ТРЕНАЖЕР СТРЕЛКОВЫЙ КУДРЯКОВА Российский патент 2003 года по МПК F41G3/26 F41J5/06 

Изобретение относится к техническим средствам обучения стрельбе из стрелкового оружия без применения боевых патронов и может быть использовано для обучения стрельбе из различных видов стрелкового оружия в условиях закрытых помещений и в полевых условиях.

Известен тренажер по патенту US 6269730, F 41 G 3/26, 07.08.2001, в котором точность прицеливания, помимо визуального контроля, определяют по звуковым сигналам.

Недостатком известного тренажера является то, что звуковой контроль используется лишь для фиксирования факта точного прицеливания.

Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков является тренажер по патенту RU 2060437, F 41 G 3/26, 20.05.1996, который содержит оптический источник излучения, установленный на мишени, приемник излучения, установленный на оружии, блок обработки и регистрации результатов стрельбы, блок звукового контроля, выполненный с возможностью подачи звуковых сигналов стрелку в процессе наведения оружия.

Недостатком прототипа является низкая эффективность звукового контроля при скоростной стрельбе, стрельбе по подвижным и появляющимся целям, т.к. не обеспечивает стреляющего объективной информацией о положении оружия относительно цели в процессе прицеливания.

Задачей изобретения является повышение качества и сокращение сроков обучения различным видам стрельбы.

Технический результат заключается в повышении достоверности информации о положении оружия относительно цели в процессе прицеливания и повышение точности стрельбы в условиях недостаточной видимости или при наличии у стрелка дефектов зрения.

Указанный технический результат достигается тем, что стрелковый тренажер содержит мишень, в центре которой установлен оптический источник излучений и оптико-электронный приемник излучений, установленный на стрелковом оружии и связанный с блоками обработки принятого сигнала, звукового контроля и регистрации результатов стрельбы. В упомянутом тренажере оптико-электронный приемник излучений выполнен двухканальным, при этом один канал, с ненаправленным приемом излучений, выполнен с возможностью формирования на своем выходе опорного сигнала, амплитуда которого остается постоянной в процессе смещения линии прицеливания в границах внешнего круга мишени, а другой канал, с направленным приемом излучений, выполнен с возможностью формирования на своем выходе информационного сигнала, амплитуда которого меняется от минимума, при совпадении линии прицеливания с границей внешнего круга мишени, до максимума, равного амплитуде опорного сигнала, при совпадении линии прицеливания с центром мишени, причем блок звукового контроля выполнен с возможностью приема упомянутых сигналов и преобразования их в соответствующие звуковые сигналы.

Так как опорный и информационный сигналы формируются от единого для обоих каналов сигнала, что, в свою очередь, обеспечивает независимость относительных значений обоих сигналов от уровня входного сигнала, поступающего от мишенного устройства, то относительная точность наведения оружия на цель не зависит от дистанции стрельбы. Это позволяет осуществить жесткую привязку текущего значения информационного сигнала к габариту кругов мишени, по которой ведется стрельба, и оперативно передать стрелку информацию в виде звуковых сигналов.

В частных случаях реализации канал с ненаправленным приемом излучений выполнен в виде расположенной на входе собирающей линзы, в главном фокусе которой установлена диафрагма с калиброванным отверстием и фотоэлемент, а канал с направленным приемом излучений выполнен в виде оптического фильтра, установленного на входе, и собирающей линзы, в главном фокусе которой установлен фотоэлемент.

Кроме того, звуковой сигнал, преобразованный из опорного сигнала, имеет постоянную тональность, а звуковой сигнал, преобразованный из информационного сигнала, - переменную.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где:
на фиг.1 - изображена структурная схема тренажера;
на фиг.2 - график амплитуды опорного сигнала;
на фиг.3 - график информационного сигнала;
на фиг.4 - оптическая схема канала с пространственным излучением;
на фиг.5 - оптическая схема канала с направленным излучением;
на фиг.6 - конструкция оптико-электронной насадки.

Стрелковый тренажер содержит мишенное устройство (МУ), которое выполнено в виде стандартной съемной мишени 1, в центре которой установлен оптический излучатель - источник лучистой энергии.

Им может быть, например, диод инфракрасного (ИК) излучения (АЛ107), работающий от формирователя излучаемого диодом сигнала 2. Подводимый к диоду сигнал модулирован по амплитуде.

Как вариант, в качестве источника лучистой энергии мишенного устройства в центре стандартной съемной мишени 1 вместо оптического излучателя может быть установлен оптический отражатель. В этом случае оптический излучатель и формирователь излучаемого сигнала устанавливаются на оружии стрелка.

Приемником излучаемого (отраженного) мишенным устройством сигнала является оптико-электронная насадка 3, которая устанавливается на стрелковом оружии, предназначенном для ведения имитационной стрельбы, в отличие от известных имитаторов, где оптико-электронная насадка вмонтирована непосредственно в само оружие.

Оптико-электронная насадка 3 выполнена двухканальной. На выходе одного канала формируется опорный сигнал (U_oпoрн.), а на выходе другого - информационный (U_инф.).

Опорный сигнал имеет постоянную амплитуду выходного напряжения при наведении стрелкового оружия на цель в процессе грубой и тонкой наводки, т.е. его амплитуда остается постоянной в процессе смещения линии прицеливания в границах внешнего круга мишени (фиг.2).

Амплитуда информационного сигнала на выходе другого канала переменная и зависит от точности наведения стрелкового оружия на цель, т.е. амплитуда информационного сигнала меняется от минимума, при совпадении линии прицеливания с границей внешнего круга мишени, до максимума, равного амплитуде опорного сигнала, при совпадении линии прицеливания с центром мишени (фиг.3).

Оптико-электронная система, формирующая опорный сигнал (фиг.4), состоит из установленной на входе собирающей линзы, в главном фокусе которой установлена диафрагма с калиброванным отверстием и фотоэлемент. Постоянство амплитуды опорного сигнала обеспечивается тем, что его оптико-электронная система рассчитана на прием излучений, поступающих от мишенного устройства в границах внешнего габаритного круга мишени.

При выходе точки прицеливания за пределы внешнего габаритного круга мишени амплитуда выходного сигнала уменьшается до нулевого значения.

Оптико-электронная система формирования информационного сигнала (фиг.5) состоит из оптического остронаправленного линейчатого фильтра, установленного на входе собирающей линзы, в главном фокусе которой установлен фотоэлемент.

Один из вариантов конструкции оптико-электронной насадки 3 представлен на фиг.6.

Расчет конструктивных элементов оптико-электронной насадки производится по следующей схеме.

За исходные данные принимаются:
- дистанция стрельбы (для короткоствольного оружия она составляет 25 м, для длинноствольного -100 м;
- диаметр внешнего круга мишени при стрельбе на дистанцию 25 м и 100 м (при стрельбе из пистолета и автомата мишень М4 с кругами. Диаметр внешнего круга составляет 70 см);
- ширина огневого рубежа, откуда ведется стрельба (при групповом обучении для размещения 5-7 стрелковых мест необходим огневой рубеж шириной около 5 м); излучаемая мощность источника лучистой энергии, установленного на мишенном устройстве (в ТСК-1 в качестве излучателя применен диод АЛ107Б, излучаемая мощность которого составляет порядка 10 мВт).

Произведем расчет для короткоствольного оружия (пистолет ПМ).

1. Расчет приемника и формирователя опорного сигнала. Диаметр внешнего круга мишени М4 при стрельбе на 25 м составляет D1=70 см. Фокусное расстояние входной линзы примем равным 5 см, диаметр линзы -10 мм.

Диаметр отверстия диафрагмы определим по формуле

2. Расчет приемника формирователя информационного канала
Расчет производится с учетом полученных выше данных по формирователю опорного сигнала.

А) Расчет трубчатого светофильтра произведем для единичного элемента, представляющего собой трубку определенного диаметра и заданной длины.

Исходя из конструктивной и эксплуатационной целесообразности длину трубки примем равной 10 см, а необходимый внутренний диаметр определим по формуле:
D отверстия=(0,5 длины трубки • диаметр внешнего круга мишени)/дистанция стрельбы

Б) Принимая во внимание требование в отношении одинаковой чувствительности одного и другого каналов оптико-электронной насадки, произведем расчет количества трубок, обеспечивающих это требование.

Площадь входного светового отверстия со стороны линзы опорного канала составляет

Площадь входного отверстия единичного элемента светофильтра

Количество трубок в комплекте светофильтра составит

В) При 2-рядной укладке единичных элементов диаметр линзы информационного канала составит 17 мм с фокусным расстоянием в 2-5 см (как позволяет конструкция).

Расчет конструктивных элементов оптико-электронной насадки к длинноствольному оружию производится аналогично.

Тренажер работает следующим образом.

На стрелковое оружие устанавливают оптико-электронную насадку 3 и производят юстировку ее оптической оси относительно оси прицельного приспособления указанного оружия до полного их совпадения.

Так как излучатель мишенного устройства является источником лучистой энергии, то оптический фильтр оптико-электронной системы формирования информационного сигнала, установленный перед собирающей линзой, пропускает в полную силу только лучи, распространяющиеся параллельно его оптической оси. В связи с этим при наведении стрелкового оружия точно в центр мишени, когда оптический фильтр обладает наибольшей пропускной способностью, на выходе оптико-электронной системы формируется сигнал максимальной амплитуды, равный по абсолютной величине опорному сигналу.

При изменении направленности оружия по отношению к цели, а следовательно, и оптической оси фильтра амплитуда выходного сигнала уменьшается. Нулевое значение информационного сигнала свидетельствует о том, что линия прицеливания вышла за внешний габаритный круг мишени.

Опорный и информационный сигналы раздельно поступают на вход контрольно регистрирующего устройства (фиг.1).

Так как уровень обоих сигналов, поступающих с выхода приемника излучений мишенного устройства, очень мал, сигналы усиливаются, преобразуются в постоянный ток и далее поступают на блоки обработки контрольно регистрирующего устройства:
- на блок визуально-звукового контроля 7-19;
- на блок свето-цифровой отметки и регистрации результатов стрельбы 6;
- на блок разрешения прицельной стрельбы 5.

При нажатии на спусковой крючок и производстве выстрела с контактной группы 20 (фиг. 1), непосредственно связанной со спусковым крючком оружия, подается сигнал на блок управления стрельбой 21, который управляет работой блока свето-цифровой отметки и регистрации результатов стрельбы 6 и имитатором звука выстрела 18. Электропитание тренажера осуществляется от блока 22 - встроенной в контрольно регистрирующее устройство (КРУ) аккумуляторной батареи. Предусматривается электропитание КРУ и от внешнего источника - сети переменного тока напряжением 220 В, 50 Гц.

Органы слуха человека таковы, что они хорошо воспринимают и различают звуки по частоте (тону) звучания. Также легко различаются звуки с разным тембром звучания, даже если они одной и той же частоты.

По-разному воспринимают органы слуха моно- и стереозвучание. Например, двухчастотный звук подается на головные телефоны для прослушивания в неразделенном по частоте виде или в разделенном - к одному наушнику поступает звук одной частоты, а к другому - другой частоты.

В первом случае, неразделенные по частоте звуки маскируют друг друга, а во втором случае разделенные по частоте и наушникам звуки не влияют друг на друга и их различимость и громкость оказываются максимальными.

В связи с этим исключение из информационного звукового сигнала амплитудной составляющей и использование режима стереоприема повышает чувствительность приема звукового сигнала и соответственно повышает эффективность звукового контроля.

Таким образом, при обучении технике любого вида стрельбы в полной мере используется объективность звукового контроля в сочетании с оперативностью передачи стрелку звуковой информации, что позволяет ему своевременно принимать меры по устранению допущенных ошибок в процессе изготовки, прицеливания и производства выстрела.

Носителями звуковой информации, передаваемой стрелку по каналу обратной связи в ходе изготовки, прицеливания и производства выстрела, являются следующие звуковые сигналы:
а) монотонный низкочастотный звук появляется в одном из наушников при готовности стрелка к открытию прицельного огня после завершения изготовки в начале проведения грубой наводки оружия на цель;
б) появление на фоне монотонного звучания низкой частоты сначала редких, а затем частых щелчков, переходящих в прерывистое звучание той же частоты, является сигналом завершения грубой наводки;
в) появление в другом наушнике сначала редких, а затем частых щелчков звука более высокой частоты, по сравнению с частотой звука, характерной для грубой наводки, обозначает границу тонкой наводки;
г) в процессе проведения стрелком тонкой наводки, заканчивающейся точным наведением оружия в цель, являются следующие сигналы:
- прекращение звучания в наушнике низкочастотного сигнала-спутника, обозначающего грубую наводку;
- переход редких щелчков в часто повторяющиеся на фоне тонального звучания высокой частоты;
- появление тонального монотонного звучания той же высокой частоты;
д) нажатие на спусковой крючок и производство выстрела осуществляются при монотонном и непрерывном звучании в одном наушнике высокочастотного тона;
е) появление в свободном от звучания наушнике звукового сигнала, имитирующего звук выстрела боевого оружия, является сигналом завершения выстрела.

Своевременный учет визуальной и звуковой информации, описанной в изложенных выше пунктах, обеспечивает повышение точности стрельбы из стрелкового оружия.

Канал звукового контроля, структурная схема которого представлена на фиг.1, осуществляет передачу информации следующим образом.

При обнаружении цели и проведении стрелком необходимой изготовки для открытия огня, когда оружие направлено в сторону цели (начало грубой наводки), с выхода усилителя 4 опорный сигнал поступает на вход блока разрешения прицельной стрельбы 5, при помощи которого (выход - а) включается в работу канал звукового контроля.

Опорный и информационный сигналы после усиления и преобразования в положительную полярность поступают на вход дифференциального усилителя 7, причем информационный сигнал подводится к инвертируемому входу (-) упомянутого усилителя 7, а опорный сигнал через "регулятор точности наведения орудия в цель" 19 поступает на неинвертируемый вход (+).

При тренировке начинающих и малотренированных стрелков указанный регулятор 19 устанавливается в положение, когда информационный сигнал формируется в пределах габаритного круга мишени большого размера (габаритный круг 6-7), а для тренированных стрелков указанный регулятор устанавливается в положение, когда информационный сигнал формируется в пределах габаритного круга мишени меньшего размера (габаритный круг 8-9-10).

Усилитель работает в режиме ограничения усиливаемых сигналов. Следовательно, при равных или близких к этим значениям сигналах, поступающих на вход усилителя, на выходе его формируется разностный сигнал.

В зависимости от уровней текущих значений опорного и информационного сигналов, поступающих на вход усилителя, на его выходе формируются при Δ U_опорн > Δ U_инф выходной сигнал положительной полярности, а при Δ U_опорн < Δ U_инф - отрицательной полярности. Разностный сигнал через разделительные диоды 8, 9 поступает на модуляторы 10, 12, где сигнал положительной полярности (опорный) модулируется тоном низкочастотного генератора, а сигнал отрицательной полярности (информационный) модулируется тоном высокочастотного генератора 11.

Полученный таким образом тональный низкочастотный или высокочастотный сигнал раздельно поступает на вход усилителей мощности 14, 15, с выхода которых раздельно подается на стереотелефоны 16, 17 для осуществления стрелком звукового контроля.

При нажатии на спусковой крючок в момент производства имитационного выстрела на вход усилителя 15 низкочастотного сигнала подается сигнал от имитатора звука выстрела 18.

Таким образом, на головные телефоны стрелка с момента завершения им изготовки в непрерывном и раздельном режимах подаются звуковые сигналы разной тональности, несущие информацию о точности наведения оружия в цель, что позволяет стрелку, не прибегая к общепринятому визуальному контролю, оперативно оценивать точность наведения оружия в цель в процессе прицеливания и производства выстрела независимо от вида стрельбы.

Использование звукового контроля описанным выше образом позволяет обучать стрельбе из стрелкового оружия стрелков с плохим зрением.

Изобретение относится к техническим средствам обучения стрельбе из стрелкового оружия без применения боевых патронов и может быть использовано для обучения стрельбе из различных видов стрелкового оружия в условиях закрытых помещений и в полевых условиях. Сущность изобретения заключается в том, что оптико-электронный приемник излучений выполнен двухканальным. Один канал - с ненаправленным приемом излучений, выполнен с возможностью формирования на своем выходе опорного сигнала, амплитуда которого остается постоянной в процессе смещения линии прицеливания в границах внешнего круга мишени. Другой канал - с направленным приемом излучений, выполнен с возможностью формирования на своем выходе информационного сигнала, амплитуда которого меняется от минимума, при совпадении линии прицеливания с границей внешнего круга мишени, до максимума, равного амплитуде опорного сигнала, при совпадении линии прицеливания с центром мишени. Блок звукового контроля выполнен с возможностью приема упомянутых сигналов и преобразования их в соответствующие звуковые сигналы. Реализация изобретения позволит повысить достоверность информации о положении оружия относительно цели в процессе прицеливания или при наличии у стрелка дефектов зрения. 2 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Стрелковый тренажер, содержащий мишень, в центре которой установлен оптический источник излучений, оптико-электронный приемник излучений, установленный на стрелковом оружии и связанный с блоками обработки принятого сигнала, звукового контроля и регистрации результатов стрельбы, отличающийся тем, что оптико-электронный приемник излучений выполнен двухканальным, при этом один канал, с ненаправленным приемом излучений, выполнен с возможностью формирования на своем выходе опорного сигнала, амплитуда которого остается постоянной в процессе смещения линии прицеливания в границах внешнего круга мишени, а другой канал, с направленным приемом излучений, выполнен с возможностью формирования на своем выходе информационного сигнала, амплитуда которого меняется от минимума, при совпадении линии прицеливания с границей внешнего круга мишени, до максимума, равного амплитуде опорного сигнала, при совпадении линии прицеливания с центром мишени, причем блок звукового контроля выполнен с возможностью приема упомянутых сигналов и преобразования их в соответствующие звуковые сигналы. 2. Тренажер по п. 1, отличающийся тем, что канал с ненаправленным приемом излучений выполнен в виде расположенной на входе собирающей линзы, в главном фокусе которой установлена диафрагма с калиброванным отверстием и фотоэлемент, а канал с направленным приемом излучений выполнен в виде оптического фильтра, установленного на входе, и собирающей линзы, в главном фокусе которой установлен фотоэлемент. 3. Тренажер по п. 1 или 2, отличающийся тем, что звуковой сигнал, преобразованный из опорного сигнала, имеет постоянную тональность низкого тона, а звуковой сигнал, преобразованный из информационного сигнала, - переменную высокого тона.