ТРЕНАЖЕР НАВОДЧИКОВ-ОПЕРАТОРОВ УСТАНОВОК ПУСКА РАКЕТ ИЛИ СТРЕЛЬБЫ ИЗ ОРУДИЙ И ПУЛЕМЕТОВ Российский патент 2002 года по МПК F41G3/26 

Предлагаемое изобретение относится к тренажерам, предназначенным для повышения эффективности подготовки наводчиков-операторов в выполнении приемов наводки и ведения огня при использовании противотанковых ракетных комплексов (ПТРК) и других установок с оптическими приборами наведения для пуска ракет или стрельбы.

В этих тренажерах осуществляется имитация различных районов местности, подвижных и неподвижных целей, обеспечивается имитация процесса наведения, пуска ракет или стрельбы из орудий и пулеметов, индикация результатов действий обучаемого и оценка выполнения задания. Изобретение может использоваться для создания тренажеров наводчиков-операторов переносных, располагаемых на транспортных средствах или стационарных установок пуска ракет или стрельбы.

Процесс подготовки оператора должен обеспечить привитие ему правильных навыков использования вооружения.

Для этого при тренировках необходимо обеспечить правильное зрительное восприятие обучаемым имитируемой местности и целей с учетом бинокулярности и других особенностей зрения при прямом видении местности и целей и через оптический прицел.

Необходимо обеспечить и соответствие условий наведения оружия на цель с учетом особенностей реальных органов управления, включая статические и динамические характеристики перемещения органов управления в оружии с ручной наводкой.

Для повышения интенсивности и эффективности подготовки операторов необходимо обеспечить его тренировку в условиях любого времени года и суток, при различных погодных условиях и т.д., что может быть выполнено при использовании имитаторов визуальной обстановки и обеспечении работы тренажера в закрытом помещении.

Обычно в частях имеется достаточное количество штатного вооружения.

Поэтому представляет значительный интерес обеспечение возможности интенсивного и эффективного обучения операторов вооружения с использованием имеющегося штатного вооружения в закрытых помещениях и без расходования боеприпасов, горючего и его боевого ресурса.

Удовлетворение всех перечисленных требований при одновременном обеспечении высокой степени унификации средств обучения является достаточно сложной задачей, на решение которой и направлено предлагаемое изобретение.

Известен тренажер наводчиков-операторов установок пуска ракет и стрельбы из орудий и пулеметов боевых машин пехоты (БМП) типа ТКНО-675 разработки 1995 г. [1] и тренажер наводчиков-операторов танка типа ТКНГ-ЗБМ, разработки 1997-98 г.г. [2]. Эти тренажеры конструктивно мало отличаются между собой и содержат пульты управления наводкой установок пуска ракет и стрельбы с датчиками имитируемого поворота этих установок по горизонтали и вертикали, механизмы пуска ракет или стрельбы с датчиками пуска или выстрелов, имитаторы оптических приборов наведения, ЭВМ и устройства согласования и управления ЭВМ, а также телевизионный индикатор обучаемого, подключенный в выходу ЭВМ. Центр изображения телевизионного индикатора обучаемого совмещен с центральной оптической осью имитатора оптического прибора наведения.

При воздействии обучаемого на пульты управления наводкой меняются сигналы с датчиков поворота установок пуска или стрельбы по горизонтали или вертикали, которые поступают через устройства согласования с ЭВМ в ЭВМ, которая вырабатывает сигналы на видимое перемещение изображения местности и целей относительно прицельных меток имитаторов оптических приборов наведения, что позволяет осуществлять наведение установок пуска ракет или стрельбы на цели.

Недостатками этих тренажеров является отсутствие этапа тренировки, когда обучаемый наблюдает местность и цели без оптического прибора наведения, а также значительное отличие восприятия изображения местности, целей и прицельных меток в этих тренажерах от восприятия через реальный прибор наведения реальной местности, целей и прицельных меток.

Известен также тренажер (система имитации и тренировки) [3] по патенту США 5641288 от 24 июня 1997 года, предназначенный для обучения стрельбе из спортивного оружия или винтовки.

В состав системы входит штатное оружие со спусковым устройством и датчиком сигнала выстрела; телевизионный индикатор обучаемого, содержащий для каждого глаза свой жидкокристаллический монитор, крепящийся на шлеме, датчик направления дула оружия в виде светового проектора луча, жестко закрепленного на дуле оружия и направленного назад на установленный на голове приемник луча для фиксации точки прицеливания, включаясь в момент выхода пули из дула оружия, ЭВМ (микропроцессор) и устройства связи с ЭВМ.

Для каждого глаза формируется свое изображение, соответствующее ракурсам видимости объектов каждым глазом. На основании двух плоских (двухмерных) изображений в мозгу формируется объемное (трехмерное) пространство.

При наводке оружия на цель и выстреле соответствующие датчики передают сигналы в ЭВМ, которая вычисляет ошибки прицеливания.

В данном тренажере формируется стереоскопическое изображение местности и целей, что обеспечивает правильный учет бинокулярных факторов зрения.

Однако предложенный в этом патенте принцип построения стереоскопического изображения нецелесообразно использовать в тренажерах операторов вооружения, рассчитанного на стрельбу на большие расстояния (ракетами, из орудий и т.д. ). Это связано с тем, что формирование стереоскопического изображения в этом случае является избыточным и неоправданно сложным.

Недостатком тренажера также является необходимость надевать обучаемому специальный шлем с 2-мя мониторами и приемником луча фиксации точки прицеливания и его приспособленность для обучения стрельбе из спортивного оружия и винтовки без применения штатного оптического прицела.

Известны также тренажеры [4 и 5] по патентам Англии 1386.830 от 12.03.75 г. и 1372783 от 6.11.1974 г., с которыми тренировки проводятся на реальной местности с использованием штатных оптических приборов наведения и органов управления наводкой, а также реальных целей (автомашины, танки и т.д.).

В тренажере по патенту 1386830. для оценки точности прицеливания к стволу оружия прикрепляется излучатель с узким пучком излучения, направленным к цели в соответствии с направлением прицела, а на цели установлен отражатель этого луча в сторону оружия и имеется устройство приема отраженного луча. Наличие отраженного луча говорит о нахождении прицельных меток оптического прибора наведения на цели.

В тренажере по патенту 1372783 точность прицеливания определяется визуально, путем наблюдения изображения с видеокамеры, которая изображает местность, цели и положение прицельных меток.

Для запоминания используются записи этого изображения на видеомагнитофон. Основным недостатком этих тренажеров является невозможность тренировки в закрытых помещениях и необходимость использования реальных целей.

Известен тренажер [6] по патенту США 5215465 от 1 июня 1993 г.

В состав тренажера входит оружие со спусковым устройством и датчиком выстрела, телевизионный индикатор обучаемого, состоящий из видиопроектора и отражающего экрана, источник инфракрасного луча, закрепленный на стволе оружия и создающий на экране точку прицеливания, оптическое приемное устройство, фиксирующее положение созданной инфракрасным лучом точки прицеливания на отражательном экране, и устройства для вычисления координат этой точки и сравнения этих координат с координатами цели.

Обучаемый осуществляет прицеливание и производит выстрел с помощью спускового устройства, и с датчика выстрела поступает сигнал выстрела. В процессе прицеливания на экране перемещается точка от инфракрасного луча, которая отмечает место на экране, куда прицелился обучаемый.

С помощью устройств для вычисления координат точки прицеливания и сравнения этих координат с координатами цели определяется точность прицеливания и точность попадания в момент выстрела, определяемая по сигналу с датчика выстрела.

К недостаткам этого тренажера нужно отнести малое расстояние от экрана до обучаемого, что не позволяет обучаемому правильно ориентироваться и определять дальности, так как такие факторы бинокулярного зрения, как конвергенция (сходимость зрачков на видимом предмете) и диспарантность (разность изображений на сетчатках левого и правого глаз), а также аккомодация (фокусировка) соответствуют дальности до экрана, а не реальной дальности до имитируемых объектов и местности.

Малое расстояние до экрана также не позволяет использовать при обучении штатные оптические прицелы, рассчитанные на прицеливание при больших расстояниях до целей, а именно такие оптические приборы наведения используются в устройствах пуска ракет и орудиях.

По совокупности общих существенных признаков наиболее близким к заявленному тренажеру является тренажер типа 9Ф660 [7], в состав которого входит ЭВМ с подключенными к ее входу органами управления, устройством сопряжения с ЭВМ, а к выходу - телевизионный индикатор обучаемого, а также устройство для имитации пуска ракеты или стрельбы, включающее оптический прибор наведения, органы управления наводкой, механизм пуска ракеты или выстрела с датчиком срабатывания, подключенным к устройству сопряжения с ЭВМ, и датчик координат оптической оси прибора наведения, также подключенный к устройству сопряжения с ЭВМ.

Через имитатор оптического прицела обучаемый наблюдает изображения имитируемой местности и целей на неподвижном телевизионном индикаторе обучаемого, центр изображения на котором совпадает с положением оптической оси прицела.

При повороте рукояток управления имитатором ПТРК меняются сигналы с датчиков координат оптической оси прицела. Эти изменения поступают в ЭВМ, которая обеспечивает соответствующее перемещение у изображение по горизонтали и вертикали на телевизионном индикаторе. Совмещая координаты видимой цели с центром изображения, где расположен центр прицельных меток имитатора оптического прицела, обучаемый осуществляет наводку прицельных меток на цель.

ЭВМ по известным координатам цели относительно центра изображения определяет погрешности прицеливания и определяет попадание или промах в момент достижения ракетой цели или других объектов.

Основные недостатки прототипа состоят в том, что в тренажере предусматривается наблюдение местности и целей только через имитатор оптического прицела, причем центр изображения всегда совпадает с центром оптических меток прицела наведения. Такое ограничение исключает этап обучения, когда оператор видит местность и цели без оптического прицела, а затем должен навести оптику на увиденную цель или подозрительное место. Кроме того, трудно добиться зрительного восприятия видимой местности, целей и прицельных меток через имитатор оптического прицела такого же вида, как через штатный оптический прибор наведения, и практически это восприятие всегда отличается от реального.

Это обусловлено принятым конструктивным решением в прототипе и приводит к отличиям условий тренировки на тренажере от условий реальных пусков и стрельбы, что снижает эффективность тренировок.

С помощью имитаторов органов управления наводкой практически трудно добиться соответствия внешнего вида, статических и динамических характеристик системы при воздействии обучаемого оператора на органы ручного управления наводкой. Такие отличия также снижают эффективность тренировок.

Наличие в составе тренажера специальных имитаторов и органов управления для каждого типа вооружения приводит к необходимости создавать свою конструкцию тренажера для каждого типа пусковых установок ПТРК. Это снижает функциональные возможности тренажера.

Изобретение обеспечит получение следующих технических результатов:
- повышение эффективности тренировок за счет приближения условий обучения на тренажерах к условиям реальных пусков ракет и стрельб;
- расширение функциональных возможностей тренажеров.

Указанный технический результат достигается тем, что в известный тренажер наводчика-оператора, содержащий ЭВМ с подключенными к ее входу органами управления ЭВМ и устройством сопряжения с ЭВМ, а к ее выходу телевизионным индикатором обучаемого, устройством для имитации пуска ракеты или стрельбы, включающим оптический прибор наведения, органы управления наводкой, механизм пуска ракет или выстрела с датчиком срабатывания, выход которого подключен к входу устройства сопряжения с ЭВМ и датчиком координат оптической оси прибора наведения, также подключенным к входу устройств сопряжения с ЭВМ, введено оптическое коллимирующее устройство, предназначенное для наблюдения обучаемым получаемого через него изображения, непосредственно и через штатный оптический прибор наведения. Оптическое коллимирующее устройство установлено между телевизионным индикатором обучаемого и устройством пуска ракеты или стрельбы с оптическим прибором наведения. В состав тренажера введено также штатное устройство пуска ракеты или стрельбы, к которому снаружи прикреплены датчики, причем датчик координат связан с устройством сопряжения с ЭВМ через дистанционный приемник сигналов.

В процессе проведенного поиска по источникам научно-технической и патентной информации не было обнаружено устройства, совокупность существенных признаков которого обеспечивает технический результат, достигаемый заявляемым изобретением. Таким образом, заявляемое изобретение представляет техническое решение, являющееся новым, промышленно применимым и имеющим изобретательский уровень.

Блок-схема по предлагаемому изобретению представлена на чертеже.

К устройству 1 пуска ракеты или стрельбы, например переносному устройству ПТРК, содержащему оптический прибор 2 наведения, органы 3 управления наводкой и механизм 4 пуска ракеты или выстрела, прикреплены датчики 5 срабатывания механизма пуска ракеты или выстрела и датчик 6 координат оптической оси оптического прибора наведения с дистанционным приемником сигналов. Выходы датчиков 5 и 6 подключены к входу устройства сопряжения 7 с ЭВМ, выходы которого подключены к ЭВМ 8. К входу ЭВМ 8 подключены также органы 9 управления ЭВМ, а к выходу ЭВМ 8 подключены монитор 10 инструктора тренажера и телевизионный индикатор 11 обучаемого. Между телевизионным индикатором 11 обучаемого и установкой 1 пуска ракеты или стрельбы установлено общее для прямого наблюдения местности и целей обучаемым и через оптический прибор 2 наведения оптическое коллимационное устройство 12.

Устройство работает следующим образом.

Исходные данные для тренировки задаются инструктором тренажера с помощью органов 9 управления ЭВМ, например район местности, типы и количество целей, погодные условия и другие.

Эти данные поступают в ЭВМ 8, которая осуществляет их обработку, генерацию изображения, включая район местности, цели, взрывы ракет или снарядов, горение целей при попадании, решение траекторных задач, задач контроля попадания, оценки действий обучаемого, имитации звуковых эффектов и других, необходимых для работы тренажера.

Обучаемый воздействует на органы 3 управления наводкой, наблюдая непосредственно глазами и через оптический прибор 2 наведения изображение, поступающее с оптического коллимирующего устройства 12, на вход которого поступает изображение с телевизионного индикатора 11 обучаемого. При перемещении органов 3 управления наводкой меняются координаты оптической оси оптического прибора 2 наведения относительно неподвижного оптического коллимирующего устройства 12. Эти изменения поступают на вход датчика 6 координат оптической оси прибора наведения с дистанционным приемником сигналов, а с его выхода поступают на устройство 7 сопряжения с ЭВМ.

При пуске ракеты или при выстреле срабатывает механизм 4 пуска ракеты или выстрела, сигнал с которого поступает на вход датчика 5 срабатывания механизма пуска ракеты или выстрела, а с его выхода сигнал поступает на устройства 7 сопряжения с ЭВМ.

С устройства 7 сопряжения с ЭВМ сигналы изменения координат оптической оси прибора 2 наведения и сигнал с датчика 5 поступают в ЭВМ 8, которая производит необходимые вычисления, обеспечивающие изменение изображения, оценку действий обучаемого и решение других задач тренировки. Изображение с выхода оптического коллимирующего устройства 12 обучаемый наблюдает непосредственно глазами и через оптический прибор 2 наведения.

Точность прицеливания в предлагаемом тренажере определяется путем сравнения имеющихся в ЭВМ 8 координат цели с координатами положения оптической оси прибора наведения, получаемого в ЭВМ 8 за счет сигнала с датчика 6 координат оптической оси прибора наведения.

В качестве датчика 6 координат оптической оси прибора наведения с дистанционным приемником сигналов может использоваться, например, светодиод, а в качестве дистанционного приемника сигналов - видеокамера, в качестве датчика срабатывания механизма пуска или выстрела - механический или акустический датчик, индикатор 11 обучаемого может быть выполнен как монитор или видеопроектор с экраном.

Состав устройства пуска ракеты или стрельбы зависит от типа вооружения, для обучения оператора которого создается тренажер.

Например, для тренажера оператора переносного противотанкового комплекса 9К111 это устройство содержит:
устройство 1 - пусковая установка 9П135;
оптический прибор 2 наведения - прибор 9Ш119 наведения;
органы 3 - рукоятка поворота направляющей с прибором 9Ш119;
механизм 4 - механизм пуска ракеты.

Данный конкретный пример является частным случаем применения. Для других типов устройства пуска ракеты или стрельбы названия могут отличаться, но функциональное назначение сохраняется.

Общее для обучаемого и оптического прибора наведения оптическое коллимирующее устройство может быть построено, например, с применением крупногабаритных оптических линз, линзы Френеля или сферического зеркала.

Как видно из вышенаписанного, именно совокупность существенных признаков, реализуемая в предлагаемом изобретении, обеспечивает получение заявляемого технического результата, выражающегося в повышении эффективности тренировок и расширении функциональных возможностей.

Условия тренировки приближаются к реальным условиям пуска ракет и стрельб из орудий или пулеметов за счет формирования в тренажере глубокой (сотни метров) пространственной визуальной среды, что обеспечивает при наблюдении глазами зрительное восприятие изображения с правильным учетом бинокулярности зрения и фокусировки глаз и возможность использования штатного оптического прибора наведения, рассчитанного на видимость местности и объектов, начиная с дальности десятки метров.

Кроме того, использование в составе тренажера на период обучения реальных (штатных) установок пуска или установок для стрельбы обеспечивает полное подобие внешнего вида, статических и динамических характеристик системы при воздействии оператора на органы управления наводкой.

Применение в тренажерах штатных пусковых установок с легкосъемными датчиками создает возможность высокой унификации составных частей тренажеров, что обеспечивает возможность перенастройки тренажеров на месте эксплуатации под разные типы установок пуска н стрельбы. Это создает условия снижения стоимости поставляемых изготовителями частей тренажеров и сокращает сроки разработки и укомплектования воинских подразделений тренажерами.

Предлагаемые для использования в тренажере легкосъемные датчики устанавливаются снаружи на штатном оборудовании без его доработки, что позволяет использовать штатное оборудование по прямому назначению после окончания цикла тренировок.

Источники информации
1. Техническое описание тренажерного комплекса ТКНО-675 (имеется в Военной академии бронетанковых войск, г. Москва, где этот тренажер находится в эксплуатации).

2. Эскизно-технический проект тренажерного комплекса ТКНТ-36М. 140170, г. Бронницы Московской области, "Центральный завод полигонного и учебного оборудования", руководитель Шиманский В.Н, тел (095) 546 00 35 и (096) 46 65 142.

3. Патент США 5641288, F 41 G 3/26 от 24 июня 1997 г.

4. Патент Англии 1386830, F 41 G 3/26 от 12 марта 1975 г.

5. Патент Англии 1372783, F 41 G 3/26 от 6 ноября 1974 г.

6. Патент США 5215465, F 41 G 3/26 от 1 июня 1993 г.

7. Тренажер 9Ф660-4. Руководство по эксплуатации и обслуживанию, часть 1, ГИЕФ. 161.464.020 РЭ и часть 2 (Альбом рисунков) ГИЕФ. 161.464.020 РЭ1.

Изобретение относится к тренажерам для подготовки наводчиков-операторов противотанковых ракетных комплексов и других установок с оптическими приборами наведения. Реализация изобретения позволяет приблизить условия обучения к реальным пускам ракет или стрельбы, легко перенастраивать тренажер под различные типы установок и снизить затраты на изготовление тренажеров и оснащение ими войсковых подразделений. Сущность изобретения заключается в том, что тренажер снабжен оптическим коллимирующим устройством, предназначенным для наблюдения обучаемым получаемого через него изображения непосредственно и через оптический прибор наведения. Указанное устройство установлено между телевизионным индикатором обучаемого и устройством для имитации пуска ракеты или стрельбы. Последнее выполнено в виде штатного устройства пуска ракеты или стрельбы с оптическим прибором наведения. Датчик срабатывания механизма пуска ракет или стрельбы и датчик координат оптической оси прибора наведения установлены на нем снаружи, причем датчик координат связан с устройством сопряжения с ЭВМ через дистанционный приемник сигналов. 1 ил.

Тренажер наводчиков-операторов установок пуска ракет или стрельбы из орудий и пулеметов, содержащий ЭВМ с подключенными к ее входу органами управления ЭВМ и устройством сопряжения с ЭВМ, а к ее выходу - телевизионным индикатором обучаемого, устройство для имитации пуска ракеты или стрельбы, включающее оптический прибор наведения, органы управления наводкой, механизм пуска ракет или выстрела с датчиком срабатывания, выход которого подключен к входу устройства сопряжения с ЭВМ, и датчик координат оптической оси прибора наведения, также подключенный к входу устройства сопряжения с ЭВМ, отличающийся тем, что он снабжен оптическим коллимирующим устройством, предназначенным для наблюдения обучаемым получаемого через него изображения непосредственно и через оптический прибор наведения, и установленным между телевизионным индикатором обучаемого и устройством для имитации пуска ракеты или стрельбы, при этом последнее выполнено в виде штатного устройства пуска ракеты или стрельбы с оптическим прибором наведения, а упомянутые датчики установлены на нем снаружи, причем датчик координат связан с устройством сопряжения с ЭВМ через дистанционный приемник сигналов.