ТЕПЛОВАЯ МИШЕНЬ ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКОЙ СТРЕЛЬБЫ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2004 года по МПК F41J1/00 F41J5/08 

Изобретение относится к мишеням с тепловым излучением и предназначена, главным образом, для формирования теплового и оптического изображения с заранее заданными тепловыми характеристиками с целью обучения (тренировки) личного состава стрельбе или для заманивания и дезориентации врага, когда наблюдатель смотрит на изображение через инфракрасные (тепловые) прицелы.

Известны тепловые мишени для практической стрельбы, содержащие опорные устройства с установленными на них имитаторами реальной теплоизлучающей цели, включающими в себя излучатели и постоянно встроенные в мишень (т.е. находящиеся в составе мишени, в том числе при проведении стрельбы) различные устройства их нагревания (теплогенерирующие средства):

- электрические (US 4546983, F 41 J 9/13, 15.10.1985; US 4792142, F 41 J 1/00, 20.12.1988; DE 3514973, F 41 J 9/13, 1/00, F 41 G 3/26, 30.10.1986);

- газовые или жидкостные (DE 3514610, F 41 J 1/00, 9/13, F 41 G 3/26, 23.10.1986; DE 3521376, F 41 J 9/13; FR 2544067, F 41 J 9/13, 12.10.1984);

- химические (GB 2184215, F 41 J 1/00, F 41 Н 13/00, F 41 J 5/00, 17.06.1987).

Постоянно размещенное на мишени устройство нагревания, как правило, может быть разрушено (повреждено) при стрельбе и вследствие его высокой стоимости (в сравнении с другими частями мишени) недостаточно экономично.

Известны также тепловые мишени с отдельно расположенными инфракрасными (ИК-) устройствами нагревания, действующими дистанционно путем теплового облучения с той же стороны (лицевой), что и ее обстрел.

Наиболее близким к заявленному устройству по назначению и совокупности существенных конструктивных признаков является тепловая мишень для практической стрельбы, содержащая опорное устройство с установленным на нем имитатором реальной теплоизлучающей цели с соответствующими ей геометрическими и тепловыми характеристиками, выполненным из панелей, установленных с возможностью образования зазора между ними, одна из которых является излучателем и выполнена теплопоглощающей и теплоизлучающей, а другая - изолирующей, и устройство нагревания излучателя с тепловыделяющим элементом [US 4260160, F 41 J 1/08, 5/08, 07.04.1981].

В известной мишени-прототипе при стрельбе маловероятно разрушение (повреждение) дорогостоящего устройства нагревания. Ибо в ней устройство нагревания излучателя расположено вне мишени и нагревает ее дистанционно путем теплового облучения с той же (лицевой) стороны, что и ее обстрел.

Однако устройству-прототипу соответственно свойственны недостатки указанной разновидности мишеней. Во-первых, облучение мишени дистанционно с лицевой стороны не всегда возможно (в случаях использования мишеней для заманивания и дезориентации врага мощные тепловые излучатели пришлось бы устанавливать со стороны вражеских позиций). Во-вторых, дистанционное нагревание ИК-излучением на больших дистанциях в воздушной среде энергетически невыгодно, особенно при экранировании мишени растительностью или маскировочными сетями. В-третьих, теплопередача от устройства нагревания к излучателю мишени излучением в воздушной среде и при минимальной дистанции (воздушном зазоре) менее эффективна и энергетически невыгодна в сравнении с контактной теплопередачей. В-четвертых, нагревание излучателя путем одностороннего теплового воздействия на него обусловливает недоиспользование возможностей повышения эффективности нагрева.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является улучшение технико-экономических и эксплуатационных характеристик мишени с тепловым излучением путем повышения эффективности теплопередачи с устройства нагревания на излучатель мишени и обеспечения нагревания излучателя в ее составе (как подготовительного этапа перед стрельбой), а также снижения ее стоимости (с учетом многоразового использования по крайней мере части мишени).

Решение поставленной задачи достигается тем, что в тепловой мишени для практической стрельбы по первому варианту, содержащей опорное устройство с установленным на нем имитатором реальной теплоизлучающей цели с соответствующими ей геометрическими и тепловыми характеристиками, выполненным из панелей, установленных с возможностью образования зазора между ними, одна из которых является излучателем и выполнена теплопоглощающей и теплоизлучающей, а другая - изолирующей, и устройство нагревания излучателя с тепловыделяющим элементом, устройство нагревания излучателя выполнено с возможностью размещения тепловыделяющего элемента в зазоре между излучателем и изолирующей панелью, при этом площадь лицевой поверхности тепловыделяющего элемента соразмерна с площадью тыльной поверхности излучателя.

Задача решается также за счет следующих дополнительных конструктивных признаков устройства по первому варианту (на базе описанной выше совокупности основных существенных конструктивных признаков):

- излучатель может быть выполнен с теплоемкостью, достаточной для сохранения его температуры на заданном уровне в течение производства стрельбы (это позволяет обеспечить достаточно продолжительный период относительно стабильных тепловых характеристик мишени после демонтажа плоского нагревающего элемента);

- изолирующая панель может быть установлена равноудаленно от излучателя, при этом излучатель и изолирующая панель выполнены с одинаковыми или близкими теплофизическими характеристиками и соединены между собой тепловыми мостами (это позволяет ускорить теплопередачу от плоского нагревающего элемента, примерно вдвое увеличить общую теплоемкость мишени и соответственно продлить период относительно стабильных тепловых характеристик мишени);

- толщина излучателя может быть выбрана из расчета его сквозного пробития снаружи при стрельбе, а зазор между ним и изолирующей панелью не превышает наименьшей длины снаряда с учетом деформации последнего после пробития излучателя (это позволяет осуществлять регистрацию попаданий в мишень электроконтактным способом, не прибегая к дополнительным конструктивным усложнениям).

Решение поставленной задачи достигается также тем, что в тепловой мишени для практической стрельбы по второму варианту, содержащей опорное устройство с установленным на нем имитатором реальной теплоизлучающей цели с соответствующими ей геометрическими и тепловыми характеристиками, выполненным из панелей, одна из которых является излучателем и выполнена теплопоглощающей и теплоизлучающей, а другая - изолирующей, и устройство нагревания излучателя с тепловыделяющим элементом, панели выполнены складными из шарнирно взаимосвязанных половин, с обеспечением двухстороннего охвата ими тепловыделяющего элемента и его одновременной фиксации относительно опорного устройства (в сравнении с первым вариантом это позволяет существенно ускорить процесс нагрева имитатора цели и обеспечить при необходимости относительно высокие ее температуры).

Как дополнительный конструктивный признак устройства по первому варианту (на базе описанной выше совокупности основных существенных конструктивных признаков устройства по второму варианту), панель имитатора реальной теплоизлучающей цели, устанавливаемая с зазором равноудаленно от излучателя, может быть выполнена в виде, по крайней мере, однослойного теплоизолятора (это позволяет максимально использовать преимущества контактного теплообмена между плоским нагревающим элементом и имитатором цели, а также обеспечить одновременно фиксацию плоского нагревающего элемента при относительно простой конструкции гнезда и значительной контактной площади).

Среди известных устройств не обнаружены такие, совокупность существенных признаков которых совпадала бы с заявленной.

Заявленная мишень с тепловым излучением изображена на чертежах, где:

на фиг.1 представлена тепловая мишень, первый вариант (со сплошным излучателем и устройством нагревания на продольных направляющих);

на фиг.2 - второй вариант тепловой мишени (складная, с устройством нагревания, зажимаемым створками-половинами излучателя, вид спереди в рабочем положении), где А и В - соответственно левая и правая створки-половины; a₁, a₂, b - расстояния от шарнирной взаимосвязи створок-половин А и В до соответствующих стоек опорного устройства мишени;

на фиг.3 - то же, вид в плане, в разрезе;

на фиг.4 - то же, вид в плане, в разрезе, в подготовительном положении (режим нагревания излучателя).

Тепловая мишень для практической стрельбы по первому варианту содержит опорное устройство в составе стоек 1, 2, 3 с горизонтальными опорами 4, 5, 6 соответственно (см. фиг.1, 2). На опорном устройстве установлен (закреплен) имитатор реальной теплоизлучающей цели (преимущественно биологической - человека, дикого животного или дикой птицы) с геометрическими и тепловыми характеристиками (температурой и степенью черноты лицевой поверхности), соответствующими этой цели.

Имитатор реальной тепловыделяющей цели включает в себя панель 7 (в данном случае плоскую), являющуюся излучателем и выполненную одновременно теплопоглощающей и теплоизлучающей, с достаточно высокой теплопроводностью и преимущественно с большой теплоемкостью (за счет высокой удельной теплоемкости материала и значительной массы), достаточной для сохранения ее температуры на заданном уровне в течение производства стрельбы. В частности, он может быть металлическим. Если на лицевой поверхности излучателя 7 допускается, при необходимости, какой-либо рельеф (не показан), то тыльная его сторона должна быть максимально простой по геометрии (в данном случае - плоской) и гладкой (без макронеровностей) на большей части своей площади. Равноудаленно излучателю 7, в частности параллельно ему (для плоского излучателя7 или плоских его участков), с зазором Δ от него (см. фиг.1, 4) установлена изолирующая панель 8, с теплофизическими характеристиками (достаточно большими теплопроводностью и теплоемкостью), преимущественно, одинаковыми (или близкими к одинаковым) с излучателем 7. Оговорки в части допускаемой рельефности и плоскостности (в данном примере) излучателя 7 справедливы и для панели 8, с той лишь разницей, что преимущественно плоской должна быть поверхность панели 8, обращенная к излучателю 7.

В случае регистрации попаданий в мишень электрическим (электроконтактным) способом, как это делается в так называемых “обкладочных” мишенях, может быть рекомендовано выполнение излучателя 7 толщиной, достаточной для его сквозного пробития снарядом (пулевыми или артиллерийским, в зависимости от назначения мишени), и одновременно соблюдение величины зазора А в пределах наименьшей длины снаряда из числа допускаемых для стрельбы по данной мишени с учетом деформации снаряда после пробития излучателя 7.

Панель 8 может быть выполнена с горизонтальными отбортовками (или аналогичными им накладными планками) - верхней 9 и нижней 10, которые находятся в контакте с тыльной поверхностью излучателя 7 и являются тепловыми мостами между панелями 7, 8 и одновременно фиксаторами и направляющими для устройства нагревания излучателя 7, также входящего в состав тепловой мишени.

Таким образом, панели 7 и 8 (с отбортовками или планками 9,10 или без них) образуют (ограничивают собой) пространство (гнездо) 11. Окно в пространство 11, образованное таким образом в торце мишени, может быть закрыто заслонкой или съемной заглушкой (не показаны).

Упомянутое устройство нагревания излучателя 7 выполнено в виде отдельного блока с плоским (в данном примере) тепловыделяющим элементом 12 (в общем случае его форма должна повторять форму тыльной поверхности излучателя 7). Лицевая площадь поверхности элемента 12 не превышает площадь тыльной поверхности излучателя 7 (во всяком случае, площади плоской части тыльной поверхности излучателя 7). Рекомендуется соразмерность этих площадей. Источником тепловыделения элемента 12, который должен обладать преимущественно высокой теплоемкостью, может быть, например, аккумулированная в нем теплота, путем предварительного подключения вмонтированного в него электронагревателя 13 через электроразъем 14 к стороннему источнику питания (см. фиг.1), залитой в его полость горячей жидкости (на чертежах такой вариант не представлен) и т.д.

Высота плоского элемента 12 (по вертикальной оси на фиг.1) соответствует расстоянию между верхней и нижней отбортовками (планками) - направляющими 9, 10.

Для удобства монтажа устройства нагревания в пространстве 11 в подготовительный период (до стрельбы, с целью обогрева излучателя 7), а также его извлечения оттуда, т.е. демонтажа (опять-таки до стрельбы), оно снабжено одной (см. фиг.1) или двумя (см. фиг.2) ручками 15.

С тыльной стороны мишени (с внешней стороны элемента 8) рекомендуется установка теплоизолирующего мата 16, который также может быть отнесен к общему числу панелей тепловой мишени (см. фиг.1).

Особенности второго предложенного конструктивного варианта мишени (см. фиг.2-4) состоят в следующем.

Имитатор реальной теплоизлучающей цели выполнен складным, из шарнирно взаимосвязанных (шарниры 17) створок-половин А и В, каждая из которых включает в себя вышеупомянутые панели 7 и 8: 7(А), 7(В) и 8(А), 8(В).

Створки-половины расположены симметрично относительно оси шарниров 17, а ось шарниров 17 выдвинута вперед так, что при складывании мишени из ее рабочего положения (см. фиг.3), когда створки-половины не равноудаленны друг от друга, а расположены в одной плоскости, в нерабочее положение (см. фиг.4) створки-половины становятся равноудаленными друг от друга (в общем случае, а при плоских панелях 7, 8 - параллельными) и между ними образуется зазор Δ с образованием пространства, аналогичного пространству 11 в предыдущем варианте, для установки в него устройства нагревания 12-15. При этом формально образуется и зазор между излучателем 7 и панелью 8: конкретно - между половинами 7(А) и 8(В), частично заполненный излучающей половиной 7(В) и окончательно - элементом 12, и одновременно между половинами 7(В) и 8(А), частично заполненный излучающей половиной 7(А) и окончательно - элементом 12.

Для фиксации устройства нагревания 12-15 в пространстве 11 элемент 12 может быть снабжен, например, двухсторонней полкой 18, опирающейся одновременно на верхние плечи створок-половин 7(А), 7(В) (см. фиг.2, 4).

В принципе, зазор Δ может быть заполнен элементом 12 и не полностью. В этом случае будет обеспечен теплообмен с излучателем 7 преимущественно излучением и конвекцией. Однако предпочтителен вариант, когда в нерабочем положении мишени (см. фиг.4) створки-половины 7(А) и 7(В) охватывают (и одновременно фиксируют относительно опорного устройства) элемент 12 беззазорно, т.е. с двухсторонним плотным (силовым) контактом, что гарантирует в основном контактную теплопередачу излучателю 7 (наиболее эффективный способ). Указанный охват может быть обеспечен, например, с помощью натяжных фиксаторов 19, 20.

В рассматриваемом втором частном конструктивном варианте панели 8(А) и 8(В) рекомендуется выполнять в виде, по крайней мере, однослойного теплоизолятора, т.е. аналогичным теплоизоляционному мату 16 в первом варианте устройства (см. фиг.1).

Еще одной особенностью второго (“складного”, по фиг.2-4) варианта мишени является то, что в обеспечение устойчивости двухстворчатой системы предусмотрена дополнительная пара стойка - опора (3 и 6 соответственно) в составе опорного устройства, а в обеспечение возможности складывания мишени в нерабочее положение (см. фиг.4) - асимметричное расположение стоек 1-3 относительно оси шарниров 17: соответственно на расстояниях a₁, а₂ и b от нее (см. фиг.2, 3).

Описанные выше варианты конструкции не исключают других возможных вариантов в рамках формулы изобретения.

Устройство работает следующим образом.

На подготовительном этапе перед стрельбой в устройстве нагревания 12-15 вне мишени аккумулируют тепловую энергию (“заряжают” его). Применительно к электрическому устройству 12-15 его подключают через электроразъем 14 к стороннему источнику питания, в результате чего электронагреватель 13 нагревает элемент 12.

Затем отсоединяют устройство 12-15 от источника, доставляют к мишени и вставляют (при открытой заслонке или снятой заглушке) за ручку (ручки) 15 в пространство (гнездо) 11, перемещая по отбортовкам (планкам) 9, 10 как по направляющим до полного утапливания элемента 12 (см. фиг.1).

Тепловая энергия всеми видами теплопередачи передается с элемента 12 на излучатель 7 и панель 8 (последний увеличивает общую теплоемкость мишени и, следовательно, теплосъем с элемента 12 и продолжительность сохранения заданной модельной температуры в заданных пределах при дальнейшем ее боевом использовании). При нагреве излучателя 7 до заданной температуры (которая может превышать заданную модельную температуру при стрельбе, с учетом остывания в период между окончанием нагрева и моментом начала стрельбы) устройство 15 извлекают из за ручку (ручки) 15 из пространства (гнезда) 11, закрывают заслонку (вставляют заглушку) и удаляются с устройством 12-15 от мишени на безопасное расстояние. Таким образом, мишень готова к стрельбе.

Особенность работы устройства по второму варианту (по фиг.2-4) заключается в следующем.

Устройство 12-15 устанавливают сбоку створки-половины 7(А) и поворачивают створку-половину 7(В), 8(В) на 180° против часовой стрелки (см. фиг.3, 4) до двухстороннего охвата элемента 12 створками-половинами 7(А), 7(В). При повороте створок-половин 7(В), 8(В) стойка 3 с опорой 6 входит в пространство между стойками 1 (с опорой 4) и 2 (с опорой 5) за счет неравенства a₁ и b. При наличии полки 18 последняя фиксирует устройство 12-15 от падения вниз. Фиксатором 19-20 створки-половины 7(А), 7(В) прижимают к элементу 12 плотнее и фиксируют в этом положении, обеспечивая эффективную теплопередачу излучателю 7. При этом теплоизолирующие створки-половины 8(А), 8(В) охватывают систему “излучатель 7 - элемент 12”, теплоизолируя ее.

При достижении заданной температуры излучателя 7 (с учетом указанного выше возможного перегрева) фиксаторы 19-20 отключают, освобождают устройство 12-15, поворачивают створки-половины 7(В), 8(В) в исходное, рабочее (боевое) положение (см. фиг.3) и удаляются с устройством 12-15 от мишени.

При стрельбе по мишени, показанной на фиг.1, регистрация попадания снаряда (пули) в мишень может производиться путем регистрации замыкания снарядом (пулей) электрической цепи излучатель 7 - элемент 8 через зазор Δ, как это происходит в “обкладочных” мишенях.

Использование изобретения позволяет улучшить технико-экономические и эксплуатационные характеристики мишени с тепловым излучением путем повышения эффективности теплопередачи с устройства нагревания на излучатель мишени и обеспечения нагревания излучателя в ее составе (как подготовительного этапа перед стрельбой), а также снижения ее стоимости (с учетом многоразового использования, по крайней мере, части мишени).

Изобретение относится к стрелковым мишенным установкам. Тепловая мишень содержит опорное устройство с установленным на нем имитатором реальной теплоизлучающей цели, выполненным из панелей, установленных с возможностью образования зазора между ними, одна из которых является излучателем и выполнена теплопоглощающей и теплоизлучающей, а другая – изолирующей. Устройство нагревания излучателя выполнено с возможностью размещения тепловыделяющего элемента в зазоре между излучателем и изолирующей панелью, при этом площадь лицевой поверхности тепловыделяющего элемента соразмерна с площадью тыльной поверхности излучателя. Панели мишени по второму варианту выполнены складными из шарнирно взаимосвязанных половин, с обеспечением двухстороннего охвата ими тепловыделяющего элемента и его одновременной фиксации относительно опорного устройства. Использование изобретения позволяет улучшить технико-экономические и эксплуатационные характеристики мишени. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Тепловая мишень для практической стрельбы, содержащая опорное устройство с установленным на нем имитатором реальной теплоизлучающей цели с соответствующими ей геометрическими и тепловыми характеристиками, выполненным из панелей, установленных с возможностью образования зазора между ними, одна из которых является излучателем и выполнена теплопоглощающей и теплоизлучающей, а другая – изолирующей, и устройство нагревания излучателя с тепловыделяющим элементом, отличающаяся тем, что устройство нагревания излучателя выполнено с возможностью размещения тепловыделяющего элемента в зазоре между излучателем и изолирующей панелью, при этом площадь лицевой поверхности тепловыделяющего элемента соразмерна с площадью тыльной поверхности излучателя.2. Тепловая мишень по п.1, отличающаяся тем, что излучатель выполнен с теплоемкостью, достаточной для сохранения его температуры на заданном уровне в течение производства стрельбы.3. Тепловая мишень по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что изолирующая панель установлена равноудаленно от излучателя, при этом излучатель и изолирующая панель выполнены с одинаковыми или близкими теплофизическими характеристиками и соединены между собой тепловыми мостами.4. Тепловая мишень по п.1, отличающаяся тем, что толщина излучателя выбрана из расчета его сквозного пробития снаружи при стрельбе, а зазор между ним и изолирующей панелью не превышает наименьшей длины снаряда с учетом деформации последнего после пробития излучателя.5. Тепловая мишень для практической стрельбы, содержащая опорное устройство с установленным на нем имитатором реальной теплоизлучающей цели с соответствующими ей геометрическими и тепловыми характеристиками, выполненным из панелей, одна из которых является излучателем и выполнена теплопоглощающей и теплоизлучающей, а другая – изолирующей, и устройство нагревания излучателя с тепловыделяющим элементом, отличающаяся тем, что панели выполнены складными из шарнирно взаимосвязанных половин, с обеспечением двухстороннего охвата ими тепловыделяющего элемента и его одновременной фиксации относительно опорного устройства.6. Тепловая мишень по п.5, отличающаяся тем, что излучающая панель выполнена в виде, по крайней мере, однослойного теплоизолятора.