Устройство дистанционного управления башенной пулеметной установки (боевого модуля)

Полезная модель относится к области вооружения и военной техники, в частности к дистанционному управлению башенной пулеметной установки (БПУ). Устройство дистанционного управления БПУ содержит датчики, определяющие и задающие углы положения БПУ по горизонтальному наведению (ГН) и вертикальному наведению (ВН), блок управления, электродвигатель горизонтального и вертикального наведения БПУ, датчик положения углов наведения БПУ по горизонтали и вертикали, камера видеонаблюдения. Наиболее близким к заявленному решению (прототипом) являются:
1. Управление башней (башенная установка бронетранспортера), Бровкин Борис Николаевич (RU), Заболотный Александр Валерьевич (RU), Трифонов Виктор Николаевич (RU) (http://www.freepatent.ru/patents/2321815), осуществляется механическим способом.
2. Модуль с дистанционным управлением (боевой модуль с дистанционным управлением), Волков Сергей Александрович (RU) Галкин Дмитрий Александрович (RU) Кокошкин Николай Николаевич (RU) Лебедев Владимир Вячеславович (RU), (https://findpatent.ru/patent/262/2629688.html), содержащее устройство наведения орудия на цель и приема передатчик для управления устройством.
3. Устройство с дистанционным управлением (Стабилизатор вооружения дистанционно управляемого боевого модуля), Черников Михаил Исаакович (RU) Короп Василий Яковлевич (RU) Борисов Владимир Александрович (RU) Кузнецов Владислав Игоревич (RU) Аксенов Владимир Николаевич (RU) Иванов Ростислав Львович (RU) Горшков Денис Геннадьевич (RU) Лебедев Владимир Вячеславович (RU), (https://findpatent.ru/patent/262/2629732.html), содержащее вращающийся диск, панель, инкрементные источники света, абсолютные приемники света.
Недостатком прототипа 1 является то, что башенная пулеметная установка приводится в движение механическим приводом с места наводчика.
Недостатком прототипа 2 является не точное определение угла поворота боевого модуля.
Недостатком прототипа 3 является сложность конструкции устройства.
Технический результат устройства дистанционного управления башенной пулеметной установки, состоящее из микроконтроллера на программируемой плате Arduino MEGA PRO, драйвера двигателя L298n подключенного к цифровым пинам D2-D7, электродвигатели, подключенные к драйверу двигателя D1-D4, десять оптопар qrd1114 подключенных к аналоговым пинам А0-А9, пять реле подключенных к цифровым пинам D22, D10, D11, D12 и D13, модуль дистанционного управления NRF24L01, подключенный к цифровым пинам D14, D15, D50, D51 и D52, отличающееся тем, что имеет электрический привод наведения башенной пулеметной установкой, имеет диск с кодом Грея с большим передаточным числом.
Технический результат достигается тем, что устройство дистанционного управления башенной пулеметной установки содержит микроконтроллер (3), драйвер двигателя (4), двигатели (5,6), десять оптопар (1,2), реле включения электроспуска (7), реле замыкания электроспуска ПКТ (пулемет Калашникова танковый) (8), реле замыкания электроспуска КПВТ (крупнокалиберный пулемет Владимирова танковый) (9), реле включения камеры видео наблюдения установленной на прицеле (10), реле включения ночного прицела (11), модуль дистанционного управления (12), принципиальная схема подключения (фиг. 1); диск с кодом Грея (3), электродвигатель (1), редуктор электродвигателя (2), ведущая шестерня (4), ведомая шестерня (5) (фиг. З); диск с кодом Грея (1), ведущей шестерня (2), редуктор электродвигателя (3), электродвигатель (4), промежуточная шестерня (5), ведомая шестерня (6) (фиг. 4), а также программное обеспечение.
Отличительным признаком от прототипа 1 является то, что устройство имеет электрический привод наведения башенной пулеметной установки.
Отличительным признаком от прототипа 2 является то, что устройство имеет диск с кодом Грея с большим передаточным числом, позволяющим более точно определить угол поворота башенной пулеметной установки.
Отличительным признаком от прототипа 3 является то, что устройство имеет более простую конструкцию.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства дистанционного управления башенной пулеметной установки.
На фиг. 2 представлен Код Грея.
На фиг. 3 представлен подъемный механизм с шестеренками.
На фиг. 4 представлен поворотный механизм с шестеренками.
Устройство дистанционного управлении башенной пулеметной установки состоит из 5 оптопар qrd1114 (1), считывающие поворот башенной пулеметной установки, 5 оптопар qrd1114 (2), считывающие подъем люльки с пулеметами, контроллер на программируемой плате Arduino MEGA PRO (3), драйвер двигателей L298n (4), электродвигатель поворота башенной пулеметной установки (5), электродвигатель подъема люльки с пулеметами (6), реле включения электроспуска (7), реле замыкания электроспуска пулемета Калашникова танкового (8), реле замыкания электроспуска крупнокалиберного пулемета Владимирова танкового (9), реле включения камеры видео наблюдения установленной на прицеле (10), реле включения ночного прицела (11), модуль дистанционного управления NRF24L01 (12), бортовое питание на драйвер двигателя (от сети башенной пулеметной установки) (13) (фиг. 1); диска с кодом Грея (3), установленным на ведущей шестерне (4), электродвигателя (1), редуктора электродвигателя (2), ведомой шестерни (5) (фиг. 3); диска с кодом Грея (1), установленным на промежуточной шестерне (5), ведущей шестерни (2), редуктора электродвигателя (3), электродвигателя (4), ведомой шестерни (6) (фиг. 4), а также программного обеспечения.
Работает устройство следующим образом.
При включении устройства запускается программа. В программе запускается программный код и в течение 10 секунд проводится калибровка устройства (прокручиваем шестеренку на черный сектор и через 5 секунд прокручиваем шестеренку на белый сектор, устройство узнает значение серого для данного периода времени). Далее, через пульт дистанционного управления, осуществляется подача сигнала на башенную пулеметную установку (в программном коде указаны 2 режима работы: 1-ый режим -через кнопки пульта дистанционного управления, для точного наведения башенной пулеметной установки; 2-ой режим - управление джойстиком пульта дистанционного управления, для быстрого вращения башенной пулеметной установки). В это же время оптопары считывают угол, на который должно повернуться или подняться орудие (ПКТ и КПВТ).
Для управления включения электроспусков, камеры видео наблюдения установленной на прицеле (ночном прицеле), а также замыкания электроспуска ПКТ и электроспуска КПВТ были добавлены реле, управляемые дистанционно, подключенные к цифровым пинам D22, D10, D11, D12 и D13.
Оптопары подключены через цепи выходов оптопар к аналоговым пинам ардуино. Применяется 5 оптопар для считывания углов поворота орудия и 5 оптопар для его подъема, ближайшая оптопара подключена к центру вращения А0 порта ардуино, а дальняя к А9.
Драйвер двигателя использует пины D2 по D7 для вращения башенной пулеметной установкой с разной скоростью, в зависимости от выбора режима на пульте дистанционного управления. Для вращения башенной пулеметной установкой почасовой стрелке на D2 пин подается максимальное напряжения (HIGH или 1), а на D4 пин минимальное напряжения (LOW или 0), для вращения против часовой стрелке меняем значения подачи напряжения на D2 и D4. Для управления скоростью вращения на пин D3 подается логическая единица. Для подъема орудия на D5 пин подается максимальное напряжения (HIGH или 1), а на D6 пин минимальное напряжения (LOW или 0), для опускания орудия меняем значение подачи напряжения на D5 и D6. Для управления скорости подъема орудия на пин D7 подается логическая единица.
Для проверки работы устройства разработан скетч для ардуино. Для того чтобы устройство определяло, считывается черный или белый, необходимо вычислить, значения которое называется серым. Для этого разработана специальная функция калибровки, которая с 5 секундным интервалом считывает значения белого со всех датчиков, а потом со всех датчиков черного и после этого вычисляется среднее арифметическое белого и черного для каждого датчика, которое считается серым. Для оптопар написана функция (Scan) с целью получения кода Грея. Получение данных происходит сравнением с серым.
Следующий этап написание функции String GreyToBin (Strings) переводящей код Грея в бинарный код. Для этого используется сложение по модулям 2 (х%2) для получения битов двоичного кода. Далее необходимо перевести из бинарного представления в десятичный код обычным алгоритмом через степень 2.
Алгоритм вычисления движения орудия по горизонтали или вертикали состоит в последовательной фиксации двух значений функции Scan() и получения номеров исходного и конечного секторов. Разница номеров секторов, умноженная на величину угла одного сектора на другой, и является углом поворота. Величина угла сектора определяется количеством кругов на диске, т.е. количество бит используемых в коде Грея.
Применение указанного технического решения позволит более точно наводить орудие и поражать цели с минимальным количеством выстрелов (переход с одного сектора на другой составляет 0.03 i25 градуса поворота башенной пулеметной установки, что составляет погрешность в 54 см на расстоянии 1000 метров), а также управлять дистанционно башенной пулеметной установкой на расстоянии до 2000 метров, так как устройство имеет радиомодуль.