СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ЭКИПАЖА БОЕВОЙ МАШИНЫ Российский патент 2001 года по МПК F41H1/00 

Изобретение относится к области средств защиты членов экипажей машин, в частности боевых машин.

Известна система защиты экипажа гусеничного транспортера ГАЗ-71 (см., например, справочник "Технические средства медицинской службы Вооруженных Сил СССР", М. , Воениздат, 1986, с. 38-39), содержащая средства защиты от непогоды, противоударные и противошумовые средства (корпус с двухместной кабиной и платформой с брезентовым тентом). Эта система имеет недостатки: головы членов экипажа практически не защищены от ушибов при толчках, остановках и резких поворотах корпуса транспортера. Кроме того, двухместная кабина плохо защищает от шума двигателя и гусеничного движителя, поэтому общение даже рядом сидящих водителя и командира машины затруднено. Шум в гусеничных боевых машинах достигает весьма высокого уровня и по своей громкости стоит на грани допустимого. Влияние шума сказывается не только на органах слуха, что выражается снижением остроты слухового восприятия, но и на состоянии всего организма члена экипажа: нарушается устойчивость нервной системы, притупляется внимание, значительно снижается работоспособность.

Известна также система защиты экипажа боевой машины пехоты БМП-1 (см., например, "Боевая машина пехоты БМП-1", ТО и ИЭ, М., Воениздат, 1979, с. 5-14, 470-480), по технической сути и существенным признакам являющаяся наиболее близкой к заявляемой и принятая за ее прототип. Она содержит средства защиты от непогоды, противоударные и противошумовые средства (броневой корпус, перегородки, уплотнения, амортизаторы, налобники и др.), источник питания (бортовая электрическая сеть) и соединенное с ним первым входом переговорное устройство со шлемофонами и вмонтированными в каждый из них телефонами и ларингофонами, касающимися в рабочем положении соответственно ушей и горла члена экипажа, причем в каждом шлемофоне первый вход каждого телефона соединен с первым выходом соответствующего ларингофона, второй - с выходом переговорного устройства, а второй выход каждого ларингофона соединен со вторым входом переговорного устройства.

Эта система защиты гораздо эффективней предыдущей, так как введение шлемофонов позволило не только значительно уменьшить опасность ушибов и снизить уровень шумов за счет наличия вмонтированных в шлемофоны противоударных и противошумовых средств, но и улучшить обмен информацией между членами экипажа посредством подключения шлемофонов к переговорному устройству. Однако эта система также имеет недостатки.

Работа в боевых машинах (танках, боевых машинах пехоты, бронетранспортерах, бронеавтомобилях и др.) имеет ряд специфических особенностей, зависящих от их конструкции, вооружения, специального оснащения, характера тактического применения. Исследования показывают (см., например, Е.И.Смирнов (гл. редактор) "Энциклопедический словарь военной медицины", том 5, с. 441-444), что к числу наиболее важных факторов относятся: движение машины, размеры внутренних помещений, тряска и шум, особенности наблюдения и др. В результате совокупного воздействия этих факторов создаются особые характерные для боевых машин условия работы в них, влияющих в той или иной степени на организм членов экипажей, создающих в ряде случаев угрозу здоровью и вызывающих утомление.

Движение боевых машин, особенно при высоких скоростях современных танков и БМП, обусловливает быструю смену внешней обстановки, требующей от членов экипажей четкой, строго определенной и предельно быстрой реакции. Экипажи определенных машин выполняют боевые задачи изолированно друг от друга. В условиях боевой обстановки членам экипажей приходится нередко принимать самостоятельные, весьма ответственные решения. Это ведет к значительному нервно-психическому напряжению и накапливанию утомления. Кроме того, тесные рабочие места (в современном танке примерно 1 м³ на человека) обусловливают вынужденность рабочей позы, что ведет к статическому напряжению мускулатуры и ускорению утомления (см. там же с. 442-443).

При изменении характера боевых действий (переход от наступления к преследованию противника или к совершению марша), вызывающем спад нервной напряженности, накопившаяся усталость вызывает опасность засыпания членов экипажа. Это же происходит и при длительном нахождении члена экипажа внутри движущейся боевой машины при однообразном маршруте, особенно ночью, что часто вызывает наезды боевых машин друг на друга и другие дорожные происшествия, пропуск экипажем целей, важной информации, сигналов управления и др. В сонном состоянии не только сохраняется, но и увеличивается опасность травмирования членов экипажа, несмотря на наличие шлемофонов и других противоударных средств. При выполнении боевых задач в неподвижной боевой машине (например, в обороне) засыпание членов экипажа приводит к пропуску целей, сигналов управления и др. Кроме того, находясь на своих рабочих местах, члены экипажей боевых машин могут быть не только в сонном состоянии, но и в обморочном. Особенно часто это происходит при интенсивной стрельбе, когда существенно возрастает опасность отравления членов экипажей пороховыми газами. Предотвращения засыпания, а также контроль за состоянием членов экипажа в этой системе защиты не предусмотрены.

Целью настоящего изобретения является предупреждение засыпания и контроль состояния членов экипажей боевых машин при выполнении ими функциональных обязанностей на своих рабочих местах.

Для достижения этой цели известная система защиты экипажа боевой машины снабжена генератором, первый вход которого подключен к выходу источника питания, установленным на рабочем месте наводчика датчиком-газоанализатором, первый выход которого соединен со вторым входом генератора, первым управляемым коммутатором, первый вход которого соединен с первым выходом генератора, датчиком режима переключения, вход которого соединен со вторым выходом датчика-газоанализатора, а первый выход - со вторым входом первого управляемого коммутатора, вторым управляемым коммутатором, первый вход которого соединен со вторым выходом датчика режима переключения, а первый выход - с третьим входом телефонов, источником сигнала звуковой частоты, вход которого соединен со вторым выходом генератора, а выход - со вторым входом второго управляемого коммутатора, установленными на каждом шлемофоне электромагнитными реле, вход каждого из которых электрически соединен с соответствующим выходом первого управляемого коммутатора, а на якоре укреплен подпружиненный колпачок, касающийся головы соответствующего члена экипажа, установленным на рабочем месте командира боевой машины контрольно-сигнализирующим пультом с расположенными на нем световым индикатором датчика-газоанализатора, соединенным через свой выключатель с третьим выходом датчика-газоанализатора, и световыми индикаторами каждого члена экипажа, каждый из которых через соответствующий переключатель соединен с соответствующими выходами первого и второго управляемых коммутаторов. При этом генератор содержит датчик момента включения с генератором случайных сигналов и регулятор временных интервалов, источник сигнала звуковой частоты оснащен регулятором уровня и частоты сигнала, а датчик режима переключения содержит регулятор временных интервалов и генератор случайных сигналов.

Предложенная система поясняется рисунком, на котором представлена ее функциональная схема и приняты следующие обозначения: 1 - источник питания (ИП), 2 - генератор (Г), 3 - первый управляемый коммутатор (УК₁), 4 - электромагнитное реле (ЭР), 5 - якорь (Я), 6 - подпружиненный колпачок (ПК), 7 - источник сигнала звуковой частоты (ИСЗ), 8 - датчик режима переключения (ДРП), 9 - второй управляемый коммутатор (УК₂), 10 - телефоны (ТЛФ), 11 - голова члена экипажа (ГЧЭ), 12 - переговорное устройство (ПУ), 13 - ларингофоны (ЛРФ), 14 - шлемофон (Ш), 15 - первый переключатель (П₁), 16 - k-й переключатель (П_k), 17 - выключатель датчика-газоанализатора (ВГА), 18 - датчик-газоанализатор (ДГА), 19 - первый световой индикатор (СИ₁), 20 - k-й световой индикатор (СМ_k), 21 - световой индикатор датчика-газоанализатора (СИГ), 22 - контрольно-сигнализирующий пульт (КСП). Введенные элементы и связи показаны пунктиром, а сплошными линиями изображены элементы и связи прототипа.

В качестве источника питания 1 (ИП) используются источники питания штатной бортовой сети боевой машины. В качестве связей между известными элементами также используются штатные: кабели переговорного устройства 12 (ПУ) и шлемофона 14 (Ш) (гарнитура), предназначенные для подачи питания и передачи необходимых сигналов на телефоны 10 и ларингофоны 13, а также генератор 2. В тех случаях, когда электрические характеристики генератора 2 и электромагнитного реле 3 не отвечают соответствующим характеристикам источников питания бортовой сети 1, то в гарнитуру (кабели) может вводиться дополнительная связь (электропроводник), а в бортовую сеть - соответствующий источник питания. Генератор 2 и электромагнитное реле 4 электрически соединены последовательно друг с другом. При этом электромагнитное реле 4 укреплено на шлемофоне 14 так, чтобы его якорь 5 был обращен к голове члена экипажа 11, а подпружиненный колпачок 6, укрепленный на конце якоря, касался головы члена экипажа. Генератор 2 своим входом подключен к выходу источника питания 1. расположен он может быть и вне шлемофона, и так же, как и электромагнитное реле 4 на шлемофоне 14, так как современные средства разработки и производства электронных генераторов и реле времени позволяют выполнять их в размере половины спичечной коробки (см., например, А.Х.Синельников "Электронные реле времени". М., "Энергия", 1974. - с. 101-129, 148-162, 172-181, Р. Фелпс "750 практических электронных схем", Справочное руководство, Пер. с англ. М., "Мир", 1986. - с. 347, 440-454, 462 и др.). Генератор содержит датчик момента включения с генератором случайных сигналов и регулятор временных интервалов. Периодичность моментов включения может быть различной: заданной (регулируемой) или же случайной. В последнем случае к генератору подключается или же встраивается в него генератор случайных сигналов. Решение о периодичности зависит от характера и напряженности действий члена экипажа на своем рабочем месте, от его физического состояния, профессионального уровня, усталости. Например, чем усталость члена экипажа больше, тем чаще должно быть воздействие. Еще чаще должно быть воздействие при стрельбе из боевой машины. В процессе испытаний макета предлагаемой системы периодичность моментов включения изменялась от 2 включений в минуту до 1 включения в 5 минут. Источник сигнала звуковой частоты 7 может быть выполнен как на основе одной из электронных систем (см., например, Р.Филпс "750 практических электронных схем". Справочное руководство, пер. с англ., М. , "Мир", 1986. - с. 347-462), так и на основе запоминающих устройств с предварительно записанной информацией. Он включается по сигналу с выхода генератора 2 и формирует сигнал звуковой частоты, который с его выхода передается через второй управляемый коммутатор на третий вход телефонов определенного (или всех) члена экипажа. Первый управляемый коммутатор 3 обеспечивает соединение первого выхода генератора 2 либо со входом определенного электромагнитного реле одного из членов экипажа (одного из k членов экипажа), либо со всеми электромагнитными реле всех членов экипажей. Для этого он имеет k+2 положений: первое - исходное, затем k положений для каждого члена экипажа, а k+2 положение - для одновременного соединения всех электромагнитных реле 4 (всех членов экипажа) с выходом генератора 2. Таким же образом устроен и второй управляемый коммутатор 9. Датчик режима переключения 8 обеспечивает задание определенного режима переключения управляемых коммутаторов 3 и 9. Переключение коммутаторов может быть как одновременным друг с другом, так и неодновременным. Каждый управляемый коммутатор может осуществлять переключение как равномерно (по времени), так и случайно, для чего он оснащен генератором случайных сигналов. Как в первом, так и во втором случае временные характеристики процесса переключения регулируются с помощью регулятора. Переключатели 15 и 16 (от первого до k-го) идентичны и обеспечивают подачу и переключение сигналов с выходов управляемых коммутаторов 3 и 9 на световые индикаторы 19, 20, соответствующих каждому члену экипажа. Они имеют положения исходное (включен), первое (на световые индикаторы 19, 20 подаются сигналы с выходов первого управляемого коммутатора 3) и второе (на световые индикаторы 19, 21 подаются сигналы с выходов второго управляемого коммутатора 9). Выключатель газоанализатора 17 обеспечивает подключение датчика газоанализатора 18 к своему световому индикатору 21. Датчик-газоанализатор 18 конструктивно исполнен аналогично известным (см., например, "Боевая машина пехоты БМП-1", ТО и ИЭ, М., Воениздат, 1979, с. 495-505) и устанавливается на рабочем месте наводчика. Его первый выход соединен со вторым входом генератора, второй выход - со входом датчика режима переключения, а третий - через выключатель 17 - со световым индикатором 21. Коонтрольно-сигнализирующий пульт 22 установлен на рабочем месте командира боевой машины и обеспечивает возможность контроля прохождения сигналов к каждому члену экипажа. Пульт 22 состоит из корпуса и передней панели, на которые смонтирована аппаратура. На панели пульта размещаются: переключателя 15, 16 и световые индикаторы 19, 20, количество которых определяется количеством членов экипажа, оснащенных шлемофонами, выключатель 17 и световой индикатор 21 датчика-газоанализатора 17.

Работа с предлагаемой системой защиты экипажа происходит следующим образом. При надетых на головы членов экипажа шлемофонах 14 и включенном источнике питания 1 напряжение бортовой сети подается на телефоны 10 и ларингофоны 13 (на рисунке не показано), а также на генератор 2. Подача электрических сигналов на телефоны 10 и ларингофоны 13 обеспечивает подготовку последних к работе. При подаче информации от переговорного устройства 12 (ПУ) сигналы попадают на телефоны, а затем к ушам головы каждого члена экипажа 11. Если информация передается членом экипажа, то соответствующие электрические сигналы формируются в ларингофонах 13 и через гарнитуру передаются к переговорному устройству 12 и далее - к другим членам экипажа.

Подача сигналов электрического тока определенной продолжительности (в зависимости от установленной посредством регулятора временных интервалов величины необходимого интервала включения) с первого выхода генератора 2 на каждое из электромагнитных реле 4 (через первый управляемый коммутатор 3) обеспечивает выталкивание якоря 5 реле 4 и его воздействие через подпружиненный колпачок 6 на голову члена экипажа 11. Установка подпружиненного колпачка 6 обеспечивает плавное нарастание усилия и предупреждает травмирование головы члена экипажа. При прекращении действия сигнала на выходе генератора 2 якорь 5 электромагнитного реле 4 возвращается в исходное положение и действие подпружиненного колпачка 6 на голову члена экипажа 11 прекращается. Таким же образом со второго выхода генератора 2 сигнал подается на вход источника сигнала звуковой частоты 7, который в телефонах 10 преобразуется в звуковой сигнал, аналогичный по моменту возникновения и продолжительности действия сигналу с первого выхода генератора 2.

Эффект воздействия подпружиненного колпачка и звукового сигнала в телефонах 10 с точки зрения физиологии заключается в раздражении ими члена экипажа посредством соответственно касания его головы и действия на его слуховой аппарат. Такое раздражение препятствует засыпанию члена экипажа на рабочем месте, особенно при монотонном характере деятельности члена экипажа, не позволяет ему отвлекаться в паузах между выполняемыми операциями и в конечном итоге обеспечивает повышение надежности его работы. О своем состоянии во время действия на него сигналов с блоков 6 и 9 каждый член экипажа информирует командира и других членов экипажа по переговорному устройству 12. Неприятные ощущения, если они возникают при действии сигналов с блоков 6 и 9, могут быть устранены подбором пружины под колпачком и регулировкой уровня и частоты звукового сигнала. Соответствие ответов членов экипажа соответствующим раздражающим сигналам командир боевой машины контролирует при помощи контрольно-сигнализирующего пульта 22, переключая поочередно (или все вместе) переключатели 15, 16 в первое или второе положения. Отсутствие ответа определенного члена экипажа при действии на него раздражающего сигнала свидетельствует о его нахождении в сонном или обморочном (в результате действия пороховых или выхлопных газов) состоянии. Эта информация дает возможность своевременно принять необходимые меры для вывода члена экипажа из опасного состояния, что снижает возможность нанесения ущерба его здоровью, повышается живучесть и боеготовность боевой машины и всего экипажа, повышает вероятность выполнения боевой задачи. В случае превышения загазованности воздуха в корпусе боевой машины сверх допустимого датчик-газоанализатор 18 подает сигналы с первого выхода на второй вход генератора и со второго выхода - на датчик режима переключения 8, благодаря чему задается режим повышенной частоты раздражающих сигналов, о чем командир информируется по сигналу с третьего выхода блока 18 на световой индикатор 21 (если включен выключатель 17).

Оснащение известной системы защиты генератором 2, электромагнитными реле 4 с подпружиненными колпачками 6, источником сигнала звуковой частоты 7, управляемыми коммутаторами 3 и 9, датчиком режима их переключения 8, датчиком-газоанализатором 18 и контрольно-сигнализирующим пультом 22 обеспечивает возможность получения дополнительных функций: предупреждения засыпания членов экипажа, контроль их состояния (сонного, обморочного), а вместе с этим и повышение надежности их работы на 10-15%. Если членом экипажа является механик-водитель боевой машины, то в этом случае повышается безопасность движения, живучесть боевой машины и др. А если член экипажа - наводчик вооружения, то устраняется опасность пропуска целей, а вместе с этим опять-таки повышается живучесть боевой машины. Во всех видах боевых действий повышаются безопасность и боеготовность экипажей.

В процессе сравнительных испытаний, связанных с длительным пребыванием членов экипажа в движущейся машине, установлено, что качество выполнения штатных операций и работоспособность при работе с вооружением и другими системами танка членами экипажей, использующих предложенную систему, существенно выше, чем у членов экипажей, использующих известную систему. Наряду с этим установлено, что введенные дополнительно элементы не затрудняют выполнения членами экипажей своих функциональных обязанностей, не требуют изменения приобретенных навыков при работе в боевой машине, а надежность предложенной системы не ниже надежности известных.

Изобретение относится к военной технике и предназначено для защиты экипажа танка. Технический результат - повышение боеспособности членов экипажа. Изобретение содержит средства защиты от непогоды, противоударные и противошумовые средства, источник питания и соединенное с ним переговорное устройство со шлемофонами и вмонтированными в них телефонами и ларингофонами. Система отличается от известных тем, что в нее введены генератор, вход которого подключен к выходу источника питания, датчик-газоанализатор, два управляемых коммутатора, датчик режима их переключения, источник сигнала звуковой частоты, установленные на каждом шлемофоне электромагнитные реле с подпружиненными колпачками на их якорях, касающимися головы соответствующего члена экипажа. На рабочем месте командира установлен контрольно-сигнализирующий пульт со световым индикатором датчика-газоанализатора и световыми индикаторами каждого члена экипажа, коммутирующая аппаратура для обеспечения связи штатных и введенных элементов. Введенные элементы и связи обеспечивают повышение безопасности и боеготовности экипажей, живучести боевых машин. Надежность функционирования экипажей повышается при этом на 10 - 15%. 1 с. и 3 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Система защиты экипажа боевой машины, содержащая средства защиты от непогоды, противоударные и противочумные средства, источник питания и соединенное с ним первым входом переговорное устройство со шлемофонами и вмонтированными в каждый из них телефонами и ларингофонами, касающимися в рабочем положении соответственно ушей и горла члена экипажа, причем в каждом шлемофоне первый вход каждого телефона соединена с первым выходом соответствующего ларингофона, второй - с выходом переговорного устройства, а второй выход каждого ларингофона соединен со вторым входом переговорного устройства, отличающаяся тем, что она снабжена генератором, первый вход которого подключен к выходу источника питания, установленным на месте наводчика датчиком - газоанализатором, первый выход которого соединен со вторым входом генератора, первым управляемым коммутатором, первый вход которого соединен с первым выходом генератора, датчиком режима переключения, вход которого соединен со вторым выходом датчика - газоанализатора, а первый выход - со вторым входом первого управляемого коммутатора, вторым управляемым коммутатором, первый вход которого соединен со вторым выходом датчика режима переключения, а первый выход - с третьим входом телефонов, источником сигнала звуковой частоты, вход которого соединен со вторым выходом генератора, а выход - со вторым входом второго управляемого коммутатора, установленными на каждом шлемофоне электромагнитными реле, вход каждого из которых электрически соединен с соответствующим выходом первого управляемого коммутатора, а на якоре укреплен подпружиненный колпачок, касающийся головы соответствующего члена экипажа, установленным на рабочем месте командира боевой машины контрольно-сигнализирующим пультом с расположенными на нем световым индикатором датчика - газоанализатора, соединенным через свой выключатель с третьим выходом датчика - газоанализатора, и световыми индикаторами каждого члена экипажа, каждый из которых через соответствующий переключатель соединен с соответствующими выходами первого и второго управляемых коммутаторов. 2. Система защиты по п.1, отличающаяся тем, что генератор содержит датчик момента включения с генератором случайных сигналов и регулятор временных интервалов. 3. Система защиты по п.1, отличающаяся тем, что источник сигнала звуковой частоты оснащен регулятором уровня и частоты сигнала. 4. Система защиты по п.1, отличающаяся тем, что датчик режима переключения содержит регулятор временных интервалов и генератор случайных сигналов.