ПАНОРАМНЫЙ ПРИБОР НАБЛЮДЕНИЯ КОМАНДИРА
COMMANDER PANORAMIC DEVICE FOR OBSERVING

Изобретение относится к оптическим приборам наблюдения и может быть использовано в области вооружения и военной техники, в частности к комплексам вооружения (KB) боевых машин типа БМП, БМД, БТР, БРДМ, танков, и т.п.
Сущность изобретения заключается в расширении функциональных возможностей боевой машины за счет обеспечения командира прибором с функциями панорамного обзора местности, уменьшения утомляемости командира за счет удобства работы и отсутствия необходимости поворота при слежении за фоно-целевой обстановкой, уменьшение времени прицеливания за счет наличия режима целеуказания, увеличение дальности обнаружения и опознавания цели за счет наличия тепловизионного канала, возможность ведения разведки при движении машины за счет наличия системы стабилизации поля зрения.
Указанный технический результат достигается тем, что панорамный прибор наблюдения командира (далее - ППНК) содержит широкопольный телевизионный канал, тепловизионный канал, систему стабилизации наведения, датчики углового положения по горизонту и по вертикали, блок сопряжения с системой управления огнем объекта применения.
В качестве аналогов могут быть рассмотрены:
1) ПРИБОР НАБЛЮДЕНИЯ И ПРИЦЕЛИВАНИЯ (см. патент РФ на изобретение №2122174 МПК F41G 1/38, опубл. 20.11.1998 по заявке №98100976/02 от 08.01.1998 г., патентообладатель Военная академия бронетанковых войск), содержащий входную головку, блок шкал, оптический канал переменного увеличения с приводом, отличающийся дополнительной установкой полупрозрачной призмы, зеркала и обзорного оптического канала, где входная головка связана с одним глазом человека через блок шкал, полупрозрачную призму и оптический канал переменного увеличения с приводом, а полупрозрачная призма имеет связь с другим глазом через зеркало и обзорный оптический канал с постоянным увеличением, не большим минимального увеличения канала переменного увеличения.
Общими признаками аналога и заявляемого технического решения является возможность панорамного обзора.
Причиной препятствующей достижению заявляемого технического результата, является то, что данный прибор является визирным, что не дает ему возможности эффективно работать в условиях недостаточной видимости.
2) ОПТИЧЕСКИЙ ПРИЦЕЛ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОГНЕМ (см. патент РФ на изобретение №2224206 МПК F41G 7/26, опубл. 20.02.2004 по заявке №2002119974/02 от 22.07.2002 г., патентообладатель Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения".) Сущность изобретения заключается в том, что в оптический прицел введены блок головного зеркала, обзорный канал, оптико-электронный канал наблюдения, кнопка возврата, устройство выверки каналов прицела, включающее регуляторы выверки. Блок головного зеркала и оптико-электронный канал наблюдения соединены с шиной управления, к которой подключено программное устройство, соединенное с блоком головного зеркала, дальномерным каналом, излучателем, модулятором, панкратической оптической системой и кнопкой возврата. Дальномерный, визирный, обзорный каналы и канал наведения объединены в единый модуль. Оптико-электронный канал наблюдения выполнен в виде отдельного модуля. Оба указанных модуля закреплены на нижней поверхности дополнительно введенного фланца, на верхней поверхности которого закреплен блок головного зеркала. Реализация изобретения позволяет обеспечить помехозащищенность и надежность системы управления огнем, а также повысить ремонтопригодность прицела.
Общими признаками аналога и заявляемого технического решения являются: возможность панорамного обзора, телевизионный канал, наличие датчиков угла, возможность целеуказания.
Причиной препятствующей достижению заявляемого технического результата, является то, что данный прибор не имеет тепловизионного канала.
3) ПРИЦЕЛ-ПРИБОР НАВЕДЕНИЯ С ЛАЗЕРНЫМ ДАЛЬНОМЕРОМ (см. патент РФ на изобретение №№2464601 МПК G02B 23/02 (2006.01) F41G 3/06 (2006.01), опубл. 20.10.2012 по заявке №2011122221/28 от 02.06.2011 г., патентообладатель Открытое акционерное общество "Пеленг".) Прицел-прибор наведения включает корпус и взаимно параллельные визирный канал, лазерный дальномер, включающий передающий канал, содержащий импульсный лазер и телескоп, и приемный канал, включающий объектив визирного канала, систему разделения каналов и фотоприемное устройство, лазерный канал наведения, включающий непрерывный лазер, растровый модулятор, панкратическую систему, систему разделения каналов и объектив визирного канала. Система разделения каналов содержит поворотную плоскопараллельную пластину с зеркальным и диффузно отражающим покрытиями, расположенную на оси канала наведения с возможностью ее вывода. В передающий канал лазерного дальномера введен коллиматор видимого излучения, а на его выходе размещена первая система выверки. В лазерный канал наведения введена вторая система выверки и осветитель видимого излучения. Введены оптический блок с датчиком его положений, включающий жестко связанные между собой призму типа БкР-180° и световозвращатель, блок матричных светодиодных индикаторов, пульт управления и устройство управления и обработки электрических сигналов. Непрерывный лазер закреплен на корпусе и оптически связан с растровым модулятором через отверстие в корпусе. Технический результат - повышение точности стрельбы и наведения управляемых ракет на цель, повышение надежности, расширение функциональных возможностей.
Общими признаками аналога и заявляемого технического решения являются: наличие нескольких каналов, в том числе тепловизионного.
Причиной препятствующей достижению заявляемого технического результата, является то, что у данного прибора отсутствует возможность панорамного обзора.
ППНК представляет собой наблюдательный тепло-телевизионный прибор, управляемый дистанционно. Прибор состоит из двух основных блоков: блока оптического (далее БО) и блока управления (далее БУ) в соответствии с функциональной схемой ППНК Фиг. 1.
БО представляет собой функционально независимое изделие, выполненное в едином герметичном корпусе. Для защиты от стрелкового оружия и осколков на корпусе предусмотрены места для установки бронированных пластин. БО управляется сигналом формата CAN 2.0 и формирует телевизионный видеосигнал. Для обзора местности применены телевизионный и тепловизионный каналы технического зрения, установленные на гиростабилизированной в вертикальной и горизонтальной плоскостях платформе, обеспечивающей комфортное наблюдение при движении объекта применения. Гиростабилизированная платформа, имеет вертикальный точный привод, обеспечивающий поворот каналов от минус 15 до плюс 45 градусов и горизонтальный точный привод с углами поворота от минус 7 до плюс 7 градусов, находящийся внутри горизонтального грубого привода, который обеспечивает вращение платформы на 360 градусов без ограничения числа оборотов в любую сторону. Компоновка точных приводов в едином корпусе, а также точного горизонтального привода внутри грубого, позволяет обеспечить точность стабилизации и наведения линии визирования с ошибкой не более 0,1 мрад, т.к. данный параметр перестает зависеть от внешних факторов, воздействующих на прибор (масса бронированных пластин, обледенение прибора, попадания посторонних предметов в зону работы стабилизированных точных приводов и т.д.). Все внешние факторы при этом воздействуют только на грубый (силовой) привод прибора, что особенно актуально для военной техники. В конструкции БО предусмотрены механизмы арретирования всех приводов для обеспечения фиксации подвижных частей прибора в выключенном состоянии. Наведение линии визирования на цель осуществляется органами управления пульта командира из состава системы управления огнем объекта применения. Так же за счет системы стабилизации прибора, осуществляется удержание прицельной марки на цели при движении объекта применения. Для реализации работы системы стабилизации в приборе применяется двухстепенной гироскоп роторного типа с синхронным гистерезисным электродвигателем, ротор которого вращается на сферическом подшипнике. Гироскоп обеспечивает измерение угла отклонения линии визирования по двум взаимно перпендикулярным осям в пространстве.
БУ, выполненный в едином герметичном корпусе, позволяет интегрировать ППНК в систему управления огнем объекта применения, а также обеспечить режимы целеуказания. БУ представляет собой узел, обеспечивающий коммутацию и преобразование сигналов периферийных блоков и устройств в команды БО, в том числе пультов управления, передаваемые в исполнительные части, а так же коммутацию видеосигнала от прицела наводчика или панорамного прицела из состава объекта применения.
ППНК работает в двух спектральных диапазонах: видимом и инфракрасном.
Телевизионный канал работает в спектральном диапазоне, воспринимаемом глазом человека, от 0,4 до 1 мкм.
Тепловизионный канал реализован на основе тепловизионной камеры «CATHERINE ХР». Работает в спектральном диапазоне от 8 до 12 мкм и, воспринимая тепловое излучение от объектов, преобразует изображение из инфракрасной области спектра в телевизионное. Применение тепловизионного канала позволяет вести обзор местности, обнаружение и опознавание целей в условиях недостаточной видимости и в любое время суток.
ППНК имеет два телевизионных дискретно изменяемых поля зрения и три тепловизионных поля зрения:
- обзорное поле зрения телевизионного, широкое поле зрения тепловизионного каналов - предназначены для обзора фоноцелевой обстановки и быстрой ориентации в пространстве;
- широкое поле зрения телевизионного, узкое поле зрения тепловизионного, узкое поле зрения с электронным увеличением тепловизионного каналов - предназначены для обнаружения и распознавания целей и более точного целеуказания.
Конструкция прибора обеспечивает визуализацию служебной информации об исправности, установленном режиме, состоянии прибора. Служебная информация формируется на экране видео-смотрового устройства.
Для обеспечения измерения дальности и обеспечения позиционирования целей относительно прибора, в поле зрения, имеется дальномер «с базой на цели». Измерение дальности и обеспечение позиционирования целей относительно прибора, реализовано введением в поле зрения дистанционных шкал и прицельных знаков. В ППНК установлен следующий диапазон измерения дальности и постоянная дискретность измерения дальности:
а) широкое поле зрения телевизионного и тепловизионного каналов от 400 до 1000 м с дискретностью измерения 100 м;
б) узкое поле зрения тепловизионного и узкое поле зрения с электронным увеличением тепловизионного каналов от 400 до 3000 м с дискретностью измерения 100 м.
Для наглядного восприятия положения линии визирования и ориентации в пространстве во всех полях зрения отображается электронный указатель положения линии визирования ППНК в плоскости горизонтального наведения относительно башни и электронный указатель положения линии визирования ППНК по вертикальному наведению.
В состав БО (см. Фиг. 1) входят: вычислитель следящей системы (ВСС), блок гироскопического датчика (БГД), блок информационного обмена (БИО), блок видеопреобразователя (БВП), узел усилителей с платой усилителей мощности (ПУМ) (3 шт.), блоки преобразования сигналов датчиков (БПД), плата управления арретирами (ПУА), моментные двигатели (Д1, Д2, Д3), электромагниты арретиров (Д4, Д5, Д6), цифровые датчики угла.
ВСС является функционально законченным узлом, который по внешним сигналам формирует режим работы по углу или по скорости и обеспечивает посредством усилителей питание моментных двигателей. ВСС состоит из трех плат, объединенных на кронштейне: платы узла стабилизации, платы ВСС и платы аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Плата узла стабилизации служит для создания замкнутого контура, в который входят гироскоп и приводы стабилизации. На эту плату подаются сигналы напряжений, аналоговые сигналы с гироскопа и другие сигналы, требующие преобразования в цифровую форму. Плата ВСС является узлом, реализующим функции регулятора движения системы стабилизации. Данный регулятор совместно с дополнительными звеньями обеспечивает режимы работы и точность системы стабилизации. Плата АЦП служит для передачи рассчитанных значений моментов движения к приводной части - моментным двигателям. Плата формирует три фазы, предназначенные для управления двигателем (Д1) - точному приводу по вертикали, управления двигателем (Д2) - точному приводу по горизонтали, управления двигателем (Д3) - грубому приводу по горизонтали. Переключение фаз на двигателях управляется вычислителем исходя из передаваемого БИО угла текущего положения блока относительно основания.
БГД обеспечивает питание гироскопа и съем информации. Информация о угловой скорости приводов прибора с гироскопического датчика преобразуется БГД в пропорциональный аналоговый сигнал максимальной амплитудой напряжением 5В.
БИО предназначен для коммутации БО с внешним БУ, обеспечения подключения телевизионного и тепловизионного каналов, формирования перечня служебной информации, формирования режима работы системы стабилизации и обеспечения протоколов обмена и диагностики функционально законченных узлов. БИО задает режимы работы, собирает и передает ВСС углы с датчиков преобразованные БПД и распределяет информацию между устройствами.
БВП представляет собой комплект из трех плат. Плата, закрепленная на объективе, содержит непосредственно матрицу, являющуюся сенсором телевизионного канала, и элементы, которые обеспечивают передачу цифрового видеосигнала на плату вычислителя и микросхемы для обеспечения ее питания. На второй плате размещена планарная микросхема и графический процессор. Эта плата формирует изображение в цифровом формате, «накладывает» на изображение служебную информацию и предоставляет видеоинформацию для конвертирования в формат, необходимый видео-смотровому устройству отображения. Все задержки видеотракта определяются алгоритмами работы данной платы. Третья плата драйверов предназначена для конвертирования сжатого цифрового телевизионного сигнала в формат, принимаемый внешним видео-смотровым устройством.
Узлы усилителей с ПУМ служат для питания и преобразования управляющих сигналов ВСС в силовые сигналы управления моментными двигателями (Д1, Д2, Д3). Узел состоит из транзисторов, закрепленных на радиаторах. На одном из радиаторов закреплена ПУМ, которая состоит из операционного усилителя и транзисторного каскада.
БПД предназначен для конвертации кода датчиков угла в сигналы CAN 2.0. Кроме преобразования плата поддерживает установку нуля датчика в любой точке по внешней команде.
ПУА представляет собой плату управления, коммутации и сигнализации механических арретиров точных и грубого приводов системы стабилизации. Работа механических арретиров осуществляется за счет электромагнитов (Д4, Д5, Д6).
В состав БУ входят: плата коммутатора А1, плата информационного обмена А2, плата преобразователя A3, плата питания А4. Плата коммутатора А1 предназначена для обеспечения коммутации органов управления и отображения информации между прицелом наводчика многоканальным из состава объекта применения и ППНК. Плата содержит миниатюрные реле, которые обеспечивают переключение сигналов наведения, управления и видеосигналов с прицела наводчика многоканального. Плата информационного обмена А2 предназначена для обеспечения связей между БО и БУ, формирования сигналов наведения в цифровом формате, а также обеспечения сервисных функций режимов работы и целеуказания. Плата информационного обмена А2 оцифровывает аналоговый сигнал наведения, получаемый от пульта командира, преобразует линейную зависимость сигнала наведения в квадратичную и по цифровому каналу CAN 2.0 передает в БО на исполнительные механизмы. Плата информационного обмена А2 является программируемым узлом обеспечивающим адаптацию БО к элементам системы управления огнем объекта применения. Плата преобразователя A3 служит для стабилизации выходного напряжения ППНК. Плата питания А4 предназначена для обеспечения питания пульта командира при работе ППНК, напряжений питания 5 В для платы информационного обмена, компенсации электрических помех, возникающих в первичной бортовой сети питания 27 В.
Устройство составных частей ППНК представлено на Фиг. 2.
БО состоит из гиростабилизированной платформы, с вертикальным точным и горизонтальным точным приводами 1, со смонтированными на ней телевизионным каналом 2 и тепловизионным каналом 3, горизонтального грубого привода 4, крышки 5 и защитного колпака 6.
Вертикальный точный привод 1 обеспечивает углы наведения линии визирования телевизионного и тепловизионного каналов в диапазоне углов от минус 15 градусов до плюс 45 градусов и стабилизацию поля зрения в вертикальной плоскости. Горизонтальный точный привод обеспечивает углы наведения линии визирования телевизионного и тепловизионного каналов в диапазоне углов от минус 7 градусов до плюс 7 градусов и стабилизацию поля зрения в горизонтальной плоскости.
Вертикальный точный и горизонтальный точный привод находится внутри горизонтального грубого привода 4, обеспечивающего наведения ЛВ в диапазоне 360 градусов в горизонтальной плоскости без ограничения числа оборотов в любую сторону. Корпус грубого привода является несущей частью прибора, обеспечивает герметичность поворотной части прибора, крепление его на объекте применения. В корпусе предусмотрены отверстия для крепления бронированных пластин.
Защитный колпак 6 предназначен для защиты механизмов и обеспечения герметичности внутренней полости БО. На наружных поверхностях колпака имеются отверстия для крепления бронированных пластин, а в передней части расположены стекла защитные 7. Для обеспечения заданных углов прокачки вертикального привода стекла защитные выполнены из двух частей, вклеиваются в колпак на герметике и прижимаются планками. В верхней части колпака имеются контрольные площадки, используемые для установки квадранта типа КО-60М при проведении монтажа и выверки БО на объекте применения. Также в верхней части колпака установлены влагопоглотители 8, предназначенные для поглощения влаги, образуемой при перепадах температур, внутри прибора.
Крышка 5 предназначена для обеспечения герметичности внутренней полости БО. На крышке установлен технологический ниппель для осушки внутренней полости азотом и разъемы для подачи электрического питания и управления.