PL184038B1 - Sposób i system określania punktu padania wystrzelonego pocisku względem celu - Google Patents

Abstract

1. Sposób okreslania punktu padania wystrzelonego pocisku wzgledem celu, w którym sledzi sie cel przy pomocy wiazki radarowej, znamienny tym, ze podczas sledzenia celu przy pomocy pierwszej wiazki radarowej, kieruje sie druga wiazke radarowa powyzej celu, oczekuje sie na wystapienie pocisku w drugiej wiazce rada- rowej i okresla sie punkt padania na pod- stawie danych pomiarowych drugiej wiazki radarowej. F IG . 1 PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i system określania punktu padania wystrzelonego pocisku względem celu, zwłaszcza pocisku odpalanego z działa.

Przy odpalaniu pocisków jest ważne określanie położenia, w którym pocisk spadnie lub uderzy, na przykład w celu porównania tego położenia z poprzednio przewidywanym punktem padania. Kierunek odpalania kolejnego pocisku jest następnie regulowany dzięki proce184 038 durzę kalibracji podczas działania. Poza tym jest często ważne zapewnienie wskazania odległości chybienia celu.

Znane jest określanie punktu padania przy pomocy radarowego systemu przeszukiwania. Szczególnie w przypadku zastosowań w środowisku morskim, na przykład na morzu, położenie pocisku jest mierzone w momencie, w którym uderza on o wodę i detonuje. To powoduje powstawanie kolumny lub rozbryzgu wody w kierunku do góry. Na lądzie detonacja pocisku powoduje tuman kurzu. Rozbryzg wody lub tuman kurzu mogą być zarejestrowane przez radar przeszukujący, umożliwiając przez to określenie punktu padania.

Znane jest z opisu patentowego USA nr 4743907 urządzenie radarowe, które zawiera pierwszy i drugi radar, jeden ze stosunkowo szeroką wiązką radarową i drugi ze stosunkowo wąską wiązką, radarową. Określa się punkt padania na przykład wystrzelonego pocisku względem celu za pomocą śledzenia celów o małej wysokości, na które nie ma wpływu rozbryzg wody.

Znane jest ze szwedzkiego opisu patentowego nr 457119 urządzenie radarowe, które wytwarza pewną liczbę wiązek radarowych o różnych kątach podniesienia wraz z anteną obrotową. Dolatujący pocisk jest analizowany punktowo kolejno przez różne wiązki radarowe i za pomocą algorytmu jest obliczane miejsce wystrzelenia i padania pocisku.

Radiolokacyjne systemy śledzące, zawierające nadajniki do wytwarzania krótkich impulsów, zwłaszcza do śledzenia celów w powietrzu, są z reguły umieszczane na okrętach wojennych. Zapewniają one dobrą rozdzielczość i mają dużą szybkość aktualizacji.

Sposób według wynalazku polega na tym, że podczas śledzenia celu przy pomocy pierwszej wiązki radarowej, kieruje się drugą wiązkę radarową powyżej celu, oczekuje się na wystąpienie pocisku w drugiej wiązce radarowej i określa się punkt padania na podstawie danych pomiarowych drugiej wiązki radarowej.

Korzystnie określa się dane balistyczne pocisku dla wyznaczenia punktu padania.

Korzystnie stosuje się drugą wiązkę radarową węższą niż pierwsza wiązka radarowa.

Korzystnie pierwszą wiązkę radarową i drugą wiązkę radarową wytwarza się przez pojedynczą antenę przy pomocy dołączonych do niej elementów radarowych.

Korzystnie stosuje się pierwszą wiązkę radarową w paśmie 8-9,5 GHz i drugą wiązkę radarową w paśmie 34,5-35,5 GHz.

Korzystnie pierwszą i drugą wiązkę radarową wytwarza się na tym samym okręcie, z którego odpala się pocisk.

Korzystnie, jeżeli pocisk występuje w drugiej wiązce radarowej, za pomocą drugiej wiązki radarowej najpierw wykrywa się pocisk w obszarze wykrywania i następnie śledzi się pocisk w obszarze śledzenia, który jest znacznie mniejszy niż obszar wykrywania.

Korzystnie kierunek odpalania pocisku reguluje się na podstawie przewidywanego punktu padania.

W systemie, według wynalazku, radarowy układ przetwarzania jest dołączony do pierwszej i drugiej aparatury radarowej dla ustawiania pierwszej aparatury radarowej tak, że cel jest usytuowany w pierwszej wiązce radarowej i druga wiązka radarowa jest usytuowana bezpośrednio nad celem, dla wykrywania położenia pocisku w drugiej wiązce radarowej i przewidywania punktu padania pocisku na podstawie wykrywanego położenia pocisku.

W systemie, według innego przykładu wykonania wynalazku, radarowy układ przetwarzania jest dołączony do aparatury radarowej dla ustawiania aparatury radarowej tak, że cel jest usytuowany w pierwszej wiązce radarowej i druga wiązka radarowa jest usytuowana bezpośrednio nad celem, dla wykrywania położenia pocisku w drugiej wiązce radarowej i przewidywania punktu padania pocisku na podstawie wykrywanego położenia pocisku.

Zaletą wynalazku jest zapewnienie dobrej rozdzielczości i dużej szybkości aktualizacji, eliminując zakłócenia powodowane przez echo wytwarzane przez cel, dzięki czemu echo radiolokacyjne umożliwia jednoznaczne rozróżnienie celu. Dzięki temu, że druga wiązka radarowa jest węższa niż pierwsza wiązka radarowa, na przykład przez zastosowanie większej częstotliwości nadawania przy tych samych wymiarach anteny, następuje zmniejszenie podatności drugiej wiązki na zakłócające zjawisko występujące, gdy echo celu jest odbijane przez powierzchnię ziemi i odbite echo jest odbierane przez antenę radarową, zakłócając

184 038 prawdziwe echo celu. Zaletąjest także to, że są dokładniej określane azymut, kąt podniesienia i zasięg pocisku. Dzięki wynalazkowi stosuje się system, w którym pocisk jest oświetlony przez drugą wiązkę radarową, podczas gdy cel nieco zapobiega wytwarzaniu zakłócającego echa przez cel.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest uwidoczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia konfigurację, w której jest realizowany sposób określania punktu padania wystrzelonego pocisku względem celu, fig. 2 - system określania punktu padania wystrzelonego pocisku względem celu i fig. 3 - szczegółowo konfigurację z fig. 1 z uwzględnieniem położenia celu.

Figura 1 pokazuje okręt 1, na którym jest umieszczona radarowa aparatura śledząca 2 z anteną 3 oraz działo 4. Działo 4 odpaliło pocisk 5 w kierunku celu 6 po torze balistycznym 7. Działo 4, na przykład kalibru 76 mm, jest sterowane przez komputer sterujący 8 odpalaniem, który odbiera dane z komputera śledzącego 9, dołączonego do radarowej aparatury śledzącej 2. Radarowa aparatura śledząca 2, która jest wyposażona w antenę 3, wytwarza pierwszą wiązkę radarową 10 i drugą wiązkę radarową 11 i jest skierowana na powierzchnię celu 6. Druga wiązka radarowa 11 działa korzystnie w paśmie większych częstotliwości niż pierwsza wiązka radarowa 10 i jest w związku z tym węższa. To praktycznie eliminuje podatność na zjawisko zakłócania drugiej wiązki. Najbardziej właściwym pasmem częstotliwości jest pasmo I w zakresie 8 GHz-9,5 GHz dla peenvzeej wiązk i 10 i pasmo Ka w z^^łre<siei 34,5 GHz - 535,5 GHz dla drugiej wiązki 11, a szerokość wiązki w przybliżeniu 8 mrad, co powoduje, że druga wiązka radarowa 11 jest praktycznie nieczuła na echa wytwarzane przez cel. Ze względu na to, że pierwsza i druga wiązki radarowe są wytwarzane przez pojedynczą antenę 3, ich tory są sprzężone. Antena może być także skonstruowana tak, że druga wiązka jest obracana względem pierwszej wiązki, umożliwiając przez to pewną niezależność. Jest również możliwe zastosowanie dwóch pracujących niezależnie radarów śledzących, jeden do wytwarzania pierwszej wiązki radarowej i drugi do wytwarzania drugiej wiązki radarowej, a zastosowanie tylko jednej anteny jest ekonomiczne.

Zgodnie z zasadą podziału czasu, druga i pierwsza wiązka mogą być wytwarzane naprzemiennie, umożliwiając wytwarzanie obu wiązek przy pomocy jednego nadajnika i anteny.

Figura 2 przedstawia bardziej szczegółowo układ sterujący odpalaniem pocisku z okrętu wojennego z fig. 1. Radiolokacyjny układ przetwarzania 12 do wykrywania poruszających się celów odbiera dane celu z radarowej aparatury śledzącej 2 i na podstawie tych danych ustawia radarową aparaturę śledzącą 2 we właściwym położeniu. Radiolokacyjny układ przetwarzania 12 jest ponadto dołączony do komputera śledzącego 9 dla śledzenia każdego celu. Komputer śledzący 9 jest przeznaczony dla komputera sterującego 8 odpalaniem pocisku. W innym przypadku komputer sterujący 8 odpalaniem pocisku jest sterowany za pośrednictwem operatora, który działa na podstawie danych dostarczanych przez komputer śledzący 9.

Figura 3 przedstawia szczegółowo konfigurację z fig. 1 z uwzględnieniem położenia celu 6. Pokazane są także zasięgi 7A i 7B, pomiędzy którymi występuje tor 7 pocisku. Pocisk wchodzi do drugiej wiązki radarowej 11 w punkcie 13 i opuszcza wiązkę w punkcie 14. Rozpoczynając od punktu 14, punkt padania jest przewidywany na podstawie danych balistycznych i miejscowo mierzonego położenia pocisku w trzech wymiarach. Dane balistyczne zawierają kąt padania 15, na przykład przewidywany na podstawie tablicy odpalania, jak również prędkości końcowej pocisku i przyspieszenia końcowego. Odległość chybiona względem celu 6 jest następnie określana na podstawie mierzonego położenia celu i przewidywanego punktu padania. W przykładzie wykonania ten punkt padania jest zgodny z celem 6 i przewidywana odległość chybiona wynosi zero. Odległości chybione dla naprzemiennych torów 7A i 7B pocisku są oznaczone przez linie wymiarowe 16 i 17.

W przykładzie wykonania radar śledzący 2 jest dołączony do radarowego układu przetwarzania 12, który z kolei jest dołączony do komputera śledzącego 9. Stosując pierwszą wiązkę radarową 10, cel 6 jest śledzony w pierwszym obszarze śledzenia 18, który w przykładzie wykonania ma długość 300 m. Pierwsza wiązka radarowa ma szerokość 250 m w położeniu celu. W przykładzie wykonania odległość pomiędzy celem i okrętem wynosi 8000 m. Druga wiązka radarowa 11 jest kierowana, na przykład na podstawie sygnału z komputera

184 038 śledzącego 9, powyżej celu 6, w przykładzie wykonania pomiędzy 0,5 i 1,0 stopniem, zależnie od położenia celu. W przykładzie wykonania druga wiązka radarowa ma szerokość w przybliżeniu 60 m w położeniu celu 6. Pierwsza wiązka radarowa 10 jest wystarczająco szeroka do kontynuacji śledzenia celu 6. W danym czasie poprzednio odpalony pocisk 5 pojawia się na drodze drugiej wiązki radarowej, co na fig. 3 jest oznaczone przez punkt 13. Prędkość końcowa jest wówczas równa na przykład od 300 do 500 m/s, a kąt padania 15 wynosi na przykład 16 stopni. Radarowy układ przetwarzania 12, dołączony do komputera śledzącego 9, wykrywa pocisk przez rejestrację i selekcję echa celu w obszarze wykrywania 19 dla drugiej wiązki radarowej 11, w pobliżu celu, na podstawie składowych widma Dopplera. W przykładzie wykonania jest to realizowane przez nadawanie impulsów przez radar i przez wykrywanie możliwego echa dla impulsu. Jeżeli w obszarze wykrywania 19 echo jest wykrywane kolejno co najmniej dwukrotnie, przy zasadniczo przynajmniej takim samym zasięgu i składowych widma Dopplera, pocisk będzie wykrywany z szybkością alarmową o dostatecznie małym błędzie. W przykładzie wykonania obszar wykrywania 19 ma długość w przybliżeniu 1000 m. Pocisk jest śledzony przez ustalenie w radarowym układzie przetwarzania 12 obszaru śledzenia 20 dla położenia echa pocisku, to jest w punkcie 13. Obszar śledzenia 20 przesuwa się zgodnie z tym wzdłuż echa pocisku. W przykładzie wykonania radarowy układ przetwarzania 12 przekazuje pomiar położenia pocisku i prędkości do komputera śledzącego 9. W tym czasie położenie pocisku jest znane w trzech wymiarach, a pocisk przybliżył się bardzo do celu. Na podstawie ech celu drugiej wiązki radarowej i danych balistycznych dotyczących pocisku przewiduje się punkt padania pocisku. W momencie 14, w którym nie są odbierane żadne pomiary pocisku o wystarczającym stosunku sygnał-szum w badanym obszarze śledzenia, radarowy układ przetwarzania 12 przerywa pomiary pocisku. W tym momencie pocisk opuszcza drugą wiązkę radarową, zwykle 200 do 300 m przed miejscem, w którym pocisk uderza w cel lub wodę. Przy umożliwieniu wykrywania kilku pocisków odpalanych kolejno, radarowy układ przetwarzania 12 przerywa pomiary pocisku, skoro tylko kolejny pocisk jest wykrywany podwójnie przy tym samym zasięgu i zjawisku Dopplera, po czym ten pocisk jest śledzony. Komputer śledzący 9 przewiduje wówczas przyszły tor pocisku, który nie jest dłużej śledzony. Jest również możliwe śledzenie wielu pocisków równocześnie, zakładając, że komputer śledzący 9 jest przystosowany do tego celu.

Przewidywanie punktu padania jest dokonywane przez ekstrapolację od punktu 14 i jest znacznie dokładniejsze niż przewidywanie oparte tylko na początkowej prędkości podczas odpalania i danych balistycznych pocisku, gdy położenie pocisku jest znane w końcowym etapie toru. Nie jest potrzebne śledzenie pocisku w całym torze. Komputer śledzący 9 przekazuje teraz różnicę pomiędzy obliczonym punktem padania i przewidywanym punktem uderzenia, uwzględniając ich różne czasy ważności, tak zwane dane IAC, dla komputera sterującego 8 odpalaniem dla kalibracji w czasie działania. Na podstawie tego komputer sterujący 8 odpalaniem przestawia kierunek odpalania kolejnych pocisków. Jest ponadto możliwe przedstawianie obliczonego punktu padania wraz z celem 6, podobnie uwzględniając ich czasy ważności, na ekranie dla umożliwienia wskazania odległości chybienia celu.

Zastosowanie sposobu według wynalazku nie jest ograniczone do opisanej konfiguracji, lecz jest także właściwe dla pocisków o innych kalibrach, innych częstotliwościach nadawania wiązek radarowych lub innych wybranych obszarach śledzenia i wykrywania itd. Pociski, są rożnego rodzaju, stosowane w marynarce wojennej, a także w wojskach lądowych.

Pierwsza i druga wiązka radarowa jest wytwarzana na przykład przez pierwszą i drugą aparaturę radarową. Pierwsza wiązka służy wówczas do śledzenia celu, podczas gdy druga wiązka przebiega bezpośrednio nad celem i jest wówczas sterowana co do azymutu na podstawie danych śledzenia dotyczących pierwszej wiązki. To umożliwia wytwarzanie drugiej wiązki przez stosunkowo prosty radar.

W możliwym przykładzie wykonania pierwsza i druga wiązka radarowa stanowią pojedynczą wiązkę radarową, której główny płat charakterystyki przebiega powyżej celu, tak że zjawisko zakłócania przez echo pocisku jest rzeczywiście pomijalne lub nawet nie występuje. To można osiągnąć przy pomocy właściwie wybranej częstotliwości radarowej. Cel będzie nadal obecny w dolnej części głównego płata charakterystyki wiązki radarowej lub w bocznym

184 038 płacie, tak że cel jest wykrywany i śledzony. To jest możliwe, ponieważ cel zwykle wytwarza znacznie silniejsze echo niż pocisk. Ta sama pojedyncza wiązka radarowa jest wówczas stosowana do wykrywania pocisku i przewidywania punktu padania w sposób opisany powyżej.

FIG. 2

184 038

FIG. 3

184 038

FIG. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (10)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób określania punktu padania wystrzelonego pocisku względem celu, w którym śledzi się cel przy pomocy wiązki radarowej, znamienny tym, że podczas śledzenia celu przy pomocy pierwszej wiązki radarowej, kieruje się drugą wiązkę radarową powyżej celu, oczekuje się na wystąpienie pocisku w drugiej wiązce radarowej i określa się punkt padania na podstawie danych pomiarowych drugiej wiązki radarowej.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że określa się dane balistyczne pocisku dla wyznaczenia punktu padania.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że stosuje się drugą wiązkę radarową węższą niż pierwsza wiązka radarowa.

4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że pierwszą wiązkę radarową i drugą wiązkę radarową wytwarza się przez pojedynczą antenę przy pomocy dołączonych do niej elementów radarowych.

5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że stosuje się pierwszą wiązkę radarową w paśmie 8-9,5 GHz i drugą wiązkę radarową, w paśmie 34,5-35,5 GHz.

6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że pierwszą i drugą wiązkę radarową wytwarza się na tym samym okręcie, z którego odpala się pocisk.

7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że jeżeli pocisk występuje w drugiej wiązce radarowej, za pomocą drugiej wiązki radarowej najpierw wykrywa się pocisk w obszarze wykrywania i następnie śledzi się pocisk w obszarze śledzenia, który jest znacznie mniejszy niż obszar wykrywania.

8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że kierunek odpalania pocisku reguluje się na podstawie przewidywanego punktu padania.

9. System określania punktu padania wystrzelonego pocisku względem celu, zawierający radarowy układ przetwarzania i co najmniej jedną, aparaturę radarową do wytwarzania pierwszej wiązki radarowej i drugiej wiązki radarowej, znamienny tym, że radarowy układ przetwarzania (12) jest dołączony do pierwszej i drugiej aparatury radarowej dla ustawiania pierwszej aparatury radarowej tak, że cel jest usytuowany w pierwszej wiązce radarowej (10) i druga wiązka radarowa (11) jest usytuowana bezpośrednio nad celem (6), dla wykrywania położenia pocisku (5) w drugiej wiązce radarowej (11) i przewidywania punktu padania pocisku (5) na podstawie wykrywanego położenia pocisku.

10. System określania punktu padania wystrzelonego pocisku względem celu, zawierający radarowy układ przetwarzania i co najmniej jedną aparaturę radarową do wytwarzania pierwszej wiązki radarowej i drugiej wiązki radarowej, znamienny tym, że radarowy układ przetwarzania (12) jest dołączony do aparatury radarowej (2) dla ustawiania aparatury radarowej (2) tak, że cel (6) jest usytuowany w pierwszej wiązce radarowej (10) i druga wiązka radarowa (11) jest usytuowana bezpośrednio nad celem (6), dla wykrywania położenia pocisku (5) w drugiej wiązce radarowej (11) i przewidywania punktu padania pocisku (5) na podstawie wykrywanego położenia pocisku.