1. This site uses cookies. By continuing to use this site, you are agreeing to our use of cookies. Learn More.

Sz-75 Dvina (SA-2 "Guidline")

Diskurzus a(z) 'Légvédelmi fegyverek, rendszerek' témában - Tcat által indítva @ 2013. január 6..

  1. ghostrider

    ghostrider Well-Known Member

    A Volhov rendszerek egyik legutolsó, kifejezetten manőverező célok ellen kifejlesztett rakétája, az 5Ja23 "5Ya23"
    [​IMG]
    [​IMG]
    [​IMG]
    az SzM-90 indítóállványon
    [​IMG]
     
    fishbed likes this.
  2. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    No akkor fordítsuk komolyra a szót, és lássuk mennyire lehet egy adott analóg radar képességét számítással modellezni/előrejelezni.

    Számoljunk egy SzA-75M Dvina tűzvezető lokátor átlagos MiG-21 felderítési távolságát.

    Első lépés a hőzaj kiszámítása: kTB

    Boltzmann állandó: k=1.38*10^-23 joule/K°
    Üzemi hőmérséklet: T=290K° (17C°)

    10 * log (kTB) = 10 * log (1.38 * 10^-23 joule/K° * 290K° * 1MHz) = 10 * log (4*10^-15) = -144dBW = -114dBm

    Itt saccolunk egyet
    tipikus zaj: 5dB
    tipikus jel zaj viszony: 13dB

    összesen tehát a hőzaj: -114dBm + 5dB + 13dB = -96dBm ami 1MHz sávszélességre érvényes, 17C° hőmérsékleten.

    A Dvina komplexum V-750V légvédelmi rakétájának 196kg-os harci része 60m-en belül garantáltan hatásos, így ebből a komplexum számára szükséges távolság mérés pontosságára 120m adódik.

    Tudjuk hogy 120m-t a fény 0.4μs alatt tesz meg, így a vevő szükséges sávszélessége kiszámolható:

    B = 1/0.4μs = 2.5Mhz

    Ebből már lehet becsülni egy átlagos vevőérzékenységet:

    PR = -96dB + 10*log(2.5) = -92dBm


    A Dvina tűzvezető lokátora 10° x 2° fokos legyezőnyalábot állít elő.
    Számítsuk ki az antenna nyereséget.

    o1, o2 - nyalábátmérő
    G= 10*log(29000/((o1 * o2)) = 10*log(29000/((10° * 2°)) = 31.6dBi

    A Dvina adó csúcsteljesítménye; 600kW = 600'000'000mW

    PT = 10 * log (600'000'000mW) = 87.8dBm

    És akkor jöhet az általános radaregyenlet:

    PR = PT + 2G - 103 - 40 log(D) - 20 log(F) + 10 log(o)

    ahol

    PR - vételi teljesítmény (érzékenység); -92dBm
    PT - adóteljesítmény; 87.8dBm
    G - antenna nyereség; 31.6dBi
    D - felderítési távolság; ezt keressük
    F - frekvencia; 3GHz = 3000MHz
    o - MiG-21 cél radarkeresztmetszete; 2m²

    Az átlagos felderítési távolságra vagyok kíváncsi, az egyenletet átrendezem:

    40 log(D) = PT - PR + 2G - 103 - 20 log(F) + 10 log(o)
    40 log(D) = 87.8dBm - -92dBm + 2* 31.6dBi - 103 - 20 log (3000MHz) + 10 log(2sqrm)
    40 log(D) = 87.8dBm + 92dBm +63.2dBi - 103 - 69.5dB + 3dBsm = 73.5dB
    40 log(D) = 73.5dB
    log(D) = 1.8375

    D = 10^1.8375 = 69km <- ez bizony reális, örülünk.
    :)
     
    fishbed, svajcibeka and fip7 like this.
  3. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    A Dvina (SA-2A/B) tűzvezető lokátorának felderítő képességét a fenti egyenlettel könnyen kiszámíthatjuk mondjuk 1m²-es radar-keresztmetszetű célra is.

    40 log(D) = PT - PR + 2G - 103 - 20 log(F) + 10 log(o)
    40 log(D) = 87.8dBm - -92dBm + 2* 31.6dBi - 103 - 20 log (3000MHz) + 10 log(1m²)
    40 log(D) = 87.8dBm + 92dBm +63.2dBi - 103 - 69.5dB + 0dBsm = 70.5dB
    40 log(D) = 70.5dB
    log(D) = 1.7616

    D = 10^1.7616 = 58km

    Nézzük most meg az egyenlet segítségével, hogy mit tehetünk a Dvina (SA-2A/B) lokátorunkkal, ha növelni szeretnénk a felderítési távolságát egyharmaddal, hogy a végén megkapjuk a Gyeszna (SA-2C) tűzvezető lokátorát.

    PT - adóteljesítmény; 87.8dBm (600kW)
    PR - vételi teljesítmény (érzékenység); -92dBm
    2G - antenna nyereség duplája (adáskor és vételkor); 63,2dBi
    F - frekvencia; 3GHz = 3000MHz
    o - cél radarkeresztmetszete; 1m²
    D - ~60km felderítési távolság; ezt szeretnénk egyharmaddal növelni, legyen a cél mondjuk ~80km

    40 log(D) = 40 log(80km) = 76.5dB

    Látható hogy +6dB-t kell a Dvinához (70.5dB) képest találnunk.

    Első lépés az adóteljesítmény növelése.
    Növeljük az adóteljesítményt kétharmaddal: 600kW->1000kW
    PT = 10*log (1'000'000'000mW) = 90dBm

    A Dvina 87.8dBm értékéhez képest 2.2dBm-et nyertünk a szükséges 6dB-ből.
     
  4. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Második lépésként vizsgáljuk meg a analóg vételi érzékenység növelésének lehetőségét.

    Az analóg vételi érzékenységet azonos technikai színvonalon, leginkább a komplexum távolságmérési felbontásának növelésével lehetne növelni, ez azonban nagyobb harcirészt és ezáltal nagyobb tömregű rakétát igényelne.

    Dvina (SA-2A/B) esetén a ~200kg-os harci rész ~60m-es mellélövés esetén garantál találatot, ami lehet ±60m, így összesen 120m-es szükséges távolságmérési felbontással számolva:
    PR = -96dB + 10*log(300/120m) = -92dBm

    Érdekességként nézzük meg a Berkut (SA-1) rakétájának ~400kg-os dupla tömegű harci részével mit nyerhetnénk. A dupla tömegű harci rész, mindössze negyed akkora távolsággal növeli a garantál megsemmisítési zónát 75m-re.
    PR = -96dB + 10*log(300/150m) = -93dBm

    A fentiekből látható, hogy nincs sok értelme a harcirész további növelésének, hiszen azt duplázva is mindössze 1dB-t nyernénk, nem beszélve annak hatásával a rakéta össztömegének növekedésére (azonos hatótávolságot feltételezve), ami új indítóállványt, töltő járművet, stb igényelne. Ez az út nem járható.

    Az adón és a vevőn kívül maradt az antenna és annak nyeresége, ahol a szükséges 6dB-ből a hiányzó további 3.8dB-t kell a továbbiakban megtalálnunk.
     
  5. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Egy adott méretű antenna által kisugárzott nyaláb átmérője függ az antenna méretétől, illetve a nyaláb frekvenciájától. Ugyanakkora méretű antenna nagyobb frekvenciájú jelet, szűkebb nyalábba képes kisugározni. Kézenfekvőnek tűnhet az adó frekvenciájának növelése, viszont a magasabb frekvenciájú jelnek azonban nagyobb a terjedési vesztesége így valamennyit veszítünk az antenna nyereségének növelése esetén.

    Növeljük az adó frekvenciát kétharmaddal, 3GHz-ről 5GHz-re.

    Dvina (SA-2A/B) esetén a terjedési veszteség:
    20 log(F) = 20 log (3000MHz) = 69.5dB

    Gyeszna (SA-2C) esetén ugyanez:
    20 log(F) = 20 log (5000MHz) = 74dB

    Látható hogy a frekvencia kétharmaddal való növelése 4.5dB-el növeli a terjedési veszteségünket, lássuk mit nyerünk cserébe az antenna nyereségen.

    A Dvina (SA-2A/B) antennája 10° x 2° fokos legyezőnyalábot állít elő, 3GHz-en.
    Dvina nyeresége (duplán számolva, mivel az adás, és a vétel is ugyanazon az antennán valósul meg):
    2G= 20*log(29000/(o1 * o2)) = 20*log(29000/(10° * 2°)) = 20*log(1450) = 63.2dBi

    Az ugyanekkora méretű Gyeszna (SA-2C) antennája 5GHz-en már 7° x 1.1° fokos legyezőnyalábot állít elő.
    2G= 20*log(29000/(o1 * o2)) = 20*log(29000/(7° x 1.1°)) = 20*log(3766) = 71.5dBi

    Összesítve a frekvencia kétharmaddal történő növelése, 71.5dBi-63.2dBi = 8.3dB antenna nyereséget eredményezett, amit a terjedési veszteség a korábban célként kitűzött 8.3dBi-4.5dB = 3.8dB-re csökkent.

    A fentieket összefoglalva, a felderítési távolság egyharmaddal való növeléséhez, az adóteljesítményt és a frekvenciát is kétharmaddal kellett növelni, az antenna méretének megtartásával.

    A Gyeszna (SA-2C) adatai így:
    PT - adóteljesítmény; 90dBm (1000kW)
    PR - vételi teljesítmény (érzékenység); -92dBm
    2G - antenna nyereség duplája (adáskor és vételkor); 71.5dBi (7° x 1.1°)
    F - frekvencia függő terjedési veszteség; 74dB (3GHz)
    o - cél radar-keresztmetszete; 0dB (1m²)

    40 log(D) = PT - PR + 2G - 103 - 20 log(F) + 10 log(o)
    40 log(D) = 90dBm - -92dBm + 71.5dBi - 103 - 74dB + 0 = 76.5dB
    log(D) = 1.912

    D = 10^1.7616 = 82km

    Miután a fenti munkánkért kijáró Lenin rendet átvettük, a következő plecsniért tovább kell növelnünk a felderítési távolságot, azonban immár kétharmaddal...
     
    endre likes this.
  6. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Mivel a Volhov (SA-2D/E) fejlesztése során sem annak frekvenciáját, sem adóteljesítményét nem akarták tovább növelni, így a Gyesznához (SA-2C) képest kétharmaddal növelt felderítési távolságot csak új antenna hozzáadásával lehetett elérni. Ezek lettek az első tűnyalábot képző antennák a Szovjetunió tűzvezető lokátorai között.

    Az elvárt 133km-es felderítési távolsághoz számítsuk ki, hogy mennyi extra dB-t kell az új antennán nyernünk...

    40 log(D) = 40 log(133km) = 85dB

    ...mivel a Gyeszna esetén a fenti képlet eredménye 76.5dB volt, a szükséges különbség:

    85dB - 76.5dB = 8.5dB

    A Gyeszna antennája 7° x 1.1° nyalábot képezett...
    2G= 20*log(29000/(o1 * o2)) = 20*log(29000/(7° x 1.1°)) = 20*log(3766) = 71.5dBi
    ... az új tűnyalábot létrehozó antennának így 71.5db + 8.5dB = 80dB-t kell teljesítenie.

    Számítsuk ki a szükséges tűnyaláb átmérőjét.

    80dB = 20*log(29000/o²)
    4 = log(29000/o²)
    10^4 = 29000/o²
    o² = 29000/10000
    o² = 2.9
    o = 1.7°

    Így kerültek fel a Volhov (SA-2D/E) keskenysugarú antennái.
     
    fip7 likes this.
  7. dudi

    dudi Well-Known Member

    Miért kell mind a két topickba?
     
  8. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Az SA-2-t itt befejeztem, de ha írok másik komplexumokról is, akkor azt ott folytatom, viszont nem akarom az alapoktól kezdeni.
     
    dudi likes this.
  9. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

  10. antigonosz

    antigonosz Well-Known Member

    Kuba?
     
  11. Hpasp

    Hpasp Well-Known Member

    Igen az.
    PU-t láttam már lánctalpason, de PV-t még eddig nem.
    :hadonaszos:
     
  12. antigonosz

    antigonosz Well-Known Member

    Érdekes elgondolás hk alvázra tenni kubai viszonyok közt. Én inkább nyergessel próbálkoztam volna.
     
  13. ghostrider

    ghostrider Well-Known Member

  14. ghostrider

    ghostrider Well-Known Member

    HMZ-k
    [​IMG]
     
    fip7 and fishbed like this.

Ezen oldal megosztása