Учебно-лабораторная установка по оценке эффективности защиты от воздействия простейшего имитатора лазерного оружия Российский патент 2022 года по МПК G09B23/22 

Изобретение является техническим устройством, предназначенным для обучения курсантов и слушателей военных учебных заведений основам поражающего действия и принципов защиты от лазерного оружия, имитации его воздействия на различные материалы и биообъекты, а также оценки эффективности защиты от него.

В войсках РХБ защиты, подобные установки отсутствуют. Однако, известен ряд других полезных моделей относящихся к области использования и развития лабораторных установок, использующихся в учебных заведениях для изучения физических явлений, а именно.

«Лабораторная установка для изучения дифракции лазерного излучения и определения длины волны лазерного излучения» (автор (ы): Стригин Евгений Юрьевич (RU), Шапошникова Татьяна Леонидовна (RU), Миненко Вячеслав Геннадьевич (RU), Москаленко Федор Викторовичей), Мальцев Роман Григорьевич (RU). Патент на полезную модель RU 56013 U1. Опубликовано: 27.08.2006. Патентообладатель (и): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кубанский государственный технологический университет» (ГОУВПО «КубГТУ») (RU)) [1].

Лабораторная установка для изучения дифракции лазерного излучения и определения длины волны лазерного излучения, включающая лазерный диод (1), дифракционную решетку (2), устройство регистрации интенсивности излучения, сопряженное с устройством позиционирования (3, 4), отличающаяся тем, что она содержит микроконтроллер ATMEGA16 (6), для автоматизированного локального и автоматизированного дистанционного управления установкой, подключенный через блок сопряжения (7) к компьютеру (8) и для управления устройством позиционирования (3), выполненного в виде шагового двигателя (5), а также для обработки результатов полученных с устройства регистрации интенсивности излучения, устройство визуализации (9) в виде жидкокристаллического экрана, дополнительно установлены клавиши локального автоматизированного управления установкой (10) (фиг. 1).

«Лабораторная установка для изучения законов фотоэффекта и определения постоянной Планка» (автор (ы): Стригин Евгений Юрьевич (RU), Шапошникова Татьяна Леонидовна (RU), Миненко Вячеслав Геннадьевич, Москаленко Федор Викторович (RU), Мальцев Роман Григорьевич (RU). Патент на полезную модель RU 57027 U1. Опубликовано: 27.09.2006. Патентообладатель (и): Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Кубанский государственный технологический университет» (ГОУВПО «КубГТУ») (RU)) [2].

Лабораторная установка для изучения законов фотоэффекта и определения постоянной Планка, включающая источник света (1), конденсорную линзу (2), фотоприемник (5), монохроматор (3), выходная труба которого соединена с устройством позиционирования (4), расположенные на одной оптической оси, устройство регистрации интенсивности излучения, устройство визуализации данных (9), отличающаяся тем, что она содержит микроконтроллер ATMEGA16 (6), для автоматизированного локального и автоматизированного дистанционного управления установкой, подключенный через блок сопряжения (7) к компьютеру (8) и для управления устройством позиционирования (4), выполненного в виде шагового двигателя, а также для обработки результатов полученных с устройства регистрации интенсивности излучения, устройство визуализации (9) в виде жидкокристаллического экрана, дополнительно установлены клавиши локального автоматизированного управления установкой (10) (фиг. 2).

«Лабораторное оборудование для изучения оптических явлений» (автор(ы): Поваляев Олег Александровичей, Цуцких Альберт Юрьевичей. Патент на полезную модель RU 87 822 U1. Опубликовано: 20.10.2009. Патентообладатель(и): Поваляев Олег Александровичей, Цуцких Альберт Юрьевич (RU)) [3].

Лабораторное оборудование для изучения оптических явлений, содержащее оптическую скамью с закрепленными на ней посредством стоек лазерным источником света, линзой, дифракционной решеткой, устройством отображения с зеркалом, блоком питания, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено листом металлическим, линзами рассеивающей и собирающими, штативом с муфтами и перекладиной, поляризационными фильтрами, оправкой с экраном, снабженным двумя щелями, треугольной призмой, светодиодным источником, люминесцентным элементом, лампой, помещенной в закрытый экран с одной щелью, при этом устройство отображения выполнено в виде портативного мультимедийного компьютера (1), крышка (2) которого снабжена встроенной видеокамерой (3), а оптическая скамья включает основание и крышку, причем основание выполнено в виде короба, внутри которого выполнены отсек для блока питания и бобышка с глухим резьбовым отверстием для закрепления его на штативе (13), а стойки для установки лазерного источника света и линз (11) выполнены в виде II-образных рамок и расположены на наружной лицевой поверхности основания (14), при этом лазерный источник света одним проводом соединен с блоком питания, а другим с контактом, расположенным во внутреннем продольном пазу стойки II - образной рамки для установки оправки с экраном (10), причем одна из боковых сторон основания снабжена продольными магнитными полосками (36) для закрепления его на вертикальной классной доске, а крышка выполнена в виде пустотелого короба, внутренняя полость которого снабжена ребрами, бобышками с глухими резьбовыми отверстиями для закрепления крышки на основании, а крышка компьютера снабжена дополнительным держателем оптических элементов (4), выполненным в виде двух П-образных рамок (22, 31), горизонтальные полки которых соединены перемычкой, снабженной пружинящим хвостовиком, а все стойки рамок снабжены встроенными магнитными шайбами (фиг. 3).

Недостатком указанных выше лабораторных оборудований является отсутствие возможности моделирования погодных условий, а так же постановки дымовых образований в лабораторных условиях.

Между тем, потребность в обучении курсантов и слушателей основам поражающего действия и принципов защиты от лазерного оружия, имитации его воздействия на различные материалы и биообъекты, а так же оценки эффективности защиты от него имеет место быть.

Предлагаемое техническое решение в виде учебно-лабораторной установки по оценке эффективности защиты от воздействия простейшего имитатора лазерного оружия (далее - установка) позволяет обучать курсантов и слушателей основам поражающего действия и принципам защиты от лазерного оружия и представляет собой совокупность входящих в нее технических устройств, таких как простейший имитатор лазерного оружия, устройство для имитации погодных условий, комплект измерителей характеристик имитатора и защиты от его воздействия (фиг. 4).

Прототипом изобретения, в качестве наиболее близкого по совокупности существенных признаков является «Лабораторное оборудование для изучения оптических явлений» (Автор (ы): Поваляев Олег Александрович и др.). Данное лабораторное оборудование позволяет использовать его в учебных процессах на уроках физики, как в высших учебных заведениях, училищах, так и в средних школах.

Целью создания изобретения является возможность обучения курсантов и слушателей основам поражающего действия и принципов защиты от лазерного оружия, имитации его воздействия на различные материалы и биообъекты, а так же оценки эффективности защиты от него.

Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в возможности проведения учебных экспериментов, поиска новых защитных материалов (средств) от воздействия лазерного излучения и повышения эффективности изучения основ поражающего действия лазерного излучения, предполагаемого к использованию в технических устройствах военного назначения и принципов защиты от него.

Принцип работы устройства (изобретения) заключается в следующем.

Первый способ учебного эксперимента.

Закрепленный в штативе термометр является имитатором глаза биообъекта, не использующего никаких средств защиты органов зрения. Температура, являющаяся болевым порогом для человеческого глаза, находится в области от 40°С до 44°С. Термометр данной модели (Thermoval Rapid) позволяет измерить температуры, в том числе и на данном диапазоне.

При активации закрепленного в другом штативе лазера, излучение исходящее от него проходит сквозь устройство для имитации погодных условий попадает на датчик термометра выполненного из нержавеющей стали, с плотность 7640-7670 кг/м³, постепенно его нагревая. Спустя некоторое время начинается повышение температуры, о чем можно наглядно убедиться на электронном табло термометра в реальном времени.

Второй способ учебного эксперимента.

Расположенный на подставке датчик измерителя вольт-амперной характеристики лазерного излучения (измеритель) является фотоэлемент солнечной батареи, он же одновременно является поглотителем лазерного излучения и экраном.

При активации закрепленного в штативе лазера, излучение проходит сквозь устройство для имитации погодных условий попадает на датчик измерителя, а на электронном табло измерителя, которым является мультиметр (DT-830 DIGITAL MULTIMETER) отображаются числовые значения напряжения и силы тока в реальном времени.

При первом и втором способе учебных экспериментов измерения проводятся на разных расстояниях до максимума в 1 метр измерительной линейки.

Как при первом, так и втором способе учебных экспериментов при помощи устройства для имитации погодных условий имитируется: дождь из распылительного устройства, туман (пар, аэрозоль) при помощи устройства термической возгонки смесей, который распределяющийся в объеме камеры (стеклянном контейнере), через который и проходит лазерное излучение.

Кроме того, при первом и втором способе учебных экспериментов вместо устройства для имитации погодных условий или после него размещаются различные защитные материалы на второй подставке и проводятся измерения при помощи комплекта измерительных устройств.

В дальнейшем полученные значения обрабатываются с помощью электронно-вычислительную машину (ЭВМ), в составе устройства не представлена, для проведения необходимых расчетов и составления выводов об эффективности защиты от воздействия лазерного излучения.

Описание устройства. Устройство состоит из ряда взаимосвязанных между собой входящих в его состав основных технических устройств, таких как простейший имитатор лазерного оружия, устройство для имитации погодных условий, комплект измерителей характеристик имитатора и защиты от его воздействия.

На фиг. 4 представлено устройство в общем виде. В состав устройства входят: лазерное устройство (имитирующее средства, стоящие на вооружении иностранных армий); измерительные линейки - 2 шт. - 1; устройство для имитации погодных условий - 1 к-т - 2; комплект измерительных устройств, для оценки лазерного излучения - 1 к-т.- 3, лабораторные штативы - 2 шт. - 4; секундомер - 5; защитные очки SG-1, по ГОСТ 12.4.253-2013 (EN 166:2002) - 2 шт. - 6; на фиг. 5 представлено внутреннее содержание измерителя вольт-амперной характеристики лазерного излучения (фотоэлемент солнечной батареи соединенный с диодной лампочкой требующий напряжения в 1,5 вольта и выведенными из диэлектрической коробки контактами).

Устройство в собранном виде компактно, масса составляет 2,5 кг, переносится одним человеком в любой подходящей по размеру упаковке, просто в использовании и экономично. Стоимость технических устройств, входящих в его состав, составляет порядка пяти тысяч рублей, без учета стоимости ЭВМ не входящего в состав устройства.

Таким образом, предлагаемая учебно-лабораторная установка по оценке эффективности защиты от воздействия простейшего имитатора лазерного оружия имеет ряд достоинств по сравнению с его аналогами, а именно:

- возможность использования в ВУЗах Министерства обороны Российской Федерации для проведения занятий и лабораторных работ по оценке эффективности защиты от воздействия простейшего имитатора лазерного оружия и в учебных процессах на уроках физики, как в высших учебных заведениях, училищах, так и в средних школах для изучения оптических явлений и свойств лазерного излучения;

- возможность моделирования погодных условий, а так же постановки дымовых образований в лабораторных условиях;

- возможность переноски одним человеком в любой подходящей по размеру упаковке;

- простота использования заключается в возможности использовать установку, имея базовые знания работы в лаборатории;

- экономичность.

Данная установка по затратам, в сравнении с имеющимися аналогами, имеет значительно меньшую стоимость всех элементов. При этом достигнутые результаты позволяют провести более подробный анализ лазерного излучения в лабораторных условиях. Данные отличия позволяют использовать изобретение в учебном процессе для проведения учебных экспериментов, поиска новых защитных материалов (средств) от воздействия лазерного излучения и повышения эффективности изучения основ поражающего действия лазерного излучения, предполагаемого к использованию в технических устройствах военного назначения и принципов защиты от него.

Источники информации

1. Пат. № RU 56013 U1. Рос. Федерация, МПК G05B 19/418. Лабораторная установка для изучения дифракции лазерного излучения и определения и определения длины волны лазерного излучения / Стригин Е.Ю., Шапошникова Т.Л., Миненко В.Г. [и др.]; заявитель и патентообладатель ГОУВПО «КубГТУ»; опубл. 27.08.2006. - 5 с.

2. Пат. № RU 57027 U1. Рос. Федерация, МПК G05B 19/418. Лабораторная установка для изучения законов фотоэффекта и определения постоянной планка / Стригин Е.Ю., Шапошникова Т.Л., Миненко В.Г. [и др.]; заявитель и патентообладатель ГОУВПО «КубГТУ»; опубл. 27.09.2006. - 5 с.

3. Пат. № RU 87822 U1. Рос. Федерация, МПК G09B 23/22. Лабораторное оборудование для изучения оптических явлений / Поваляев О.А., Цуцких А.Ю.; заявитель и патентообладатель Поваляев О.А., Цуцких А.Ю.; опубл. 20.10.2009. - 9 с.

Изобретение относится к техническим устройствам, предназначенным для обучения курсантов и слушателей военных учебных заведений основам поражающего действия и принципов защиты от лазерного оружия, имитации его воздействия на различные материалы и биообъекты, а также оценки эффективности защиты от него. Учебно-лабораторная установка по оценке эффективности защиты от воздействия простейшего имитатора лазерного оружия представляет собой ряд взаимосвязанных между собой технических устройств, таких как простейший имитатор лазерного оружия, устройство для имитации погодных условий, комплект измерителей характеристик имитатора и защиты от его воздействия. Моделирование погодных условий, а также постановка дымовых образований в лабораторной установке. Достигается проведение более подробного анализа лазерного излучения в лабораторных условиях. 5 ил.

Учебно-лабораторная установка по оценке эффективности защиты от воздействия простейшего имитатора лазерного оружия представляет собой ряд взаимосвязанных между собой технических устройств, таких как простейший имитатор лазерного оружия, комплект измерителей характеристик имитатора и защиты от его воздействия, отличающаяся тем, что дополнительно содержатся устройство для имитации погодных условий и устройство для постановки дымовых образований в лабораторной установке, тем самым, учебно-лабораторная установка имеет пониженные массогабаритные характеристики, простоту использования и экономичность.