Учебно-лабораторная установка по оценке эффективности защиты от воздействия простейшего имитатора лазерного оружия
EDUCATIONAL AND LABORATORY UNIT FOR EVALUATING THE EFFECTIVENESS OF PROTECTION AGAINST THE IMPACT OF A SIMPLEST LASER WEAPON SIMULATOR

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.
3
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/м, 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.