечены требуемые линейные размеры лазерного растра на текущей дальности полета УО(или (управляемых ракет). Кодирование лазерного растра осуществляется с помощью оптического модулятора, либо за счет сканирования лазерного пучка акустооптическими дефлекторами. Управление объектом в информационном поле осуществляется с помощью фотоприемного устройства, установленного в его хвостовой части и принимающего лазерное излучение. Бортовой аппаратурой сигналы преобразуются в команды управления рулями, с помощью которых УО (или (управляемых ракет) удерживается в центре информационного поля канала наведения [2].

Этот способ от предшествующего отличается тем, что наводчик лишь совмещает прицельную марку (перекрестье) визирного канала оптического прицела с целью, формируя линию прицеливания, путем совмещения оптической оси прицела с направлением на цель, а наведение УО осуществляется автоматически но сигналам рассогласования, пропорциональным угловым отклонениям УО от линии нулевых сигналов управления информационного поля канала наведения.

Угловая ошибка наведения УО на цель при таком способе наведения состоит из следующих ошибок:

- угловой ошибки разъюстировки, возникающей из-за неточной союстировки оптической оси визирною канала прицела, определяющей линию прицеливания, оптической оси передающего модуля канала наведения, определяющей линию нулевых сигналов информационного поля канала наведения;

- динамической ошибки УО, возникающей из-за отклонения УО при его движении в информационном поле системы наведения от линии нулевых сигналов этого поля;

- угловой ошибки слежения, возникающей при совмещении наводчиком перекрестья визирного канала оптического прицела с целью.

Первые две ошибки сводятся к минимуму при конструировании прицела, содержащего визирный канал и канал управления лазерной системы телеориентации и при проектировании бортовой аппаратуры УО.

Третья ошибка зависит от квалификации наводчика и составляет при средней квалификации наводчика 0,4-0,6 мрад и 0,2-0,3 мрад при высокой квалификации [5].

Так как рассогласование прицельной марки (перекрестья) визирного канала оптического прицела относительно цели определяется наводчиком визуально, то точность формирования линии прицеливания, совмещение прицельной марки и цели зависит от его квалификации.

При визуальном обнаружении и сопровождении цели существенное влияние на точность, а порой и на возможность использования системы, оказывают погодные условия и фоновая обстановка. Поэтому к недостаткам этого способа наведения следует отнести зависимость точности наведения от квалификации наводчика, которая ухудшается при слежении в сложной фоноцелевой обстановке и при слежении за движущимися целями.

Известны устройства наведения, использующие принцип ориентации управляемого по лазерному лучу объекта, информационная ось которого совмещена с линией визирования, причем фотоприемное устройство, преобразующее лазерное излучение информационного поля в электрический сигнал, поступающий на рули управления ракетой, расположено в хвостовой части [3].

Основной проблемой, возникающей в таких устройствах, является пониженная помехозащищенность и недостаточно высокая поражающая способность при попадании ракеты в лобовую (наиболее защищенную) часть цели.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является оптический прицел системы лучевого наведения, состоящий из визирного канала и канала наведения управляемого снаряда, состоящий из оптически сопряженных непрерывного лазера и модулятора лазерного излучения, оптической системы с переменным фокусным расстоянием. Между модулятором и оптической системой с переменным фокусным расстоянием введена плоскопараллельная пластина в качестве механизма превышения с возможностью ее поворота относительно оси, перпендикулярной оптической оси канала наведения. В результате этого повышается помехозащищенность системы, так как введенная пластина при помощи поворотного механизма поворачивается на определенный угол, что приводит к приподнятию оптической оси канала наведения относительно линии визирования цели, что тем самым освобождает оптическую линию связи от дыма двигателя снаряда и значительно снижает возможность детектирования лазерного излучения [4]. Указанные системы не позволяют обеспечить повышенную дальность действия и высокую поражающую способность с одновременным обеспечением возможности перенацеливания управляемого объекта без усложнения конструкции системы наведения и увеличения ее весогабаритных размеров.

На пункте запуска управляемой ракеты (УР) установлена оптико-электронная прицельная система (ОЭПС). С помощью оптического пеленгатора ОЭПС обнаруживает и сопровождает цель, которую требуется поразить ракетой и формирует лазерные команды наведения этой ракеты на траектории ее полета к цели. Команды формируются растровой системой (PC), которая за счет двухкоординатной пространственной развертки непрерывного лазерного пучка излучения, формирует растр, центр которого совпадает с направлением на цель.

При движении лазерного пучка в растре излучение периодически попадает на фотоприемник УР, который формирует командный импульс. Временные интервалы между командными импульсами содержат информацию о необходимом перемещении УР в направлении на цель. Задачей, на которую направлена предлагаемая полезная модель, является повышение энергетической эффективности, увеличение дальности применения, уменьшение массы аппаратуры оптико-электронной прицельной систем и повышение надежности работы.

1. Поставленная задача решается за счет того, что устройство прямого лазерного командного наведения управляемых ракет, содержащее пеленгатор оптико-электронной прицельной системы непрерывного лазера, согласно полезной модели, вводится лазерная система, состоящая из маломощного импульсно-периодического лазерного излучателя, блока формирования последовательности лазерных импульсов излучения, высокоскоростной системы наведения излучения в направлении на управляемую ракету, кроме того вводится система обработки изображения и формирования углов рассогласования направлений на управляемую ракету и на цель.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вводится дополнительный пеленгатор оптико-электронной прицельной системы, который работает в среднем ИК-диапазоне 3-5 мкм.

Признаками, отличающими предлагаемое устройство от известных, является то, что вместо системы формирования растра и непрерывного лазера вводится лазерная система командного наведения, состоящая из маломощного импульсно-периодического лазерного излучателя, блока формирования последовательности лазерных импульсов излучения, высокоскоростной системы наведения излучения в направление на управляемую ракету, кроме того вводится система обработки изображения и формирования углов рассогласования направлений на управляемую ракету и на цель.

Другой вариант устройства, согласно полезной модели, целью расширения номенклатуры наводимых управляемых ракет(УР) в состав лазерная система командного наведения (ЛСКН) введен второй канал маломощного импульсно-периодического лазерного излучателя (ИИ) на другую длину волны.

Кроме того пеленгатор оптико-электронной прицельной системы(ОЭПС) работает в среднем инфракрасном (ИК) диапазоне 3…5 мкм.

На фиг.1, 2 схематично изображено реализуемая полезная модель, где:

1 - маломощный импульсно-периодический лазерный излучатель,

2 - блок формирования последовательности лазерных импульсов излучения,

3 - высокоскоростная система наведения излучения ЛСКН в направление на УР,

4 - система обработки изображения и формирования углов рассогласования направлений на УР и на цель,

5 - пеленгатор оптико-электронной прицельной системы,

6 - второй канал лазерного излучателя,

7 - вводится дополнительный пеленгатор оптико-электронной прицельной системы.

8 - оптический сигнал,

9 - изображение.

ЛИ - лазерное излучение.

В составе ОЭПС содержится лазерная система командного наведения (ЛСКН), состоящая из маломощного импульсно-периодического лазерного излучателя (ИИ) 1, блока формирования последовательности лазерных импульсов излучения (БФИИ) 2, высокоскоростной системы наведения излучения ЛСКН в направление на УР (ВСН) 3, системы обработки изображения и формирования углов рассогласования направлений на УР и на цель (СОИ), 4. В процессе полета УР, ее изображение и изображение цели находятся в поле зрения пеленгатора ОЭПС, 5. СОИ обрабатывает эти изображения, вычисляет угловое рассогласование Δψ направления полета УР и направления на цель. ВСН совмещает направление излучения ИИ с направлением на УР, БФИИ на основе данных, полученных от СОИ формирует кодовую последовательность лазерных импульсов ИИ, содержащую информацию о необходимом движении УР в направление на цель.

С целью расширения номенклатуры наводимых УР в состав ЛСКН введен второй канал ИИ на другую длину волны 6

Вводится дополнительный пеленгатор ОЭПС, который работает в среднем ИК-диапазоне (3…5 мкм) 7.

В процессе полета УР, ее изображение и изображение цели находятся в поле зрения пеленгатора ОЭПС(оптико-электронную прицельную систему).

СОИ (система обработки изображения) обрабатывает эти изображения, вычисляет угловое рассогласование направления полета УР и направления на цель.

ВСН (высокоскоростной системы наведения излучения ЛСКН) совмещает направление излучения ИИ (маломощного импульсно-периодического лазерного излучателя) с направлением на УР, БФИИ (блока формирования последовательности лазерных импульсов излучения) на основе данных, полученных от СОИ (система обработки изображения) формирует кодовую последовательность лазерных импульсов ИИ(маломощного импульсно-периодического лазерного излучателя), содержащую информацию о необходимом движении УР в направление на цель.

В таблице 1 приведено преимущество лазерной системы командного наведения (ЛСКН) перед растровой системой.

Макетные испытания показали повышение энергетической эффективности, увеличения дальности применения, уменьшения массы аппаратуры оптико-электронной прицельной систем и повышения надежности работы.

Источники информации:

1. А.Н. Латухин «Противотанковое вооружение». М., Воениздат, 1974, с. 192-236.

2. Патент РФ №2126522.

3. Патент США 5427328.

4. Патент РФ №2126946 - прототип.

Дополнительная литература:

5. Патент РФ №2217681.

Claims (2)

1. Устройство прямого лазерного командного наведения управляемых ракет, содержащее пеленгатор оптико-электронной прицельной системы непрерывного лазера, отличающееся тем, что вводится лазерная система, состоящая из маломощного импульсно-периодического лазерного излучателя, блока формирования последовательности лазерных импульсов излучения, высокоскоростной системы наведения излучения в направлении на управляемую ракету, кроме того, вводится система обработки изображения и формирования углов рассогласования направлений на управляемую ракету и на цель.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вводится дополнительный пеленгатор оптико-электронной прицельной системы, который работает в среднем ИК-диапазоне 3-5 мкм.

Images