Борьба с подводными аппаратами

К вопросу анализа направлений развития подводных необитаемых аппаратов стран блока НАТО и пути снижения их эффективности средствами РЭБ

И. ДУРНЕВ, капитан 3 ранга,
Д. ЕРМАКОВ, капитан-лейтенант,
И. ТИТКОВ, доктор технических наук,
доцент, капитан 1 ранга

Введение и постановка задачи исследования

Необитаемые подводные аппараты (НПА) в настоящий момент являются интенсивно развивающимся направлени­ем подводной робототехники гражданского и военного на­значения. Применение НПА в гражданском направлении под­разумевает использование их в области изучения и освоения богатств мирового океана. В во­енном направлении НПА при­меняются в районах, опасных или недоступных для плавания подводных лодок и обитаемых подводных аппаратов. НПА дополняют традиционное под­водное морское оружие и тех­нику, а также существенно уве­личивают боевые возможности сил флота. В настоящее время такие аппараты разрабатывают­ся практически во всех странах, входящих в блок НАТО, а наи­более широко НПА представле­ны в ВМС США

Несомненно, появление тако­го рода устройств, направленных на эффективное выполнение ряда задач, как в гражданском, так и в военном направлении, может представлять угрозу на­циональной безопасности стра­ны. Исходя из понимания этой проблемы, возникает вопрос: «Какие системы необходимо раз­вивать в России, чтобы противо­стоять данным средствам, и как можно добиться снижения эф­фективности их применения?».

Данный вопрос обуславлива­ет необходимость выполнения анализа текущего состояния и возможных направлений разви­тия НПА, а также рассмотрения их как объектов радиоэлектрон­ной борьбы (РЭБ).

Классификация НПА

В ряде работ представлена классифи­кация самоходных НПА, соглас­но которой их разделяют на два больших подкласса: неавтоном­ные (привязные) НПА и авто­номные необитаемые подводные аппараты (АНПА).

На рисунке 1 приведена классификация НПА.

Из неавтономных НПА рассмотре­ны только самоходные аппараты (аппараты с движительной систе­мой). Каждый из этих видов име­ет свои преимущества, ограниче­ния и недостатки. Рассмотрим их подробнее.

Глубоководные научно-исследовательские ТПА

Научно-исследовательские ТПА могут быть совершенно раз­личными по своему виду и разме­ру. Так как высококачественное изображение является ключевым компонентом любого исследова­ния, то все глубоководные науч­ные ТПА в обязательном порядке комплектуются мощными осве­тительными системами и видео­камерами высокого разрешения. В зависимости от поставленной задачи, на научные ТПА могут устанавливаться самые различ­ные специализированные дат­чики, пробоотборники или дру­гие устройства. Кроме того, на них также обязательно присут­ствуют элементы, характерные для всех коммерческих рабочих ТПА, такие как манипуляторы и высокоточные системы навига­ции Большинство научных ТПА конструируются на глубину до 6000 м или близкую к ней. Так, на рисунке 2 представ­лен глубоководный научно-ис­следовательский ТПА DocRicketts производства США.

Многоразовые военные противоминные ТПА

Противоминные действия проводятся тральщиками, осу­ществляющими поиск и уничто­жение мин при помощи тралов различных типов — контактных, гидроакустических, электромаг­нитных. Появление усовершен­ствованных типов взрывателей мин снизило эффективность вытраливания и вызвало необ­ходимость поиска новых подхо­дов к выполнению противомин­ных задач. Выполнение этапов детектирования и классифика­ции мин осуществляется с по­мощью гидролокаторов, уста­новленных под килем судна или на внешнем носителе. В качестве носителя могут выступать бук­сируемое тело или ТПА, совер­шающий совместное движение с кораблем. Поиск и иденти­фикация мин производится с помощью гидроакустической и телевизионной аппаратуры ТПА. Основным недостатком подходов с применением траль­щиков и тральщиков-миноис­кателей является нахождение личного состава в потенциально опасной зоне. Использование ТПА для решения противомин­ных задач лишено данных недо­статков.

На рисунке 3 представлен многоразовый во­енный противоминный ТПА DoubleEagleMK-3 производства Швеции.

Одноразовые военные противоминные ТПА

Все описанные выше большие телеуправляемые противоминные аппараты являются, по сути, мно­горазовыми. Они очень дорогостоящие, и подрыв на мине даже одного та­кого аппарата наносит существенный урон носи­телю ТПА, так как обычно на его борту имеются всего 1–2 подобных аппарата. Поэто­му конструкторы начали разра­батывать другое направление в противоминной борьбе, вместо одного дорогостоящего аппа­рата корабль стали комплекто­вать несколькими маленькими подводными телеуправляемыми аппаратами. Так начала разви­ваться концепция одноразовых аппаратов. Маленькие однора­зовые аппараты атакуют любую мину, независимо от того, якор­ная она или донная, и делают это быстро, эффективно и безопасно для всех других систем, уча­ствующих в противоминных действиях. Недостаток однора­зовых аппаратов заключается в их неспособности эффективно бороться с сильными течения­ми и долго осуществлять поиск объектов [2, с. 60].Одноразовый военный противоминный ТПА K–Ster производства Франции представлен на рисунке 4.

Неавтономные (привязные) НПА зависят от обеспечиваю­щего корабля (судна). При этом радиус действия этих аппаратов ограничен длиной кабеля, по ко­торому осуществляется управ­ление. Поэтому неавтономные (привязные) НПА не представ­ляют интереса как объекты РЭБ, в отличии от АНПА.

Первая официальная клас­сификация АНПА военного назначения была опубликована в Комплексном плане развития необитаемых подводных аппа­ратов ВМС США (The Navy Un­manned Undersea Vehicle Master­Plan, November 9, 2004) Этим документом определено 4 класса (категории) АНПА: малогаба­ритные (переносные), легкие, тя­желые и большие.

Кроме размеров, автономные подводные аппараты могут клас­сифицироваться по типу движи­теля, по типу корпуса, по типу выполняемых задач и т. д. Зада­чи, решаемые АНПА в военном отношении, представлены на рисунке 5.

Рассмотрим АНПА согласно классификации по размерам, а также отдельно выделим класс подводных планеров (глайдеров) согласно рисунку 6.

Большие АНПА

По классификации ВМС США, к классу больших АНПА относятся аппараты весом бо­лее 1500 кг. Диаметр данных АНПА — более 90 см, вес — до 9000 кг. Они могут запускать­ся как с надводных кораблей, так и с подводных лодок, могут выполнять все виды действий, в том числе самостоятельный запуск малых АНПА или букси­рование дополнительных плат­форм. Их автономность может быть более 400 часов. Пример большого АНПА Echo Ranger производства США пред­ставлен на рисунке 7.

Тяжелые АНПА

По классификации ВМС США, к классу тяжелых АНПА относятся аппараты весом от 250 до 1500 кг. Диаметр данных АНПА — 53 см, вес — 1360 кг, автономность должна быть в 2 раза больше, чем у легких, то есть около 40–80 часов. В составе этого класса имеются аппараты, запускаемые с подводных лодок. Один из представите­лей тяжелых АНПА изображен на рисунке 8.

Легкие АНПА

По классификации ВМС США к классу легких АНПА относятся аппараты весом 50–250 кг. Ди­аметр данных АНПА — около 32 см, вес — до 225 кг, пример­но соответствуют аналогичным характеристикам легких торпед ВМС. Полезная нагрузка может быть в 6–12 раз больше, чем у малогабаритных аппаратов, а автономность в 2 раза больше. На рисунке 9 представ­лен легкий АНПА Remus-600 производства США.

Малогабаритные (перенос­ные) АНПА  Разделены на два подкласса:

с традиционным типом дви­жителя,

с нетрадиционным типом движителя.

 Под термином «традицион­ный тип движителя» в данном случае рассматривается только один тип — ходовой винт. Эти аппараты диаметром корпуса 7,6-22,8 см и весом 11–45 кг имеют при минимальной полезной нагрузке автономность 10–20 ч. Для этого класса нет особых ограни­чений по типу корпуса [2, с. 101]. На рисунке 10 представлен малогабаритный АНПА с традицион­ным типом движителя Remus-100 производства США.

Под термином «нетрадици­онный» рассматриваются лю­бые другие типы движителей, кроме ходового винта. Таких движителей много, каждый из них реализует движение сво­им особым способом и каж­дый имеет свои несомненные преимущества по сравнению с остальными в конкретных условиях. Принцип движе­ния может быть механическим (колесные, гусеничные), гра­витационным (глайдеры — подводные планеры) или ими­тирующим движения живых организмов (рыба, краб, скат, черепаха, пингвин, угорь, ме­дуза) . На рисунке 11 представлен малогабаритный АНПА с нетрадиционным ти­пом движителя Aqua Penguin производства Германии.

Глайдеры

Подводный планер (глай­дер) — автономный подводный аппарат, приводимый в движе­ние за счет изменения плавучести. Вертикальный импульс всплытия или погружения пре­образуется в горизонтальный, изменением относительного по­ложения центров (тяжести, пла­вучести, давления). Указанный принцип движения позволяет резко сократить расход энер­гии, что в свою очередь позво­ляет принципиально увеличить дальность плавания, хотя и с небольшой скоростью. Глайдеры несут на себе датчики для заме­ра температуры, электрической проводимости (для вычисления солености), скорости течений, флуоресценции хлорофилла, для определения глубины, оп­тического или акустического рассеяния. Навигация глайде­ров осуществляется с помощью периодической фиксации по­ложения по GPS, когда аппарат всплывает на поверхность по датчикам давления, угла наклона и магнитному компасу. На рисунке 12 представлен глай­дер Slocum Electric производства США.

Перспективным направлением развития подводных необитаемых аппаратов является исполь­зование их в режиме «стая». АНПА, объединенные в группы (стаи), уже используются для выполнения множества мор­ских работ военного двойного и гражданского назначения.

 Но еще более широкое примене­ние этой технологии ожидается в самом ближайшем будущем. Стая характеризуется слож­ным, непредсказуемым пове­дением, которое подчиняется единой цели и внешне выгля­дит как интеллектуальное, как бы синхронизированное извне, массовое действие. Однако по­ведение стаи является всего лишь результатом множества локальных взаимодействий ее участников во времени и пространстве на основе трех базовых поведенческих принци­пов: не сталкиваться, выравни­вать скорости, держаться вместе. На рисунке 14 пред­ставлены различные АНПА, го­товые к применению в режиме «стая».

«Стая», представляющая собой облако «умной пыли», образованное множеством ми­ниатюрных АНПА, формирует сетецентрическое информаци­онное поле, используемое коор­динаторами в режиме реального времени. Подобные аппараты ча­сто являются теряемыми (невоз­вращаемыми). «Стая» характе­ризуется масштабируемостью, то есть возможностью практически неограниченного расширения количества АНПА в искусствен­ном сообществе. Одновременно «стая» отличается высокой от­казоустойчивостьюи гибкостью, то есть при потере одного или нескольких АНПА, выполнит поставленную задачу в любом случае. Ключевое свойство мор­ских АНПА стайного примене­ния — их небольшой размер. Такие аппараты, помимо сниже­ния эксплуатационных затрат, могут безопасно для персонала и окружающей среды исследовать в поточном режиме ранее недо­ступные места (подо льдом, на дне, в котлованах, расщелинах, вблизи других объектов со слож­ным рельефом, и т. д.). В воен­ном отношении перспективным является использование АНПА в режиме «стая», особенно для сбора данных об условиях подво­дной среды в районе предполага­емых действий подводных лодок.

Возможные пути снижения эффективности НПА средствами РЭБ

Анализ военных действий последних десятилетий по­зволяет сделать вывод о том, что результат ведения военных действий во многом достигается не количественной характери­стикой применяемых сил, а при­менением той или иной страте­гии ведения военных действий, основанной на использовании новых наукоемких технологий. В этих условиях сетецентриче­ская концепция ведения воен­ных действий является одним из центральных элементов возмож­ных подходов к проблеме ин­формационного противоборства и накладывает определенный отпечаток на процесс программ­но-целевого планирования раз­вития технологий и средств информационного противобор­ства, т. е. средств РЭБ. Сущность РЭБ в настоящее время заключа­ется во временном или постоян­ном снижении эффективности применения средств разведки, оружия, боевой техники против­ника путем радиоэлектронного или огневого подавления (унич­тожения) его радиоэлектронного оборудования, систему управле­ния, разведки, связи.

 В ряде работ отмечено, что сетецентриче­ский подход к ведению воен­ных действий подразумева­ет использование большого количества объединенных в сеть необитаемых аппаратов, поставляющих информацию о территориях и акваториях противника. Информация, по­лученная подобными роботи­зированными устройствами, поступает на системы боевого управления сил, участвующих в операции (корабли, самоле­ты, необитаемые аппаратыи т. д.), которые находятся в едином информационном боевом про­странстве.

Термин «радиоэлектронная борьба» означает совокупность согласованных мероприятий и действий войск (сил) по радио­электронному поражению ради­оэлектронных объектов против­ника, радиоэлектронной защите своихрадиоэлектронных объ­ектов, а также по противодей­ствию техническим средствам разведки противника. Радиоэлектронная борьба включа­ет: радиоэлектронное пораже­ние, радиоэлектронную защиту, противодействие техническим средствам разведки противника и радиоэлектронно-информаци­онное обеспечение мероприятий и действий по РЭБ.

Радиоэлектронно-инфор­мационное обеспечение — это совокупность мероприятий и действий по выявлению функционирования РЭС противни­ка в целях их радиоэлектрон­ного поражения и контролю функционирования своих РЭС в целях их радиоэлектронной защиты.

Повышение боевой устой­чивости собственных сил при отражении ударов противника является одной из конечных целей РЭБ как вида оператив­ного (боевого) обеспечения.

Классические методы гидроакустического обнаруже­ния применительно к АНПА становятся малоэффективны из-за их малых размеров. По­этому для повышения боевой устойчивости собственных сил и, соответственно, снижения эффективности применения подводных необитаемых аппа­ратов противника, предлагает­ся применение новых физиче­ских принципов обнаружения АНПА в интересах РЭБ. Одним из вариантов реализации данных предложений является использо­вание гидрофизических каналов мониторинга подводной обста­новки.

Учитывая, что в естествен­ной океанической среде посто­янно происходят динамические процессы и явления (течения, апвеллинги, турбулизация ги­дрологических параметров по глубине, ветровое воздей­ствие на приповерхностные слои воды и т. д.), то фоновые состояния по пространству и времени оказываются очень изменчивыми и необходимы специальные методы обработ­ки целевой информации для получения достоверности об­наружения АНПА. Перспек­тивные исследования в обла­сти гидрофизических средств подводного обнаружения на­правлены на решение проблем разработки гидродинамической фоноцелевой модели с учетом наиболее информативных физи­ческих полей гидросферы, аэро­гидродинамической фоноцеле­вой модели на границе раздела «вода — воздух» и в приводном слое атмосферы в интересахдистанционного мониторинга источников гидродинамиче­ского возмущения с маневрен­ных корабельных и авиацион­но-космических сил и средств флота.

Первые гидрофизические средства, предназначенные для обнаружения возмущений от подводных объектов, появи­лись за рубежом к концу Вто­рой мировой войны. В конце 50-х — начале 60-х годов были развернуты первые отечествен­ные исследования по физическо­му обоснованию принципов построения аппаратурных ком­плексов обнаружения гидро­физических возмущений от движущегося подводного объ­екта и по решению достаточно сложных инженерных и техно­логических вопросов их созда­ния.

В литературе приводится схема модели гидрофизического следа подводного объекта (ПО) странблока НАТО, представлен­ная на рисунке 15.

При движении ПО в мор­ской среде возникают обла­сти возмущений и аномалии гидрофизических полей, кото­рые характеризуются энергети­ческими и структурными пара­метрами.

Эти поля приводят к различ­ному образованию возмущений (аномалий) морской среды в виде, представленном на рисунке 15.

Пространственно-времен­ная изменчивость является характерной чертой гидро­физических полей в океане. Масштабы этой изменчивости широко варьируются. Из-за турбулентного характера дви­жения вод океана в нем могут существовать флюктуации, ми­нимальные размеры которых определяются действием моле­кулярных  сил, а максимальный пространственный масштаб из­менчивости гидрофизических полей в океане обуславливается геометрическими размерами океанских бассейнов, т. е. мо­жет достигать нескольких ты­сяч километров.

Суть способов освеще­ния подводной обстановки по гидрофизическим каналам заключается в использова­нии гидрофизических полей (температуры, электропрово­дности и т.д.) для визуализа­ции подводной обстановки, в результате которой строятся соответствующие изображения. Данные способы позволяют об­наружить аномалии различно­го характера, что обеспечивает выполнение задач мониторин­га подводной обстановки в целях радиоэлектронно-ин­формационного обеспечения радиоэлектронной борьбы.

Заключение и выводы

Сущность радиоэлектронной борьбы концептуально и доста­точно полно должна характери­зоваться ее целями, поэтому в современном понимании радио­электронная борьба организуется и ведется в целях дезорганиза­ции управления войсками (си­лами) и оружием противника, снижения эффективности веде­ния им разведки и применения оружия и обеспечения устойчи­вого управления своими войска­ми (силами) и оружием.

Таким образом, проведен­ный в работе анализ дает воз­можность сформулировать сле­дующие выводы:

1. В качестве мер адекватного противодействия современ­ной морской угрозе страна­ми блока НАТО планируется применение перспективной робототехники — необитае­мых аппаратов, сочетающих оптимальный показатель критерия «стоимость — эф­фективность», малое водо­измещение и скрытность с высокой боевой мощью.
2. Необитаемые подводные аппараты способны карди­нальным образом изменить структуру и состав воен­но-морских сил флотов. Раз­витие этого направления способствует появлению и развитию новых техноло­гий и научных направлений, таких как оптоволоконная связь, движители разно­го рода, нанотехника, но­вые материалы, в том числе легконаполнители с малым удельным весом, микроэнер­гетика, робототехника и т.д.
3. Широкое разнообразие НПА обеспечивает выпол­нение различных функций, от исследования Мирово­го океана до выполнения специальных задач военного назначения.
4. Противодействие подобным НПА в настоящее время, по всей видимости, будет яв­ляться одним из приоритет­ных направлений дальней­шего развития ВМС флотов мира, при этом одним из важнейших условий раз­работки НПА в интересах ВМФ является их невысокая стоимость.
5. Большинство НПА имеют малые размеры, поэтому классические методы гидро­акустического обнаружения становятся малоэффектив­ны, при этом скрытие из­менений физических полей любых подводных объектов (в том числе НПА) является весьма затруднительным.
6. Целесообразно в интере­сах выполнения задач ра­дио электронно-инфор­мационного обеспечения радиоэлектронной борьбы использование гидрофизи­ческих каналов мониторин­га подводной обстановки для повышения эффектив­ности мероприятий РЭБ и, соответственно, снижения эффективности применения подводных необитаемых ап­паратов.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Лушов В.В., Титков И.В. Радиоэлектронные системы ВМС иностранных государств как объекты радиоэлектронной борьбы. // Петродворец, ВМПИ ВУНЦ ВМФ «ВМА», 2013. —436 с.
2. Тарасенко А.А, Краснов В.А., Смирнов К.А., Кирьянов А.В., Хан Р.Е. Зарубежные самоходные не­обитаемые морские аппараты. Малахит, 2016.
3. Л. Бочаров. Микроробототехника. Необитаемые подводные аппараты: состояние и общие тен­денции их развития// Электроника: наука, технология, бизнес. № 7. 2009. С.62-69.
4. Красильников Р.В. Системы борьбы с необитаемыми аппаратами —асимметричный ответ на угрозы XXI века / Инфо-да, СПб., 2013. —106 с.
5. US Department of the Navy, The Navy Unmanned Undersea Vehicle (UUV) Master Plan, November 2004.
6. Титков И.В., Божьев А.Н. Особенности и перспективы развития радиоэлектронной борьбы во­енно-морского флота в сетецентрических условиях ведения военных действий // Тематический сборник «Радиоэлектронная борьба в Вооруженных Силах Российской Федерации —2017» — Москва, 2017. С.79–83.
7. Ячменев А.В., Титков И.В., Ильин А.П. Современное состояние, особенности и перспективы раз­вития радиоэлектронной борьбы Военно-Морского Флота в сетецентрических условиях ведения военных действий. // Известия Российской академии ракетных и артиллерийских наук №2 (92) — СПб, 2016.
8. Гузенко В.Ф., Морареску А.Л. Радиоэлектронная борьба. Современное содержание // «Радиоэлек­тронная борьба в Вооруженных Силах Российской Федерации —2017» —Москва, 2017. С.14–15.
9. Леньшин А.В. Бортовые системы и комплексы радиоэлектронного подавления // Воронеж: Науч­ная книга, 2014. —590 с.
10. Осипов В. Ю., Ильин А. П., Фролов В. П., Кондратюк А. П. Радиоэлектронная борьба. Теоретические основы. Учеб.пособие для вузов // Петродворец: ВМИРЭ, 2006. —302 с.
11. Тынянкин И. Информационные возможности радиотехнического вооружения кораблей ВМФ России // Морской сборник №7 —2003 С.14–24.
12. Брамсон М.А., Ермош В.К., Сохацкий С.К., Черницкий В.В. Гидрофизические средства освеще­ния подводной обстановки // Наука Санкт-Петербурга и морская мощь России СПб., 2002 — Т.2 С. 439–445.
13. The SSBN Security Program. Michael L. McHugh, Captain, U.S. Navy.
14. Титков И.В., Карюк С.А., Старцев Э.В. Применение метода моментных инвариантов в интересах идентификации объектов радиоэлектронной борьбы. // Актуальные проблемы защиты и безо­пасности: Труды XIX Всероссийской научно-практической РАРАН. Том 4. СПб, 2016. С. 48–494.
15. Патент на изобретение РФ № 2582073. Способ определения аномалий на морской поверхности неконтактным радиолокационным методом. Ляпин К.К., Титков И.В., Глебов И.В. Опубликовано: 30.03.2016.