ФИКСАТОР ПРОХОЖДЕНИЯ РУБЕЖА

1. Область техники, к которой относится полезная модель.
Согласно международному патентному классификатору (МПК 8) группу полезных моделей можно отнести к области техники по разделу F "..Оружие и боеприпасы..", подклассу F41J 1/18 "стрельбища и полигоны". Группа полезных моделей относится к техническому решению, относящемуся к устройству (далее по тексту - фиксатор), основное назначение которого выражается в регистрации (фиксации) прохождения бронеобъектом на стрельбищах и полигонах определенного рубежа.
К рассмотрению представляется группа полезных моделей (вариантов), относящихся к одному устройству (фиксатору прохождения рубежа - далее по тексту «фиксатор»), объединенных общим творческим замыслом с целью получения определенного технического результата.
Обобщенные понятия, используемые в описании, согласно Большому энциклопедическому словарю и словарю Ушакова:
"Источник тока - устройства, преобразующие различные виды энергии в электрическую. Условно, различают химические источники тока, в которых электроэнергия вырабатывается в результате окислительно-восстановительной реакции (гальванические элементы), и физические источники тока, преобразующие тепловую, механическую, электромагнитную, а также энергию радиационного излучения и ядерного распада в электрическую (электромагнитные генераторы, термоэлектрические генераторы, солнечные и ядерные батареи и др.). Химические источники тока делятся на первичные (гальванические элементы и батареи из них), вторичные (электрические аккумуляторы и аккумуляторные батареи) и топливные элементы";
"Пульт управления - устройство в виде стола, колонки, стенда и т.д. с размещенными на его лицевых частях (панелях) органами управления, средствами отображения информации, с помощью которых оператор воздействует
на управляемый объект, его качественные или количественные характеристики";
"Линия связи - совокупность технических устройств и физической среды, обеспечивающая передачу и распространение сигналов от передатчика к приемнику. Составная часть канала электросвязи. В системах многоканальной связи уплотняется и принадлежит одновременно многим каналам. По физической природе передаваемых сигналов различают электрические (проводные и радио), акустические и оптические линии связи;
"Преобразователь - преобразователя, 2. Прибор для превращения, преобразования одного вида тока в другой (физ., тех.);
"Соединение - соединения, 1. только ед. Действие по глаг.соединить - соединять и соединиться - соединяться. 2. Место, где что-н. соединено. 3. Связь, сочетание, объединение чего-н. в одном";
"Соединить - соединю, соединишь, сов. (к соединять). 1. кого-что. Составить из чего-н. одно целое, объединить, собрав. Установить сообщение, связь, привести к единению посредством чего-н";
"Пирометры - (от греч. руг - огонь и ...метр) оптические, приборы для измерения температуры непрозрачных тел по их излучению в оптическом диапазоне спектра.
2. Уровень техники.
По Европейской поисковой системе EPO-espacenet, Американской USPTO и платной базе ФИПС близкие аналоги не выявлены. Тем самым можно предположить, что устройство по совокупности существенных признаков является новым в той области техники, где оно используется.
История создания и использования фиксатора прохождения рубежа приходится на послевоенный период - с 1946 года, когда соединения и части были передислоцированы на пункты постоянной дислокации. В этот период интенсивно создавались учебные объекты огневой и тактической подготовки войск. К ним относятся такие объекты, как танковая директриса и директриса боевых машин пехоты (бронетранспортеров, а в последующем БМП). На этих объектах личный состав отрабатывал учебные упражнения по практической
стрельбе из вооружения бронеобъектов по установленным в поле мишеням, а также упражнения по выполнению определенных нормативов по действию личного состава при вооружении.
Как правило, эти объекты оборудовались так называемыми дорожками, по которым двигались бронеобъекты от исходного рубежа, с которого бронеобъект начинал свое движение и открывал стрельбу по мишеням, до конечного рубежа (рубежа прекращения огня). На определение оценки за выполнение того или иного упражнения учебных стрельб влияло время, за которое бронеобъект проходил это расстояние (чем быстрее, тем выше оценка). С этой целью в конце дорожки устанавливался фиксатор прохождения рубежа (далее по тексту ФПР), который по двухпроводной линии связи был связан с пультовой аппаратурой, размещенной на командном пункте учебного объекта. Первоначально в качестве ФПР использовался трос, натянутый между столбами, расположенными по обе стороны дорожки. На трос крепился датчик колебания в виде двух пластин с контактами, подключенными к двухпроводной линии связи. При наезде на трос контакты датчика замыкались или размыкались и эта информация, по линии связи, передавалась на пульт управления командного пункта. Таким образом, на пультовой аппаратуре фиксировалось время прохождения бронеобъектов этого рубежа. Это время учитывалось при выставлении оценки экипажу за выполнение упражнения. К недостаткам этого устройства можно отнести:
- низкая надежность, т.к. при многократных наездах бронеобъекта на трос, довольно часто происходили случаи, когда бронеобъект наматывал его на гусеницы и выкорчевывал столбы, к которым он был закреплен;
- низкая помехозащищенность, например, когда бронеобъект, находясь на значительном расстоянии от датчика, установленного на тросе, производил выстрел из пушки по мишеням, расположенным в поле, за счет колебания воздушной среды происходило его ложное срабатывание.
По мере развития техники, в 1975 году эту систему заменил фиксатор прохождения рубежа ФПР-75. Он представлял собой двухблочный оптический датчик, состоящий из передатчика и фотоприемника, расположенных в
створе по обе стороны дорожки. В качестве передатчика и приемника использовался СВЧ генератор, а приемника - полупроводниковый фотоприемник. Из-за низкой надежности входящих в него радиоэлементов указанный ФПР не прижился на полигонах, и опять вернулись к испытанному дедовскому устройству - тросу с установленным на нем инерционным датчиком.
Только в 2003 году был разработан и серийно выпускается ФПР-03, представляющий собой устройство, состоящее из передатчика и приемника инфракрасного излучения, установленных в створе относительно друг друга, по обе стороны дорожки, тем самым создавая оптический канал связи. При его нарушении проходящим бронеобъектом срабатывал приемник, который по линии связи передавал эту информацию на пульт управления командного пункта. Указанное устройство и является наиболее близким аналогом (прототипом) рассматриваемой полезной модели.
К основным недостаткам прототипа относятся: -
- относительная сложность устройства, обусловленная наличием двух блоков (узлов) - передатчика и приемника, разнесенных в пространстве на определенное расстояние, что предполагает наличие двух корпусов, в которых они размещены, наличие дух источников тока (блоков питания);
- прокладку дополнительного кабеля питания от передатчика к приемнику, или, наоборот, через дорожку. Например, в случае подвода кабеля питания только к одному блоку (приемнику или передатчику). В этом случае кабель приходится прокладывать под дорожкой, на глубине более 1,5 метра, т.к. бронеобъект при неоднократном прохождении одного и того же участка дорожки "вырывает" гусеницами ямы значительной глубины.
На фигурах 1 показан внешний вид передатчика и приемника прототипа, 2 и 3 схемы электрические принципиальные передатчика и приемника, 4 схема размещения на местности.
3. Раскрытие полезной модели.
К сходным существенным признакам прототипа и рассматриваемой полезной модели можно отнести: -
- передатчик и приемник оптического излучения. Основной существенный признак устройства. Согласно Большому энциклопедическому словарю - «Оптическое излучение - , электромагнитные волны с длиной в диапазоне от 1 нм до 1 мм. К оптическому излучению помимо воспринимаемого человеческим глазом видимого света относятся инфракрасное и ультрафиолетовое излучения».
- источник тока, является существенным признаком, т.к. без него устройство неработоспособно;
- исполнительное устройство, является существенным признаком, т.к. именно с помощью его визуально, или звуковым сигналом, регистрируется (определяется) прохождение бронеобъектом определенного рубежа. Исполнительными устройствами могут быть всевозможные пиротехнические средства имитации, электрические лампочки, светодиоды, мишенные установки, пульты управления и т.п.
- линия связи, является существенным признаком, т.к. без нее невозможна передача информации от приемо-передатчика (датчика) оптического излучения до исполнительного устройства.
Сущностью рассматриваемых полезных моделей (вариантов) является решение задачи расширения арсенала технических средств определенного назначения (регистрации прохождения бронеобъектом на стрельбищах и полигонах определенного рубежа), а технический результат заключается в реализации этого назначения.
Под задачей расширения арсенала технических средств определенного назначения понимается задача создания устройства (вариантов), предназначенного для определенной области применения (F41J 1/18 "стрельбища и полигоны") и характеризующегося новой совокупностью существенных признаков, определяющих его назначение (регистрации прохождения бронеобъектом на стрельбищах и полигонах определенного рубежа).
Уровень техники позволяет создать фиксатор, в котором используется только приемник оптического излучения. Например, факт прохождения бронеобъектом определенного рубежа фиксируется только приемником пассивного
оптического (электромагнитного) излучения. Например, оптико-электронное устройство, которое реагируют на тепловое излучение движущегося объекта (бронеобъекта). Принцип действия такого устройства основан на регистрации изменения во времени разницы между интенсивностью оптического (электромагнитного излучения), от объекта и фонового теплового излучения. Оптическая система таких устройств фокусирует это излучение на пироприемнике, в качестве которого используется сверхчувствительный полупроводниковый пироэлектрический преобразователь, способный зарегистрировать, например, разницу в несколько десятых градуса между температурой тела человека и окружающим его фоном. Изменение температуры преобразуется в электрический сигнал, который после соответствующей обработки вызывает срабатывание исполнительного устройства. Такие устройства широко используются во всевозможных охранных системах.
Современный уровень техники позволяет относительно дешево изготовить и применить вариант фиксатора, в котором в качестве элемента, регистрирующего момент прохождения бронеобъектом определенного рубежа, используется видеокамера, выход которой подключен к линии связи. Т.е. момент прохождения бронеобъектом рубежа фиксируется видеокамерой, и эта информация по линии связи передается исполнительному устройству, например, на пульт управления командного пункта.
В настоящее время пульты управления полигонным оборудованием представляют собой ПЭВМ (персональную электронную вычислительную машину) в промышленном исполнении. Факт пересечения рубежа можно контролировать визуально на видеоконтрольном устройстве, подключенным к ПЭВМ, или в автоматическом режиме, с помощью специальных программ, установленных в ПЭВМ. Некоторые видеокамеры уже обладают этой функцией и на своем выходе формируют сигнал обнаружения движущегося объекта.
Описание данного (первого) варианта фиксатора может быть выражено независимым пунктом формулы (п.1.).
Во втором варианте фиксатора передатчик и приемник оптического излучения расположены на одной стороне дорожки (дороги), по которой движется бронеобъект, при этом направления их излучения-приема в сторону проходящего бронеобъекта. Т.е. на приемник поступает оптическое излучение от передатчика, отраженное от проходящего бронеобъекта. В случае отсутствия этого излучения, из-за проходящего бронеобъекта, срабатывает приемник и через линию связи передается на исполнительное устройство, например, пульт управления командного пункта, информация о пересечении бронеобъектом определенного рубежа. Описание такого фиксатора может быть выражено независимым пунктом формулы (п.2).
В этом варианте исполнения фиксатор хорош, когда бронеобъект проходит от него на близком расстоянии. В некоторых случаях, на полигоне не представляется такой возможности размещать фиксатор близко от проходящего бронеобъекта (заболоченная местность, глубокие канавы и т.п.). В этом случае, в фиксаторе используется предмет (пластина, панель, лист и т.п.) с большим коэффициентом отражения (далее по тексту как "отражающая поверхность"), например, автомобильная катафота, или уголковый отражатель, который располагается на противоположной, от фиксатора, стороне дорожки (дороги), по которой движется бронеобъект. Передатчик и приемник, через эту отражающую поверхность, образуют т.н. оптический канал сгязи с диапазоном электромагнитных волн от 1 нанометра (нм) до 1 миллиметра (мм) - диапазон оптического излучения. При нарушении его проходящим бронеобъектом срабатывает приемник и по линии связи передается информация о пересечении бронеобъектом определенного рубежа на исполнительное устройство, например пульт управления командного пункта.
Описание такого варианта фиксатора может быть выражено зависимым пунктом формулы (п.3).
В аналогах и прототипе источником тока является стационарная силовая сеть, что не позволяет использовать фиксатор на объектах огневой и тактической подготовки без оборудования силовой кабельной сети. Для автономной работы фиксатора в качестве автономного источника тока могут использоваться:
3
- физические источники тока, например, в виде солнечной батареи; -химические источники тока (аккумуляторные батареи, сухие батареи и т.п.); - накопители электрической энергии в виде конденсаторов большой емкости (ионисторы и т.п.), конденсаторы с двойным диэлектрическим слоем (суперконденсаторы), удельная энергоемкость которых с каждым годом приближается к показателям химических источников тока. Например, можно использовать компактные необслуживаемые кислотные геливые аккумуляторные батареи и/или молекулярные накопители электрической энергии (МНЭ), выпускаемые ЗАО «НПО «ТехноКор» (веб-сайт http://www.rusbat.com/) - изображенные на фиг.5. Диапазоны параметров и эксплуатационные характеристики которых: 0,1÷500Ф / 12÷350 В / 5÷150кДж / 1÷5 кДж/дм.
Например, фирма Epcos выпускает конденсаторы серии UltraCap2 В49300-А1605 емкостью 600 Ф в корпусе размером с металлическую банку газированного напитка (33S61S91 мм) - источник информации веб-сайт http://www.compitech.ru/.
Использование источника тока в виде физического или химического источника тока совместно с накопителем электрической энергии позволит ему в короткие промежутки времени (особенно при низких температурах) создать значительные пусковые токи, например, для приведения в действие мощного электромеханического исполнительного устройства (подъемного устройства с флагом), сигнализирующего срабатывание фиксатора при прохождении бронеобъектом определенного рубежа и т.п.
В случае использования фиксатора длительное время предусмотрена подзарядка химического источника тока, или накопителя электрической энергии, от физического источника тока напрямую или через преобразователь напряжения/тока, а также возможна их подзарядка малыми токами напрямую или через преобразователь, от линии связи, подключенной к источнику тока исполнительного устройства, при этом линия связи выполнена проводной.
Описание третьего варианта фиксатора может быть выражено независимым и зависимыми пунктами формулы соответственно (п.п.4-6).
На фиг.8 показана функциональная схема фиксатора и его вариантов.
4. Осуществление полезной модели.
Были изготовлены и проведены испытания макетных образцов (вариантов) фиксатора прохождения рубежа (в т.ч. на основе передатчика и приемника ИК излучения типа "СПЭК-9", изображенных на фиг.6 и приемника пассивного ИК излучения типа "ИД-40", изображенного на фиг.7), которые с положительными результатами прошли полевые испытания. Полезные модели (варианты) в основном состоят из блоков и узлов, заимствованных из устройств, относящихся к другой области техники. Которые на протяжении длительного срока успешно эксплуатируются в промышленности и возможность их использования в рассмотренных полезных моделях, для специалиста, не вызывает сомнений.
Вывод.
Описанные выше варианты фиксатора прохождения рубежа могут быть отнесены к "полезным моделям", т.к. соответствуют всем критериям ее оценки, а именно: -
- относятся к устройству;
- являются новыми, т.к. по уровню техники, в области техники, к которому они относятся, не выявлены устройства, которые бы по совокупности своих существенных признаков были идентичны рассматриваемым, включая характеристику по назначению;
- являются промышленно применимыми.