Устройство принцип действия донных мин

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ МОРСКИХ МИН

2.1.1 Общие сведения об устройстве и принципе действия донных мин

Как уже отмечалось в предыдущем разделе, основным признаком классификации современных морских мин является способ сохранения ими мести в море после постановки. По этому признаку все существующие мины подразделяются на донные, якорные и дрейфующие (плавающие).

Из раздела об истории развития минного оружия известно, что первыми морскими минами были донные. Но недостатки первых донных мин, выявленные при боевом применении, вынудили на длительный срок отказаться от их применения.

Дальнейшее развитие донные мины нашли с появлением НВ, реагирующих на ФПК. Первые серийные неконтактные донные мины появились в СССР и Германии почти одновременно в 1942 г.

Как уже отмечалось ранее, основной особенностью всех донных мин является то, что они имеют отрицательную плавучесть и после постановки ложатся на грунт, сохраняя свое место в течение всего срока боевой службы.

Специфика применения донных мин откладывает отпечаток на их конструкцию. Современные донные мины против НК выставляются в районах с глубинами до 50 м, против ПЛ - до 300 м. Эти пределы обусловливаются прочностью корпуса мины, радиусом реагирования НВ и тактикой действия НК и ПЛ. Основными носителями донных мин являются НК, ПЛ и авиация.

Устройство и принцип действия современных донных мин можно рассмотреть на примере абстрактной синтетической мины, максимально объединяющей в себе все возможные варианты. В боевой комплект такой мины входят:

- корпус;

- заряд ВВ с запальным устройством:

- аппаратура НВ:

- предохранительные и противотральные приборы;

- источники питания;

- элементы электрической схемы.

Корпус мины предназначен для размещения в нем всех перечисленных приборов и устройств. Учитывая, что современные донные мины устанавливаются на глубинах до 300 м, их корпуса должны быть достаточно прочными и выдерживать соответствующее давление водяного столба. Поэтому корпуса донных мин изготавливают из конструктивных сталей или алюминиево-магниевых сплавов.

В случае постановки донных мин с авиации (высота постановки от 200 до 10000 м) на корпус дополнительно крепиться либо парашютная система стабилизации, либо жесткая система стабилизации (беспарашютная). Последняя предусматривает наличие стабилизаторов, аналогичных стабилизаторам авиационных бомб.

Кроме того, корпуса авиационных донных мин имеют баллистический наконечник, благодаря которому при приводнении мина резко разворачивается, теряя инерцию и ложится на грунт горизонтально.

Ввиду того, что донные мины являются минами со стационарной боевой частью, их радиус Поражения зависит от количества ВВ, поэтому соотношение массы ВВ к массе всей мины достаточно велико и составляет 0.6...0.75, а в конкретном выражении - 250... 1000 кг. ВВ, применяемые в донных минах, имеют тротиловый эквивалент 1.4 ..1.8.

НВ, применяемые в донных минах, являются НВ пассивного типа. Это вызвано следующими причинами.

1. Среди НВ активного типа наибольшее распространение нашли акустические, т.к. они обладают большей дальностью обнаружения и лучшими возможностями по классификации цели. Но для нормальной работы такого НВ необходима точная ориентация приемоизлучательной антенны. В донных минах чисто технически это обеспечить сложно.

2. Донные мины, как уже указывалось, относятся к минам со стационарной боевой частью, т.е. радиус поражения корабля-цели зависит от массы заряда ВВ. Расчеты показали, что радиус поражения современных донных мин составляет 50.. 60 м. Это условие накладывает ограничение на параметры зоны реагирования НВ, т.е. она не должна превышать параметров зоны поражения (в противным случае мина будет взрываться, не нанося кораблю-цепи ущерба). На таких небольших расстояниях достаточно легко обнаруживаются почти все первичные ФПК, т.е. вполне достаточно НВ пассивного типа.

Из 1.2.2 известно, что главным недостатком НВ пассивного типа являетсясложность выделения полезного сигнала на фоне помех окружающей среды. Поэтому в донных минах используются многоканальные (комбинированные) НВ. Наличие в таком НВ воспринимающих устройств, реагирующих на различные ФПК одновременно, позволяет устранить недостатки, присущие одноканальным НВ пассивного типа, повысить их избирательность и помехозащищенность.

Принцип действия многоканального НВ донной мины рассмотрен на схеме (рис. 2.1).

Рис. 2.1 .Структурная схема НВ донной мины

При сбрасывании мины в воду включаются ПП (временные и гидростатические). После их отработки через релейный блок источники питания подключаются к долгосрочному часовому механизму. ДЧМ обеспечивает приведение мины в опасное положение через заранее установленное время после постановки (от 1 ч до 360 сут). Отработав свои установки, ДЧМ подключает источники питания к схеме НВ. мина переходит в боевое положение.

Первоначально включается дежурный канал, состоящий из акустического и индукционно воспринимающих устройств и общего (для обоих) анализирующего устройства.

При входе корабля-цели в зону реагирования дежурного канала его магнитное и акустическое поля воздействуют на приемные устройства ДК (индукционную катушку ИК и акустический приемник - АП). При этом в приемных устройствах наводятся ЭДС, которые усиливаются соответствующими усиливающими устройствами (УИК и УАК) и анализируются по длительности и амплитуде анализирующим устройством дежурного канала (АУД). Если значение этих сигналов достаточное и соответствует эталонному, срабатывает реле Р1, подключающее на 20...30 с боевой канал. Боевой канал, соответственно, состоит из гидродинамического приемника (ГДП), усилителя (УБК) и анализирующего устройства (АУБК)- Если в зоне реагирования БК мины действительно находится корабль-цель, т.е. его гидродинамическое поле воздействует на воспринимающие устройства боевого канала, подается сигнал на запальное устройство и происходит подрыв мины.

В том случае если на приемное устройство боевого гидродинамического канала полезный сигнал не поступит, анализирующее устройство воспринимает сигналы, полученные от дежурного канала как воздействие неконтактных тралов и выключает на 20...30 б схему НВ: по прошествии этого времени вновь включается дежурный канал.

Устройство и принцип действия остальных элементов боевого канала данной мины были рассмотрены ранее.

2.1.2 Устройство и перспективы развития современных донных мин

Вторая мировая война предопределила дальнейшие пути развития донных мин. Основными носителями донных мин становятся авиация и подводные лодки. т.к. из-за сильного развития систем береговой обороны и обороны прибрежных коммуникаций надводные корабли стали легкими целями и не могли обеспечить скрытные постановки в операционной зоне противника.

Поражающая способность минного оружия определяется избирательностью, выбором момента нанесения удара и мощностью. Избирательность мины зависит от степени совершенства ее НВ. определяемой числом каналов, дающих информацию о цели, а также их чувствительностью и помехозащищенностью.

В донных минах применяются НВ следующих типов: магнитный, работающий по статическому (амплитудному) или динамическому (градиентному) принципу; акустический (пассивный низко либо среднечастотный ненаправленного действия), магнитоакустический и гидродинамический.

В логических устройствах первых послевоенных мин использовались только особенности топологии физических полей цепи, а в дальнейшем - законы изменения этих полей. В современных образцах применяются процессорные устройства, позволяющие не только сопоставлять полученную информацию с заданной программой (что особенно важно с точки зрения противотральной защиты), но и выбирать оптимальные моменты срабатывания НВ.

Радиус поражения донной мины определяется массой заряда ВВ, тротиловым эквивалентом ВВ. отстоянием мины от цели и характером грунта.

Большинство современных донных мин начинено ВВ с тротиловым эквивалентом (Т.Э. - отношение мощности взрыва заряда ВВ в мине к мощности взрыва равного по массе тротила) 1,4. ..1.7. При прочих равных условиях радиус поражения донной мины в 1,4. ..2 раза больше, чем якорной.

Противотральная стойкость мины определяется возможностью, ее уничтожения неконтактными тралами и взрывными средствами, а также обнаружением искателем мины.

В современных донных минах используются Э вида противотральной защиты: внешняя (входная) в виде приборов срочности, кратности, системы телеуправления (на некоторых образцах); схемная, созданная с учетом законов изменения ФПК (амплитудных, фазовых, градиентных) в пространстве и во времени; признаковая, фиксирующая различия в сигналах, излучаемых кораблем и неконтактными тралами.

Работы по совершенствованию перечисленных видов защиты мин ведутся постоянно. В настоящее время дальность телеуправления донными минами ни глубинах до 50 м составляет 12... 15 миль(24.. .30 км).

Для обеспечения противотральной стойкости мин большое значение имеет также сохранение в тайне их технических характеристик. Возможность заниматься скрытной разработкой и испытаниями этого вида оружия ввиду относительно малых размеров дает ему явное преимущество перед другими боевыми средствами.

Устойчивость донных мин при воздействии на них взрывных средств, а также возможность их использования авиацией, зависят от ударостойкости определяемой, прежде всего прочностью приборной части, которая с переходом на твердотельную элементную базу заметно возросла. Если у мин периода второй мировой войны она составляла 26. ..32 кг/см², у первых послевоенных образцов -28.. .32 кг/см², то у современных мин прочность корпуса доведена до 70.. .90 кг/см², что значительно повышает их живучесть при воздействии взрывных средств.

С целью защиты мин от поисковых средств производятся работы по двум направлениям: создание корпусов из неметаллических материалов с повышенной звукопоглощающей способностью и имеющих нетрадиционные формы.

Корпуса большинства современных мин изготавливаются из алюминиевых сплавов, что снижает вероятность обнаружения магнитометрами. Однако подобные мины сравнительно легко обнаруживаются гидроакустическими станциями миноискания, а также оптической и электронной аппаратурой. Проводились работы по разработке дешевых корпусов из стеклопластика, это позволило снизишь заметность мин при их обнаружении и классификации по типу отражаемого сигнала. Однако использование принципа наблюдения гидроакустической тени должного эффекта не дает.

Корпуса большинства современных донных мин цилиндрической формы и, как правило, приспособлены для подвески на летательные аппараты и постановки через торпедные аппараты подводных лодок. У авиационных мин есть отсек для размещения парашюта, смягчающего удар при приводнении, у беспарашютных - стабилизатор, обтекатель и противоударное устройство аппаратуры взрывателя. Носовая часть обычно имеет срез, что обеспечивает разворот их в горизонтальное положение после входа в воду и резко уменьшает глубину места постановки.

Важное значение для современных мин имеет также продолжительность работы источников питания и стабильность функционирования приемных устройств. С середины 80-х гг. в качестве источников питания в минах стали использовать литиевые трионилхпоридные батареи, удельная энергия которых почти к? порядок выи», чем у химических источников тока периода второй мировой войны (до 700 Вт-ч/кг вместо 70... 80).

В настоящее время наиболее длительной и устойчивой является работа магнитных приемников, наименее - гидродинамических. Большинство мин имеют срок службы от 1 до 2 лет и рассчитаны на хранение в течение 20... 30 лет (с проверкой каждые 5...6 пет).

Стоимость любого образца военной техники складывается из затрат на его разработку, изготовление и эксплуатацию. Расходы ни изготовление снижаются за счёт крупносерийных заказов. Стоимость эксплуатации выставленной мины практически равна нулю, а хранение на складах требует минимальных затрат.

Одним из путей снижения стоимости изготовления и эксплуатации боевых средств является использование модульной конструкции. Все новые и модернизированные мины имеют таковую, в том числе заменяемый блок НВ - основного элемента, определяющего эффективность.

Использование модульной конструкции позволяет применять для донных авиационных мин стандартные авиабомбы, в которых часть ВВ заменяется аппаратурой НВ.

Наибольший интерес из иностранных мин - бомб представляет мина МК-65 семейства "Квикстрайк". В ее НВ есть блок распознавания целей (с микропроцессорным устройством). Мина имеет устройство дистанционного управления, усиленный заряд ВВ (430 кг с тротиловым эквивалентом 1.7) и стеклопластиковый корпус.

Первые отечественные серийные авиационные донные мины, оснащенные неконтактными взрывателями (малые АМД-500 и большие АМД-1000), появились на вооружении ВМФ в 1942 г. При этом позже они были признаны одними из лучших среди мин аналогичного боевого назначения, которыми располагали другие флоты мира. К концу же войны появились их улучшенные образцы, полнившие в отличие от своих предшественниц - мин первой модификации (АМД-1 -500 и АМД-2-500)- шифры АМД-2-500 и АМД-2-1000.

Общим для всех четырех образцов мин было их боевое предназначение: как для поражения надводных кораблей и судов, так и для борьбы с подводными лодками. Постановку таких мин могла осуществлять не только авиация, используя для их подвески штатные крепления самолетов (малые мины АМЛ были сконструированы в массогабаритах серийных авиабомб типа ФАБ-500. а большие - в габаритах ФАБ-1500). Надо подчеркнуть, что данные мины (кроме АМД-1500) были приспособлены к постановке с надводных кораблей, а обе модификации больших мин и к постановке с ПЛ, т.к. они имели штатный для лодочных ТА диаметр 533 мм. Малые мины создавались в корпусе 450 мм. Главным же отличием между минами АМД-1 и АМД-2 Было оснащение первых одноканальным двух импульсным НВ индукционного типа, а вторых двухканальный НВ акустико-индукционного типа.

Использование все указанных образцов мин с авиационных постелей предусматривало конструктивные возможности для их оснащения парашютной системой стабилизации (ПСС), которая применялась при сбрасывании мин с самолетов и отсоединялась при падении их в воду. И хотя последующие, послевоенные образцы авиационных мин, проектировались как с ПСС. так и "беспарашютными" (с так называемой жесткой системой стабилизации и торможения - ЖСТ), они вобрали в себя много технических решений, реализованных в наших первых авиационных морских минах 'семейств" АМД-1 и АМД-2.

Первой советской морской миной, принятой на вооружение после окончания войны (1951), стала авиационная донная мина. АМД-4, развивающая данные "семейства" больших и малых мин АМД-2 в целях повышения их боевых и эксплуатационных качеств. В ней впервые применили ВВ более мощного состава марки ТАГ-5; в целом АМД-4 повторяла конструктивные решения, присущие ее предшественницам.

В 1955 г. на вооружение ВМФ поступила модернизированная мина АМД-2М. Это был качественно новый образец неконтактной донной мины, к тому же явившейся основой для создания принципиальноновой системы дистанционного телеуправления (СТМ), которая позже вошла в боевую комплектацию донной мины КМД-2-1000 и первой отечественной авиационной реактивно-всплывающей мины РМ-1.

При создании первых телеуправляемых мин советские специалисты проделали огромную работу, которая завершилась принятием на вооружение донной неконтактной мины ТУМ (1954). И хотя она, как и большие мины АМД-1 и АМД-2 была разработана в штатных массогаборитах авиабомбы ФАБ-1500. На вооружение был принят лишь её корабельный вариант.

Параллельно шло создание качественно новых образцов минного оружия с более высокими боевыми и эксплуатационными свойствами. Разрабатывались их более совершенные конструкции, применялись различные типы систем обнаружения цели, неконтактной аппаратуры подрыва, увеличилась глубина постановки и т.п. В том же 1954 г. на флот поступила первая послевоенная авиационная индукционно-гидродинамическя мина ИГДМ, а спустя четыре года малая – ИГМД-500. В 1957 г. ВМФ получил на вооружение большую донную мину того же класса "Серпей", а, начиная с 1961 г. - универсальные донные мины "семейства" УДМ большую мину УДМ (1961) и малую мину УДМ-500 (1965),несколько позже появились их модификации - мины УДМ-М и УДМ-500-М, а также второго технического поколения в этом "семействе "' мине УДМ-2 (1979).

Все упомянутые ранее мины, а также ряд других их модификаций кроме авиации могут применять и надводные сипы. При этом по габариту и зарядам мины можно разделить на сверхбольшие (УДМ-2), большие (ИГДМ, "Серпей", УДМ, УДМ-М) и малые (ИГДМ-500.УДМ-500). По системе стабилизации в воздуху они подразделялись на парашютные (с ПСС) - ИГДМ, ИГДМ-500,"Серпей",УДМ-500 и беспарашютные (с ЖСТ) - УДМ, УДМ-М, УДМ-М.

Парашютные мины, например ИГДМ-500 и "Серпей", оснащались двухступенчатой ПСС. состоявшей из двух парашютов - стабилизирующего и тормозного. Первый парашют вытягивался при отделении мины от самолета и обеспечивал стабилизацию мины на траектории снижения до определенной высоты (для ИГДМ 500... 750 м, для мины "Серпей"-1500 м), после чего вступал я действие второй парашют, гасивший скорость снижения мины во избежание повреждений ее аппаратуры НВ в момент приводнения. При вхождении в воду оба парашюта отрывались, мина шла на грунт, а парашюты тонули.

Мины приходили в боевое положение после отработки установленных на них предохранительных устройств. В частности, мина ИГДМ была снабжена прибором уничтожения авиационных мин (ПУАМ), который взрывал ее при падении на сушу или на грунт при глубине менее 4 - 6 м. Кроме того, она имела приборы срочности и кратности, а также долгосрочный часовой механизм-ликвидатор. Мина "Серпей" были снабжены дополнительным индукционным каналом, который обеспечивал их подрыв под кораблем, а также противотральным устройством и защитным каналом для предохранения мины от вытраливания при комбинированном воздействии различных неконтактных тралов, одиночных и многократных взрывах глубинных бомб и подрывных зарядов,

Особое внимание при рассмотрении вопроса устройства и перспектив развития современных донных мин надо обратить на создание так называемых самодвижущихся (самотранспортирующихся) мин.

Идея создания самодвижущихся мин родилась в 70-х гг. По мнению специалистов-разработчиков, наличие в арсенале флота подобного оружия позволяет создать минную угрозу для противника даже в тех районах, которые отличаются сильной противолодочной обороной. Первая отечественная мина такого типа МДС (морская донная самодвижущаяся) создавалась на основе одной в серийных торпед. Конструктивно мина включала в себя боевое зарядное отделение (БЗО), приборный отсек и носитель (собственно торпеду). Мина была неконтактной: опасная зона взрывателя определялась его чувствительностью к воздействию ФПК и составляла порядка 50 м Взрывчатое вещество размещалось в БЗО, функциональные и предохранительные приборы - в приборном отсеке наряду с источниками питания, а также неконтактной аппаратурой взрывателя. Подрыв мины осуществлялся после того, как цели (НК или ПЛ) подходили на расстояние, при достижении которого интенсивность создаваемых ими ФПК была достаточной для активирования неконтактной аппаратуры МДС. Созданная на основе такой мины самодвижущаяся морская донная мина (СМДМ) представляет собой комбинацию донной мины с дальноходной кислородной самонаводящейся торпедой 53-65K. Торпеда 53-65K имеет следующие ТТХ: калибр 533 м, длину корпуса 8000 мм, общую массу 2070 кг, массу ВВ 300 кг, скорость хода до 45 уз. дальность хода до 19000 м.

Мина СМДМ в качества обычной донной мины функционирует уже после того, как будучи выпущенной из торпедного аппарата ПЛ, пройдёт по заданной программной траектории и ляжет на грунт. Программная траектория движения осуществляется с помощью стандартных приборов системы автономного управления движением торпеды. В соответствии с этим вариантом к модулю силовой установки торпеды-носителя присоединяется меньший модуль БЗО для размещения ВВ и отсек для трехканального НВ (акустико-индукционно-гидродинамического) с функциональными приборами и источниками питания.

Важным достоинством мин "семейства" МДС-СМДМ специалисты считают возможность постановки активных минных заграждений с ПЛ, находящихся вне досягаемости противолодочных средств противника, чем достигается скрытность минных постановок.

В США к разработке подобных мин также приступили в 70 - 80-х гг. Было ^изготовлено и испытано несколько опытных партий такого оружия. Но трудности, возникшие при обеспечении телеуправления и надёжности работы НВ, а также чрезмерно большая стоимость стали причиной того, что разработка мины дважды приостанавливалась. Только в 1982 г., после получения положительных результатов в создании новых НВ, было пришло решение о производстве такой мины, которая получила название МК 67.

В начале 90-х гг. в США на инициативной основе был разработан оригинальный проект морской самозарывающейся мины 'Хантер",боевой частью которой является самонаводящаяся торпеда. Эта мина имеет следующие особенности:

- отличается высокой противотральной стойкостью, поскольку после сбрасывания с корабля или летательного аппарата она погружается на дно, зарывается в грунт на заданное углубление и в этом положении мажет находиться более двух лет, ведя наблюдение за целями в пассивном режиме;

- обладает информационно-логическими, так называемыми "интеллектуальными" возможностями в связи с тем, что система управления, установленная на мине, включает ЭВМ, обеспечивающую анализ, классификацию, распознание принадлежности и типа цели,сбор и выдачу информации о целях, проходящих через район постановим, получение с пунктов управления запросов, выдачу ответов и выполнение команд на пуск торпеды:

- может осуществлять поиск цели благодаря использованию в качестве f>4 самонаводящейся торпеды.

Для заглубления в грунт мина оснащена работающей от аккумуляторной батареи крылаткой с бандажом, которая размывает грунт и откачивает пульпу вверх черва 'кольцевой канал • корпусе мины, выполненной из немагнитных материалов, что практически исключает возможность ее обнаружения.

Боевой частью (длина 3,6 м, диаметр 53 см) служит легкая торпеда типа МК-46, или "Стингрей". Мина оснащена средствами противодействия тралению, активными и пассивными датчиками, средствами связи. После постановки и заглубления в грунт из нее выдвигается зонд с датчиками наблюдения и антенной связи. Мина приводится в боевое положение по команде с берега. Для передачи ей данных по радиогидроакустическому каналу разработана четырехсигнатурная система кодирования, обеспечивающая высокую степень достоверности информации. Радиус действия мины составляет около 1000 м. После обнаружения цепи и выработки команды на ее поражение торпеда выстреливается из контейнера и наводится на цель с помощью собственной ССН.