СЕТКА ВИЗИРНОГО КАНАЛА ПРИЦЕЛА ПУСКОВОГО УСТРОЙСТВА ПРОТИВОТАНКОВОГО РАКЕТНОГО КОМПЛЕКСА (ПТРК) Российский патент 2013 года по МПК F41G1/12 G02B23/00 

Изобретение относится к военной технике, а именно к обеспечению надежности действий человека-оператора, отрабатывающего в быстром темпе зрительные изображения боевой фоноцелевой обстановки и сетки прицельного устройства, наблюдаемые им одновременно через окуляр визирного канала пускового устройства (ПУ), в совокупности с его сенсомоторными действиями в процессе наведения на цель ПТРК в условиях витального стресса (угроза жизни в боевых условиях) (см. Эргономика объектов вооружения, Тула - 2003, стр.86). Последнее приводит к повышению эмоционального напряжения человека-оператора, и при его чрезмерной силе и продолжительности влияния, как раздражителей, индифферентного и сигнального, возникает временное понижение устойчивости различных психических функций (памяти, внимания и др.), координации движения, работоспособности, что в совокупности снижает надежность в работе специалистов операторского профиля (см. Военная инженерная психология, Москва - 1970, стр.252). При этом для лучшей адаптации (см. Военная инженерная психология, Москва - 1970, стр.42) зрительного анализатора, с помощью которого человек-оператор принимает и отрабатывает большую часть информации, большое значение имеет количество передаваемой информации (двоичных единиц в секунду), которое не должно превышать пороговое значение пропускной способности зрительного аппарата, составляющего 50-70 двоичных единиц в секунду (см. Инженерная психология в военном деле, Москва, Военное издательство - 1983, стр.33-34). С учетом того что в процессе переработки информации человеком-оператором участвуют как «входное устройство» - зрительный аппарат, так и «выходное устройство» - двигательный аппарат, пропускная способность человека-оператора уменьшается на порядок, т.е. до 5-7 двоичных единиц в секунду (см. Инженерная психология в военном деле, Москва, Военное издательство - 1983, стр.33-34), что приводит к превышению скорости передачи информации над пропускной способностью оператора и снижению надежности и эффективности его деятельности, возрастанию числа ошибок и, особенно, потерям поступающей информации.

Известна сетка визирного канала ПТРК «Метис» (Фиг.1) (см. Носимый противотанковый ракетный комплекс «Метис». Техническое описание 9К115.00.000ТО, М., Военное издательство, 1984), с помощью которой человек-оператор осуществляет обнаружение, опознавание, измерение дальности до цели и наведение его на центр цели. При этом рисунок сетки «накладывается» на изображение фоноцелевой обстановки, поступающей через объектив ПУ в окуляр прицельного устройства.

Рисунок сетки прицельного устройства выполнен в виде центрального просвета 1 в центре оптического диска 2 с горизонтальной 3, вертикальной 4 линиями, оцифрованных дистанционных меток 5 в левой верхней части диска, технологического перекрестия 6 в левом квадранте диска и технологических меток 7 на горизонтальной и вертикальной линиях сетки.

Недостатком такого рисунка сетки является то, что перекрещивающиеся под прямым углом горизонтальная и вертикальные линии образуют центр прицельной сетки, который человек-оператор, при наведении ПТРК совмещает с геометрическим центром цели, что требует напряжения зрительного анализатора, связанного с необходимостью фокусирования изображения указанных центров на сетчатке глаза, для чего требуется сильное напряжение мышцы глаза, изменяющей кривизну его хрусталика. Сильное напряжение мышцы глаза является причиной появления рези в глазах и слезотечения (см. Военная инженерная психология, Москва - 1970, стр.221), что приводит к эмоциональному напряжению, т.е. состоянию психики человека-оператора, характеризующемуся активизацией различных функций организма. При чрезмерной силе и продолжительности напряжения возникает состояние напряженности, которое является неблагоприятным для специалистов операторского профиля. Оно в большей степени снижает надежность в работе или ведет к полной утрате работоспособности (см. Военная инженерная психология, Москва - 1970, стр.252).

Вторым недостатком указанной сетки является то, что количество передаваемой информации сигналом, в данном случае варьирующим признаком которого, адресуемого зрению, является положение точки на прямой линии, при котором количество передаваемой информации ограничено и составляет 3,25 двоичных единиц в секунду. Длина прямой линии в пределах сетки ограничивает количество передаваемой информации до 2,6 двоичных единиц в секунду. Направление прямой линии, при которой количество передаваемой информации составляет 2,8 двоичных единиц в секунду (см. Инженерная психология в военном деле, Москва, Военное издательство - 1973, стр.33), также достаточно большое, а пропускная способность зрительного аппарата человека-оператора с учетом одновременного влияния его сенсомоторной деятельности, а также влияния витального стресса результирующая пропускная способность человека-оператора оценивается, как было сказано выше, величиной не более чем 5-7 двоичных единиц в секунду, при этом важнейшим психологическим ограничением для средств отображения информации должно быть выполнение требования

где С - требуемая для эффективного управления скорость переработки информации;

Спр - пропускная способность человека-оператора по переработке информации при конкретном виде деятельности (см. Военная инженерная психология. Военное издательство Министерства Обороны СССР, Москва - 1970, стр.55).

С учетом того что закон распределения времени между ошибками оператора близок экспоненциальному, для оценки его надежности в первом приближении могут быть использованы широко известные в технике λ-характеристики.

Для определения λ-характеристик используется соотношение

где D - коэффициент избыточности кодов, с которыми имеет дело оператор в реальных условиях работы;

Р - доля безошибочных действий человека-оператора;

t_э - общее время работы (см. Военная инженерная психология, Военное издательство Министерства Обороны СССР, Москва - 1970, стр.133), а следовательно, в данном случае, скорость передачи информации превышает пропускную способность человека-оператора, что приводит к снижению надежности и эффективности его деятельности.

Третьим недостатком указанной сетки является то, что при использовании в составе пускового устройства тепловизионного прицела (ТПВП) для стрельбы в ночное время суток и неблагоприятных погодных условиях толщины горизонтальных строк развертки тепловизионного изображения фоноцелевой обстановки в 1,5-2 раза больше, чем толщины горизонтальных линий рисунка сетки, т.е. имеет место экранирование горизонтальной линии и горизонтальных штрихов, дистанционных меток, а размещение оцифрованных дистанционных меток в левой верхней части диска увеличивает мешающее действие рисунка сетки при наблюдении за целью (см. Справочник по инженерной психологии для инженеров и художников-конструкторов, Мир, Москва - 1968, стр.120).

Описанная сетка является аналогом предлагаемого изобретения.

Известна также сетка визирного канала ПТРК «Конкурс» (Фиг.2) (см. Боевая машина пехоты БМП-2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Часть 1, М., Военное издательство, 1987), с помощью которой человек-оператор осуществляет те же операции, что и в первом случае.

Рисунок сетки выполнен в виде малой 8, средней 9, большой 10 концентрических окружностей, горизонтальной 3 и вертикальной 4 линиями, дистанционных меток 5 в левой верхней части оптического диска 2.

Описанная сетка является прототипом предлагаемого изобретения.

Для данного рисунка сетки присущи недостатки, приведенные для сетки ПТРК «Метис» (Фиг.1), дополнительного мешающего действия концентрических кругов при обнаружении и опознавании цели, а при использовании в составе пускового устройства тепловизионного прицела (ТПВП) для стрельбы в ночное время суток и неблагоприятных погодных условиях дополнительно затруднено наведение центра перекрестия сетки на геометрический центр цели или мишени, что приводит к дополнительному напряжению зрительного анализатора, связанного с необходимостью фокусирования изображения горизонтальных линий сетки на сетчатке глаза и, как следствие, к большему напряжению мышцы глаза, изменяющему кривизну хрусталика, что приводит к эмоциональному дополнительному напряжению человека-оператора, и в данном случае известная сетка (прототип) неприемлема вообще.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности действий человека-оператора, отрабатывающего в экстремальных условиях при стрельбе в дневных и ночных условиях на верхних предельных значениях ее темпов зрительные изображения сетки прицельного устройства в совокупности с изображением фоноцелевой обстановки, сенсомоторными действиями и возникающими в процессе наведения ПТРК на цель стресс-факторами.

Решение поставленной задачи достигается тем, что предложенная сетка визирного канала прицела пускового устройства противотанкового ракетного комплекса (ПТРК) выполнена в виде прозрачного оптического диска с рисунком концентрической окружности с технологическим перекрестием в его центре и диаметром, равным угловому вертикальному размеру мишени или цели для предельной дальности стрельбы, разделенной на верхнюю и нижнюю полуокружности с зазорами между ними, равными вертикальному размеру технологического перекрестия, а в верхней и нижней полуплоскостях диска размещены дополнительные координирующие линии, выполненные в виде отрезков кривых, ограничивающих сектор окружности с диаметром, равным диаметру диска с центрами, расположенными соответственно на верхней и нижней точках образующей окружности диска, и ограниченных его наружным размером, в правом нижнем квадранте диска выполнена лекальная кривая с началом на уровне нижней точки разрыва координирующей вертикальной линии и асимптотически приближающаяся к правой ветви ограничивающей кривой сектора нижней полуокружности, а дистанционные метки выполнены в правой части в виде оцифрованных дискретных величин убывающих вертикальных зазоров между ними, соответствующих размерам мишеней или целей на заданных дальностях стрельбы, при этом горизонтальная координирующая линия выполнена в виде хорды, соединяющей точки пересечения дополнительной координирующей линии нижнего сектора с окружностью диска.

Предложенная сетка поясняется графическим материалом. На Фиг.3 представлен рисунок сетки, размещенный на оптическом диске, где:

2 - оптический диск;

12 - координирующая линия верхней полуплоскости;

13 - отрезок кривой нижней полуплоскости;

14 - лекальная кривая;

15 - горизонтальная координирующая линия;

16 - 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 - дистанционные метки в тысячах метров;

17 - технологическое перекрестие;

18 - вертикальная координирующая линия с разрывом.

Боевая работа человека-оператора с применением предлагаемой сетки поясняется Фиг.4 и включает в себя следующие этапы:

Этап 1 - наблюдая в окуляр прицельного устройства и вращая маховики наведения ПУ по горизонту и вертикали, человек-оператор обозревает фоноцелевую обстановку в заданном секторе обстрела, для обнаружения цели;

Этап 2 - при появлении цели в поле зрения прицельного устройства ПУ, человек-оператор, с помощью указанных выше маховиков, подводит лекальную кривую 16 (Фиг.3) к нижней части цели и, перемещая указанными выше маховиками прицельное устройство вдоль цели, находит точку пересечения отрезка кривой нижней полуплоскости 15 (Фиг.3) сетки с верхней частью цели и определяет с помощью дистанционных меток 18 (Фиг.3) дальность до цели;

Этап 3 - убедившись, что определенная дальность до цели не превышает дальности стрельбы, человек-оператор, с помощью указанных выше маховиков, совмещает разрыв вертикальной координирующей линии 20 (Фиг.3) с геометрическим центром цели и производит пуск управляемой ракеты;

Этап 4 - после пуска управляемой ракеты человек-оператор, с помощью указанных выше маховиков, совмещает концентрическую окружность 1 (Фиг.3) сетки с геометрическим центром цели и продолжает сопровождение цели, с помощью указанных выше маховиков, до ее поражения управляемой ракетой. При этом, на максимальной дальности стрельбы, диаметр концентрической окружности (Фиг.3) сетки соответствует вертикальному размеру цели, что позволяет человеку-оператору не искать геометрический центр цели, что снижает напряженность его зрительного анализатора.

Порядок боевой работы человека-оператора в ночных условиях с применением ТПВП аналогичен приведенному выше.

Благодаря изменению рисунка сетки удалось:

1) Снизить плотность элементов отображения в верхней и левой частях информационного поля прицельного устройства и тем самым снизить количество шагов поиска, которые являются функцией общего объема отображения, а следовательно снизить и время поиска, так как расположение объектов в информационном поле оказывает существенное влияние на время их обнаружения. Первыми обнаруживаются объекты, находящиеся в верхнем левом квадранте. Это объясняется маршрутом движения глаз при поиске - первый скачок из фиксационной точки идет вверх или в левый верхний угол, затем слева направо и сверху вниз, т.е. объекты, расположенные в левом верхнем квадранте обнаруживаются с большей точностью, чем находящиеся в нижней части информационного поля. При этом учитывается, что движение глаз при сканировании информационного поля влияет не только на чувствительность зрительной системы, определяемую через величину психофизиологического порога, но и на более сложные процессы обработки зрительной информации, например на оперативную память (см. Введение в эргономику, Москва, Советское радио - 1974, стр.142-146).

2) Снизить количество передаваемой информации (двоичных единиц в секунду) за счет того, что предельное количество информации при варьируемом признаке сигнала - кривизна дуги - составляет всего 2,2 двоичных единиц в секунду (см. Инженерная психология в военном деле, Москва, Военное издательство - 1973, стр.33, Таблица 3), при этом пропускная способность зрительного аппарата не превышает скорость передачи информации, что в свою очередь повышает надежность и эффективность деятельности человека-оператора, в том числе и в условиях витального стресса.

3) Исключить экранирование горизонтальными строками развертки ТПВП координирующих линий верхней и нижней полуплоскостей и дистанционных меток сетки прицельного устройства, что снизит адаптационный синдром человека-оператора и повысит надежность и эффективность его работы.

4) Снизить напряжение зрительного анализатора при наведении центра прицельной сетки, представляющей собой концентрическую окружность, и равную угловому вертикальному размеру мишени (цели) типа танк, и разделенную на верхнюю и нижнюю дуги с зазором, на геометрический центр мишени (цели) на максимальных дальностях применения ПТРК.

Из описания сетки визирного канала следует, что с ее использованием:

- возможно снижение в 2-3 раза воздействия неблагоприятных факторов на зрительный анализатор, с помощью которого человек-оператор получает до 90% информации;

- полностью исключается влияние горизонтальных строк развертки ТПВП.

Благодаря этому количество передаваемой информации не превышает пороговое значение пропускной способности зрительного аппарата человека-оператора, снижает напряжение мышцы его глаза при фокусировании изображения сетки и фоноцелевой обстановки на сетчатке глаза и исключает влияние толщин горизонтальных линий тепловизионного изображения фоноцелевой обстановки, что повышает надежность и эффективность работы человека-оператора во всех условиях применения ПТРК и особенно на максимальных дальностях его применения.

Кроме того, предлагаемая сетка визирного канала может быть использована с положительным эффектом в прицельных устройствах наведения на цель любых других высокоточных систем вооружения.

Сетка визирного канала прицела пускового устройства противотанкового ракетного комплекса (ПТРК) выполнена в виде прозрачного оптического диска с рисунком концентрической окружности и координирующими линиями в виде горизонтальной и вертикальной прямых и дистанционными метками. Концентрическая окружность выполнена с технологическим перекрестием в его центре и диаметром, равным угловому вертикальному размеру мишени или цели для предельной дальности стрельбы, и разделена на верхнюю и нижнюю полуокружности с зазорами между ними. В верхней и нижней полуплоскостях диска размещены дополнительные координирующие линии, выполненные в виде отрезков кривых, ограничивающих сектор окружности с диаметром, равным диаметру диска, с центрами, расположенными соответственно на верхней и нижней точках образующей окружности диска, и ограниченных его наружным размером. В правом нижнем квадранте диска выполнена лекальная кривая с началом на уровне нижней точки разрыва координирующей вертикальной линии и асимптотически приближающаяся к правой ветви ограничивающей кривой сектора нижней полуокружности. Дистанционные метки выполнены в правой части в виде оцифрованных дискретных величин убывающих вертикальных зазоров между ними, соответствующих размерам мишеней или целей на заданных дальностях стрельбы, при этом горизонтальная координирующая линия выполнена в виде хорды, соединяющей точки пересечения дополнительной координирующей линии с окружностью диска. Технический результат - повышение надежности. 4 ил.

Сетка визирного канала прицела пускового устройства противотанкового ракетного комплекса (ПТРК), выполненная в виде прозрачного оптического диска с рисунком концентрической окружности и координирующими линиями в виде горизонтальной и вертикальной прямых и дистанционными метками, отличающаяся тем, что концентрическая окружность выполнена с технологическим перекрестием в его центре и диаметром, равным угловому вертикальному размеру мишени или цели для предельной дальности стрельбы, и разделена на верхнюю и нижнюю полуокружности с зазорами между ними, равными вертикальному размеру технологического перекрестия в ее центре, а в верхней и нижней полуплоскостях диска размещены дополнительные координирующие линии, выполненные в виде отрезков кривых, ограничивающих сектор окружности с диаметром, равным диаметру диска, с центрами, расположенными соответственно на верхней и нижней точках образующей окружности диска, и ограниченных его наружным размером, в правом нижнем квадранте диска выполнена лекальная кривая с началом на уровне нижней точки разрыва координирующей вертикальной линии и асимптотически приближающаяся к правой ветви ограничивающей кривой сектора нижней полуокружности, а дистанционные метки выполнены в правой части в виде оцифрованных дискретных величин убывающих вертикальных зазоров между ними, соответствующих размерам мишеней или целей на заданных дальностях стрельбы, при этом горизонтальная координирующая линия выполнена в виде хорды, соединяющей точки пересечения дополнительной координирующей линии с окружностью диска.