RU2489677C1

RU2489677C1 - Method for laser neutralisation of explosive objects

Info

Publication number: RU2489677C1
Application number: RU2012107209/28A
Authority: RU
Inventors: Игорь Платонович Жиган; Виктор Васильевич Валуев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "СИСТЕМА" (ООО "НПЦ "СИСТЕМА")
Priority date: 2012-02-28
Filing date: 2012-02-28
Publication date: 2013-08-10

Abstract

FIELD: blasting.

SUBSTANCE: method includes detection of an explosive object in visible or infrared range, making a through hole in the object casing by means of continuous laser radiation of higher capacity and deflagration of an explosive via a hole in the body at the lower capacity of laser radiation in continuous mode. In process of making the through hole in the object casing and in process of explosive deflagration they accordingly measure distance to the object and distance to the hole for appropriate focusing of laser radiation at the object of neutralisation.

EFFECT: higher reliability of detonation-free neutralisation of explosive objects.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к лазерной технике, конкретно к способам лазерной нейтрализации взрывоопасных объектов, и может быть использовано для бездетонационного обезвреживания мин, неразорвавшихся боеприпасов, других взрывоопасных предметов, далее - взрывоопасных объектов.The invention relates to laser technology, specifically to methods for laser neutralization of explosive objects, and can be used for detonation-free detonation of mines, unexploded ordnance, other explosive objects, and further explosive objects.

Известен способ лазерной нейтрализации взрывоопасных объектов (http://en.wikipedia.org/wiki/ZEUS-HLONS), основанный на использовании лазерного луча для локального нагрева оболочки удаленного взрывоопасного объекта, вызывающего внутреннее локальное испарение или горение взрывчатого вещества с последующим обезвреживанием объекта посредством термовзрыва малой интенсивности, разрушающего объект без детонации его взрывчатого вещества.A known method of laser neutralization of explosive objects (http://en.wikipedia.org/wiki/ZEUS-HLONS), based on the use of a laser beam for local heating of the shell of a remote explosive object, causing internal local evaporation or burning of explosive followed by the neutralization of the object by thermal explosion of low intensity, destroying the object without detonation of its explosive.

Наиболее близким к заявленному способу по назначению и технической сущности является способ лазерной нейтрализации взрывоопасных объектов (WO 2006103655, МПК Н0133/00, 2006), включающий обнаружение объекта с помощью видеокамеры, наведение на него кинетического орудия (пулемета), выполнение в корпусе объекта отверстия при помощи кинематического снаряда (пули), генерацию при помощи волоконного лазера мощного лазерного излучения, формирование при помощи формирующего телескопа остронаправленного лазерного пучка, наведение его на пробитое отверстие, дефлаграцию через пробитое отверстие взрывчатого вещества объекта лазерным пучком.Closest to the claimed method for its intended purpose and technical essence is a method of laser neutralization of explosive objects (WO 2006103655, IPC H0133 / 00, 2006), which includes detecting an object using a video camera, pointing a kinetic gun (machine gun) at it, making holes in the object’s body when using a kinematic projectile (bullet), generating a powerful laser radiation with a fiber laser, forming a laser beam with a forming telescope, pointing it at a punched hole, deflagration through a punched hole of an explosive of an object with a laser beam.

Недостатком известного способа является относительно высокая вероятность детонации взрывчатого вещества взрывоопасного объекта за счет кинематического удара о корпус объекта кинетического снаряда при пробивании в корпусе отверстия.The disadvantage of this method is the relatively high probability of detonation of an explosive of an explosive object due to a kinematic impact on the object body of a kinetic projectile when punching holes in the body.

Задачей изобретения является снижение вероятности детонации взрывчатого вещества объекта при его обезвреживании. Технический результат - повышение надежности бездетонационной дефлаграции взрывчатого вещества.The objective of the invention is to reduce the likelihood of detonation of an explosive substance of an object during its disposal. The technical result is an increase in the reliability of detonation-free deflagration of explosives.

Достижение заявленного технического результата и, как следствие, решение поставленной технической задачи достигаются тем, что способ лазерной нейтрализации взрывоопасных объектов, включающий обнаружение объекта в видимом или инфракрасном диапазоне электромагнитных волн, дистанционное выполнение в корпусе объекта сквозного отверстия и дефлаграцию взрывчатого вещества объекта сфокусированным лазерным излучением через отверстие в его корпусе, согласно изобретению выполнение сквозного отверстия в корпусе объекта производят тепловой энергией непрерывного лазерного излучения повышенной мощности путем прожига, а дефлаграцию взрывчатого вещества объекта через отверстие в его корпусе ведут при пониженной мощности лазерного излучения, причем в процессе дистанционного пробивания в корпусе объекта сквозного отверстия и в процессе дефлаграции взрывчатого вещества через образованное отверстие в корпусе взрывоопасного объекта измеряют соответственно дальность до объекта и дальность до отверстия для соответствующей фокусировки лазерного излучения на объекте обезвреживания.The achievement of the claimed technical result and, as a result, the solution of the technical problem is achieved by the fact that the method of laser neutralization of explosive objects, including detecting an object in the visible or infrared range of electromagnetic waves, remote execution of a through hole in the object’s body and deflagration of the object’s explosive material by focused laser radiation through the hole in its body, according to the invention, the through hole in the body of the object is performed thermally energy of continuous laser radiation of increased power by burning, and the deflagration of an explosive substance of an object through an opening in its body is carried out at a reduced laser radiation power, moreover, in the process of remote penetration of a through hole in an object’s body and in the process of deflagration of an explosive through a formed hole in an explosive object’s body respectively, the distance to the object and the distance to the hole are measured for the corresponding focusing of laser radiation on the object living.

При этом измерение дальности до объекта и дальности до отверстия в его корпусе осуществляют с помощью лазерного дальномера, а прожигание отверстия в корпусе взрывоопасного объекта и дефлаграцию его взрывчатого вещества - с помощью волоконного лазера регулируемой мощности. В процессе прожигания корпуса взрывоопасного объекта увеличенных размеров вручную или автоматически изменяют угловое положение сфокусированного лазерного излучения для создания фигурного выреза или полного разреза корпуса объекта.In this case, the measurement of the distance to the object and the distance to the hole in its body is carried out using a laser range finder, and the burning of the hole in the body of an explosive object and the deflagration of its explosive is carried out using a fiber laser of adjustable power. In the process of burning the housing of an explosive explosive object of increased size, manually or automatically change the angular position of the focused laser radiation to create a figured cutout or a complete cut of the object’s body.

Введение указанных отличительных признаков позволяет обеспечить дефлаграцию взрывчатого вещества через отверстие, прожигаемое лазером в корпусе боеприпаса, и тем самым исключить необходимость кинематического пробивания отверстия в корпусе взрывоопасного боеприпаса, приводящего к его детонации. Указанное техническое преимущество позволяет повысить надежность бездетонационной дефлаграции взрывчатого вещества и, как следствие, снизить вероятность детонации взрывчатого вещества объекта при его обезвреживании.The introduction of these distinguishing features allows for the deflagration of explosives through the hole burned by a laser in the shell of the munition, and thereby eliminates the need for kinematic punching of the hole in the shell of the explosive ordnance, leading to its detonation. The specified technical advantage allows to increase the reliability of detonation-free deflagration of explosives and, as a result, to reduce the likelihood of detonation of the explosive of an object during its disposal.

На фиг.1 представлен пример функциональной схемы лазерной установки, реализующей предлагаемый способ нейтрализации взрывоопасных объектов, на фиг. 2 - фотографии процесса дефлаграции взрывчатого вещества боеприпаса сфокусированным излучением волоконного лазера.In Fig.1 presents an example of a functional diagram of a laser installation that implements the proposed method of neutralizing explosive objects, in Fig. 2 - photographs of the process of deflagration of an explosive ordnance by focused radiation from a fiber laser.

Способ лазерной нейтрализации взрывоопасных объектов включает визуальное обнаружение объекта с помощью видеокамеры, установленной жестко, например, на оптическом телескопе. После обнаружения взрывоопасного объекта его облучают импульсным лазерным излучением видимого диапазона электромагнитных волн. Далее по положению пятна видимого лазерного излучения на корпусе объекта корректируют угловое положение оптической оси видеокамеры и телескопа до установки объекта на их центральной оси. Одновременно по величине задержки отраженного от объекта импульса видимого лазерного излучения относительно зондирующего импульса определяют дальность до объекта обезвреживания, устанавливают фокусное расстояние телескопа, равное измеренной дальности до объекта обезвреживания. Затем включают лазер в режиме повышенной мощности, например волоконный, невидимого диапазона электромагнитных волн и фокусируют телескопом его излучение в выбранном месте на корпусе объекта обезвреживания. При этом дистанционно производится точечное прожигание, фигурная вырезка или лазерный разрез корпуса взрывоопасного объекта. После прожигания или разрезания корпуса объекта оператор снижает мощность волоконного лазера до значения, необходимого для дефлаграции (испарения и/или выгорания) его взрывчатого вещества сфокусированным излучением волоконного лазера. Момент окончания нейтрализации взрывоопасного объекта оператор определяет визуально по окончании дымообразования и/или свечения факела горения взрывчатого вещества.The method of laser neutralization of explosive objects includes visual detection of the object using a video camera mounted rigidly, for example, on an optical telescope. After the detection of an explosive object, it is irradiated with pulsed laser radiation of the visible range of electromagnetic waves. Further, according to the position of the spot of visible laser radiation on the body of the object, the angular position of the optical axis of the video camera and telescope is adjusted before the object is installed on their central axis. At the same time, by the amount of delay of the visible laser radiation pulse reflected from the object relative to the probe pulse, the distance to the object of neutralization is determined, the focal length of the telescope is set equal to the measured distance to the object of neutralization. Then, the laser is turned on in a high-power mode, for example, a fiber, of the invisible range of electromagnetic waves and the telescope focuses its radiation in a selected place on the body of the neutralization facility. At the same time, point-burning, figured notch or laser section of the body of an explosive object is remotely performed. After burning or cutting the body of the object, the operator reduces the power of the fiber laser to the value necessary for the deflagration (evaporation and / or burning) of its explosive by focused radiation from the fiber laser. The operator determines the moment of completion of the neutralization of an explosive hazardous object visually upon completion of smoke generation and / or illumination of the explosive flame.

Лазерная установка, реализующая предложенный способ лазерной нейтрализации взрывоопасных объектов, содержит выносной иттербиевый волоконный лазер 1, пульт 2 управления огнем комплекса, а также жестко установленные на платформе 3, снабженной карданным подвесом 4, фокусирующий телескоп 5, на выходе которого установлен дефлектор 6 для точного управления пространственным положением лазерного луча, видеокамеру 7, дальномер 8, полупроводниковый лазер 9 - указку видимого диапазона электромагнитных волн, блок 10 сведения лучей лазера 9 - указки и волоконного лазера 1. Блок 10 по входу соединен гибкими оптическими кабелями 11 и 12 с выходами лазера 9 и 1 соответственно, а по выходу - с оптическим входом фокусирующего телескопа 5. Пульт 2 управления огнем комплекса выполнен в виде рабочего места оператора и содержит ЭВМ 2.1, а также соединенные с ней монитор 2.2, клавишную панель управления 2.3, манипуляторы 2.4 ручного управления карданной подвеской 4 по азимуту и углу места, а также блок 2.5 адаптеров для соединения ЭВМ 2.1 интерфейсными линиями связи по сигнальным и управляющим сигналам с волоконным лазером 1, карданным подвесом 4, фокусирующим телескопом 5, дефлектором 6, видеокамерой 7, дальномером 8 и полупроводниковым лазером 9.A laser installation that implements the proposed method for laser neutralization of explosive objects contains a remote ytterbium fiber laser 1, a complex fire control panel 2, and a focusing telescope 5 rigidly mounted on a platform 3 equipped with a gimbal suspension 4, at the output of which a deflector 6 is mounted for precise control the spatial position of the laser beam, a video camera 7, a range finder 8, a semiconductor laser 9 - a pointer to the visible range of electromagnetic waves, block 10 information of the rays of the laser 9 - pointers and of a curl laser 1. Block 10 at the input is connected by flexible optical cables 11 and 12 with the outputs of the laser 9 and 1, respectively, and at the output with the optical input of the focusing telescope 5. The control panel 2 of the fire of the complex is made in the form of an operator’s workstation and contains a computer 2.1, as well as the monitor 2.2 connected to it, the keypad 2.3, the manipulators 2.4 for manual control of the universal joint suspension 4 in azimuth and elevation, as well as the adapter block 2.5 for connecting the computer 2.1 with interface lines for signaling and control signals with fiber laser 1, gimbal 4, focusing telescope 5, deflector 6, video camera 7, range finder 8 and semiconductor laser 9.

Пример 1. Способ лазерной нейтрализации малогабаритных боеприпасов сфокусированным лазерным излучениемExample 1. The method of laser neutralization of small-sized ammunition by focused laser radiation

Оператор с пульта 2 и с помощью ручных манипуляторов 2.4 ручного управления карданной подвеской 4 по азимуту и углу места наводит перекрестие прицела видеокамеры 7 на цель, например на обнаруженную мину. Далее после грубой наводки на цель он включает лазер 9 - указку и производит точную наводку оптической оси телескопа 5 на выбранную точку прожига корпуса цели. Одновременно дальномер 8 измеряет расстояние до выбранной точки и выдает измеренные значения через блок 2.5 на ЭВМ 2.1. ЭВМ 2.1 сравнивает значения фокусного расстояния телескопа 5 с измеренными значениями дальности дальномера 8 и выдает корректирующий сигнал на фокусирующий вход телескопа 5. После отработки корректирующего сигнала телескопом 5 последний через ЭВМ 2.1 выдает сигнал на включение волоконного лазера 1. Мощное излучение лазера 1 проходит по оптическому кабелю 11 в блок 9 сведения лучей и телескопом 5 фокусируется на выбранной точке прожига корпуса цели. Изображение цели, а также место и процесс прожига через видеокамеру 6 и блок 2.5 адаптеров передается на монитор 2.2. Оператор вручную удерживает маркерный крест (перекрестие 5 телескопа) на точке прожига обезвреживаемого объекта. После окончания прожига корпуса цели оператор с панели управления 2.3 пульта 2 выдает сигнал блока 2.5 адаптеров на лазер 1 для снижения его мощности и перехода в режим бездетонационного выплавления (дефлаграции) взрывчатого вещества нейтрализуемого объекта. Окончание дефлаграции и обезвреживания взрывоопасного объекта фиксируется по моменту окончания свечения факела горения его взрывчатого вещества.The operator from the remote control 2 and with the help of manual manipulators 2.4 of manual control of the universal joint suspension 4 in azimuth and elevation angle points the crosshair of the sight of the video camera 7 at the target, for example, at a detected mine. Then, after rough aiming at the target, he turns on the laser 9 - pointer and makes an accurate aiming of the optical axis of the telescope 5 at the selected burning point of the target body. At the same time, the range finder 8 measures the distance to the selected point and provides the measured values through block 2.5 on the computer 2.1. Computer 2.1 compares the values of the focal length of telescope 5 with the measured values of the range finder 8 and generates a correction signal to the focusing input of the telescope 5. After the correction signal is processed by telescope 5, the latter sends a signal to turn on fiber laser 1 through computer 2.1. Powerful radiation from laser 1 passes through an optical cable 11 to the beam converting unit 9 and the telescope 5 focuses on the selected burning point of the target body. The image of the target, as well as the place and the process of burning through the video camera 6 and the adapter block 2.5 is transmitted to the monitor 2.2. The operator manually holds the marker cross (crosshair 5 of the telescope) at the pierce point of the object to be neutralized. After the burning of the target’s body is completed, the operator from the control panel 2.3 of the console 2 issues a signal from the adapter block 2.5 to the laser 1 to reduce its power and switch to the mode of detonation-free melting (deflagration) of the explosive of the neutralized object. The end of the deflagration and neutralization of an explosive object is recorded at the moment of the end of the glow of the burning torch of its explosive.

Точечная дефлаграция и обезвреживание боеприпаса путем прожигания узкого отверстия в его корпусе, приведенные в примере 1, требуют больших затрат времени на выжигание взрывчатого вещества и применимы для малоразмерных мин и боеприпасов.Point deflagration and disposal of ammunition by burning a narrow hole in its body, shown in example 1, require a lot of time to burn explosives and are applicable for small mines and ammunition.

Пример 2. Способ лазерной нейтрализации крупногабаритных боеприпасов сфокусированным лазерным излучениемExample 2. The method of laser neutralization of large-sized ammunition by focused laser radiation

Способ обезвреживания крупногабаритных боеприпасов в целом аналогичен процессу обезвреживания малогабаритных боеприпасов. Отличие состоит в том, что после наведения и фокусировки мощного лазерного излучения на центре корпуса крупногабаритного боеприпаса оператор, удерживая перекрестие телескопа на выбранной точке прицеливания, включает дефлектор 6. Дефлектор 6 по заданной программе управления ЭВМ 2.1 изменяет пространственное положение сфокусированного пятна на корпусе цели, осуществляя резку ее корпуса, фигурный вырез или разрез для доступа к взрывчатой начинке боеприпаса. Увеличенный размер вырезанного отверстия ускоряет процесс дефлаграции взрывчатого вещества и его выплавления из крупногабаритного боеприпаса и снижает затраты времени и энергии на его обезвреживание.The method for the disposal of large-sized ammunition is generally similar to the process for the disposal of small-sized ammunition. The difference is that after pointing and focusing powerful laser radiation on the center of the large-sized ammunition shell, the operator, holding the telescope’s crosshair at the selected aiming point, turns on the deflector 6. The deflector 6 changes the spatial position of the focused spot on the target’s body by the given control program 2.1 by cutting its body, curly cut or cut for access to the explosive filling of ammunition. The increased size of the cut-out hole accelerates the process of deflagration of the explosive and its smelting from large-sized ammunition and reduces the time and energy spent on its disposal.

Изобретение разработано на уровне технического проекта и опытных экспериментов по лазерной нейтрализации боеприпасов.The invention was developed at the level of a technical design and experimental experiments on laser neutralization of ammunition.

Claims

1. A method of laser neutralization of explosive objects, including detecting an object in the visible or infrared range of electromagnetic waves, remotely performing a through hole in an object body and deflagrating an object explosive with laser radiation through an opening in its body, characterized in that a through hole is made in the object body thermal energy of continuous laser radiation of increased power by burning, and the deflagration of the explosive of the object through the hole in The body is driven in continuous mode at a reduced laser radiation power, and in the process of remote penetration of the through hole in the object body and in the process of explosive deflagration through the formed hole in the body of the explosive object, the distance to the object and the distance to the hole are measured for the corresponding focusing of laser radiation on object of neutralization.

2. The method according to claim 1, characterized in that the measurement of the distance to the object and the distance to the hole in its body is carried out using a laser range finder, and the burning of the hole in the body of an explosive object and the deflagration of its explosive is carried out using a fiber laser of adjustable power.

3. The method according to claim 1, characterized in that in the process of burning the housing of an explosive explosive object of increased size manually or automatically change the angular position of the focused laser radiation to create a figured notch or a complete cut of the object body.