Расчёт и моделирование параметров системы защиты передвижной станции связи с космическими аппаратами от самонаводящихся ракет
Расчёт радиусов поражения для системы космической связи, минимальной и максимальной дальности пуска ракеты, полосы пропускания приёмного тракта ракеты. Моделирование пуска ракет для определения метода защиты с применением одной и двух ложных целей.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 13.06.2012 |
Размер файла | 2,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
- 1. Техническое задание
- 2. Расчет параметров для моделирования
- 2.1 Расчет радиусов поражения
- 2.2 Расчет минимальной дальности пуска ракеты
- 2.3 Характеристики передатчика СКС
- 2.4 Расчет полосы пропускания приемного тракта ракеты
- 2.5 Расчет максимальной дальности пуска ракеты
- 3. Моделирование пуска ракет
- 3.1 Вариант первый: применение одной ложной цели
- 3.2 Вариант второй: применение двух ложных целей
- Выводы
- Список используемой литературы
- 1 Техническое задание
- Исходные данные проектирования
- Размер раскрыва антенны радиолокатора: la= 1,5 м
- Рабочая частота: f= 5 ГГц
- Средняя мощность передатчика Pср= 20 Вт
- Размер сектора вероятных атак: 30ох30о
- Масса ракеты: mр= 361 кг
- Масса БЧ ракеты: mбч= 66 кг
- Масса ВВ ракеты: mвв= 40 кг
- Количество поражающих элементов: Nц= 10000 шт.
- Максимальная дальность пуска: Rmax= 16000 м
- Максимальная скорость ракеты: Vmax= 1000 м/с
- Максимальная перегрузка: Wп max=15g
- СКО наведения ракеты на цель: СКО= 7
- Постановка задачи.
- В данном проекте рассматривается передвижная станция связи с космическими аппаратами, которая обстреливается самонаводящимися ракетами. В качестве антенны станции выступает ФАР. Будем полагать, что пуск ракеты производится с ракурса вне главного лепестка диаграммы направленности ФАР (на боковые и задние лепестки), при этом ракета наводится на неосновное излучение станции.
- Рассмотрим вариант защиты станции связи с помощью одиночной ложной цели. Ложная цель создаёт имитационную помеху. Ширина главного лепестка диаграммы направленности ложной цели должна перекрывать ракурс возможных атак.
2. Расчет параметров для моделирования
2.1 Расчет радиусов поражения
ракета защита космический станция
Предположим, что система космической связи содержит следующие ключевые узлы поражения:
· Антенна космической связи;
· Оператор;
· КУНГ с аппаратурой.
Система считается нерабочей, если хотя бы один из перечисленных объектов будет выведен из строя. Рассчитаем для каждого объекта площадь поражения и количество поражающих элементов:
Площадь |
Пораж. Элем. |
||
Антенна |
1.767 м |
10 |
|
Человек |
0.64 м |
1 |
|
КУНГ |
1 м |
10 |
Допустим, что при подрыве осколочной боевой части осколки разлетаются под углом 30 градусов, тогда радиус поражения для каждого объекта, защищаемой цели:
Для антенны РЭС:
Для оператора РЭС:
Для аппаратуры РЭС:
Радиус поражения фугасной боевой части:
Радиус поражения оператора наибольший: метра.
В самом наихудшем случае зададим, что система выполнила свое предназначение, если ракета уничтожила ложную цель, защищаемая цель при этом осталась работоспособной. Для этого необходимо чтобы ложная цель была расположена на расстоянии в n=2 раза большем, чем максимальный радиус поражения.
2.2 Расчет минимальной дальности пуска ракеты
Минимальную дистанцию пуска ракеты противника определим через максимальное поперечное ускорение ракеты, предположим, что оно равно 15g.
2.3 Характеристики передатчика СКС
Исходя из того, что вероятность попадания ДНА ракеты в основной лепесток ДНА защищаемой системы крайне мала, сделаем допущение, что максимум, на что способна ДНА ракеты - это попасть в боковое излучение СКС.
Коэффициент излучения по мощности по боковым лепесткам:
Мощность бокового излучения:
Вт
2.4 Расчет полосы пропускания приемного тракта ракеты
Зададим характеристики ракеты:
Полоса пропускания приемного тракта согласованная с излучением передатчика системы космической связи. Предположим, что передается сигнал подобный телевизионному, с шириной спектра 6 МГц, тогда полоса пропускания приемного тракта ракеты:
, где
, откуда
2.5 Расчет максимальной дальности пуска ракеты
Предположим, что на входе приемного тракта ракеты, стоит МШУ на туннельном диоде
.
Максимальную дистанцию пуска ракеты определим по формуле:
3. Моделирование пуска ракет
Компьютерное моделирование основано на численном решении дифференциальных уравнений, описывающих движение ракеты. Компьютерное моделирование даёт возможность определить с заданной точностью эффективность того или иного метода защиты без существенных материальных затрат.
3.1 Вариант первый: применение одной ложной цели
Рассмотрим Модель с 2мя удалёнными на 200 метров друг от друга целями. Пуск ракеты будем производить с 9 позиций: минимальной, средней и максимальной дальностей с 3 различных ракурсов (Рис.1). На каждой позиции ракета направлена на основную цель.
Рисунок 1
Для начала были проведены опыты на проверку возможности поражения ракетой основной цели (СКС). Для этого амплитуда ложной цели (ЛЦ) была задана равной нулю. Пуск производился с позиций 1,2,3. Все пуски успешны, основная цель была поражена.
Вторым действием была задана амплитуда ЛЦ превышающая амплитуду СКС в несколько раз. В первом приближении в 2,5 раза. Постепенно уменьшая это значение можно найти такое пороговое значение амплитуды ЛЦ, при котором вместо ЛЦ поражается СКС. Лучше всего это значение вычислить из позиции 8, т.к. в таком случае получается ~ среднее значение порога.
Опытным путем было установлено, что пороговое значение равно 2,3. Для моделирования выберем значение 2,5 для ЛЦ и 1 для СКС.
Произведем пуски с позиций:
Координаты позиций целей и ракеты рассчитывались исходя из чертежа (рис 1).
Позиция 1:
Координаты Ракеты: |
Х: |
17000 |
|
Y: |
9000 |
Начальный угол полёта = -0,535рад (-30о).
Координаты Целей: |
1 |
2 |
||
Х: |
21000 |
21000 |
||
Y: |
7000 |
7200 |
Рисунок 2
Поражена ложная цель.
Позиция 2
Координаты Ракеты: |
Х: |
17000 |
|
Y: |
7000 |
начальный угол полёта = 0,0рад (0о).
Координаты Целей: |
1 |
2 |
||
Х: |
21000 |
21000 |
||
Y: |
7000 |
7200 |
Рисунок 3
Поражена основная цель!
Позиция 3:
Координаты ракеты: |
Х: |
17000 |
|
Y: |
5000 |
Начальный угол полёта = 0,535рад (30о).
Координаты целей: |
1 |
2 |
||
Х: |
21000 |
21000 |
||
Y: |
7000 |
7200 |
Рисунок 4
Поражена основная цель!
Позиция 4:
Координаты Ракеты: |
Х: |
9000 |
|
Y: |
12000 |
Начальный угол полёта = -0,535рад (-30о).
Координаты Целей: |
1 |
2 |
||
Х: |
21000 |
21000 |
||
Y: |
7000 |
7200 |
Рисунок 5
Промах, не поражена ни одна из целей. Ракета прошла ближе к ложной цели.
Позиция 5:
Координаты Ракеты: |
Х: |
9000 |
|
Y: |
7000 |
начальный угол полёта = 0рад (0о).
Координаты Целей: |
1 |
2 |
||
Х: |
21000 |
21000 |
||
Y: |
7000 |
7200 |
Рисунок 6
Поражена ложная цель.
Позиция 6:
Координаты Ракеты: |
Х: |
9000 |
|
Y: |
3000 |
Начальный угол полёта=0,535рад (30о).
Координаты Целей: |
1 |
2 |
||
Х: |
21000 |
21000 |
||
Y: |
7000 |
7200 |
Рисунок 7
Поражена ложная цель.
Позиция 7:
Координаты Ракеты: |
Х: |
0 |
|
Y: |
15000 |
Начальный угол полёта = -0,535рад (-30о).
Координаты Целей: |
1 |
2 |
||
Х: |
21000 |
21000 |
||
Y: |
7000 |
7200 |
Рисунок 8
Промах, не поражена ни одна из целей. Ракета прошла ближе к ложной цели.
Позиция 8:
Координаты Ракеты: |
Х: |
0 |
|
Y: |
7000 |
Начальный угол полёта = 0 рад (0о).
Координаты Целей: |
1 |
2 |
||
Х: |
21000 |
21000 |
||
Y: |
7000 |
7200 |
Рисунок 9
Поражена ложная цель.
Позиция 9:
Координаты Ракеты: |
Х: |
0 |
|
Y: |
500 |
Начальный угол полёта=0,535рад (30о).
Координаты Целей: |
1 |
2 |
||
Х: |
21000 |
21000 |
||
Y: |
7000 |
7200 |
Рисунок 10
Поражена ложная цель.
По результатам первого этапа моделирования можно сказать, что в целом ложная цель справляется со своей задачей. Однако в случае пуска ракеты с минимальной дистанции, с ракурсов по отдалению от ложной цели (т.е. поз.2 и поз.3), за счет достаточно мощных боевых характеристик ракеты, защитить основную цель не удается.
Рассмотрим случай с добавлением второй ложной цели. Пуск ракеты будем производить с критических позиций: 1,2,3. Поведение ракеты при пусках с других позиций при добавлении 2-ой ЛЦ аналогична вышерассмотренным примерам - основная цель не повреждена.
3.2 Вариант второй: применение двух ложных целей
Позиция 1:
Рисунок 11
Поражена 1-ая ложная цель.
Позиция 2:
Рисунок 12
Поражена основная цель!
Позиция 3:
Рисунок 13
Поражена 2-ая ложная цель.
Итак, как видно из графиков, пуск с позиции 2 вновь привел к попаданию ракеты в основную цель. В такой ситуации можно поступить следующим образом:
- проверить другое положение ЛЦ, например, на пути полета ракеты (Рис.14);
- рассчитать минимальное расстояние до основной цели, необходимое для того, чтобы ракета промахнулась (Рис.15)
Рисунок 14
Поражена ложная цель находящаяся раньше основной цели на пути следования ракеты.
Рисунок 15
Минимальное расстояние между пуском ракеты и целью получено опытным путем и равно 1116м, что на 8 метров отличается от рассчитанной минимальной дальности пуска. Можно сослаться на погрешности расчетов.
Выводы
В ходе курсового проекта были рассчитаны параметры системы защиты РЭС от ракет с ПГСН, необходимые для проверки сценария нападения в программе моделирования. По результатам моделирования можно сказать, что рассматриваемая система защиты справляется с задачей в рамках текущего ТЗ и может быть направлена на проектирование, однако необходимо отметить следующее:
- В случае использования одной ложной цели, мощность ее передатчика должна превышать мощность основной цели минимум в 2, 3 раза, а в случае использования нескольких ложных целей - мощность передатчика требуется существенно меньшая.
- Защита СКС одной ложной целью возможна в случае маломасштабного нападения - один, максимум два направленных пуска ракеты противника.
- Для полномасштабного нападения необходимое количество ЛЦ вычислить достаточно сложно. Примерное соотношение: 1ЛЦ на 2 Ракеты.
Приняв во внимание вышесказанное можно сделать заключение, что хотя увеличение количества ЛЦ естественным образом приводит к удорожанию системы, целесообразнее всего взять 2, 3 ЛЦ для всего защитного комплекса, тем самым обеспечив оптимальную защиту в случае масштабных боевых действий, общее энергосбережение системы, повышенную вероятность промаха ракет противника по целям.
Список используемой литературы
1. В.А. Савинов, Лекции МАИ 2011г.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Особенности выбора конструктивно-компоновочной схемы ракеты. Анализ результатов баллистического расчёта минимума стартовой массы. Весовой расчёт ракеты при выбранных оптимальных проектных параметрах. Объемный расчет основных частей проектируемой ракеты.
курсовая работа [6,1 M], добавлен 23.11.2009Задача определения весо-геометрических параметров компоновки и аэродинамических характеристик ракеты. Коэффициент подъемной силы и баллистические характеристики одноступенчатой ракеты, использующей однорежимный твердотопливный ракетный двигатель.
курсовая работа [600,5 K], добавлен 07.06.2017Выбор электродвигателя и проверка его по перегрузочной способности и по возможности пуска. Расчет пусковых и тормозных сопротивлений графоаналитическим методом. Обоснование способа защиты электродвигателя, описание принципа действия аппаратов защиты.
курсовая работа [42,6 K], добавлен 27.09.2013Особенности разработки асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором типа 4А160S4У3 на основе обобщённой машины. Расчет математической модели асинхронного двигателя в форме Коши 5. Адекватность модели прямого пуска асинхронного двигателя.
курсовая работа [362,0 K], добавлен 08.04.2010Выбор конструктивно-компоновочной схемы ракеты. Определение характеристик топлива. Приближенное баллистическое проектирование: параметры; программа движения на активном участке траектории, удельные импульсы тяг двигателей. Объемный расчет ракеты.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 29.11.2011Моделирование насосной станции с преобразователем частоты. Описание технологического процесса, его этапы и значение. Расчет характеристик двигателя. Математическое описание системы. Работа насосной станции без частотного преобразователя и с ним.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 16.11.2010Определение размеров асинхронной машины. Расчет активного сопротивления обмотки статора и ротора, магнитной цепи. Механическая характеристика двигателя. Расчёт пусковых сопротивлений для автоматического пуска. Разработка схемы управления двигателем.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 05.02.2014Выбор структуры регулирования и расчет параметров настройки. Моделирование характеристик расчётной системы и компенсатора по каналу воздействия. Проектирование динамических характеристик с учётом компенсатора. Параметры регулирования нелинейной системы.
курсовая работа [251,2 K], добавлен 17.06.2011Центробежные электронасосы с двигателями погруженного типа, станции управления, тиристорные станции плавного пуска, выходные фильтры, системы телеметрии. Назначение, схемы подключения и учета электроэнергии, безопасность. Расчеты мощности и нагрузок.
курсовая работа [142,4 K], добавлен 22.06.2008Технологический процесс производства холоднокатаной полосы из стали. Выбор типа оборудования и его основных параметров. Ориентировочный расчёт деформационного и скоростного режимов. Расчёт часовой и годовой производительности основного агрегата.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 12.01.2015