Метеорологический корректор пулевой стрельбы биатлонистов
METEOROLOGICAL BULLET SHOOTING CORRECTOR FOR BIATHLETES

Изобретение относится к метеорологии, в частности, к приборам измерения скорости ветра, используемым для коррекции пулевой стрельбы биатлонистов.
Общедоступную информацию о направлении и скорости ветра на рубежах стрельбы биатлонисты получают визуально, глядя на отклонения контрольных флажков и по тактильным ощущениям с кожи щек, оценивая ветер как «сильный, умеренный или слабый» [А.В. Пилин, Ю.В. Николаев, В.П. Маркин, «Стрелковая подготовка биатлонистов в условиях ветра». Методическая разработка. ГЦОЛИФК. г. Москва, 1990]. Методика подготовки спортсменов международного класса предписывает им в течение 5-6 секунд оценивать силу и направление ветра и сделать необходимые поправки к прицелу пристреленной заранее винтовки. Однако авторы методики делают основной упор не только на тренировку тактильного анализатора спортсмена, сколько на парусности влияния ветрового напора на его стойку в системе «стрелок - оружие», вместо нивелирования влияния ветра на полет пули. Варьирование амплитуды ветрового колебания ствола винтовки авторы методики рекомендуют нивелировать тренировкой более устойчивой стойки, совершенно игнорируя другие факторы, такие как устранение влияния передаточной сердечной пульсации (смотри науку о баллистокардиограммах), изменения хватки и устойчивости в системе «рука-спуск».
Известен метеорологический корректор для стрельбы, разработанный СКБ гидрометеорологического приборостроения, представляющий собой довольно сложный комплекс с дистанционным управлением, объединяющий приборы для измерения характеристик ветра, температуры воздуха, атмосферного давления и освещенности мишеней [цит. по А.В. Пилин, В.П. Маркин. «Инструментальный» способ определения характеристик ветра при стрельбе в биатлоне»; в кн. «Лыжный спорт». Сборник статей, выпуск 2, ФиС. Москва, 1983, с. 29-31].
Недостатком системы является крупный вес и потребность в специальном обслуживании.
Известен портативный инструмент, приспособленный для измерения боковой составляющей силы ветра непосредственно на линии огня и встроенный в лыжную палку биатлониста [МКИ GO1W 1/02, F6311/22, а.с. СССР №960704 А.В. Пилин. «Ветромер Пилина», Б.И. 1982 №35]. Метеорологический корректор для стрельбы, включающий вертикальный стержень с датчиком скорости ветра и шкалой, снабженной градуировкой скорости ветра или величиной смещения средней точки попадания от напора воздушного потока. Для определения характеристик ветра лыжная палка устанавливается на огневом рубеже таким образом, чтобы датчик скорости ветра находился в плоскости стрельбы. При наличии ветра датчик, воспринимающий воздушный поток, отклоняется от вертикального положения на некоторый угол и указывает на шкале значения скорости ветра (слабый, умеренный, сильный). Перевод ветромера из походного положения в рабочее осуществляется нажатием фиксатора.
Данное средство измерения силы ветрового напора не имеет средств поверки и требует значительного времен на подготовку к измерениям, что неприемлемо в условиях ответственных соревнований. Кроме того, в век электроники ориентироваться на показания флажков, по меньшей мере, примитивно.
Аналогами заявляемого технического решения являются быстродействующие термоанемометры с выносными датчиками, например, термоанемометр ТА-9, разработанный в 1982 году КО СКБ Ленинградского института охраны труда ВЦСПС (паспорт 854.00.00.00.ПС), метеометры МЭС-200 (ЯВША.416311.002РЭ, выпускаемые ОАО «РНИИ ЭЛЕКТРОНСТАНДАРТ»). Известны также беспроводные дистанционные датчики серии BAR фирмы HUGER (Германия), в том числе отечественного производства (фирма «Диагност, п\я В8354») и другие, позволяющие быстро (за 2 секунды) и с точностью до 0,1 м\с определять скорость ветра, но без учета его направления и коррекции точки прицеливания.
Поэтому ни одно из этих технических решений не используется для коррекции пулевой стрельбы. Кроме того, их соединение со стрелковым прицелом винтовки не предусмотрено международными правилами проведения соревнований и может быть причиной дисквалификации спортсмена. Это вынуждает тренеров за 100 метров до стрелкового рубежа информировать спортсмена (голосом или надписью на доске) о величине поправки к прицелу предварительно пристрелянной винтовки. Однако скорость местных ветров на конкретном огневом рубеже, во-первых, непостоянна и во-вторых, всегда существенно отличается от господствующего на местности направления, что может привести к ошибке в прицеливании.
Технической задачей заявляемого патентного решения является оценка скорости ветра за несколько секунд до выстрелов и конкретная коррекция точки прицеливания в зависимости от силы и направления характерного для данного огневого рубежа ветра.
Поставленная задача решается использованием метеорологического корректора пулевой стрельбы, состоящего из выносного быстродействующего термоэлектрического датчика, расположенного на вертикальном стержне, снабженного интегратором направлений ветра, измерительного блока, совмещенного с процессором; демонстрационной шкалы с цифровым индикатором поправок прицела; блоком питания и соединительных каналов связи; при этом датчик скорости ветра и шкала взаимосвязаны через микропроцессор, в который заложена программа пересчета величины влияний метеорологических параметров на отклонение траектории полета пули от стандарта данного оружия в размер необходимой коррекции прицела; при этом, согласно изобретения, все блоки метеокорректора совмещены со смотровой трубой тренера, находящегося на одной линии в нескольких метрах за спиной стрелка, причем шкала прибора максимально приближена к органу зрения тренера и на нее выведена требуемая на момент выстрела величина поправки прицела, при этом датчик, микропроцессор и шкала выполнены изолированными миниблоками, а их взаимодействие осуществляется по закрытым каналам связи.
Пример конкретного исполнения
В качестве датчика скорости воздушного потока использован миниатюрный платиновый терморезистор (Honey Well, США), подогреваемый стабилизируемым током до температуры 200-250°C. В зависимости от скорости воздушного потока меняется степень охлаждения нагретого терморезистора и падение напряжения в нем, которое и является мерой измерения скорости воздушного потока. При этом предел допускаемого значения основной абсолютной погрешности измерения скорости воздушного потока при замерах от 2 до 20 м/с не превышает значений, высчитанных по формуле Δv=±(0,5+0,005Vx), где Vx - измеряемое значение скорости воздушного потока, что вполне допустимо для целей использования прибора. При этом в блок процессора заложена единая номограмма зависимости величины поправок (щелчков прицела) от величины силы ветра, высчитанная экспериментально по данным натурных измерений (см. таблицу). Программа микропроцессора обеспечивает возможность передачи текущих сигналов от датчика на демонстрационную шкалу по стандартным каналам связи. Аккумуляторный блок питания (например, полимерно - литиевый или типа VH АА 1700 напряжением 4,8 В) обеспечивает постоянную работу прибора на весь период гонки (не более 5 часов), но требует ежесуточной перезарядки в стационарных условиях, например, от источника электропитания ИЭС7-1203.
За основу коррекции прицела принята величина силы бокового ветра, смещающая траекторию полета пули при стандартных условиях: патроны кольцевого воспламенения «Биатлон» (производитель ОАО «Восток») калибра 5,6 мм, вес пули 2,72 грамма, среднестатистическая начальная скорость полета пули, равная 329 м/с, замеры хронографом на 50 метрах = 305 м/с, баллистический коэффициент равен 0,160; при этом температура воспламенения пороха, параметры нарезки и характеристика смазки винтовки не учитывались. Винтовка биатлонная стандарт (Ижевск) пристреляна на дальность 50 метров, поэтому влияние изменения траектории полета пули под влиянием силы тяжести (земного притяжения) в номограмму не вводили.
В таблице представлена номограмма для внесения поправок в программное обеспечение метеокорректора пулевой стрельбы.
Примечания к использованию номограммы:
1. Количество щелчков поправки приведено относительно «нулевого ветра» в момент предварительной пристрелки винтовки и стандартных размеров мишени; при изменении ее размеров следует произвести соответствующий пересчет поправок, ориентируясь на приведенную в номограмме величину отклонения пули.
2. Знак поправки, то есть смещение центра прицеливания вправо или влево, в номограмму не вводится (оно обратное направлению ветра), так как стрелку при любом физическом состоянии легко самостоятельно определить направление ветра (слева или справа).
3. Связи с невозможностью производить на прицеле дробные единицы щелчков - коррекции прицела и дробные величины скорости ветра в номограмме производили округление показателей до целых единиц.
4. Достоверность данных номограммы проверялась в Научно-исследовательском центре РВиА (СПБ) профессором АВН полковником Карповичем А.В., разработчиком метеокорректора артиллерийской стрельбы.
5. Опытный образец устройства был изготовлен в 2009 году на базе ОАО РНИИ «ЭЛЕКТРОНСТАДАРТ (генеральный директор Лукица И.Г.)»
Принято, что коаксиальные («Облические» по классификации ГЦОЛИФК) направления ветрового напора влияют на полет пули меньше, чем боковые, тем не менее, они учтены в данном изобретении путем использования специальной насадки на датчик-интегратора (усреднитель направлений). Последний представлен теплоизолированной коробкой, закрытой спереди от влияния встречных или попутных ветров, но открытый для боковых и коаксиальных направлений. При этом он раструбообразно расширен (по 45 градусов от перпендикуляра к линии трубы) и имеет размеры не менее чем в три раза превышающие продольные размеры датчика. Влиянием изменений относительной влажности, температуры воздуха ветрового фронта, а также конверсионными влияниями, влиянием подстилающего слоя или перепадами атмосферного давления на кучность стрельбы пришлось пренебречь из-за их экспериментально доказанной несущественности (1,6-3% общей ошибки). При размещении метеокорректора на смотровой трубе тренер имеет возможность наблюдать точность попадания каждой пули в мишень и своевременно давать дополнительную команду на коррекцию прицела. При этом учтено, что глушение разговоров по рациям на стрельбище не происходит, поэтому команду стрелку тренер может производить по миниатюрному приемнику с индивидуальным каналом односторонней связи, например, в виде горошины, встроенной в спортивную шапочку или в воротник одежды.
В данном варианте компоновки основных узлов метеокоректора метеодатчик с интегратором направлений ветра размещают над тубусом смотровой трубы, а демонстрационную шкалу бинокулярно совмещают с окуляром трубы. При этом измерительный блок и все остальные компоненты метеокорректора, включая рацию и усиленные источники питания, размещают в верхней части штатива трубы. При такой компоновке функциональных элементов микрофон рации находится вблизи рта тренера, смотрящего в объектив трубы, что исключает переключение его внимания и потери времени на включение рации при одновременном контроле попадания стрелка в мишень. Таким образом, тренер становится не ретроспективным наблюдателем процесса стрельбы, а ее непосредственным участником - советчиком по устранению непредвиденных ошибок, связанных с внезапным изменением характеристик местного ветра.
Метеокорректор пулевой стрельбы, как средство измерения, настраивают и поверяют перед каждым' применением на специальном переносном поверочном стенде (патент РФ №2377613 «Способ поверки приборов измерения скорости воздушного потока и устройство для его реализации». Герасимов Е.М., Третьяк Л.Н. Опубликовано 27.12.2009. Бюл. №36).
Способ реализуется равномерным движением поверяемого средства измерений в неподвижном воздухе с заданной скоростью по эталонному участку пути. Устройство состоит из теплоизоляционной аэродинамической трубы, вмещающую составные элементы устройства, выполненную в виде сборного переносного каркаса, изолирующего участок пути измерения от внешних тепловых и аэродинамических воздействий. При этом внутри трубы расположены эталонный участок движения поверяемого средства измерений, побудитель движения с регулятором ступенчатого переключения скоростей движения, секундомер измерения времени продвижения поверяемого средства измерений по эталонному участку пути, включаемый синхронно с началом движения, тележка с роликовым механизмом, на которую крепится поверяемое средство измерений, контактный рычаг, включающий секундомер в момент начала движения тележки, тягопротяжный механизм, соединяющий побудитель тяги с тележкой. Также устройство содержит источник электропитания с механизмом, обеспечивающим стабильность работы побудителя движения тележки. Корпус трубы выполнен из фанерных листов, имеет окна для наблюдения, монтаж и демонтаж не требуют особых инструментов или специальных навыков. Размеры устройство поверки позволяют его собирать в гостиничном номере один раз на все время соревнований. Устройство выполнено пожаро-взрыво-безопасным, практически бесшумно, и при эксплуатации не выделяет вредных веществ.