Мины-роботы недалекого будущего

Создание и применение морской минной роботизированной системы с использованием автономных необитаемых подводных аппаратов (концепция). Традиционному морскому минному оружию свойственны два крупных недостатка. Первый – это известный принцип «стрельбы по площадям» (рис. 1). Применение морских мин исторически характеризовалось [3]: колоссальными масштабами применения (309 тыс. мин в I Мировой войне и 780 тыс. мин во II Мировой войне); сравнительно низкой эффективностью применения (1491 мина на один пораженный объект в I Мировой войне и 574 мины – во II Мировой войне). Причины – их пассивный характер (стационарность), не скрытность большинства минных постановок и постепенное выявление минной обстановки в оперативно важных районах. Второй недостаток – необходимость действий носителей мин в районах минных постановок, часто при господстве сил противника, отвлечение кораблей, судов и авиации от выполнения задач по основному назначению, большие боевые потери.

Возможный способ устранения недостатков морского минного оружия состоит в переходе к созданию и применению торпед-мин. Однако их дальность достигает только десятков километров, что явно недостаточно. Очевидно, что значительное увеличение дальности достижимо, если морские мины оснастить транспортной ступенью на основе подводного робота. Подходящими характеристиками может обладать АНПА-мина в форме стандартных торпед, применяемых из торпедных аппаратов калибра 53 см.

Следует отметить, что ВМС США следуют по такому же направлению создания АНПА-мин и мин-глайдеров [8, 14.]: «Применение необитаемых подводных аппаратов позволит осуществить постановку мин скрытно… Необходимо использование новых технологий для разработки «умных» мин, которые можно будет поставить как наступательные минные поля передового базирования, их можно будет распространять, они будут длительного действия, адаптивные и переконфигурируемые. Гибкие, масштабируемые и динамичные мины и минные поля позволят ВМС США предпринять упредительные боевые действия и управлять боевым пространством».

В нашем ВМФ в свое время эта проблема ставилась и решалась. На вооружение были приняты самотранспортирующиеся морские донные торпеды-мины калибров 53 и 65 см [6]. Их недостаток состоял в тактически мало значимой дальности дистанционного минирования.

Создание нового вида вооружения – АНПА-мин (АНПА-М) [10, с. 248-253], морской минной роботизированной системы (ММРС) с использованием мин такой системы, станет решением актуальной проблемы эффективного применения морского минного оружия в части:

1) перехода от массовых постановок морских мин, «стрельбы по площадям», к нормированному, прицельному эффективному их применению;

2) частичного или полного освобождения надводных кораблей ВМФ от привлечения к минно-заградительным действиям, особенно в районах господства сил противника и связанных с этим боевых потерь.

Соответственно, АНПА-мина, будучи применяемой в составе массовых формирований – ударных группировок АНПА-мин, приобретает характер высокоточного боевого разведывательно-ударного средства нового поколения в подводной среде. Такова очевидная концепция экстремального развития данного вида вооружения.

Прогнозируемые характеристики АНПА-мин

В качестве транспортных ступеней дистанционных мин экстремально безальтернативными являются автономные необитаемые подводные аппараты [4]. Форма АНПА-мин необходимым образом наследует форму традиционных торпед (рис. 2). Очевидно, что при этом АНПА-мина будет иметь движительно-рулевой комплекс АНПА и нулевую плавучесть.

Обоснованы следующие ориентировочные массогабаритные характеристики АНПА-М [9, 11]:

– габариты: длина L = 8 м, диаметр D = 0,53 м;

объем – порядка 1,740 м³;

– масса, с учетом требования нулевой плавучести, порядка 1740 кг;

– масса заряда ВВ, минимально достаточная для гарантированного нанесения поражения кораблю (судну) любого класса – порядка 400-500 кг МС, т. е. 700-900 кг ТНТ;

– масса корпуса и скелетной архитектуры, БСУ, включая средства навигации, связи, технического зрения, двигательно-движительного модуля – около 300 кг;

– остаточная масса для энергозапаса (топлива, электрической батареи) – не менее 700-800 кг.

Графики зависимости расчетных маршрутных дальности (тыс. км) и времени (сутки) от маршрутной скорости (узлы) АНПА-М представлены на рис. 3.

Скорости АНПА-М порядка 4-6 узлов необходимы для маршрутного развертывания в отдаленные районы при дистанционном минировании. Маршрутной дальности порядка 600-800 км при старте АНПА-М от побережья России и развертывании на скорости 8 узлов достаточно для дистанционного минирования Балтийских и Черноморских проливов, а маршрутной дальности свыше 2000 км на скорости АНПА-М 6 узлов – для дистанционного минирования отдаленных районов побережья противника в пределах ближней морской зоны.

При применении АНПА-М с носителя-постановщика (подводная лодка, надводный корабль) эти дальности дистанционного минирования позволяют осуществлять постановку мин в любых районах (зонах), используемых кораблями и судами противника. В том числе – в районах базирования и господства сил противника, без необходимости входа туда носителя-постановщика.

Скорости порядка 8 узлов и выше необходимы и достаточны для выполнения маневра смещения мин в полосу движения кораблей (судов) противника, для преследования и поражения цели по данным собственных средств обнаружения и самонаведения АНПА-М.

Наконец, скорости порядка 2-3 узлов с дальностью 5-10 тыс. км и временем движения до 1-2 месяцев необходимы и достаточны для длительного выполнения маневра удержания места АНПА-М в заданной позиции.

Представляется целесообразным принять тепловой привод электрического генератора с электрической движительной установкой. Итогом является АНПА-М – теплоэлектроход. В качестве силовой установки целесообразно выбрать пару «тепловой привод – генератор», а в качестве топлива – пронит или пару «керосин – маловодная перекись водорода (пероксид)».

Потребная мощность двигателя составляет единицы киловатт. Обзор известных бензиновых двигателей такой мощности позволяет оценить ориентировочную массу двигателя до 10 кг и расход топлива порядка 2-5 л/ч. Для рассматриваемых видов топлива расход будет в 5-10 раз меньше. То есть запас топлива порядка 600 л обеспечит непрерывную работу двигателя на сотни часов, а это несколько суток, что позволит осуществлять дистанционное минирование на большие дальности.

Что касается оснащения АНПА-мин средствами ориентации, поиска целевых объектов, навигации и связи, то это – вопрос современного состояния развития морской подводной робототехники [4, 7] (рис. 4). Проблемного характера этот вопрос не имеет.

Характеристики группировки АНПА-мин

Практически значимо только групповое применение АНПА-М. Поэтому необходима быстродействующая связь для обмена данными, навигационного и взаимного ориентирования, передачи донесений в адрес управляющего КП и приема от него команд управления, включая маршрутные задания. Приемлемы как активно-пассивная акустическая, так и лазерная система наблюдения, навигации и связи АНПА-М в составе группировки.

Дальность гидроакустической связи и навигационного позиционирования может составлять сотни метров и километры, информационная производительность – десятки и сотни Кбит/с [4, 7, 8]. Гарантированная дальность видимости лазерного луча в морской воде во всех морях и океанах составляет не менее 40 м, а широкополосность оптического диапазона передачи информации обеспечивает возможность обмена данными со скоростью порядка 30 Мбит/с [7].

Предложены основы организации поискового вхождения смежных АНПА-М в гидроакустическую и оптическую связь с использованием излучателей, формирующих широконаправленное и узкое коллимированное излучение (рис. 5). Гидроакустические системы обмена информацией и навигационного позиционирования должны быть различными, а лазерно-лидарные системы – с совмещением функций обмена информацией и измерения координат.

При выходе на сеанс связи предполагается подвсплытие АНПА-М управления под поверхность воды, выдвижение штыревой антенны или ее постановка как буксируемого антенного устройства (БАУ).

Известен автоматизированный комплекс оборудования на базе универсальных радиомодемов УКВ-диапазона, работающих в диапазоне частот 100-500 МГц, обеспечивающий пакетную передачу цифровой информации в условиях непреднамеренных помех с обеспечением максимальной скорости передачи информации в полосе 25-200 кГц на скорости 128-1024 Кбит/с [2]. Этой скорости вполне достаточно для приема-передачи координатной и управляющей информации, содержащей кодированные варианты миссий и маршрутных заданий.

Для связи пригодны спутники, имеющие низкие, 700-1300 км орбиты, близкие к круговым. Такие спутники совершают в день 12-14 витков вокруг Земли и над одной и той же территорией проходят, вследствие ее вращения, примерно 6 раз в сутки [2]. Время связи на одном витке –12-20 минут. Для связи через спутники с низкими орбитами операторам на Земле достаточно иметь передатчик мощностью 5 Вт и несложную направленную антенну.

В дальнейшем возможно применение перспективных систем мобильной УКВ-связи, предназначенных для установки на носители, совершающие движение на пересеченной местности или на морской волне [15]. Но удовлетворительными представляются и массогабаритные характеристики современных систем: длина – 55,6 см, ширина – 49 см, высота – 25 см, масса – 15 кг. Скорости передачи достигают 30 Мбит/с со спутника и 5-8 Мбит/с на спутник.

Наделение таким оборудованием и функциями лишь одного из АНПА-М управления в группировке связано с риском потери связи и управления группировкой в целом. Дело в том, что для группировки АНПА-М на этапе маршрутного развертывания характерными будут ситуации выпадения тех или иных АНПА-М из общей сети. Причинами могут быть отказ двигательно-движительной установки или АНПА-М в целом, попадание в рыболовные сети, изменение конфигурации группировки при прохождении узких, архипелажных районов, воздействие противника и т. п. Поэтому целесообразно функциями управления наделить 2-4 АНПА-М в группировке, с их расположением в центре соответствующих кластеров (групп) (рис. 6).

Группировка АНПА-мин оснащается комплексом аппаратных и программных средств, обеспечивающих формирование информационной (инфокоммуникационной) сети [1]. Для повышения надежности и отказоустойчивости группировки в этих условиях необходимо применять сетевые коммутаторы, представляющие собой совокупность конечных узлов-компьютеров (хостов) и маршрутизаторов, объединенных по полносвязной mesh топологии, где все узлы соединены между собой. При этом в случаях реконфигурации походного порядка или отказа отдельных АНПА-М реальнзультате навигационного ориентирования с использованием лидаров оказываются во взаимосвязая топология должна являться полносвязной на списке IP адресов тех АНПА-М, которые в реи.

Наконец, малые массогабаритные характеристики оборудования для радиообмена информацией с КП управления через спутниковую систему УКВ-связи и навигации, а также лазерного и компьютерного оборудования, и их низкая стоимость позволяют оснастить ими все АНПА-М группировки, без ущерба для массогабаритных ограничений и транспортных характеристик АНПА-М в целом, и тем самым снизить риск потери связи и управления до минимума.

Модель группировки АНПА-мин как системы дистанционного минирования, управления и навигационного ориентирования на этапах маршрутного и тактического развертывания представлена на рис. 7.

При применении АНПА-мин в составе группировок существенный вклад в теорию применения минного оружия состоит в переходе от понятия «минные заграждения» к понятию «мобильная минно-робототехническая позиция» (ММРТП). Мобильная минно-робототехническая позиция, с учетом ее способности играть роль как оборонительной, так и наступательной боевой системы, придает концепции морской минной роботизированной системы стратегическую значимость.

Управляющий КП имеет возможность практически непрерывно управлять группировкой, вплоть до выдачи индивидуальных маршрутных заданий и целевых заданий миссии. Иначе говоря, группировка АНПА-мин приобретает свойство мобильного управляемого минного заграждения. В районе боевого предназначения АНПА-мины очевидно должны перейти в квазистационарное состояние, удерживая свое место на заданной глубине с минимальным использованием движительно-рулевого комплекса. Остаточных энергозапасов, как показано выше, на такой маневр должно хватать на многие сутки.

При этом задачи поражения объектов противника могут выполняться как способом создания минной угрозы традиционным минным заграждением, так и путем распределения АНПА-мин по объектам поражения, тактическим развертыванием к этим объектам и их атакующим поражением (рис. 8, 9).

Таким образом, новый вид вооружения – АНПА-М в составе ММРС порождает две новые формы выполнения задач ВМФ с его применением:

1) форму атакующего поражения объектов у побережья противника с применением ударных группировок АНПА-мин;

2) форму мобильного минного позиционирования с применением оборонительных группировок АНПА-мин и созданием мобильных, динамических минно-робототехнических позиций, с их смещением в выявленную полосу движения обнаруженного противника.

При нарушении связи с управляющим КП АНПА-мины должны быть наделены функциями самостоятельных действий в автоматическом режиме согласно заданию на миссию.

Владимир Поленин, капитан 1 ранга в отставке, профессор кафедры Военного учебно-научного центра ВМФ «Военно-морская академия», д. в. н., профессор, заслуженный деятель науки РФ