УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ТОПОПРИВЯЗЧИК (УТП) НА БАЗЕ ЛЕГКОВОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА ПОВЫШЕННОЙ ПРОХОДИМОСТИ
UNIVERSAL SURVEY CONTROLLER MOUNTED ON LIGHT VEHICLE OF HIGHER CROSS-COUNTRY CAPACITY

Изобретение относится к военной и специальной технике и может быть использовано в подвижных пунктах навигации и топогеодезической привязки на базе шасси специальных транспортных средств, являющихся их транспортной, энергетической и информационно-аналитической базой.
Известна аварийно-спасательная машина (патент RU №2252161 С1, В60Р 3/14, 20.05.05 г.). Аварийно-спасательная машина на базе серийного образца «УА3-3909» относится к специальным транспортным средствам и используется для ликвидации различных чрезвычайных ситуаций. Аварийно-спасательная машина содержит коробчатый кузов - фургон, оборудованный посадочными местами для экипажа и аварийно-спасательными средствами. Кроме того, аварийно-спасательная машина оснащена светоакустическим блоком с сигнальной громкоговорящей установкой, мобильной радиостанцией, приборами химической и радиационной разведки, медицинским оборудованием.
Недостатками машины являются:
- высокие энергетические затраты при эксплуатации;
- высокие массогабаритные показатели;
- исходя из вышеизложенного, недостаточная степень мобильности и проходимости специального транспортного средства;
- отсутствие средств навигации и топопривязки, снижающие возможности аварийно-спасательной машины при использовании ее в условиях малознакомой местности, в особенности при отсутствии разветвленной дорожной сети с твердым покрытием.
Частично указанные недостатки устранены в мобильном комплексе первичной утилизации сложных технических систем на местах их дислокации (патент RU №2309061 С2, В60Р 3/14, 3/345, 27.10.07 г.), принятом за прототип. Комплекс содержит самоходное транспортное средство, на котором размещен корпус ремонтной мастерской, оснащенный средствами жизнеобеспечения, связи, навигации и топопривязки, технологическими рабочими местами, технологическим оборудованием, съемным защитным тентом (защитным устройством) с элементами крепления. Дополнительно мобильный комплекс содержит комплект транспортной тары, автоматизированную систему управления процессами утилизации на основе компьютера с базой справочных данных, выносной терминал автоматизированного рабочего места, соединенный каналом удаленного доступа с компьютером встроенной автоматизированной системы.
Недостатками прототипа являются:
- невозможность использования мобильного комплекса для детальной проработки в топогеодезическом отношении района расположения ввиду его иной функциональной направленности;
- невозможность оперативной смены места дислокации, обусловленная тактико-техническими характеристиками самоходного транспортного средства.
Предлагаемым изобретением решается задача по повышению боевой эффективности подвижных пунктов навигации и топогеодезической привязки, размещенных на базе шасси специальных транспортных средств.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в создании универсального комплекса навигации и топогеодезической привязки, обладающего высоким информационно-аналитическим потенциалом, возможностью мобильного перемещения с высокой скоростью по всем типам дорог и пересеченной местности за счет применения легкового автошасси повышенной проходимости, обладающего высокой маневренностью и скоростной составляющей, достаточной энергетической базой для размещения необходимого комплекса аппаратных средств.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом универсальном топопривязчике на базе легкового транспортного средства повышенной проходимости, содержащем самоходное транспортное средство, оснащенное средствами жизнеобеспечения, навигации и топопривязки, автоматизированной системой управления на основе компьютера с базой данных, выносным оборудованием, терминалом автоматизированного рабочего места, транспортной тарой, защитным устройством, новым является то, что самоходное транспортное средство представляет собой легковой автомобиль повышенной проходимости с дизельным двигателем, штатными средствами жизнеобеспечения, дополнительно установленным генератором с приводом через ременную передачу от коленчатого вала двигателя и дополнительными аккумуляторными батареями (АКБ), на шасси автомобиля размещены следующие средства навигации и топогеодезической привязки: курсокреноуказатель (ККУ), система самоориентирующаяся гироскопическая курсокреноуказания (ССГККУ), аппаратура спутниковой навигации (АСН), состоящая из антенного модуля (AM), электронного блока (ЭБ) и высокочастотного кабеля (ВЧК), датчики приращения пути (ДПП): датчик скорости механический (ДСМ) и датчик скорости доплеровский (ДСД), система определения высоты (СОВ), состоящая из датчика температуры (ДТ), измерителя цифрового атмосферного давления (ИЦАД) и блока обработки данных (БОД), визир ориентирования панаромический (ВОП), выносной дальномер (ВД), компьютерная система топопривязчика представляет собой специализированное вычислительное устройство (СВУ), состоящее из функционально законченных модулей: электронно-вычислительной машины (ЭВМ), блока питания и коммутации (БПК), устройства ввода-вывода (УВВ), терминал автоматизированного рабочего места оператора расположен на заднем сиденье автомобиля и включает в себя цветной графический индикатор (ЦГИ), установленный в середине салона на кронштейне, закрепленном на панели крыши автомобиля, визир ориентирования панорамический (ВОП), размещенный перед оператором, дополнительные аккумуляторные батареи (АКБ), система самоориентирующаяся гироскопическая курсокреноуказания (ССГККУ), блок обработки данных (БОД) размещены на стойке, установленной в багажном отсеке автомобиля, курсокреноуказатель (ККУ) размещен на передней панели салона автомобиля, датчик скорости механический (ДСМ) установлен под передним сиденьем командира расчета топопривязчика и связан посредством гибкого вала с датчиком скорости (спидометром) автомобиля, датчик скорости доплеровский (ДСД), антенный модуль (AM) аппаратуры спутниковой навигации (АСН) расположены на багажнике панели крыши, на котором установлен защитно-декоративный кожух, датчик температуры (ДТ) установлен с торцевой по ходу движения стороны защитно-декоративного кожуха, электронный блок (ЭБ) аппаратуры спутниковой навигации (АСН) размещен под задним сиденьем и связан с антенным модулем (AM) высокочастотным кабелем (ВЧК), измеритель цифрового атмосферного давления (ИЦАД) установлен в багажном отсеке на кронштейне и связан с атмосферой вне кузова, футляры упаковки выносного дальномера (ВД) размещены над колесными нишами, справа и слева, в багажном отсеке, а тренога для установки выносного дальномера (ВД) - в кронштейне, установленном под задним сиденьем, для элементов топопривязчика предусмотрены следующие защитные устройства и системы поддержания работоспособности: оптическая часть визира ориентирования панорамического (ВОП), находящаяся вне кабины автомобиля, закрыта защитным кожухом, прикрепленным к защитно-декоративному кожуху, с подъемной крышкой, имеющей рычажный привод с рукояткой, блок обработки данных (БОД) выполнен в брызгозащищенном варианте, датчик температуры (ДТ) выполнен в герметичном корпусе и имеет защитный кожух, антенный модуль (AM) и средняя часть визира ориентирования панаромического (ВОП) установлены внутри защитно-декоративного кожуха, панель цветного графического индикатора (ЦГИ) оборудована боковым подсветом и системой подогрева, панель курсокреноуказателя (ККУ) оборудована подсветкой, система самоориентирующаяся гироскопическая курсокреноуказания (ССГККУ) оснащена терморегулятором и нагревательным элементом, стойка с оборудованием закрывается откидывающейся полкой.
Выбор в качестве самоходного транспортного средства универсального топопривязчика легкового автомобиля повышенной проходимости с дизельным двигателем, оснащенного штатными средствами жизнеобеспечения, позволяет:
- во-первых, обеспечить мобильность комплекса топопривязки при его развертывании как по рокадным направлениям, так и по всей глубине расположения элементов боевых порядков войск за счет повышенной проходимости, скоростных качеств автомобиля;
3
- во-вторых, обеспечить необходимый уровень комфортности для работы экипажа, обусловленный наличием штатных средств жизнеобеспечения (отопление, вентиляция), и надежную эксплуатацию при различных погодных и климатических условиях, а также круглогодичном использовании (рабочая температура эксплуатации автошасси от минус 45 до плюс 40°С, относительная влажность окружающего воздуха до 80% при плюс 15°С, запыленность воздуха до 1,0 г/м и скорости ветра до 20 м/с, в том числе (при соответствующем изменении тягово-динамических качеств) в районах, расположенных на высоте до 4000 м над уровнем моря;
- в-третьих, обеспечить возможность применения универсального топопривязчика для широкого спектра войсковых соединений сухопутных войск РФ: ракетные войска и ствольная артиллерия, системы залпового огня, общевойсковые подразделения, воздушно-десантные части и другие спецподразделения быстрого реагирования (морская пехота, спецназ и т.п.), а также для формирований МЧС РФ и специализированных организаций гражданского сектора;
- в-четвертых, за счет установки в качестве привода автошасси и энергетической базы электрооборудования дизельного двигателя повысить экономичность и надежность при эксплуатации, срок службы всего комплекса топопривязки в целом, расширить энергетические возможности.
Исходя из вышеизложенного в качестве самоходного транспортного средства используется легковой автомобиль УАЗ-315148-095 повышенной проходимости с дизельным двигателем ЗМЗ-5143.10. Причем в качестве автошасси возможно применение иных специализированных транспортных средств с аналогичными или отличающимися тактико-техническими характеристиками, таких как, например, автомобиль ГАЗ-2330 «Тигр», бронетранспортер нового поколения КамАЗ БТР-94. При использовании вышеперечисленных транспортных средств увеличиваются возможности топопривязчика как по параметрам самоходного транспортного средства (проходимость, надежность, грузоподъемность и полезный объем и т.п.), так и по параметрам собственно самой системы навигации и топогеодезической привязки.
Установка дополнительного генератора с приводом через ременную передачу от коленчатого вала двигателя и дополнительных аккумуляторных батарей (АКБ) позволяет:
- во-первых, повысить автономную энерговооруженность универсального топопривязчика до уровня, достаточного для стабильного обеспечения электрической энергией имеющейся аппаратуры;
- во-вторых, за счет дополнительных АКБ создать резервный источник электропитания, что повышает в целом надежность работы комплекса топопривязки;
- в-третьих, использовать в полной мере энергетические возможности дизельного двигателя автошасси;
- в-четвертых, расширить функциональные возможности по выработке и перераспределению электрической энергии в электросети топопривязчика;
- в-пятых, повысить функциональную живучесть универсального топопривязчика в аварийных или боевых условиях;
- в-шестых, обеспечить необходимую компактность источников электропитания в условиях ограниченного пространства кузова легкового транспортного средства;
- в-седьмых, получить на генераторе следующие характеристики: номинальная мощность - 1,5 кВт, номинальное напряжение - 27,5 В, номинальный ток - 55 А.
Размещение на автошасси курсокреноуказателя (ККУ) позволяет:
- во-первых, обеспечить стрелочную индикацию значений дирекционного угла УТП α;
- во-вторых, обеспечить стрелочную индикацию угла отклонения от заданного курса (угла отклонения от направления на пункт назначения) Δα;
- в-третьих, обеспечить сигнализацию (при помощи сетевого индикатора) о превышении допустимых значений продольного β поперечного ψ углов наклона УТП (тангажа и крена);
- в-четвертых, обеспечить удобство получения визуальной информации о вышеперечисленных параметрах, поступающих с вычислителя, за счет наличия стрелочной и светодиодной индикации;
- в-пятых, снизить возможность возникновения аварийных ситуаций при движении УТП в труднодоступных и горных районах.
Установка системы самоориентирующейся гироскопической курсокреноуказания (ССГККУ) позволяет:
- во-первых, обеспечить приведение в плоскость меридиана во время стоянки УТП (режим гирокомпасирования) и удержание при поворотах УТП азимутального и вертикального направлений (режим хранения направления) элементов гироблока, являющегося основой ССККУ и в котором вырабатывается аналоговая информация об углах;
- во-вторых, исходя из вышеизложенного, определить исходный и текущий дирекционный углы УТП;
- во-третьих, определить углы продольного и поперечного наклона УТП;
- в-четвертых, за счет конструкции ССГККУ осуществлять определение углов с наименьшей погрешностью.
Установка на УТП аппаратуры спутниковой навигации (АСН), состоящей из антенного модуля (AM), электронного блока (ЭБ) и высокочастотного кабеля (ВЧК), позволяет осуществлять автоматическое определение исходных координат на стоянке, текущих координат, текущей скорости, курса движения топопривязчика, дирекционного угла объекта по сигналам космических навигационных систем и выдачи этой информации для дальнейшей обработки и использования.
Установка датчиков приращения пути (ДПП): датчика скорости механического (ДСМ) и датчика скорости доплеровского (ДСД) позволяет:
- во-первых, преобразовать частоту вращения ходовой части автомобиля в аналоговый электрический сигнал, подлежащий дальнейшей обработке;
- во-вторых, получить на базе выработанного сигнала информацию о приращении пройденного УТП пути и его знаке;
- в-третьих, получить результат с малой погрешностью, так как выработка информации о приращении пути топопривязчика осуществляется путем совместной обработки данных с ДСМ и ДСД, что позволяет снизить суммарную погрешность измерений при различных скоростях движения автошасси.
Установка на УТП системы определения высоты (СОВ), состоящей из блока обработки данных (БОД), датчика температуры (ДТ) и измерителя цифрового атмосферного давления (ИЦАД), позволяет:
- во-первых, применить относительный метод измерения высоты точек местности, заключающийся в измерении атмосферного давления и температуры воздуха в измеряемой точке и в исходной (начальной) точке и вычислении по результатам измерений разности высот;
- во-вторых, для практического получения результатов в соответствии с данным методом произвести измерение атмосферного давления и преобразование измеренного значения в цифровой код в ИЦАД;
- в-третьих, сформировать в ДТ электрический сигнал, пропорциональный температуре окружающего воздуха;
- в-четвертых, провести прием и обработку полученной от ДТ и ИЦАД информации, вычисление приращений высоты и передачу полученных результатов для дальнейшей обработки;
- в-пятых, осуществить дублирование информации о текущей высоте, поступающей из СОВ и АСН.
Оснащение УТП выносным дальномером (ВД) и стационарно размещенным на автошассии визиром ориентирования (ВОП) позволяет:
- во-первых, осуществлять наблюдение за местностью в местах развертывания, находясь как внутри УТП, так и вне его внутреннего пространства;
- во-вторых, выполнять прикладные геодезические задачи на местности путем измерения углов в горизонтальной и вертикальной плоскостях и дальность до предметов (ориентиров);
- в-третьих, при необходимости вести прямую корректировку стрельбы и передвижения огневых подразделений сухопутных войск.
Выполнение компьютерной системы топопривязчика в виде специализированного вычислительного устройства (СВУ), состоящего из функционально законченных модулей: электронно-вычислительной машины ЭВМ, блока питания и коммутации (БПК), устройства ввода-вывода (УВВ), позволяет:
- во-первых, вести прием и обработку информации о скорости движения УТП, поступающей от ДСМ и ДСД;
- во-вторых, вести прием и обработку информации об углах (азимута, наклонов) объекта, поступающей от ССГККУ;
- в-третьих, вести прием и обработку информации, поступающей от АСН;
- в-четвертых, вести прием и обработку информации от СОВ;
- в-пятых, осуществлять решение по заданным алгоритмам задач топогеодезической навигации и привязки с сохранением полученных результатов, а также значений исходных коэффициентов при отключении питания;
- в-шестых, осуществлять передачу информации об углах УТП в ККУ;
- в-седьмых, осуществлять коммутацию цепей питания приборов изделия и аварийное отключение при коротком замыкании в цепях питания;
- в-восьмых, обеспечить контроль за техническим состоянием аппаратуры.
Размещение терминала автоматизированного рабочего места оператора на заднем сиденье автомобиля позволяет:
- во-первых, максимально сконцентрировано разместить необходимое количество аппаратуры;
- во-вторых, не отвлекать водителя от выполнения своих обязанностей во время перемещения топопривязчика, что особенно важно в экстремальной обстановке (учебной, боевой, при плохих дорожных или климатических условиях);
- в-третьих, обеспечить нестесненные условия работы самого оператора;
- в-четвертых, подвести с наименьшими доработками к терминалу имеющиеся линии связи от других элементов комплекса.
В состав терминала автоматизированного рабочего места оператора входит цветной графический индикатор (ЦГИ), установленный в середине салона на кронштейне, закрепленном на панели крыши автомобиля, визир ориентирования панорамический (ВОП), размещенный перед оператором, что позволяет:
- во-первых, при помощи кнопочной панели ЦГИ дистанционно включать аппаратуру и управлять режимами работы составных частей комплекса топопривязки;
- во-вторых, отображать на жидкокристаллической панели ЦГИ все получаемые навигационные и топогеодезические данные и символьно-графическую информацию, осуществлять контроль состояния отдельных узлов топопривязчика;
- в-третьих, осуществлять пользование долговременно хранящейся информацией;
- в-четвертых, вести при помощи ВОП оперативное наблюдения за местностью и производить необходимые топогеодезические измерения;
- в-пятых, при выходе из строя основной аппаратуры навигации и топопривязки производить обеспечение топогеодезической информацией подразделения войск в ручном режиме.
Размещение дополнительных аккумуляторных батарей (АКБ), системы самоориентирующейся гироскопической курсокреноуказания (ССГККУ), блока обработки данных (БОД) на стойке, установленной в багажном отсеке автомобиля, позволяет:
- во-первых, осуществить компактное размещение части аппаратуры в условиях ограниченного пространства кузова легкового автомобиля;
- во-вторых, вывести данную аппаратуру из зоны обитания и выполнения служебных обязанностей членов экипажа и обеспечить сохранность оборудования в условиях ограниченного пространства автошасси и наличия форс-мажорных ситуаций;
- во-третьих, в минимальной степени ограничить свободу действий экипажа при выполнении служебных обязанностей.
Размещение курсокреноуказателя (ККУ) на передней панели салона автомобиля позволяет:
- во-первых, обеспечить удобство получения информации механику-водителю;
- во-вторых, минимизировать использование полезного пространства кабины автомобиля и не ограничивать действия экипажа.
Установка датчика скорости механического (ДСМ) под передним сиденьем командира расчета топопривязчика и соединение его посредством гибкого вала с датчиком скорости (спидометром) автомобиля позволяет:
- во-первых, осуществить связь ДСМ с датчиком скорости (спидометром) без значительных конструктивных доработок автошасси;
- во-вторых, не располагать ДСМ снаружи автомобиля, в частности на его днище, исключив при этом воздействие на него грязи, пыли, воды, гравия;
- в-третьих, сохранить внутреннее рабочее пространство для действий, в данном случае, командира экипажа.
Размещение датчика скорости доплеровского (ДСД), антенного модуля (AM) аппаратуры спутниковой навигации (АСН) на багажнике панели крыши, на котором установлен защитно-декоративный кожух, позволяет:
- во-первых, установить данную аппаратуру на жестко закрепленном основании без дополнительной доработки кузова автошасси;
- во-вторых, обеспечить функционирование вышеперечисленной аппаратуры в штатном режиме и исключить помехи при ее работе;
- в-третьих, использовать защитно-декоративный кожух для дополнительной установки оборудования.
Установка датчика температуры (ДТ) с торцевой по ходу движения стороны защитно-декоративного кожуха позволяет:
- во-первых, не дорабатывать дополнительно кузов автошасси;
- во-вторых, обеспечить удобный доступ к датчику при ремонтно-профилактических работах;
- в-третьих, исключить влияние на показания датчика тепловой энергии, излучаемой работающим двигателем.
Установка электронного блока (ЭБ) аппаратуры спутниковой навигации (АСН) под задним сиденьем и соединение его с антенным модулем (AM) высокочастотным кабелем (ВЧК) позволяет обеспечить минимальное расстояние между взаимодействующими блоками без использования полезного внутреннего пространства кузова и его значительной доработки.
Установка измерителя цифрового атмосферного давления (ИЦАД) в багажном отсеке на кронштейне и осуществление его связи с атмосферой вне кузова позволяет:
- во-первых, не подвергать аппаратуру влиянию механических и климатических воздействий, которые сопровождают автомобиль при его движении;
- во-вторых, при помощи резинового шланга, выведенного за пределы кузова, и при помощи штуцера, соединенного с ИЦАД, обеспечить доступ наружного воздуха к прибору и произвести точные замеры атмосферного давления.
Размещение футляров упаковки выносного дальномера (ВД) над колесными нишами, справа и слева, в багажном отсеке, а треноги для установки выносного дальномера (ВД) - в кронштейне, установленном под задним сиденьем, позволяет:
- во-первых, максимально использовать потенциал объема багажного отсека;
- во-вторых, не загромождать внутреннего пространства кабины выносным оборудованием;
- в-третьих, обеспечить быстрый доступ к ВД и его треноге, быстрое извлечения для проведения необходимых мероприятий по топогеодезическим наблюдениям и измерениям.
Закрытие оптической части визира ориентирования панорамического (ВОП), находящегося вне кабины автомобиля, защитным кожухом, прикрепленным к защитно-декоративному кожуху, с подъемной крышкой, имеющей рычажный привод с рукояткой, позволяет:
- во-первых, исключить воздействие на незадействованную на данный момент оптику механических факторов: пыль, мелкий щебень, ветки деревьев, мелкие осколки от разрывов боеприпасов как при стоянке, так и при движении;
- во-вторых, исключить воздействие прямых солнечных лучей, дождя, повышенной влажности, снега, инея;
- в-третьих, исключить нежелательное возникновение солнечных бликов при попадании солнечных лучей, приводящее к потере фактора скрытного месторасположения и затруднению выполнения поставленных задач;
- в-четвертых, обеспечить при приподнятой крышке круговой обзор для ВОП;
- в-пятых, осуществлять закрытие и подъем крышки без значительных усилий и затрат времени.
Выполнение блока обработки данных (БОД) в брызгозащищенном варианте, а датчика температуры (ДТ) в герметичном корпусе с защитным кожухом позволяет главным образом исключить доступ влаги и прямых солнечных лучей к данным прибора, продлить срок их службы и обеспечить надежную работу.
Установка антенного модуля (AM) и средней части визира ориентирования панаромического (ВОП) внутри защитно-декоративного кожуха позволяет:
- во-первых, скрыть крепежные детали, подводимые к приборам кабельные линии;
- во-вторых, защитить аппаратуру от различного рода механических воздействий.
Оснащение панели цветного графического индикатора (ЦГИ) боковым подсветом и системой подогрева, а панели курсокреноуказателя (ККУ) подсветкой позволяет:
- во-первых, вести работу при любом освещении и отсутствии его, т.е. в любое время суток;
- во-вторых, обеспечить работу комплекса топопривязки в условиях пониженных температур.
Закрытие стойки с оборудованием откидывающейся полкой позволяет:
- во-первых, ограничить доступ пыли, прямого солнечного света, а также незакрепленных посторонних предметов к размещенной на стойке аппаратуре;
- во-вторых, при необходимости размещать на полке дополнительные принадлежности;
- в-третьих, снизить вероятность механического воздействия на аппаратуру членами экипажа при доступе к другим элементам, размещенным в багажном отсеке.
Технические решения с признаками, отличающими заявляемое техническое решение от прототипа, не известны и явным образом из уровня техники не следуют. Это позволяет считать что заявляемое решение является новым и обладает изобретательским уровнем.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид УТП; на фиг.2 - вид А (вид сверху на УТП); на фиг.3 - разрез В-В (размещение ССГККУ и основной аппаратуры УТП); на фиг.4 - разрез Г-Г(размещение ДСМ); на фиг.5 - выносной элемент Б (размещение ИЦАД); на фиг.6 - разрез Д-Д (вид сзади на багажный отсек), на фиг.7 - схема электрическая структурная аппаратуры навигации и топопривязки.
Универсальный топопривязчик на базе легкового транспортного средства повышенной проходимости размещен на базовом автошасси 1 - легковом автомобиле УАЗ-315148-095 повышенной проходимости с дизельным двигателем 2 ЗМЗ-5143.10. Автомобиль 1 оснащен штатными средствами жизнеобеспечения (отопитель 3, система вентиляции 4), дополнительно установленным генератором 5 с приводом через ременную передачу 6 от коленчатого вала двигателя 2 и дополнительными аккумуляторными батареями (АКБ) 7. На шасси автомобиля 1 размещены следующие средства навигации и топогеодезической привязки: курсокреноуказатель (ККУ) 8, система самоориентирующаяся гироскопическая курсокреноуказания (ССГККУ) 9, аппаратура спутниковой навигации (АСН), состоящая из антенного модуля (AM) 10, электронного блока (ЭБ) 11 и высокочастотного кабеля (ВЧК) 12, датчики приращения пути (ДПП): датчик скорости механический (ДСМ) 13 и датчик скорости доплеровский (ДСД) 14, система определения высоты (СОВ), состоящая из датчика температуры (ДТ) 15, измерителя цифрового атмосферного давления (ИЦАД) 16 и блока обработки данных (БОД) 17, визир ориентирования панаромический (ВОП) 18, выносной дальномер (ВД) 19, компьютерная система топопривязчика представляет собой специализированное вычислительное устройство (СВУ), состоящее из функционально законченных модулей: электронно-вычислительной машины (ЭВМ) 20, блока питания и коммутации (БПК) 21, устройства ввода-вывода (УВВ) 22, терминал автоматизированного рабочего места оператора расположен на заднем сиденье автомобиля и включает в себя цветной графический индикатор (ЦГИ) 23, установленный в середине салона на кронштейне 24, закрепленном на панели крыши автомобиля, визир ориентирования панорамический (ВОП) 18, размещенный перед оператором. Дополнительные аккумуляторные батареи (АКБ) 7, система самоориентирующаяся гироскопическая курсокреноуказания (ССГККУ) 9, блок обработки данных (БОД) 17 размещены на стойке 25, установленной в багажном отсеке 26 автомобиля. Курсокреноуказатель (ККУ) 8 размещен на передней панели 27 салона автомобиля 1. Датчик скорости механический (ДСМ) 13 установлен под передним сиденьем 28 командира расчета топопривязчика и связан посредством гибкого вала 29 с датчиком скорости спидометра 30 автомобиля. Датчик скорости доплеровский (ДСД) 14, антенный модуль (AM) 10 аппаратуры спутниковой навигации (АСН) расположены на багажнике 31 панели крыши. Датчик температуры (ДТ) 15 установлен с торцевой по ходу движения стороны защитно-декоративного кожуха 32, прикрепленного к багажнику 31. Электронный блок (ЭБ) 11 аппаратуры спутниковой навигации (АСН) размещен под задним сиденьем 33 и связан с антенным модулем (AM) 10 высокочастотным кабелем (ВЧК) 12, измеритель цифрового атмосферного давления (ИЦАД) 16 установлен в багажном отсеке 26 на кронштейне 34 и связан с атмосферой вне кузова резиновым шлангом 35. Футляры упаковки 36 выносного дальномера (ВД) 19 размещены над колесными нишами 37, справа и слева, в багажном отсеке 26, а тренога 38 для установки выносного дальномера (ВД) 19 - в кронштейне 39, установленном под задним сиденьем 33. Для элементов топопривязчика предусмотрены следующие защитные устройства и системы поддержания работоспособности: оптическая часть визира ориентирования панорамического (ВОП) 18, находящаяся вне кабины автомобиля 1, закрыта защитным кожухом 40 с подъемной крышкой 41, имеющей рычажный привод с рукояткой 42. Блок обработки данных (БОД) 17 выполнен в брызгозащищенном варианте, датчик температуры (ДТ) 15 выполнен в герметичном корпусе и имеет защитный кожух 43. Антенный модуль (AM) 10 и нижняя часть защитного кожуха 41 ВОП установлены внутри защитно-декоративного кожуха 32. Панель цветного графического индикатора (ЦГИ) 23 оборудована боковым подсветом 44 и системой подогрева 45, панель курсокреноуказателя (ККУ) 8 оборудована подсветкой 46, система самоориентирующаяся гироскопическая курсокреноуказания (ССГККУ) 9 оснащена терморегулятором 47 и нагревательным элементом 48. Стойка 25 с оборудованием закрывается откидывающейся полкой 49.
Универсальный топопривязчик предназначен для заблаговременной подготовки в топогеодезическом отношении района расположения элементов боевых порядков войск и их оперативной привязки, вождения колонн, контроля топопривязки, выполненной другими средствами.
Экипаж УТП состоит из 3-х человек: командир, механик-водитель; оператор. Все работы на УТП выполняются только по команде командира. Команды на выполнение операций подаются только после получения докладов оператора и механика-водителя о выполнение предыдущих и о готовности к продолжению работы.
УТП способен в условиях любого типа дорог выдвинуться в район развертывания. Во время движения и стоянки оператор проводит визуальную разведку местности, не покидая кабину автомобиля, при помощи ВОП 18. Для того чтобы приступить к работе с ВОП, необходимо приподнять крышку 41 защитного кожуха 40 при помощи рычажного привода с рукояткой 42. При необходимости возможно проведение визуальной разведки и топогеодезических измерений вне внутреннего пространства автошасси 1 при помощи ВД 19, предварительно вынув его из футляра упаковки 36 и достав треногу 38, освободив ее из кронштейна 39 заднего сиденья 33. При движении, особенно в условиях плоскогорья или пересеченной местности, механик-водитель может пользоваться показаниями ККУ 8 о превышении допустимых значений тангажа и крена. В зависимости от времени года и климатических условий местности используются штатные средства жизнеобеспечения: отопитель 3 или система вентиляции 4. Электропитание аппаратуры осуществляется от дополнительно установленного генератора 5, приводимого во вращение ременным приводом 6 от коленчатого вала дизельного двигателя 2. Штатной работе аппаратуры способствуют защитные средства 32, 40, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49.
Аппаратура, используемая в составе универсального топопривязчика, предназначена для определения и выдачи на ЦГИ 23 координат и высоты местоположения УТП, его исходного и текущего дирекционного углов продольной оси, углов продольного и поперечного наклонов, угла между направлением на пункт назначения и продольной осью УТП.
Аппаратура УТП обеспечивает:
- автоматическое определение и индикацию исходного дирекционного угла, углов наклона, исходных координат и высоты местоположения УТП в исходном пункте на стоянке;
- автоматическое определение и индикацию текущих координат и высот в системе координат СК-42 и Балтийской системе высот, дирекционного угла УТП при движении и на стоянке;
- индикацию для водителя УТП угла между направлением на пункт назначения и продольной осью УТП;
- автоматическую индикацию местоположения УТП на электронной топографической карте;
- комплексную обработку информации автономного и спутникового каналов;
- автоматизированную (с участием оператора) коррекцию текущих координат по координатам контурных точек на маршруте движения УТП;
- фиксацию суммарного времени работы аппаратуры;
- индикацию результатов встроенного контроля.
Определение выходных данных аппаратуры построено на комплексировании навигационных данных, полученных по автономному каналу (СОВ 15, 16, 17, ССГККУ 9) и каналу АСН 10, 11, 12. В случае отказа одного из каналов (автономного или АСН) счисление координат происходит от работающего канала.
Определение навигационных данных приборами автономного канала происходит по принципу, заключающемуся в измерении пройденного УТП пути, разложении элементарных отрезков пути на приращения координат в соответствии с текущим значением дирекционного угла продольной оси УТП и суммировании полученных значений приращений координат. Считывание приращений пути идет от ДСМ 13 и ДСД 14.
При включении аппаратуры автоматически, а далее по команде оператора, осуществляется определение исходного дирекционного угла УТП.
Обмен информацией между ССГККУ 9 СВУ 20, 21, 22 осуществляется по последовательному каналу связи. Информация, передаваемая из СВУ 20, 21, 22 в ССГККУ 9, состоит из команд управления режимами ССГККУ 9, информации о широте и долготе местоположения объекта. В СВУ 20, 21, 22 передаются информация о техническом состоянии и информация по трем углам пространственной ориентации ССГККУ 9.
Обмен информацией между СВУ 20, 21, 22 и ЦГИ 23 осуществляется по последовательному каналу связи. Информация, передаваемая из СВУ 20, 21, 22 в ЦГИ 23, состоит из информации об определяемых навигациионных параметрах и техническом состоянии приборов аппаратуры. Из ЦГИ 23 в СВУ 20, 21, 22 передаются команды управления режимами работы аппаратуры.
Обмен информацией между СВУ 20, 21, 22 и ДСМ 13 происходит импульсными сигналами.
Обмен информацией между СВУ 20, 21, 22 и АСН 10, 11, 12 осуществляется по последовательному каналу. Информация, передаваемая из СВУ 20, 21, 22 в АСН 10, 11, 12, состоит из команд управления режимами АСН. В СВУ 20, 21, 22 передаются информация о техническом состоянии и координаты местоположения антенны АСН.
Обмен информацией между СВУ 20, 21, 22 и СОВ 15, 16, 17 осуществляется по последовательному каналу. Из СВУ в СОВ передаются высота исходного пункта маршрута и признак стоянки-движения. В СВУ из СОВ передаются информация о техническом состоянии и значение текущей высоты.
Если информация о текущей высоте от СОВ 15, 16, 17 отсутствует, то используется высота, полученная с АСН. Обмен информацией между СВУ и ККУ 8 осуществляется по последовательному каналу. ККУ 8 обеспечивает индикацию угла между направлением на пункт назначения и продольной осью УТП, а также сигнализацию о превышении допустимых значений углов наклона по командам, поступающим от СВУ.
Обработка информации в аппаратуре осуществляется аппаратно-программными средствами. Программные средства представляют собой совокупность программ, хранящихся в постоянных запоминающих устройствах СВУ, АСН, ЦГИ и СОВ.
В соответствии с предлагаемым изобретением изготовлен опытный образец УТП, проведены необходимые виды испытаний, на которых подтверждены основные преимущества и отличительные особенности, а также получены следующие технические характеристики.
Габаритные размеры УТП
Длина, мм
4100
Ширина, мм
2100
Высота, мм
2100
Колесная база, мм
2380
Дорожный просвет, мм
210
Технические характеристики автошасси УТП
Тип автомобиля
повышенной проходимости, двухосный, с
колесной формулой 4×4
Полная масса снаряженного автомобиля, кг
2500
Расчет экипажа, включая водителя, человек
3
Технические характеристики двигателя
Тип двигателя, л
дизельный, с непосредственным вспрыском
ЗМЗ-5143.10
Рабочий объем двигателя
2,24
Номинальная мощность двигателя, кВт (л·с)
72 (98)
Максимальный крутящий момент, Н-м (кгс·м)
216 (22,0)
Коробка передач
механическая, синхронизированная,
пятиступенчатая
Эксплуатационные показатели автошасси УТП
Расход топлива, л/100 км, не более
15,5
Максимальная скорость движения, км/ч
120
Максимальный угол подъема, град (%)
31 (60)
Глубина преодолеваемого брода, м
0,7
Минимальный радиус поворота, м
6,3
Технические характеристики аппаратуры топопривязки
Среднеквадратическая погрешность определения приращений
прямоугольных координат в диапазоне географических широт
от 70 южной широты до 70 северной широты при пройденном пути
до 50 км и времени движения до 2 ч. %, не более
0,15
Среднеквадратическая погрешность определения высот точек
стояния УТП в диапазоне высот
от 0 до 3000 м и перепадом высот
на отдельно взятом маршруте до 200 м, при времени движения
до 1 ч и пройденного пути до 10 км
(без учета погрешности определения исходной высоты),
м, не более
10
Предельная погрешность первоначального определения
исходного дирекционного угла продольной оси УТП
за время не более 24 мин (при времени
готовности 12 мин) и при последующих определениях
в том же запуске ССТККУ за время не более
13 мин, д.у., не более:
- в диапазоне температур от минус 50 до минус 10С
6,0
- в диапазоне температур от минус 10 до минус 50С
2,0
Предельная погрешность удержания текущего дирекционного угла УТП за 1 ч работы, д.у., не более
2,0
Предельная погрешность определения углов наклона на стоянке, д.у., не более
2,0
Время подготовки аппаратуры и оборудования к работе, мин, не более
36
Время непрерывной работы, ч, не более
24
Потребляемая мощность аппаратуры и оборудования, кВт, не более
1,5
Напряжение питания постоянного тока от бортсети
<img file="00000001.tif" he="6" wi="8" img-content="undefined" img-format="tif" />
с коэффициентом пульсации, %, не более
5
Таким образом, в предлагаемом универсальном топопривязчике на базе легкового транспортного средства повышенной проходимости решена задача по достижению технического результата, заключающегося в создании универсального комплекса навигации и топогеодезической привязки, обладающего высоким информационно-аналитическим потенциалом, возможностью мобильного перемещения с высокой скоростью по всем типам дорог и пересеченной местности за счет применения легкового автошасси повышенной проходимости, обладающего высокой маневренностью и скоростной составляющей, достаточной энергетической базой для размещения необходимого комплекса аппаратных средств.