ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ СТЕНД СЛОЖНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА СРЕДСТВ ВООРУЖЕНИЯ КОРАБЛЯ И СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ, ОТРАБОТКИ И ПОДГОТОВКИ НАТУРНЫХ ИСПЫТАНИЙ СЛОЖНОГО ТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА СРЕДСТВ ВООРУЖЕНИЯ КОРАБЛЯ
TEST BENCH FOR FULL-SCALE TESTS OF COMPLICATED SHIP WEAPONS HARDWARE COMPLEX (SWHC) AND METHOD FOR ANALYSIS, DEVELOPMENT AND PREPARATION OF FULL-SCALE TESTS OF COMPLICATED SHIP WEAPONS HARDWARE COMPLEX

Изобретение относится к судостроительной промышленности по корабельному вооружению и судовому радиооборудованию, более конкретно - к проведению исследований, отработки и подготовки натурных испытаний сложного технического комплекса средств вооружения корабля (КСВК).
В уровне техники раскрыты стендовые испытания корабля, где используется моделирование различных систем корабля и их дистанционное управление (см., например, CN 201926921 U от 10.08.2011).
Из уровня техники известно также и устройство моделирования функционирования корабельного комплекса вооружения, содержащее блоки моделирования движения цели, фильтрации и вычисления его параметров, блок, моделирующий радиолокатор, блок решения задачи встречи цели и снаряда, блок вычисления полных углов горизонтального и вертикального наведения, задатчики ошибок всевозможных приводов, параметров и вооружения и задатчики ошибок стрельбы от разных параметров и различные блоки определений, вычислений и статистической обработки необходимых параметров (см. RU 2385817 С1 от 10.04.2010).
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, можно считать способ полунатурного статистического моделирования радиоэлектронного вооружения надводных кораблей, заключающийся в использовании различных сценариев внешней обстановки, формирующейся вокруг корабля, моделировании аппаратно-программного и информационно-сигнального окружения надводного корабля, содержание которого формируется с помощью имитируемой внешней среды с участием моделей объектов воздушной, надводной, подводной обстановки, радиочастотных и гидроакустических информационных полей с применением технологий учета полных групп ошибок, допусков и разброса параметров имитируемых объектов и процессов в соответствии с реальными условиями проведения испытаний эффективности и надежности работы исследуемого средства радиоэлектронного вооружения надводного корабля в различных условиях его функционирования (см. RU 2399098 С1, 10.09.2010).
Недостатком всех вышеперечисленных технических решений является отсутствие возможности оперативного выявления проблем, недостатков и недоработок сопрягаемых составных частей КСВК в режимах их совместного функционирования на стадии создания и изготовления составных частей КСВК на различных предприятиях-разработчиках.
Задачей предлагаемой группы изобретений является создание эффективных многофункциональных интегрированных коммуникационных стенда и способа для проведения исследований, отработки и подготовки натурных испытаний КСВК, находящегося в стадии заводской отработки и испытаний его частей на территориях различных заводов-изготовителей в период отсутствия возможности реального физического объединения и отработки этих частей как на базе их будущей площадки совместного функционирования - носителя-корабля по причине незавершенности строительства самого корабля, так и в ином месте по причине, в том числе, высоких массогабаритных характеристик частей КСВК.
Технический результат, достигаемый при реализации предлагаемого изобретения, заключается в оперативном выявлении проблем как самих частей КСВК, так и их взаимодействия друг с другом до завершения их изготовления на разных предприятиях-разработчиках (предприятиях-изготовителях), поставки и коммутации на носителе-корабле, в повышении эффективности подготовки к проведению испытаний и сокращению трудозатрат и технологических операций при их проведении, а также в сокращении сроков отработки сопряжения на носителе-корабле в период швартовных и заводских ходовых испытаний.
Указанный технический результат достигается за счет того, что предлагаемый испытательный стенд КСВК выполнен с возможностью проведения исследований, отработки и подготовки натурных испытаний КСВК до реального физического объединения составных частей КСВК на базе их будущей площадки совместного функционирования - носителя-корабля и представляет собой многоплощадочный распределенный испытательный стенд, который включает в себя региональные стенды, состоящие из стендов отдельных региональных предприятий-разработчиков, выполненные с возможностью виртуальных испытаний и/или полунатурного моделирования поведения функционирования изготавливаемых этими предприятиями-разработчиками составных частей КСВК, и центральный управляющий стенд, при этом все региональные стенды и центральный управляющий стенд связаны линиями информационного обмена, построенного функционально подобно корабельной системе обмена информацией согласно реальным протоколам информационного сопряжения составных частей КСВК и реальным потокам данных обмена между ними, причем центральный управляющий стенд выполнен с возможностью организации процесса функционирования испытательного стенда и как технической распределенной коммутируемой многоплощадочной системы, и как образа реального функционирования КСВК на базе его будущей площадки функционирования - носителе-корабле.
Также указанный технический результат достигается за счет того, что предлагаемый способ проведения исследований, отработки и подготовки натурных испытаний КСВК, характеризующийся применением виртуальных испытаний и/или полунатурного моделирования поведения составных частей КСВК, дополнительно предусматривает временные ограничения и устанавливает новые связи и порядок следования технологических операций, а именно то, что до реального физического объединения составных частей КСВК на базе их будущей площадки совместного функционирования - носителя-корабля создается общий для группы предприятий-разработчиков составных частей КСВК многоплощадочный распределенный испытательный стенд, включающий в себя центральный управляющий стенд и региональные стенды, которые могут состоять из стендов отдельных региональных предприятий-разработчиков для имитационного и/или полунатурного моделирования функционирования изготавливаемых ими составных частей КСВК и которые связываются линиями информационного обмена, построенного функционально подобно корабельной системе обмена информацией согласно реальным протоколам информационного сопряжения составных частей КСВК и реальным потокам данных обмена между ними, при этом организацию процесса функционирования стенда и как технической распределенной коммутируемой многоплощадочной системы, и как образа реального функционирования КСВК на базе его будущей площадки функционирования - носителе-корабле осуществляет центральный управляющий стенд.
Создание многофункциональных региональных стендов и объединение их в многоплощадочный распределенный испытательный стенд с центральным управляющим стендом, имеющим возможность организации процесса функционирования стенда и как технической распределенной коммутируемой многоплощадочной системы, и как образа реального функционирования КСВК на базе его будущей площадки функционирования - носителе-корабле, позволяет оперативно выявлять проблемы как самих частей КСВК, так и их взаимодействия друг с другом до завершения их изготовления на разных предприятиях-разработчиках (предприятиях-изготовителях), поставки и коммутации на носителе-корабле, так как не требует операций по транспортировке, размещению, подключению и объединению составных частей КСВК в единое целое на общей базе.
Указанные признаки способствуют также повышению эффективности подготовки к проведению испытаний, ведут к сокращению трудозатрат и технологических операций при их проведении и позволяют значительно сократить сроки отработки сопряжения на носителе-корабле в период швартовных и заводских ходовых испытаний, так как позволяют, в том числе, исключить операции демонтажа, транспортировки и замены неисправного и неудовлетворяющего тактико-техническим характеристикам оборудования и составных частей КСВК.
Все вышеуказанные признаки, касающиеся проведения исследований, отработки и подготовки натурных испытаний КСВК, возможны для реализации еще до стадии реального размещения частей КСВК на их будущем носителе-корабле, в то время когда совместное физическое размещение частей КСВК с целью исследования, отработки и испытаний КСВК еще невозможно, что также способствует сокращению сроков отработки сопряжения на носителе-корабле в период швартовных и заводских ходовых испытаний.
Далее группа предлагаемых изобретений будет раскрыта более подробно, в одном из предпочтительных вариантов, который, однако, не является единственно возможным.
Следует отметить, что при разработке сложной техники в интересах военно-морского флота особенностью является то, что составные части КСВК, в том числе образцы радиоэлектронного вооружения (РЭВ), изготавливаемые для размещения на строящемся корабле, представляют собой, как правило, отдельные составные части (узлы), разрабатываемые под каждый строящийся корабль со своими индивидуальными особенностями, что требует уникальной настройки и даже некоторых уникальных доработок.
Завершающие действия поставки составных частей КСВК не могут быть завершены ранее того момента, когда все необходимые составные части КСВК будут размещены и скоммутированы на строящемся корабле. Это значительно удлиняет, в целом, сроки сдачи корабля. Также важным является то, что составные части КСВК - это крупногабаритное оборудование, обладающее большим весом, а также требующее для испытательных работ специализированного оборудования предприятия-разработчика. Указанные особенности препятствуют совместной отработке составных частей КСВК, изготавливаемых на разных предприятиях, до момента физической поставки их на корабль, а также длительного их монтажа на корабле.
Применение описанных в данной заявке испытательного стенда и способа позволяет проводить отработку взаимодействия составных частей КСВК и поиск ошибок в работе отдельных образцов, которые могут проявляться только в режиме взаимодействия с другими функционально сопряженными образцами, уже тогда, когда сам строящийся корабль еще физически не способен принять указанное оборудование для размещения, что может привести к решению многих вопросов сопряжения и совместной отработки различных образцов в том числе. Данные возможности обеспечивают продуктивный режим совместной отработки взаимодействия различных составных частей КСВК, что связано с упрощением организации отработки, так как отработка составных частей КСВК на строящемся и сдаваемом корабле может, кроме прочего, задерживаться еще и по причинам других ведущихся на корабле работ и, например, не может выполняться одновременно с другими отладочными работами. Тем ценнее получаемая возможность отработки совместного функционирования составных частей КСВК, находящихся уже в работоспособном состоянии, еще на территориях своих предприятий-разработчиков.
Предлагаемый испытательный стенд сложного технического комплекса средств вооружения корабля предназначен для проведения исследований, отработки и подготовки натурных испытаний КСВК, причем составные части КСВК могут находиться в стадии заводской отработки и испытаний на территориях различных заводов-изготовителей в период отсутствия возможности реального физического объединения и отработки этих частей как на базе их будущей площадки совместного функционирования - носителя-корабля по причине незавершенности строительства самого корабля, так и в ином месте по причине, в том числе, высоких массогабаритных характеристик ряда из испытываемых изделий - частей КСВК.
Испытательный стенд выполнен в виде многоплощадочного распределенного испытательного стенда, который включает связанные между собой региональные стенды и центральный управляющий стенд.
Центральный управляющий стенд выполнен с возможностью организации процесса функционирования испытательного стенда и как технической распределенной коммутируемой многоплощадочной системы, и как образа реального функционирования КСВК на базе его будущей площадки функционирования - носителе-корабле.
Центральный управляющий стенд может быть оснащен приемопередающими устройствами, входами/выходами для линий связи и информационного обмена между частями испытательного стенда, в том числе между частями, находящимися на значительном удалении от центрального управляющего стенда, а также необходимым программно-аппаратным комплексом, выполненным с возможностью реализации виртуальных испытаний и/или полунатурного моделирования поведения функционирования составных частей КСВК как единого целого. При этом центральный управляющий стенд имеет возможность использования различных сценариев внешней обстановки, моделирования аппаратно-программного и информационно-сигнального окружения, содержание которого может формироваться с помощью имитируемой внешней среды с участием моделей объектов воздушной, надводной, подводной обстановки, радиочастотных и гидроакустических информационных полей с применением технологий учета полных групп ошибок, допусков и разброса параметров имитируемых объектов и процессов в соответствии с реальными условиями проведения испытаний эффективности и надежности работы КСВК как единого целого, в различных условиях его функционирования.
Региональные стенды могут состоять из стендов отдельных региональных предприятий-разработчиков и выполнятся с возможностью виртуальных испытаний и/или полунатурного моделирования поведения функционирования изготавливаемых этими предприятиями-разработчиками составных частей КСВК.
На каждом из таких специализированных стендов имеется, в том числе, возможность использования различных сценариев внешней обстановки, моделирования аппаратно-программного и информационно-сигнального окружения, содержание которого может формироваться с помощью имитируемой внешней среды с участием моделей объектов воздушной, надводной, подводной обстановки, радиочастотных и гидроакустических информационных полей с применением технологий учета полных групп ошибок, допусков и разброса параметров имитируемых объектов и процессов в соответствии с реальными условиями проведения испытаний эффективности и надежности работы исследуемой части КСВК в различных условиях ее функционирования.
При общем подходе специализация региональных стендов и, соответственно, возможность моделирования и проведения тех или иных условий и испытаний зависит от вида и назначения тех составных частей КСВК, которые проектируются и производятся на соответствующем предприятии-изготовителе.
Все региональные стенды могут быть связаны линиями информационного обмена как между собой, так и с центральным управляющим стендом.
В зависимости от условий эксплуатации, территориального размещения, географических и погодных факторов указанные связи могут иметь разнообразное техническое и конструкционное воплощение и не ограничиваться односторонними или двусторонними или мультиплексными связями, реализованными посредством кабеля, оптоволокна, радиоканалов, телефонной сети или Ethernet.
Одним из ключевых моментов является то, что все линии информационного обмена построены функционально подобно корабельной системе обмена информацией согласно реальным протоколам информационного сопряжения составных частей КСВК и реальным потокам данных обмена между ними.
В случае необходимости линии информационного обмена могут быть снабжены на входах дешифраторами, а на выходах соответственно шифраторами для обеспечения защиты информации, в том числе криптографической.
Такая техническая реализация, в совокупности с вышеописанными возможностями центрального управляющего стенда, позволяет использовать заявляемый испытательный стенд во время нахождения составных частей КСВК в стадии заводской отработки и их испытаний на территориях различных заводов-изготовителей в период отсутствия возможности реального физического объединения и отработки этих частей как на базе их будущей площадки совместного функционирования - носителя-корабля по причине незавершенности строительства самого корабля, так и в ином месте по причине, в том числе, высоких массогабаритных характеристик частей КСВК.
Далее раскрыт процесс работы предлагаемого испытательного стенда на примере заявляемого способа. При этом следует отметить, что такой процесс не является единственно возможным, как и раскрываемый способ, который может быть реализован не только посредством раскрытого выше стенда.
Способ проведения исследований, отработки и подготовки натурных испытаний сложного технического комплекса средств вооружения корабля заключается в организации виртуальных испытаний и/или полунатурного моделирования поведения как составных частей КСВК, так и всего КСВК в целом.
Виртуальные испытания и полунатурное моделирование организуют с возможностью использования, в том числе, различных сценариев внешней обстановки, моделирования аппаратно-программного и информационно-сигнального окружения, содержание которого может формироваться с помощью имитируемой внешней среды с участием моделей объектов воздушной, надводной, подводной обстановки, радиочастотных и гидроакустических информационных полей с применением технологий учета полных групп ошибок, допусков и разброса параметров имитируемых объектов и процессов в соответствии с реальными условиями проведения испытаний эффективности и надежности работы как составных частей КСВК, так и всего КСВК в целом в различных условиях функционирования.
Для организации виртуальных испытаний и/или полунатурного моделирования создают общий для группы предприятий-разработчиков (предприятий-производителей) составных частей КСВК многоплощадочный распределенный испытательный стенд, включающий в себя центральный управляющий стенд и региональные стенды.
Региональные стенды могут состоять из стендов отдельных региональных предприятий-разработчиков, осуществляющих имитационное и/или полунатурное моделирование функционирования изготавливаемых ими составных частей КСВК.
Центральный управляющий стенд осуществляет организацию процесса функционирования стенда и как технической распределенной коммутируемой многоплощадочной системы, и как образа реального функционирования КСВК.
Для организации виртуальных испытаний и/или полунатурного моделирования КСВК в целом, а также для обеспечения реальных условий для составных частей КСВК осуществляют связь всех региональных стендов как между собой, так и с центральным управляющим стендом посредством линий информационного обмена. Причем информационный обмен осуществляют функционально подобно корабельной системе обмена информацией согласно реальным протоколам информационного сопряжения составных частей КСВК и реальным потокам данных обмена между ними.
Одним из ключевых признаков является временной параметр осуществления вышеописанных технологических операций, а именно то, что проведение исследований, отработки и подготовки натурных испытаний КСВК производят до реального физического объединения составных частей КСВК на базе их будущей площадки совместного функционирования, то есть когда составные части КСВК находятся на территориях различных заводов-изготовителей как по причине незавершенности строительства самого корабля, так и в ином месте по причине, в том числе, высоких массогабаритных характеристик ряда из испытываемых изделий - частей КСВК.
Такое оригинальное решение повышает оперативность в выявлении проблем, недостатков и недоработок как самих сопрягаемых образцов, так и режимов их совместного функционирования еще до стадии их реального размещения на их будущем носителе - корабле, в то время когда совместное физическое размещение частей КСВК с целью исследования, отработки и испытаний КСВК еще невозможно.
Таким образом, предлагаемая группа изобретений позволяет эффективно решать задачи по проведению исследований, отработки и подготовки натурных испытаний КСВК, находящегося в стадии заводской отработки и испытаний его частей в период отсутствия возможности реального физического объединения и отработки этих частей на базе их будущей площадки совместного функционирования - носителя-корабля, что ведет, в том числе, к сокращению сроков отработки сопряжения составных частей КСВК на носителе-корабле в период швартовных и заводских ходовых испытаний.