Корабельная пусковая установка

Корабельная пусковая установка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области военной техники, в частности к ракетному вооружению, и может быть использовано в качестве зенитно-ракетных комплексов надводных кораблей.

Уровень техники

Известен высокоэффективный переносной зенитно-ракетный комплекс "Игла". ПЗРК "Игла" предназначался для применения сухопутными войсками. Высокие тактико-технические характеристики делают комплекс одним из самых конкурентоспособных видов оружия в своем классе. Идея применения ПЗРК "Игла" на надводных кораблях ВМФ обещает значительно повысить характеристики корабельной противовоздушной обороны.

Известно применение ПЗРК "Игла" на надводных кораблях речных дозоров (Военные знания. Ноябрь, 1998, стр.29-30), патрульных катерах (Военный парад. Июль-август, 1999, стр.124-126), противолодочных кораблях (Военный парад, Сентябрь-октябрь, 1996, стр.92-95). В указанных проектах ПЗРК "Игла" применяются для стрельбы по воздушным целям с плеча оператора. Однако спецификой этого комплекса является необходимость высокоточного наведения ракеты на цель. В условиях качки и маневров корабля сложно обеспечить вручную стабильное и высокоточное наведение ракет типа "Игла", особенно во время боя. Все это резко снижает высокие потенциальные возможности комплекса.

В качестве наиболее близкого аналога выбрана известная корабельная пусковая установка, содержащая несущую конструкцию, предназначенную для установки ракетного вооружения и выполненную в виде опорно-поворотного устройства, включающего платформу наведения, предназначенную для установки средств наведения, и систему управления (RU 2135391 С1, 27.08.1999).

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание корабельной ракетной пусковой установки ближнего действия, обладающей улучшенными тактико-техническими характеристиками.

В результате решения данной задачи обеспечивается возможность получения совокупности технических результатов, заключающихся в обеспечении стрельбы залпом, снижении массогабаритных характеристик пусковой установки, повышении быстродействия и точности наведения ракет на цели, повышении стабильности захвата целей (особенно низколетящих) и их сопровождения, расширении эксплуатационных и функциональных возможностей установки. Дополнительным техническим результатом является повышение надежности боевой работы и живучести систем вооружения, требующих наведения на цель, установленных на корабле.

Указанная совокупность технических результатов достигается тем, что корабельная пусковая установка содержит несущую конструкцию, предназначенную для установки ракетного вооружения, несущая конструкция выполнена в виде опорно-поворотного устройства, содержащего платформу наведения, предназначенную для установки средств наведения и пусковых модулей зенитных ракет типа "Игла", приводы вертикального и горизонтального поворота платформы наведения и систему управления, при этом пусковые модули зенитных ракет типа "Игла" устанавливаются на платформе наведения так, что их оси в вертикальной плоскости наклонены под углом от 6 градусов до 16 градусов к оптической оси визирования средств наведения, а оси пусковых модулей, установленных симметрично относительно вертикальной оси поворота платформы наведения, составляют угол от 1,5 градусов до 5 градусов друг с другом.

Отличительной особенностью настоящего изобретения является то, что универсальные пусковые модули ПЗУР типа "Игла" установлены на надводом корабле на опорно-поворотном устройстве (так называемой турельной установке),содержащем платформу наведения, поворачивающуюся в горизонтальной и вертикальной плоскостях под действием силовых следящих приводов вертикального и горизонтального наведения. Другой отличительной особенностью является то, что средства наведения и пусковые модули установлены на единой платформе наведения, т.е. оптическая ось визирования средств наведения ориентируется в пространстве совместно с зенитными ракетами. Оси пусковых модулей зенитных ракет типа "Игла", симметрично установленных относительно вертикальной оси поворота платформы наведения, завышены относительно оптической оси визирования средств наведения на угол от 6 до 16 градусов и одновременно с этим составляют друг с другом угол от 1,5 до 5 градусов.

Краткое описание чертежей

На ФИГ.1 изображен общий вид установки и структура системы управления.

На ФИГ.2 схематично изображен вид спереди на опорно-поворотное устройство.

На ФИГ.3 схематично представлен вид сверху на расположение пусковых модулей ракет типа "Игла".

На ФИГ.4 схематично представлен вид сбоку на центральный разрез А-А на ФИГ.2.

Осуществление изобретения

К современному ракетному вооружению кораблей предъявляются жесткие, постоянно возрастающие требования по быстродействию, массе, надежности, универсальности и т.д.

Корабельная ракетная пусковая установка в соответствии с настоящим изобретением содержит несущую конструкцию, на которой установлено ракетное вооружение, как показано на ФИГ.1. Несущая конструкция выполнена в виде опорно-поворотного устройства, содержащего платформу наведения, предназначенную для установки средств наведения 2 и пусковых модулей 1 зенитных ракет типа "Игла" (ФИГ.2), приводы вертикального и горизонтального поворота платформы наведения и систему управления. Установка средств наведения и пусковых модулей на единую платформу наведения жестко связывает положение оптической оси визирования с положением оптических осей головок самонаведения ракет типа "Игла", что повышает быстродействие и точность наведения ракет на цели, а также повышает стабильность захвата целей (особенно низколетящих) и их сопровождение. В качестве средств наведения может быть использован телевизионный визир и/или тепловизор.

На ФИГ.1 изображена также структура системы управления пусковой установкой.

ЦУ - сигналы целеуказания. ТИ - телевизионный индикатор. ПУ - пульт управления, т.е. рабочее место оператора системы, с которого он наблюдает воздушную обстановку в телевизионном индикаторе, и в случае необходимости дает команды на автоматическое или ручное сопровождение цели, пуск ракеты, запуск тестовых программ системы управления и т. д. ЦВК - центральный вычислительный комплекс, решающий, в частности, задачи наведения, сопровождения, предстартовой подготовки. ТА - телевизионный автомат, выполняющий функции обработки видеосигнала для подачи на ЦВК и автоматическое сопровождение выбранного образа цели. УУПр - устройство управления приводами, формирующее управляющие сигналы для приводов. ТУ - турельная установка. ВС - видеосигнал.

В качестве ракетного вооружения используются зенитные ракеты типа "Игла". Могут быть использованы любые модификации ПЗРК типа "Игла", в частности, "Игла-1", "Игла-С". Универсальные пусковые модули этого комплекса устанавливаются и закрепляются на платформе наведения.

Пусковые модули 1 зенитных ракет типа "Игла", как показано на ФИГ.4, устанавливаются на платформе наведения так, что их оси в вертикальной плоскости наклонены под углом β от 6 градусов до 16 градусов к оптической оси 4 визирования средств наведения 2. Угловое завышение при установке пусковых модулей относительно оси 4 визирования необходимо для реализации режима стрельбы “горка”, необходимого для поражения низколетящих целей. При такой установке пусковых модулей обеспечивается баллистическая траектория к цели, в то время как оптическая ось 4 визирования средств наведения 2 направлена непосредственно на цель. Указанный диапазон установлен экспериментально для эффективной боевой работы в условиях качки корабля. При угле β меньше 6 градусов недостаточно эффективно используются свойства внутренних средств наведения ракет типа "Игла", а при угле β больше 16 градусов имеет место слишком большое отклонение траектории полета ракеты от линии визирования, что снижает вероятность поражения целей (особенно низколетящих).

Оси пусковых модулей, установленных симметрично относительно вертикальной оси поворота платформы наведения, составляют угол от 1,5 градусов до 5 градусов друг с другом, как показано на ФИГ.3. Такая установка ракет необходима для обеспечения стрельбы залпом.

Стрельба залпом связана со следующими трудностями.

Одновременный старт двух ракет может привести к тому, что средства самонаведения (т.е. оптическая головка самонаведения 3) одной из них захватят тепловое поле соседней ракеты в качестве цели. В результате этого ракета примет новое целеуказание от внутренних средств наведения и поразит свою ракету. Чтобы этого не произошло, необходимо разместить ракеты, стартующие залпом не параллельно, а под небольшим углом друг к другу, т.е. обеспечить небольшое расхождение головных частей. В этом случае ракеты, стартующие одновременно, в силу своей разной ориентации полетят к цели по разным траекториям, одна из которых будет короче другой. Даже если отставшая ракета и захватит впереди летящую в качестве цели, то, поскольку ракеты идентичны и скорости полета одинаковы, она ее просто не догонит. На ФИГ.3 схематично представлен вид сверху на размещение ракет, установленных с “развалом” α. Опытным путем установлено, что угол α между осями ракет, установленных симметрично относительно вертикальной оси поворота платформы наведения, т.е. между ракетами, стартующими одновременно в залпе, должен составлять величину от 1,5 градусов до 5 градусов. Если угол будет меньше 1,5 градусов, то разница в пути к цели будет небольшая и возможно поражение одной ракеты другой. При угле более 5 градусов возникнут трудности в одновременном наведении ракет на одну цель. Выбор именно такого диапазона обусловлен применением ракет типа "Игла" в специфических условиях корабля. На выбор угла α оказывают влияние характеристики маневренности корабля, его скорости. Таким образом указанный диапазон экспериментально выбран для условий морского базирования ПЗРК типа "Игла".

Оптимально, чтобы на опорно-поворотном устройстве было установлено четное количество, но не менее четырех зенитных ракет типа "Игла". Это позволит вести огонь залпами из двух ракет. Ракеты могут быть установлены традиционно симметрично от центра установки. Возможна установка ракет друг под другом.

Универсальные пусковые модули представляют собой сборку собственно ракеты с блоком, содержащим необходимые для боевой работы функциональные узлы (питания, обработки сигналов и т.д.). На ФИГ.2 схематично показана пусковая установка с пусковыми модулями, каждый из которых имеет две ракеты типа "Игла".

Для обеспечения надежного ведения огня важно оптимально выбрать расстояние между пусковыми модулями. Опытным путем установлено, что оптимальным является расстояние L от 70 см до 260 см, как показано на ФИГ.2. При расстоянии L между пусковыми модулями меньше 70 см невозможна стрельбы залпом, т. к. реактивная струя стартующей ракеты своим тепловым полем воздействует на головную часть соседней стартующей ракеты, в результате чего последняя своими средствами самонаведения может захватить ее в качестве цели и поразить. Кроме этого, при малом расстоянии затруднено обслуживание и заряжание установки. При расстоянии больше 260 см резко повышаются габариты установки и ее масса, что приводит повышению инерционности и, следовательно, снижению быстродействия.

Наведение ракет на цель осуществляется механизмом наведения по курсу (горизонтальное наведение) и механизмом наведения по углу места (вертикальное наведение). Данные механизмы могут быть реализованы любым известным образом.

Например, механизм наведения по курсу может быть выполнен в виде платформы, установленной с возможностью вращения вокруг вертикальной оси и снабженной приводом вращения. Механизм наведения по углу места может быть выполнен в виде пары винтовых передач, снабженных приводом. Вращение винтов преобразуется в поступательные движения механизмов, которые обеспечивают перемещение ракет в вертикальной плоскости. В ходе испытаний и учений установлено, что для наиболее эффективной боевой работы механизмы опорно-поворотного устройства должны обеспечивать углы наведения по азимуту от минус 130 градусов до плюс 130 градусов и по углу места от минус 15 градусов до плюс 60 градусов. Выполнение опорно-поворотного устройства с большими диапазонами углов наведения значительно усложняет и удорожает устройство без существенного повышения тактико-технических характеристик. Одновременная работа двух механизмов позволяет наводить ракету на любую цель, находящуюся в зоне поражения.

Опорно-поворотное устройство и система управления выполнены с возможностью наведения ракетного вооружения с учетом качек корабля, изменения курса, а также с учетом выполняемого маневра. Как известно, головка самонаведения ракет типа "Игла" может самостоятельно захватить и сопровождать цель в секторе с центральным углом не более 1 градуса. В зависимости от погодных условий бортовая и/или килевая качка могут вызывать отклонение корабля на угол до 16 градусов и более. Резкое изменение курса движения или выполнение маневра также может привести к тому, что цель выйдет из сектора захвата и сопровождения головкой самонаведения ракеты "Игла".

В связи с этим необходимо, чтобы система управления и опорно-поворотное устройство обеспечивали компенсацию изменения положения корабля в результате качки, маневра и т.д., т.е. обеспечивали стабилизацию положения и ориентации ракет в пространстве вне зависимости от движения самого корабля. Это может быть достигнуто созданием системы управления установкой, обладающей свойствами следящей системы. Суть следящей системы состоит в том, что информация с навигационных датчиков, а также с датчиков качки, в реальном времени обрабатывается системой управления, пересчитывается и формируется в управляющее воздействие, подаваемое на приводы механизмов опорно-поворотного устройства. Приводы отрабатывают полученные сигналы, перемещая ракету относительно корабля, но сохраняя ее ориентацию на цель, что обеспечивает постоянный захват и сопровождение цели средствами самонаведения ракеты. Отработанное перемещение преобразуется соответствующими датчиками положения и в режиме обратной связи передается в систему управления, которая определяет сигнал рассогласования и в случае необходимости повторяет цикл. Точно в таком же режиме работает система управления и при передаче сигналов целеуказания на приводы опорно-поворотного устройства.

Крайне важно обеспечить оптимальное быстродействие опорно-поворотного устройства по отработке сигналов целеуказания, качек корабля, изменения курса и т.д. При небольшой скорости отработки сигналов установка не обеспечивает необходимого быстродействия, что снижает тактико-технические характеристики при борьбе с быстролетящими целями. При слишком высокой скорости отработки система самонаведения ракеты может не успеть захватить цель на ходу (например, в режиме сканирования воздушного пространства в поисках цели), поскольку система самонаведения, находящаяся в головке ракеты, обладает определенной инерционностью. Кроме собственных свойств ракеты на выбор данного параметра влияют тактико-технические характеристики современных целей.

Опытным путем установлено, что оптимальной является скорость отработки сигналов механизмами опорно-поворотного устройства до 50 градусов в секунду.

Именно при таких значениях обеспечивается надежный и стабильный захват и сопровождение статистически наиболее вероятных целей.

Для повышения надежности и расширения функциональных возможностей система управления выполнена с возможностью принятия целеуказания как от общекорабельных систем обнаружения, наведения и сопровождения целей, а также от навигационных систем, так и от автономной системы наведения. Общекорабельные системы управления и наведения вырабатывают внешние сигналы целеуказания с учетом возможностей и состояния всех имеющихся на вооружении корабля огневых средств. Это обеспечивает наиболее эффективное использование вооружения корабля. Внешние сигналы целеуказания могут вырабатываться как в корабельной системе координат (относительной), так и в географической (абсолютной). В таком режиме система управления пусковой установкой обеспечивает прием сигналов внешнего целеуказания, вырабатывает управляющие воздействия на приводы опорно-поворотного устройства и при захвате цели осуществляет пуск ракеты типа "Игла".

Однако общекорабельные системы могут быть в бою выведены из строя. Тогда система управления переходит в автономный режим. Его суть состоит в том, что вырабатывается сигнал внутреннего целеуказания, например оптико-электронной системой наведения, входящей в систему управления. Оптико-электронная система содержит телевизионную камеру, установленную на платформе наведения опорно-поворотного устройства, формирующую телевизионный сигнал. Далее полученный телевизионный сигнал обрабатывается и из него выделяется объект сопровождения, т.е. цель. Далее система определяет координаты цели, оценивает параметры ее движения и вырабатывает управляющие воздействия на привода опорно-поворотного устройства. Эти воздействия отрабатываются приводами и ракета наводится на цель.

Система управления, включающая оптико-электронную систему, обеспечивает захват и сопровождение цели как в автоматическом, так и в ручном режимах. Автоматический захват и удержание цели осуществляется посредством оптического канала. При необходимости пусковая установка может управляться оператором вручную с рубочного прибора по телевизионному каналу. Кроме управления собственными ракетами, внутреннее целеуказание может быть передано на другое вооружение, находящееся на корабле.

Таким образом можно сделать следующие выводы.

Применение в корабельной пусковой установке ракет типа "Игла" на опорно-поворотном устройстве обеспечивает создание высокоэффективного средства зенитной противовоздушной обороны, обладающего минимальными массогабаритными характеристиками. Снижение массы и габаритов установки обеспечивается, во-первых, малой массой собственно ракет типа "Игла" по сравнению с другими аналогичными ракетами, а во-вторых, тем, что опорно-поворотное устройство, предназначенное для ракет типа "Игла", также будет значительно легче, чем опорно-поворотные устройства для ракет других типов. Это объясняется тем, что для перемещения легкой ракеты необходимы менее мощные, а следовательно, и менее тяжелые передачи, приводы, механизмы и т.д.

Возможность ведения огня залпом обеспечивается установкой пусковых модулей на платформе наведения с угловым “развалом” от 1,5 градусов до 5 градусов.

Завышение ракет в вертикальной плоскости относительно оптической оси визирования на угол от 6 до 16 градусов обеспечивает повышение вероятности поражения низколетящих высокоманевренных целей.

Выбор расстояния между крайней ракетой типа "Игла", установленной на опорно-поворотном устройстве, и ближайшей к ней установленной ракетой в пределах от 70 см до 160 см обеспечивает, с одной стороны, быстродействие при перемещении ракет, с другой стороны предотвращает влияние на ракету соседних ракет при стрельбе залпом.

Повышение быстродействия и точности наведения ракет на цели достигается размещением ракет типа “Игла” и средств наведения на единой платформе наведения автоматизированного опорно-поворотного устройства.

Повышение стабильности захвата цели и ее сопровождения, а также расширение эксплуатационных и функциональных возможностей установки достигается тем, что опорно-поворотное устройство и система управления выполнены с возможностью наведения ракетного вооружения с учетом качек корабля и/или изменения курса.

Повышение надежности боевой работы и живучести других систем вооружения, требующих наведения на цель, установленных на корабле, достигается тем, что ракетная пусковая установка в соответствии с настоящим изобретением имеет автономные средства наведения, информация от которых может быть передана на другие комплексы в случае выхода из строя общекорабельных систем или их собственных средств наведения.

1. Корабельная пусковая установка, содержащая несущую конструкцию, предназначенную для установки ракетного вооружения и выполненную в виде опорно-поворотного устройства, включающего платформу наведения, предназначенную для установки средств наведения и ракетного вооружения, приводы вертикального и горизонтального поворотов платформы наведения и систему управления, отличающаяся тем, что платформа наведения выполнена с возможностью установки на нее пусковых модулей переносного зенитно-ракетного комплекса (ПЗРК), при этом указанные пусковые модули установлены на платформе наведения с наклоном в вертикальной плоскости под углом 6°-16° к оптической оси визирования средств наведения, а оси пусковых модулей, установленных симметрично относительно вертикальной оси поворота платформы наведения, расположены под углом 1,5°-5° друг к другу.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что система управления включает оптико-электронную систему, обеспечивающую захват и сопровождение цели как в автоматическом, так и в ручном режимах.

3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что опорно-поворотное устройство и система управления выполнены с возможностью наведения ракет ПЗРК с учетом качек корабля и/или изменения курса как в автономном режиме, так и по целеуказанию от общекорабельных систем обнаружения, наведения и сопровождения целей.

4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что механизмы опорно-поворотного устройства выполнены с возможностью обеспечения углов наведения по курсу от минус 130° до плюс 130° и по углу места от минус 15° до плюс 60°.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что расстояние между пусковыми модулями ПЗРК, установленными симметрично относительно вертикальной оси поворота платформы наведения, составляет 70-260 см.