Fonte: United States Patent and Trademark Office http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO2&Sect2=HITOFF&u=%2Fnetahtml%2FPTO%2Fsearch-adv.htm&r=10&p=1&f=G&l=50&d=PTXT&S1=4%2C686%2C605&OS=4%2C686%2C605&RS=4%2C686%2C605
United
States Patent
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5,747,720
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Schnurr
, et al.
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May 5, 1998
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Patente dos Estados Unidos
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5,747,720
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Schnurr, et al.
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5 De Maio de 1998
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Sistema de armas laser tático para manipulação de munições
Resumo
Um sistema de arma laser e
método são fornecidos para a detecção e destruição de um grande número de munições
de destino com uma pluralidade de forma independente de feixes direccionais de
laser e é especialmente adaptado para se defender contra várias munições
biológicas e guerra química. O sistema inclui um gerador de laser para gerar
energia de laser e um espelho segmentado tendo uma matriz de segmentos de espelhos
controláveis para dividir a energia do laser em uma pluralidade de feixes de
laser "orientável". A baixa energia dividida nos feixes de laser são
direcionadas através de um amplificador para alcançar feixes de laser de alta
energia que estão de saída em uma matriz ventilada dentro de uma zona de
escudo. Um detector detecta a presença de munições. Um laser de iluminador
varre continuamente a zona de escudo e um receptor recebe reflexões de munições
que cair dentro da zona de escudo. A posição relativa das munições detectadas dentro
da zona de protecção são comparados com a posição dos feixes de laser e sinais
de controle são determinados, a fim de orientar os feixes de laser para
envolver as munições detectadas dentro da zona de escudo e tentam destruir as
munições engajadas.
Inventores:
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Schnurr; Alvin D. (Los Angeles, CA), Clendening, Jr.; Charles W. (Los Angeles,
CA), Shwartz; Josef (Los Angeles, CA), Moyer; Richard H.
(Rolling Hills Estates, CA)
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Cessionário:
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TRW Inc. (Redondo Beach, CA)
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Appl. n. º:
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08/485,550
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Arquivado:
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1 De Junho de 1995
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Classe atual dos EUA:
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89/1.11 ; 250/347
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Classe internacional atual:
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F41H 13/00 (20060101); G01S
17/42 (20060101); G01S 17/00 (20060101); G01S 17/02 (20060101); G01S 17/88
(20060101); B64O (04/01/00)
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Campo de pesquisa:
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89/1.11,41.06 250/347,203.6
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U.S. Patent
Documents
May 1973
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O'Meara
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March 1976
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Erben et al.
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September 1976
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Martin
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November 1976
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Karney
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September 1985
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Rocchi
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June 1987
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Roberts et al.
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August 1987
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Eastlund
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August 1988
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Spector et al.
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May 1990
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Remo
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May 1991
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Hughes
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August 1991
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Koert
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September 1991
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McKnight et al.
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February 1993
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Brandstetter
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March 1993
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Livingston et al.
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December 1993
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Stirbl et al.
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Examinador principal: Eldred; J. Woodrow
Advogado, agente ou empresa: Yatsko; Michael S.
Advogado, agente ou empresa: Yatsko; Michael S.
Reclamações
O que é reivindicado é:
1. Um laser arma sistema operacional, para detectar e envolver uma pluralidade de movimentação de objetos que podem representar ameaças potenciais, disse sistema que inclua:
significa para detectar a presença de uma pluralidade de objetos em movimento disse;
meios para a seleção de uma zona de escudo que abrange um número limitado de referida pluralidade de objetos, zona de escudo disse que abrange apenas uma parte de uma potencial zona de cobertura do sistema;
significa para a detecção de um local relativo de objetos individuais no zona referida escudo selecionado;
Laser fonte meios para a produção de uma pluralidade de feixes de laser de alta energia que são simultaneamente operável para envolver um grupo de referida pluralidade de objetos disse, disseram pluralidade de laser de alta energia traves sendo implantado a partir de substancialmente um local comum, cada uma das referidas laser vigas sendo controladas de forma independente dentro de uma região determinada da zona referida escudo e disse feixes de laser engajar os diferentes objetos referida zona de dito escudo selecionado; e
controlo de feixe, para controlar de forma independente cada uma das referidas pluralidade de feixes de laser para que aqueles individuais de laser disse vigas se envolve e tenta danificar ou destruir aqueles individuais dessas metas dentro zona de escudo disse.
2. O sistema conforme definido na reivindicação 1, onde disse meio de fonte de laser compreende:
uma fonte de laser para gerar energia de laser; e
um espelho segmentado opticamente acoplado à fonte de laser, disse segmentado espelho tendo uma matriz de segmentos de espelho para divisória energia laser disse em uma pluralidade de feixes de laser, cada segmento sendo independentemente controlados assim como para controlar um feixe de laser correspondente.
3. O sistema definido no pedido 2 onde disse laser fonte meios mais compreende um amplificador opticamente acoplado ao espelho segmentado para amplificar cada um dos feixes de laser disse para atingir os feixes de laser de alta energia.
4. O sistema conforme definido na reivindicação 1, onde disse que dispõe de meios para a detecção de um local relativo de objetos em movimento dentro da zona de escudo selecionado:
um laser ativo Iluminador para que emitem um feixe de laser iluminação através da zona de protecção; e
uma matriz de plano focal de receptores operáveis para detecção de reflexão do feixe de laser disse iluminador do referido objetos detectados e oferecendo uma localização aproximada relativa o seu.
5. O sistema definido no pedido de 4 significa que abrange a mais para determinar um ângulo de abordagem da referida energia reflexiva e comparando o referido ângulo de abordagem com um ângulo de partida para um dos feixes de laser disse e gerar um controle de rastreamento de sinal como uma função de comparação.
6. O sistema conforme definido na reivindicação 1, onde disse movendo objetos compõem uma pluralidade de munições dispensadas.
7. O sistema conforme definido na reivindicação 1, onde disse que dispõe de meios para detectar a presença de uma pluralidade de objetos de radar.
8. O sistema conforme definido na reivindicação 1, onde disse feixes de laser são operáveis envolver simultaneamente disse objetos em movimento.
9. O sistema conforme definido na reivindicação 1, onde referido escudo zona controlavelmente é selecionada para conter grupos de objetos de entrada, um grupo em um momento, em que local da zona escudo pode mudar para lidar com disse um grupo por vez.
10. Um alta energia laser sistema de armas operável para detectar e engajar uma pluralidade de munições, que compreende:
meios para detectar a presença de uma pluralidade de munições;
significa para a seleção de uma zona de escudo que abrange apenas uma parte de uma potencial zona de cobertura do sistema para lidar com um número limitado de referida pluralidade das munições de uma só vez;
Sensoriamento meios para detecção um local relativo das individuais do referido munições dentro da zona de escudo selecionado;
uma fonte de laser para gerar energia de laser;
um espelho segmentado tendo uma matriz de segmentos controlados individualmente por dirigir controlavelmente porções de energia laser disse em feixes de laser de energia baixa independentemente controlados separada;
um amplificador para amplificar disse feixes de laser de baixa energia e saída de uma pluralidade de feixes de laser de alta energia independentemente controlados; e
meios para controlar cada uma das referidas matriz de segmentos de espelho segmentado disse em resposta aos locais de sensoriamento de munições referidas dentro da zona de escudo, a fim de direcionar a alta energia do laser feixes para envolver os diferentes de munições detectados na zona do escudo.
11. O sistema definido no pedido de 10 onde disse meios sensoriamento compreende:
um iluminação laser para gerar um feixe de laser iluminação através da zona de protecção; e
uma matriz de plano focal de elementos para a recepção de reflexões de sensores disse iluminante raio laser refletida do referido munições e fornecendo a localização relativa da referida munições dentro da zona de escudo.
12. O sistema definido no pedido de 10 onde disse segmentado espelho operativamente é acoplado entre a fonte de laser e o amplificador.
13. O sistema conforme definido em reivindicar 10 mais composta por um diretor de vara atrelado a uma saída do amplificador.
14. O sistema tal como definido em reivindicar 10 onde tamanho e local do dito escudo zona controlavelmente é selecionada para conter um número limitado de munições referidas em um determinado momento.
15. Um sistema de armas de laser de alta energia operável para envolver um grande número de munições entradas, disse sistema constituído por:
significa para detectar a presença de uma pluralidade de entrada munições;
meios para a seleção de uma zona de escudo que abrange apenas uma parte de uma potencial zona de cobertura do sistema, zona de dito escudo sendo dividido em uma pluralidade de regiões;
um laser iluminação para transmissão de um feixe de laser iluminação em toda a zona do escudo;
um sensor de ter uma matriz de plano focal de elementos operacionais, para recebimento de reflexões de sensores disse iluminante raio laser refletida pelas munições dentro zona de dito escudo e fornecendo um local relativo das munições sentida dentro zona de blindagem referido;
um gerador de laser de alta energia incluindo uma fonte de energia do laser e um diretor de feixe, gerador de energia de laser disse produzindo uma pluralidade de feixes de laser controlado individualmente; e
meios para controlar independentemente cada um dos referidos pluralidade de feixes de laser para que raios laser, disse se envolver e tentam destruir as entrada munições na zona de escudo disse, em que ones individuais da referida pluralidade de feixes de laser são controlados dentro ones diferentes das referidas regiões da zona de escudo.
16. O sistema definido no pedido de 15 onde disse meio de fonte de laser compreende:
uma fonte de laser para gerar energia de laser; e
um espelho segmentado opticamente acoplado à fonte de laser, disse segmentado espelho tendo uma matriz de segmentos de espelho para divisória energia laser disse em uma pluralidade de feixes de laser, cada segmento sendo independentemente controlados assim como para controlar um feixe de laser correspondente.
17. O sistema definido no pedido de 15 onde disse continuado compreende:
um segundo laser iluminador para transmitir um feixe de laser iluminação segundo toda uma segunda zona de escudo;
um segundo sensor para detectar sinais refletidos refletido fora das munições dentro disse segunda zona de escudo;
um segundo gerador de laser de alta energia para a geração de uma pluralidade de feixes de laser controlado individualmente; e
meios para controlar independentemente a segunda pluralidade de feixes de laser para que a segunda pluralidade de feixes de laser pode envolver e destruir as munições dentro disse segunda zona de escudo.
18. O sistema definido no pedido de 15 em que disse que sistema é substancialmente operável de um veículo móvel.
19. Um método de detectar e engajar simultaneamente uma pluralidade de munições com a energia do laser, método que inclui as etapas de disse:
detectar a presença de uma pluralidade de munições;
a seleção de uma zona de escudo que abrange apenas uma parte de uma potencial zona de cobertura e posicionamento disseram zona do escudo, a fim de abranger um número limitado de referida pluralidade de munições;
detectando um local relativo das individuais do referido munições na zona de dito escudo selecionado;
produzindo uma pluralidade de feixes de laser controlado individualmente e Implantando disseram feixes de laser de substancialmente um local comum;
Comparando a localização de munições detectadas dentro zona de dito escudo com um local de cada uma das referidas pluralidade de feixes de laser; e
controlar cada um dos feixes de laser disse, a fim de envolver simultaneamente diferentes munições na zona de dito escudo.
20. O método na acepção afirmam 19 onde a etapa de produção de uma pluralidade de feixes de laser compreende as etapas de:
produzir energia de laser;
Diretor disse energia laser fora de um espelho segmentado tendo uma matriz de segmentos de espelho controlado individualmente para produzir feixes de laser controlado individualmente; e
amplificando disse pluralidade de feixes de laser.
21. O método na acepção afirmam 19 onde a etapa de detecção de um local relativo de cada uma das munições referidas compreende as etapas de:
ativamente transmitindo um feixe de laser iluminação em toda a zona do escudo selecionados; e
receber energia refletida refletida fora do referido munições individuais presentes na zona de dito escudo.
22. O método na acepção afirmam 19 mais que inclui as etapas de:
selecionando disse zona escudo selecionada para incluir um primeiro grupo de referida pluralidade de munições; e
mover o local de disse zona escudo selecionado após a envolvente do referido primeiro grupo, a fim de incluir um segundo grupo de referida pluralidade das munições de fragmentação.
23. O método na acepção afirmam 19 ainda mais compreendendo o passo de forma adaptativa Alterar o tamanho da zona de dito escudo para que zona do escudo inclui apenas um número limitado de referida pluralidade de munições, disse.
24. Um método de detectar e engajar uma pluralidade de entrada munições com a energia do laser, método que inclui as etapas de disse:
determinar a presença de uma pluralidade de munições;
selecionando uma zona do escudo, a fim de incluir, pelo menos, algumas das referidas pluralidade de munições, disse zona de escudo que abrange apenas uma parte de uma potencial zona de cobertura do sistema e disse zona escudo sendo dividida em uma pluralidade de regiões;
transmitindo um feixe de laser iluminante em toda a zona referida escudo;
receber energia refletida refletido fora de munições referidas zona de blindagem referido;
determinar um local relativo das individuais do referido pluralidade de munições na zona de blindagem referido;
fornecendo uma pluralidade de feixes de laser controlado individualmente;
Comparando a localização do referido munições detectadas dentro zona de dito escudo com um local de cada uma das referidas pluralidade de feixes de laser; e
independentemente de direção cada uma das referidas pluralidade de feixes de laser para que raios laser envolver diferentes munições na zona de escudo disse, disse, em que ones individuais da referida pluralidade de feixes de laser são dirigidos dentro ones diferentes das regiões da zona de escudo disse.
25. O método na acepção afirmam 24 em que a etapa de selecionar uma zona de escudo inclui adaptativamente Configurando o tamanho e a localização da zona de dito escudo para incluir um número limitado de referida pluralidade das munições.
26. O método na acepção afirmam 24 onde a etapa de fornecer uma pluralidade de feixes de laser compreende as etapas de:
fornecendo energia laser; e
direcionando energia laser disse em direção a um espelho segmentado tendo uma matriz de segmentos de espelho regulável individualmente, a fim de produzir essa pluralidade de feixes de laser.
27. O método definido no pedido de 26 mais que compreende a etapa de amplificar cada uma das referidas pluralidade de feixes de laser após a etapa de dividir disse energia de laser.
28. Um laser weapon sistema operacional, para detectar e engajar uma pluralidade de munições, disse sistema de arma laser que inclua:
um detector para detectar a presença de uma pluralidade de munições;
uma zona de escudo selecionada, a fim de abranger um grupo de referida pluralidade de munições, zona de escudo disse que abrange apenas uma parte de uma potencial zona de cobertura do sistema;
uma fonte de iluminação para gerar um feixe de cruzamento iluminante e digitalização disse feixe de iluminação em toda a zona referida escudo selecionado;
um sensor de detecção reflexões do referido feixe iluminante refletida pelas munições dentro zona de dito escudo selecionado e fornecendo um local relativo das munições referidas sentida dentro zona de blindagem referido;
uma fonte de laser para gerar energia de laser;
um espelho segmentado opticamente atrelado ao fonte laser referida e tendo uma matriz de segmentos de espelho para divisória energia laser disse em uma pluralidade de feixes de laser, cada uma das referidas matriz de segmentos de espelho sendo independentemente controlados assim como para controlar um correspondente a laser feixe; e
um controlador de feixe para controlar cada um dos segmentos de espelho disse independentemente, a fim de controlar cada um dos referidos pluralidade de feixes de laser, para que aquelas individuais dos feixes de laser disse se envolve e tenta danificar ou destruir aqueles individuais das munições referidas sentia dentro zona de escudo disse.
Descrição
PLANO DE FUNDO DA INVENÇÃO
1. Campo da invenção
A presente invenção geralmente está relacionada a sistemas de armamento baseado em laser e, mais particularmente, para um sistema de armas de laser de alta energia e método para detectar e envolver um grande número de munições com uma pluralidade de feixes de laser controlado independentemente.
2. Descrição da arte relacionado
Sistemas de armas de defesa foram desenvolvidos e utilizados para fins militares para defender-se contra objetos de guerra aérea que representam uma ameaça. Possíveis ameaças aéreas geralmente incluem mísseis, foguetes, bombas, dispensadas de munições e outros como objetos de guerra. No passado, sistemas de armas convencionais de tem empregado um sistema de controle de radar para detectar a presença de uma ameaça de entrada e um aparelho de controle complexos para controlar a ameaça. Equipamento de combate separado é usado na tentativa de envolver danificar ou destruir a ameaça de entrada. Equipamento de combate convencional inclui o uso de um projétil de energia cinética naFigura tais como os mísseis ar-ar ou solo-ar interceptor. Como é típico com diversas abordagens convencionais conhecidas, o equipamento alvo muitas vezes requer uma técnica de processamento sofisticado para prever o caminho apropriado viagem do projétil direcionado para envolver o destino na esperança de destruí-lo. Isso geralmente envolve um sistema muito complicado e caro e o sistema geralmente é projetado para lidar com um ou poucos destinos durante uma cronologia relativamente longa de aviso para noivado.
Sistemas baseados em laser e conceitos do sistema foram desenvolvidos para controlar e destruir alvos com a utilização de feixes de laser de alta energia. Tais sistemas de laser foram geralmente pensados como capaz de gerar um feixe de energia de alta potência que é capaz de destruir rapidamente um único alvo. No entanto, sistemas de armas convencionais baseados em laser e conceitos do sistema normalmente requerem uma grande quantidade de energia focada em metas individuais para permitir serial engajamento de alvos único, um de cada vez. Além disso, sistemas laser convencionais são frequentemente limitados na sua gama destrutiva eficaz e, muitas vezes são projetados para rastrear e engajar somente objetos melhoras que dissipam substancial radiação de infravermelhos, permitindo detecção passiva com sensores infravermelhos.
Mais recentemente, o possível uso tático de biológicas e guerra química tem levantado sérias preocupações sobre a possibilidade de implantação de múltiplos de dezenas ou centenas de munições e de submunições transportadas em uma única ogiva para implantação fora do intervalo de sistemas de defesa com base não-boost mais convencionais. Por conseguinte, uma ameaça potencial existe através do qual um ou mais mísseis de entrada podem entregar salvos de submunições químicas e biológicas ou, da mesma forma, salvos de ogivas químicas ou biológicas através do uso de artilharia e lançamento de vários sistemas de foguetes. Submunições a bordo de uma ogiva potencialmente podem ser implantadas antes ou após a reentrada na atmosfera da terra e, assim, deixaria uma nuvem de munições entradas caindo em direção ao chão. Uma potencial ameaça biológica ou guerra química poderia ser potencialmente devastador, especialmente quando implantado em um ambiente urbano amplamente povoado, região industrial ou uma área com uma elevada concentração de forças militares.
Enquanto os sistemas de defesa antiaérea e antimíssil convencional muitas vezes são capazes de engajar e bater para fora ameaças única, mais conhecida arma sistemas exigem sofisticação substancial e são incapazes de lidar com o implantado vários biológicas ou quimicas munições cenário. Isto é porque as defesas convencionais podem envolver um número limitado de ameaças simultâneas e ter cronogramas que geralmente são muito longas para os vários contratos repetidos que seriam necessários com tais sistemas para envolver um grande número de ameaças. Além disso, tendo em conta as munições de pequeno tamanho e pequena assinatura infravermelha, matar probabilidades para sistemas de energia cinética seria significativamente inferior a 100% para cada submunition. Além disso, para essas grandes salvos de munições baratas, o rácio de custo-troca (relação de defender custo dispensável para atacar custos dispensáveis) é inaceitável com abordagens mais convencionais.
Por conseguinte, é oportuno prever um sistema e um método de defesa contra um grande número de entrada de ameaça de fragmentação, especialmente aqueles com um potencial para o transporte de agentes biológicos ou guerra química.
É também desejável prever um sistema de arma laser que é operável para detectar e engajar uma pluralidade de destinos de entrada num espaço de tempo relativamente curto.
Ainda é oportuno prever um sistema de armas de laser de alta energia e método de detectar e destruir simultaneamente uma pluralidade de entrada munições com uma pluralidade de feixes de laser direccionais que compartilham componentes comuns de geração de feixe laser.
No entanto, é também desejável prever tal sistema de armas laser e método que é capaz de lidar rapidamente com um grande número de entrada de fragmentação, como as descritas acima em conexão com o cenário de guerra biológica e química.
RESUMO DA INVENÇÃO
De acordo com os ensinamentos da presente invenção, um sistema e método são fornecidas para detectar e envolver um grande número de munições de entrada. O sistema inclui um detector para detectar a presença de munições direcionadas. Um laser iluminação ativo transmite um feixe de laser iluminação através de uma zona de escudo selecionado e uma matriz de sensor recebe sinais refletidos refletidas do alvo munições situadas dentro da zona de escudo. Uma fonte de laser gera energia de laser que se reflecte a partir de um mirror segmentado. O espelho segmentado tem uma pluralidade de segmentos controláveis por controlavelmente dirigir uma pluralidade de feixes de laser de saída ao longo de caminhos independentes direccionais. Um amplificador é acoplado à saída do espelho segmentado para amplificar os feixes de laser direccionais. Os vetores de feixe laser saída são comparados com os sinais refletidos e os feixes de saída do laser controlavelmente são direccionais, para rastrear e engajar as munições alvo detectadas dentro da zona de escudo. A zona do escudo está selecionada, a fim de conter um grupo de munições que podem ser manipulados por feixes de saída a laser, e a zona do escudo pode ser modificada para acomodar diferentes agrupamentos de munições.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Outros objetos e as vantagens da presente invenção se tornará aparentes aos qualificados na arte ao ler a seguinte descrição detalhada e a referência para os desenhos em que:
Fig. 1 ilustra uma personificação de um sistema de arma laser da presente invenção implantado a partir de um único veículo terrestre;
Fig. 2 ilustra outra encarnação do sistema de arma laser da presente invenção implantado a partir de uma pluralidade de veículos móveis terrestres;
Fig. 3 é um diagrama esquemático ilustrando um gerador de feixe de laser para produzir múltiplas independentemente direccionais feixes de laser de acordo com a presente invenção;
Fig. 4 é um modo de exibição final do gerador de feixe de laser geralmente mostrado na Fig. 3;
Fig. 5 ilustra um cenário de detecção e controle de uma pluralidade de entrada munições de guerra de acordo com a presente invenção;
Fig. 6 ainda mais ilustra a detecção e controle de munições e engajamento com a pluralidade de feixes de laser direccionais de acordo com a presente invenção; e
Fig. 7 é um diagrama de fluxo que ilustra a metodologia de detectar e engajar uma pluralidade de munições com a invenção do presente.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS ENCARNAÇÕES PREFERIDAS
Passando agora à Fig. 1, implantação de um sistema de arma laser 12 é fornecida de acordo com uma personificação de um salvo manipulação de configuração de implantação 10 para proteger uma área geográfica, como uma cidade, de uma pluralidade de munições caindo 18. O sistema de arma laser 12 da presente invenção facilmente pode ser instalado em um veículo de transporte móvel 14 conforme mostrado para perceber a facilidade no transporte e tempo de resposta rápido para uso em locais diferentes. Enquanto os veículos de transporte móvel são mostrados, o sistema 12 da presente invenção poderia ser implantado a partir de locais fixos. De um modo geral, o sistema de arma laser 12, de acordo com a configuração de implantação 10 mostrado na Fig. 1, gera e concentra-se uma pluralidade de feixes de laser de alta energia dentro de uma ou mais zonas designadas escudo 16. Cada zona de escudo 16 geralmente estende-se em uma região em forma de Cunha e pode ser deslocada como exigido durante o noivado para cobrir diferentes regiões de uma área protegida.
Referindo-se a Fig. 2, um pelotão de quatro sistemas de arma laser 12 são mostrados implantada em cooperação com os outros para cobrir uma zona de escudo prolongado 20 em uma configuração de implantação 10' de acordo com a outra encarnação. Em ambas as configurações 10 e 10' mostrado respectivamente na Fig. 1 e Fig. 2, o laser weapon system 12 da presente invenção detecta, monitora e tenta destruir um grande número de munições 18, envolvendo cada uma das munições 18 com um fã de feixes de energia de laser controlado individualmente. Deve ser apreciado que a presente invenção é particularmente desejável para destruir as ameaças biológicas ou guerra química em um cenário onde um grande número de munições biológicas ou químicas 18 pode ser implantado simultaneamente de ogivas de um ou mais.
O sistema de arma laser 12 da presente invenção gera uma pluralidade de feixes de laser de alta energia com um gerador de feixe de laser 15 conforme mostrado em detalhes nas figuras 3 e 4. O gerador de feixe de laser 15 tem um oscilador mestre 22 para gerar energia de laser. Oscilador mestre 22 produz um feixe de laser de energia relativamente baixa que é focado em um espelho segmentado 24. O espelho segmentado 24 é composto por uma matriz de espelho controlado individualmente segmentos 26a através de 26n. Cada um do espelho segmentos 26a através de 26n é controlada em ângulo por atuadores para que cada segmento de espelho redireciona uma porção da saída de feixe de laser de baixa energia do oscilador mestre 22 em direção a um refletor principal 30. Cada espelho segmentos 26a através de 26n de espelho segmentado 24 é controlavelmente direccionais em resposta para controlar sinais 48a através de 48n, respectivamente.
O gerador de feixe de laser 15 também tem um amplificador de potência 32 operativamente atrelado ao reflector principal 30. Mais especificamente, a energia baixa individualmente direccionais laser feixes ou beamlets 28a através de 28oN são refletida do refletor principal 30 e dirigido através do amplificador de potência 32. Nesse sentido, a energia de laser de baixa potência produzida por oscilador mestre 22 é dividida em feixes e cada vara controlavelmente é dirigida em uma direção desejada antes de amplificação para um elevado nível de energia.
Nomeadamente a Fig. 4, com o amplificador de potência 32 geralmente compõe-se de um amplificador superior banco 32a e uma baixa amplificador banco 32b posicionado entre telescópios projetados para garantir bom posicionamento de beamlets diferentes no amplificador. Tais telescópios geralmente incluem um telescópio colimating 50 e um telescópio anamórfico 52 em um lado do amplificador 32 e um telescópio de retransmissão da imagem 54 do outro lado. Ele deve ser apreciado que a 32a banco superior e inferior banco 32b de amplificador de potência 32 e oscilador 22 preferencialmente organizados em uma relação empilhada e podem ser constituídos por um gerador de ganho geralmente configurado como um amplificador de potência do oscilador mestre convencional única passagem com bancos retangulares para gerar as saídas de laser de ganho desejado.
Referindo-se novamente a Fig. 3, o laser feixe gerador 15 ainda inclui um diretor de vara 40 que produz uma pluralidade de feixes de laser de alta energia individualmente direccionais 70. Além disso, o laser weapon system 12 ainda inclui um sensor de rastreamento/apontando 36. Sensor 36 detecta um local relativo de cada uma das munições individuais 18 presentes dentro de uma zona de escudo selecionado por sensoriamento energia de feixe de laser de iluminador de luz refletida por cada munição, como será discutido mais tarde a seguir relacionados com figuras 5 e 6. Munições detectadas são detectadas como referência de destino 38 e mostradas no sensor 36 conforme fornecido por marcadores de destino 42. Além disso, uma referência de feixe saída 34 é fornecida para fornecer a direção relativa apontando para cada um dos feixes de saída laser 70. As posições de feixes laser relativo saída são fornecidas no sensor 36 como mostrado pelo marcador de feixe 44.
Controle/apontando sensor 36 fornece uma indicação da posição relativa de cada uma das munições detectadas 18 dentro de uma zona de escudo selecionado 60 bem como uma indicação da posição atual de cada uma das vigas de saída do laser 70. O sensor de controle/apontando 36 em combinação com uma unidade de transformação interna ou externamente acoplado processador 46 determina a posição angular de cada destino 42, em comparação com uma posição angular de um feixe de saída correspondente do laser 44. A diferença entre a laser feixe de saída e o ângulo de destino é usado para determinar o controle necessário unidade sinais 48a através de 48n para conduzir o espelho apropriado segmentos 26a através de 26n de espelho segmentado 24 para atingir o alinhamento dos feixes de laser 70 correspondente com os alvos detectados.
Nomeadamente a Fig. 5, com o sensor de controle/apontando 36 ainda é mostrado e inclui um laser iluminador 56 para gerar um feixe de laser iluminante 62. O rastreamento/apontando sensor 36 Além disso inclui um receptor de feixe de laser do iluminador 58 para receber reflexões do feixe laser iluminante 62 de munições 18 geralmente localizadas em uma zona de escudo selecionado 60. Com zona de escudo 60 definido, a zona de escudo 60 é continuamente verificada através do feixe de laser iluminador 62 como será discutido mais detalhadamente a seguir com respeito Fig. 6.
Além disso, é mostrado um radar de controle de sistema de 66 para detectar a presença de munições alvejadas 18. Isso pode incluir um radar convencional sistema para emitir um sinal de radar 68 em todo campo de vista relativamente ampla e reflexões receptoras, provenientes de objetos dentro do campo de visão de controle. Radar tracking system 66 é empregado pelo sistema de arma laser 12 para fornecer uma indicação que uma pluralidade de munições 18 estão presentes dentro de um campo de visão monitorado. É preferível que radar tracking system 66 continuamente monitora o espaço aéreo adequado para detectar a presença de munições alvejadas 18 precede a activação do iluminador laser 56.
Referindo-se agora a Fig. 6, a zona de blindagem global 60 é mostrada geralmente incluindo uma matriz de escudo zona regiões 62a através de 62n. Em uma encarnação preferida, cada escudo zona regiões 62a através de 62n preferência é configurado para conter zero ou um destino munição 18, no entanto, uma pluralidade de munições 18 pode ser manipulada dentro de cada região de zona do escudo 62. Cada uma de 70a de feixes de laser através de 70n preferência é dedicada a um do correspondente escudo zona regiões 62a através de 62n para manipulação e engajar detectadas munições 18 dentro o correspondente escudo zona regiões 62a através de 62n, respectivamente.
A zona de escudo 60 preferência é definida em uma região do espaço que abrange uma área protegida e é preferencialmente capaz de lidar com um número limitado de munições alvejados 18 de uma só vez. Manipulação de munições alvo é simplificada, abordando apenas as munições que enquadram a largura de elevação relativamente estreita da zona escudo 60. Isso fornece uma abordagem simples para designar objectivos adequados e evita problemas causados pela desorganização queda de detritos de destino anteriormente destruído.
De acordo com um exemplo, o sistema de arma laser 12 é configurado para gerar um fã de dez feixes de laser 70 que pode lidar simultaneamente com um número similar (ou seja, dez) das munições 18 dentro da zona de escudo 60. A zona de escudo 60 pode ser definida no lugar para lidar com o próximo conjunto de munições alvejados 18 como mostrado como munições implantadas 18 cair dentro da zona de escudo 60. Cada um dos feixes de dez laser são capazes de envolver um munições alvo 18 em sua região de zona designado escudo 62. No entanto, no caso do destino clumping, para pequenos conjuntos de destino, os feixes de laser 70 poderiam ser reorganizados ou combinados dentro de regiões de zona 62 para aumentar o desempenho. Quando mais de dez munições alvejadas 18 são detectadas simultaneamente dentro da zona de escudo 60, a espessura da zona de escudo 60 elevational preferência é diminuída para manter o número de munições destinos 18 igual ou inferior ao número de feixes de laser 70, ou seja, dez ou menos para este exemplo.
Com a zona de escudo 60 definida no lugar na parte inferior do ensemble ameaça detectada de munições alvejados 18, cada um dos feixes de laser 70 sweep repetidamente em um movimento substancialmente vertical, a fim de seguir e engajar as alvo munições 18 que caem para a região correspondente 62 da zona de escudo 60. Engajamento de um feixe de laser 70 com uma munição alvejado 18 ocorre para um tempo de matar adequados que irão variar dependendo do tipo e tamanho das munições 18. Por exemplo, com um gerador de feixe de laser de classe sub-megawatt e a uma distância de destino de aproximadamente de vários quilômetros, um tempo de matar de substancialmente menos do que um segundo pode geralmente ser suficiente para destruir munições biológicas típicas, enquanto menos de um segundo pode ser suficiente para matar munições químicas típicas.
Assim que uma munição alvejada 18 é destruída, o feixe de laser correspondente 70 irá aguardar a próxima munição alvejada 18 cair dentro da região correspondente zona escudo 60 62. Quando todas as munições alvejadas 18 dentro da zona de escudo 60 foram envolvidos e destruídos, a zona de escudo 60 pode retornar para a parte inferior do restante ensemble ameaça das munições alvejados 18 como mostrado pelo escudo zona 60'. Com munições presentes, o feixe de laser varrendo noivado é repetido novamente para matar o próximo conjunto de munições alvejados 18 que se enquadram em uma zona de escudo 60.
O método passo a passo 72 de detectar e engajar uma pluralidade de munições alvejadas 18 com o sistema de arma laser 12 da presente invenção é fornecido na Fig. 7. A metodologia 72 começa na etapa em que um feixe de laser de baixa energia é gerado no oscilador mestre depois que uma pluralidade de destino munições 18 74 foram detectados com o sistema de detector de radar 66. Avance para o passo 76, o feixe de laser de baixa energia gerado no oscilador mestre é dividido em vários 28a de feixes laser através de 28oN pelo espelho independentemente direccionais segmentos 26a através de 26n do espelho segmentado 24. A 28a de feixes laser dividido por 28oN são refletida refletor 30, expandir e se sobrepõem no amplificador de potência 32 e aumentando assim para um elevado nível de energia conforme fornecido na etapa 78. O ventilador de vigas compostos 70a através de 70n é expandido e dirigido para a zona de escudo 60 pelo diretor feixe 40 conforme descrito na etapa 80.
Referindo-se a etapa 84 da metodologia 72, uma referência angular é determinada para cada saída raio laser 70 e esta referência angular é transferida para a matriz de sensor 36. Conforme fornecido na etapa 88, o iluminador laser 56 ativamente emite um feixe de laser iluminante 62 que é varrido continuamente em toda a zona do escudo 60. Reflexões 64 do feixe de laser iluminador (ou seja, cegam) de munições alvejadas 18 que enquadram a zona de escudo 60 são recebidos pela matriz de plano focal de sensor receptor 58 conforme fornecido na etapa 88. Em seguida, na etapa 90, uma posição angular de cada detectado alvejada munição é comparada a uma posição angular de um correspondente feixe de laser que cobre a região mesma 62 da zona de escudo 60. Diferenças entre o feixe de laser 70 e as munições destino detectadas 18 ângulos são determinados e usados para determinar a unidade de controle sinais 48a através de 48n para conduzir a 26a de segmentos apropriado espelho segmentada através de 26n conforme descrito na etapa 92.
Da etapa 92, a retorna de 72 metodologia à etapa 76 segundo a qual o laser dividido vigas 28a através de 28oN é direccionais em resposta a sinais unidade controle respectivo 48. oA através de 48n determinada como anteriormente na etapa 92. Por último, referindo-se a etapa 82, o feixe de laser de alta energia saídas 70a através de 70n independentemente são direccionais em resposta ao movimento da 26a de segmentos de espelho através de 26n de espelho segmentado 24. Assim, o feixe de laser saídas 70a através de 70n controlavelmente são direccionais no interior das regiões 62 da zona de escudo 60 para envolver e destruir alvejadas munições 18 detectado nele.
O sistema de arma laser 12 da presente invenção vantajosamente pode ser implantado para lidar com o cenário descrito anteriormente biológicas e guerra química. Para a ameaça biológica munições, por exemplo, um gerador de feixe de laser único com feixes de laser independente direccionais dez podia defender uma área de oito a dez quilômetros de diâmetro contra um conjunto de ameaças recebidas de mil munições biológicos 18 destruindo as munições em menos de um minuto. Uma configuração de quatro unidade, como mostrado na Fig. 2, poderia ser implantada nos cantos de um quadrado com sobre uma distância de seis quilômetros para defender uma área de mais de duas vezes esse tamanho. Com essa implantação, o ensemble de munições biológico descrito acima poderia ser destruído em uma fração de um minuto. Dado um ensemble de munições químicas, destruição também ocorreria em uma fração de um minuto, mas normalmente exigiria até ao dobro do tempo necessário para munições biológicas, desde as munições químicas, enquanto geralmente menos no número em uma ogiva que munições biológicas, geralmente é conhecida para exigir um maior tempo de matar mais densa e é, portanto, capaz de cair em uma taxa mais rápida da velocidade.
Enquanto o sistema de arma laser 12 da presente invenção tem sido descrito neste documento em conexão para lidar com a ameaça do ensemble de biológicas e munições de guerra química 18, deve ser entendido que o sistema de arma laser 12 é aplicável para detectar e engajar uma pluralidade de qualquer tipo de alvos aéreos. Por exemplo, munições alvejadas poderiam incluir outros objetos tais como foguetes e salvos de artilharia.
Assim, enquanto esta invenção foi divulgada aqui em conexão com um exemplo particular. o, nenhuma limitação destina assim, exceto conforme definido na seguinte reivindicação. Isso ocorre porque um praticante qualificado reconhece que outras modificações podem ser feitas sem se afastar do espírito da presente invenção depois de estudar as especificações e desenhos.
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