УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРЕНИРОВКИ СТРЕЛКА НА СТЕНДЕ Российский патент 1997 года по МПК F41J9/02 

Изобретение относится к стрельбищам и тренировочным устройствам для упражнений в особых видах спорта и может быть использовано для тренировки стрелков на стендах с перемещением мишени при ведении огня.

Для тренировки стрелка из охотничьего ружья оборудуют стрельбища и стенды, например, в виде траншейного стенда. На траншейном стенде стрелок ведет огонь по мишеням тарелочкам, запускаемым специальным механизмом из одной точки с разными углами по азимуту, при этом стрельба ведется в догон.

Тренировка стрелка на реальном стенде весьма дорогое удовольствие, что привело в настоящее время к значительному сокращению количества стрелковых стендов и секций.

Известно устройство для тренировки стрелка на стенде, принятое за прототип, содержащее экран, на котором имитируют цель, узел генерации средства поражения цели, узел приема средства поражения цели и информационное табло (Радио. М. 1976, N 10, с. 54-55).

Недостатком известного устройства являются ограничения, связанные с реализацией перемещений мишени в пространстве, т.е. отсутствием возможности тренировки в стрельбе по движущейся по различным траекториям мишени.

Целью изобретения является устранение отмеченных недостатков, а именно, расширение функциональных возможностей за счет обеспечения условий подготовки стрелка-спортсмена (охотника). К стрельбе из личного оружия в условиях помещения по движущейся под различными ракурсами и траекториями цели.

Цель достигается тем, что в известном устройстве для тренировки стрелка на стенде, содержащем экран, на котором имитируют цель, узел генеpации средства поражения цели, узел приема средства поражения цели и информационное табло, согласно изобретения, в него введены оптико-электронный имитатор перемещения цели, оптически сопряженный с экраном, микрофонный датчик разрешения, формирователи сигналов управления оптико-электронным имитатором и сигналом записи, устройство определения координат, оптически сопряженное с экраном, блок вычитания координат, регистр памяти, блок вычисления модуля, схема сравнения кодов и элемент ИЛИ, причем микрофонный датчик разрешения первым своим выходом связан с первым входом формирователя сигналов управления оптико-электронным имитатором и входом устройства определения координат, а вторым выходом с вторым входом формирователя сигналов управления оптико-электронным имитатором, выход которого подключен к оптико-электронному имитатору и блоку вычитания координат, выход устройства определения координат электрически связан с другим входом блока вычитания координат, а через последовательно соединенные элемент ИЛИ и формирователь сигналов записи с первым управляющим входом регистра памяти, второй информационный вход которого соединен с выходом блока вычитания координат, выход регистра памяти через блок вычисления подключен по входу схемы сравнения и первому входу информационного табло, второй вход которого соединен с выходом схемы сравнения. Целесообразно, если формирователь сигналов управления оптико-электронным имитатором содержит триггер управления, генератор тактовых импульсов, элемент И, двоичный счетчик импульсов, первый и второй блоки перемножения, интегратор, блок нелинейных функций, аналого-цифровой преобразователь, причем первый вход триггера управления связан с входом последовательно соединенных интегратора, блока нелинейных функций и аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к первым входам первого и второго блоков перемножения, выход триггера управления соединен с первым входом элемента И, второй вход которого связан с выходом генератора тактовых импульсов, выход элемента И через двоичный счетчик подключен к адресным входам первого и второго постоянного запоминающего устройства, выходы которых подключены к вторым входам первого и второго блока перемножения. Надежно, если микрофонный датчик разрешения содержит последовательно соединенные микрофон, усилитель звука и ждущий мультивибратор, причем выход мультивибратора соединен с входами схем выделения переднего и заднего фронта импульса мультивибратора.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для тренировки стрелка; на фиг. 2 блок-схема формирователя сигналов управления оптико-электронным имитатором; на фиг. 3 блок-схема микрофонного датчика разрешения.

Устройство для тренировки стрелка на стенде (фиг. 1) состоит из плоскости 1, на которой имитируют цель (мишень), ружья с узлом генерации средства поражения мишени 2, оптико-электронного имитатора перемещения мишени 3, оптически сопряженного с плоскостью имитации 1, блока вычитания координат 4, схемы сравнения кодов 5 и информационного табло 6, микрофонный датчик разрешения 7, устройство определения координат 8, оптически сопряженное с плоскостью имитации 1, блок вычисления модуля 9, элемент ИЛИ 10, регистр памяти 11 и формирователи сигналов управления оптико-электронным имитатором 12 и сигналов записи 13, причем микрофонный датчик разрешения 7 первым своим выходом связан с первым входом формирователя сигналов управления оптико-электронным имитатором 12 и входом устройства определения координат 8, а вторым выходом с вторым входом формирователя сигналов управления оптико-элекронным имитатором 12, выход которого подключен к оптико-электронному имитатору перемещения мишени 3 и блоку вычитания координат 4, выход устройства определения координат 8 электрически связан с другим входом блока вычитания координат 4, а через последовательно соединенные элемент ИЛИ 10 и формирователь сигналов записи 13 с первым входом регистра памяти 11, второй вход которого соединен с выходом блока вычитания координат 4, выход регистра памяти 11 через блок вычисления модуля 9 подключен к входу схемы сравнения кодов 5 и первому входу информационного табло 6, второй вход которого соединен с выходом схемы сравнения кодов 5.

На фиг. 2 представлен формирователь сигналов управления оптико-электронным имитатором 12, состоящий из триггера управления 14, генератора тактовых импульсов 15, элемента И 16, двоичного счетчика импульсов 17, первого 18 и второго 19 постоянных запоминающих устройств, первого 20 и второго 21 блоков перемножения, интегратора 22, блока нелинейных функций 23, аналого-цифрового преобразователя 24, причем один вход триггера управления 14 связан с входом последовательно соединенных интегратора 22, блока нелинейных функций 23 и аналого-цифрового преобразователя 24, выход которого подключен к входам первого 20 и второго 21 блоков перемножения, выход триггера управления 14 подключен к входу элемента И 16, второй вход которого соединен с генератором тактовых импульсов 15, а выход элемента И 16 с входом двоичного счетчика 17, выход счетчика 17 связан с входом первого 18 и второго 19 постоянно-запоминающих устройств, выходы которых соответственно подключены к другим входам первого 20 и второго 21 блоков перемножения, выходы блоков перемножения соединены с входом оптико-электронного имитатора перемещения мишени 3, два входа триггера управления 14 соединены с выходами микрофонного датчика разрешения 7.

На фиг. 3 изображен микрофонный датчик разрешения 7, содержащий последовательно соединенные микрофон 25, усилитель 26, ждущий мультивибратор 27, причем выход ждущего мультивибратора 27 через схему выделения заднего фронта 28 подключен к входу триггера управления 14, а через схему выделения переднего фронта 29 к другому входу триггера 14 и устройству определения координат 8. Предлагаемое устройство для тренировки стрелка содержит плоскость имитации 1, которая представляет собой диффузно-отражающий экран, установленный вертикально. Мишень на этом экране имитируется в виде светового пятна (с длиной волны излучения в видимой области спектра) при помощи оптико-электронного имитатора перемещения 3, выполненного в виде, например, оптического сканера, содержащего отражающее зеркало в карданном подвесе, на которое падает, проходя через формирующую оптику луч от оптического лазера типа ЛГ-72 (не показан) и электронно-механический узел управления (не показан). Управление зеркалом ведется от формирователя сигналов управления оптико-электронным имитатором 12, представляющего собой устройство, работающее по командам от микрофонного датчика разрешения 7. Тренирующийся спортсмен (не показан) голосом (как и на реальном траншейном стенде) подает команду, которая воспринимается микрофоном 25, затем усиливается усилителем 26 и запускает ждущий мультивибратор 27, формирующий сигнал длительностью 0,1-0,2 с. По переднему фронту этого сигнала через схему 29 взводится в "единичное" состояние триггер управления 14 и разрешает тем самым прохождение тактовых импульсов от генератора 15 на счетчик 17. По заднему фронту импульса от мультивибратора 27 через схему 28 триггер 14 "обнуляется" и поступление импульсов на счетчик 17 прекращается. Двоичный код с выхода счетчика 17 поступает на адресные входы первого 18 и второго 19 ПЗУ, в памяти которых содержатся значения синуса и косинуса некоторого угла Φ (угол азимута) соответственно. В предлагаемом тренажере реализуется некоторая наперед заданная баллистическая траектория, например, по согласованию с Союзом стрелкового спорта России в предлагаемом тренажере реализуется траектория для V_о.нач 30 м/с и ψ_o=23^°, где V_о.нач начальная скорость полета мишени, ψ_o угол встреливания.

Заданная траектория в реальных условиях меняет свое положение по случайному закону в некотором секторе стрельбы, изменяя угол Φ в азимутальной плоскости. В предлагаемом же тренажере данная процедура осуществляется следующим образом.

Угол v случайная величина в азимутальной плоскости, реализуется в виде значения кода двоичного счетчика 17, которое выдается на ПЗУ 18 и 19, извлекая из него соответствующие значения sinΦ и cosΦ. С помощью интегратора 22 и блока нелинейных функций (БНФ) 23 формируется закон изменения высоты полета мишени y_o(t) в реальных условиях по заданным V_o.нач и j_o, а именно, интегратор задает изменяемое по времени значение входного для блока 23 напряжения, который в зависимости от этого напряжения выдает в виде выходного напряжения рассчитанную по V_о.нач и ψ_o воспроизводимую функцию одной переменной.

Такой функцией является высота баллистической траектории мишени y_o(t), в количестве блока нелинейной функции может быть использован блок типа БНФ-31 состава аналогового вычислительного комплекса АВК-31, ПТ3.033.020. Затем аналоговое напряжение с выхода БНФ 23 поступает на аналого-цифровой преобразователь 24, где преобразуется в значения двоичного кода, который подается на входы первого 20 и второго 21 блоков перемножения. Обозначим функцию, задаваемую (набираемую) БНФ 23 как y_o(t) и при этом отметим, что в реальных условиях стрельба тарелочками-(мишенями) ведется на траншейном стенде из одной точки с различными углами по азимуту, отсчитываемыми от направления стрелок метательное устройство, прицеливание же стрелок ведет, в основном, только учитывая углы азимута и места. Следовательно, если на плоскости имитации 1 воспроизводить наблюдаемые в реальных условиях стрелком углы места и азимута, то мы воспроизведем тем самым реальный процесс прицеливания. Очевидно, что при воспроизведении траектории по направлению стрелок метательное устройство это будет функция y_o(t) с азимутальным углом Φ 0, а при воспроизведении с другими углами по азимуту это будут значения (в декартовой системе координат с центром по линии стрелок метательное устройство):
y=y_o(t)•cosΦ
x=y_o(t)•sinΦ
Реализация этих значений в тренажере обеспечивают первый 20 и второй 21 блоки перемещения, на входы которых попадают величины, пропорциональные y_o(t), sinΦ и cosΦ, причем sinΦ только на блок 20, cosΦ на блок 21, y_o(t) на блоки 20 и 21 одновременно.

По сигналам с этих блоков, поступающим на оптико-электронный имитатор перемещения мишени 3 и блок вычисления координат 4, осуществляется движение пятна (мишени) на плоскости имитации 1, а именно, электронно-механический блок имитатора 3 воспринимает код от формирователя сигналов управления оптико-электронным имитатором 12, преобразует его с помощью ЦАП в аналоговое напряжение, которое затем усиливается усилителем по Х и У и попадает на устройства, где преобразуется в углы поворота зеркала. ЦАП, усилители по Х и У и устройство преобразования напряжения в угол поворота на фиг. 1 не показаны.

В ствол оружия вставляется узел генерации средства поражения, представляющий собой ружейный патрон, в котором устанавливаются микрообъектив с диафрагмой, ждущий мультивибратор, светоизлучающий диод, датчик удара бойка оружия, схема задержки и источник питания.

Стрелок встал на исходную позицию перед плоскостью имитации 1 и, зарядив ружье (установив в него ружейный патрон с узлом генерации), подает голосом команду, которая воспринимается датчиком 7, через 0,1-0,2 с после этой команды на плоскости имитации 1 появляется перемещающееся по некоторой баллистической траектории световое пятно (мишень) от имитатора перемещения 3, работа которого описана выше. Стрелок вскидывает ружье 2 и прицеливается по перемещающейся мишени и, в необходимый на его взгляд момент времени для поражения мишени, нажимает на спусковой крючок ружья (не показан). Боек ружья, перемещаясь, замыкает контакт датчика удара узла генерации средства поражения 2, аппаратура которого формирует световой импульс, длительность которого равна отношению длины дробового снопа при реальном выстреле к средней скорости полета дробины. Длина снопа берется для реальной дальности стрельбы равной 25-27 м (согласования для данного тренажера с Союзом стрелкового спорта РФ дальность).

Устройство определения координат 9 включает в свой состав координатор с объективом, выполненный, например, в виде координатора (Малашин И. С. и др. Основы проектирования лазерных локационных систем. М. Высшая школа, с. 152-155) и установленного перед объективом электромеханического затвора, выполненного по схеме затвора лазера ЛТИ П4-501 (на фиг. 1 не показан). По команде от датчика 7 оптический затвор устройства определения координат 8 срабатывает и открывает оптический тракт для работы (затвор необходим для уменьшения накопления помех от окружающего фона в координаторе), а именно, для определения текущих координат светового пятна от ружья с узлом генерации 2. Вычислив координаты пятна, устройство 8 выдает их на свой информационный выход, который подключен к блоку вычитания координат 4, а через элемент ИЛИ 10 и формирователь сигналов записи 13 к регистру памяти 11. Блок вычитания координат 4 принимает на свой другой вход еще и значение текущих координат от формирователя сигналов управления оптико-электронным имитатором 12, т.е. на один его вход поступают координаты центра пятна от ружья 2, обозначим их в виде (x_o, y_o), а на другой координаты центра пятна мишени (x₁, y₁) от формирователя сигналов управления оптико-электронным имитатором 12.

Блок определяет текущую разницу координат Dx=x₁-x_o; Δy=y₁-y_o, которая затем поступает на вход регистра памяти 11. В момент появления цифровой информации на выходе устройства определения координат 8 через элемент ИЛИ 10 запускается формирователь сигналов записи 12, по выходному сигналу которого значения Δx и Δy в виде двоичного кода записываются в регистр памяти 11. Блок вычисления модуля 9 вычисляет значение:
,
ΔZ модуль расстояния между центрами пятна от ружья 2 и мишени от имитатора 3.

Вычисление ΔZ можно осуществлять как в цифровом виде, так и в виде аналоговых сигналов, при соответствующем преобразовании двоичного кода в аналоговое напряжение. Последовательность соединения функциональных узлов, реализующих отдельные операции, должна обеспечивать вычисления по вышеуказанной формуле.

Информация о величине модуля с выхода блока 9 поступает на схему сравнения 5, на другой вход которой подается значение величины зоны поражения, и в случае, если величина модуля меньше значения модуля поражения, то информационное табло 6 регистрирует факт поражения мишени, а если величина модуля превышает значение зоны поражения, то регистрируется факт промаха.

Кроме того, на этом информационном табло по цели блок вычисления модуля 9 информационное табло 6, высвечивается величина разности в положениях пятен мишени и средства поражения, т.е. промах.

Такое одновременное информирование промаха при прицеливании позволяет вносить поправки в выполняемые им приемы при прицеливании и делает процесс тренировки эффективным. Таким образом, предложенное устройство для тренировки обеспечивает возможность моделирования процесса тренировки как на круглом стенде (движение мишени по фиксированной траектории), так и на траншейном стенде (движение мишени по случайным траекториям), т.е. предложенные устройства по сравнению с прототипом имеют большие функциональные возможности.

Изобретение относится к стрельбищам и тренировочным устройствам для упражнений в особых видах спорта и может быть использовано для тренировки стрелков на стендах с перемещением мишени при ведении огня. Сущность изобретения: в устройстве для тренировки стрелка на стенде одним лучом имитируют движущуюся по различным случайным траекториям на вертикальной плоскости мишень и контролируют перемещение имитатора, в качестве средства поражения используют второй световой луч, которым подсвечивают на плоскости перемещающийся имитатор. Устройство содержит плоскость 1, на которой имитируют цель, средство поражения цели 2, устройство определения координат 4, оптико-электронный имитатор перемещения цели 3, блок вычисления координат 4, схему сравнения кодов 5, информационное табло 6, микрофонный датчик разрешения 7, блок вычисления модуля 9, формирователи сигналов управления 12 и сигналов записи 13, элемент ИЛИ и регистр памяти 11. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для тренировки стрелка на стенде, содержащее экран, на котором имитируют цель, узел генерации средства поражения цели, узел приема средства поражения цели и информационное табло, отличающееся тем, что в него введены оптико-электронный имитатор перемещения цели, оптически сопряженный с экраном, микрофонный датчик разрешения, формирователи сигналов управления оптико-электронным имитатором и сигналов записи, устройство определения координат, оптически сопряженное с экраном, блок вычитания координат, регистр памяти, блок вычисления модуля, схема сравнения кодов и элемент ИЛИ, причем микрофонный датчик разрешения первым своим выходом связан с первым входом формирователя сигналов управления оптико-электронным имитатором и входом устройства определения координат, а вторым входом с вторым входом формирователя сигналов управления, оптико-электронным имитатором, выход которого подключен к оптико-электронному имитатору и блоку вычитания координат, выход устройства определения координат электрически связан с другим входом блока вычитания координат, а через последовательно соединенные элемент ИЛИ и формирователь сигналов записи с первым управляющим входом регистра памяти, второй информационный вход которого соединен с выходом блока вычитания координат, выход регистра памяти через блок вычисления модуля подключен к входу схемы сравнения и первому входу информационного табло, второй вход которого соединен с выходом схемы сравнения. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что формирователь сигналов управления оптико-электронным имитатором содержит триггер управления, генератор тактовых импульсов, элемент И, двоичный счетчик импульсов, первый и второй блоки перемножения, интегратор, блок нелинейных функций, аналого-цифровой преобразователь, причем первый вход триггера управления связан с входом последовательно соединенных интегратора, блока нелинейных функций и аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к первым входам первого и второго блоков перемножения, выход триггера управления соединен с первым входом элемента И, второй вход которого связан с выходом генератора тактовых импульсов, выход элемента И через двоичный счетчик подключен к адресным входам первого и второго постоянно-запоминающего устройства, выходы которых подключены к вторым входам первого и второго блоков перемножения. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что микрофонный датчик разрешения содержит последовательно соединенные микрофон, усилитель звука и ждущий мультивибратор, причем выход мультивибратора соединен с входами схем выделения переднего и заднего фронта импульса мультивибратора.