Стенд для испытания транспортируемых на подвижных носителях устройств для обнаружения скрытых объектов
TEST BENCH FOR HIDDEN OBJECT DETECTION DEVICES TRANSPORTED ON MOBILE CARRIERS

Предлагаемое изобретение относится к области испытательной техники, предназначенной для проверки работоспособности, определения технических характеристик и оптимальных режимов работы специальных устройств, предназначенных для дистанционного обнаружения различных скрытых объектов на местности, в том числе и взрывоопасных, - на и под поверхностью грунта (укрывающей среды), например, инженерных боеприпасов (ИБ) наземного применения.
В настоящее время все большее распространение получают устройства дистанционного обнаружения скрытых на местности объектов (далее по тексту - УДОСО), в основу действия которых положено отражение или вторичное излучение электромагнитных колебаний, например радарные или аналогичные системы, использующие отражение или вторичное излучение волн различного диапазона /1…3/.
Исходя из специфики действия данных устройств и с учетом того, что они способны осуществлять поисковое зондирование достаточно больших участков местности, естественно, предложено устанавливать их на различного рода подвижные транспортные средства-носители, - на бронетехнику /4/, беспилотные летательные аппараты (дроны) /5/, вертолеты /6/ и даже на дирижабли /7/. Причем, как следует из вышеупомянутых источников информации, испытания УДОСО осуществляются преимущественно и непосредственно с реальных подвижных носителей, что влечет большие материальные затраты (например час эксплуатации вертолета МИ-8 по данным 2013 года составляет порядка 3000-3500 $), а также не всегда осуществимо исходя из погодных условий. Кроме того, следует учитывать и необходимость дополнительных затрат на перебазирование носителей в районы с различными характеристиками укрывающих сред (грунтов). Универсальные же стендовые комплексы для испытаний УДОСО практически отсутствуют.
В работе /8/ предложена конструкция ручного транспортного средства для испытаний многочастотного СВЧ-датчика для обнаружения мин на специальном грунтовом полигоне с площадками с основными типами почв: песка, чернозема, суглинка и т.д., имеющих широкую вариацию в их диэлектрических свойствах. Недостатком данного транспортного средства является то, что оно пригодно для испытания только маломощных УДОСО, и не обеспечивает защиты персонала от воздействия СВЧ излучения.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является лабораторный экспериментальный стенд 191, содержащий опорные стойки, размещенную между ними горизонтальную направляющую с установленной на ней подвижной кареткой с несущей платформой, на которую в свою очередь устанавливается испытываемое УДОСО, а также распределенные между основаниями стоек участки с различными укрывающими средами.
Наряду с рядом достоинств, таких как возможность дистанционного управления и обеспечение защиты обслуживающего персонала от вредных излучений, данный стенд имеет ряд недостатков:
- исходно лабораторное исполнение стенда не позволяет использовать его для испытаний УДОСО в натурных климатических условиях внешней среды;
- также, в силу лабораторного исполнения, работоспособность стенда обеспечивается только при наличии минимального зазора излучающей системы с поверхностью укрывающей среды, т.к. при подъеме излучающей системы на некоторую высоту, соответствующую реальным условиям применения, будут генерироваться паразитные отраженные сигналы от конструкций стенда и ограждающих поверхностей помещения, что приведет к существенному искажению результатов испытаний;
- заложенное в конструкцию массивное исполнение горизонтальной направляющей усложняет возможность создания стенда, размещаемого вне помещений, с относительно большой длиной (несколько десятков метров) и скоростью перемещения (соответствующей планируемому носителю) каретки с несущей платформой (и соответственно испытываемого УДОСО), что требуется для обеспечения адекватности условий испытаний условиям применения;
- сложность регулирования (установки) положения несущей платформы по вертикали относительно располагающихся под ней участков с различными укрывающими средами;
- сильное ограничение, - по количеству, линейным размерам в направлении перемещения каретки с несущей платформой, а также по глубине размещаемых объектов, подлежащих обнаружению с помощью испытываемых УДОСО, - участков с различными укрывающими средами;
- в стенде не предусмотрена возможность воздействия на УДОСО физических факторов, например, таких как вибрационное воздействие и электромагнитное излучение, присущих конкретному предполагаемому носителю, что также не обеспечивает адекватность условий испытаний условиям применения.
Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение возможности проведения испытаний различных типов УДОСО в натурных природно-климатических условиях с обеспечением адекватности условий испытаний условиям применения, а также снижение материальных затрат на испытания.
Решение задачи достигается тем, что в известном стенде для испытания транспортируемых на подвижных носителях устройств для обнаружения скрытых объектов, содержащим опорные стойки, размещенную между ними горизонтальную направляющую с установленной на ней подвижной кареткой с несущей платформой, а также распределенные между основаниями стоек участки с различными укрывающими средами, в соответствии с изобретением горизонтальная направляющая выполнена из троса, подвижная каретка снабжена приводом регулируемого вертикального перемещения несущей платформы, платформа снабжена вибровозбудителем и генератором электромагнитных помех, а участки с различными укрывающими средами выполнены в виде мобильных платформ с коробчатыми кузовами.
Необходимость и достаточность вышеуказанных отличительных признаков предложенного технического решения может быть пояснена следующим образом.
Выполнение размещенной между опорными стойками горизонтальной направляющей из троса сильно облегчает конструкцию, и позволяет обеспечить:
- большую длину перемещения каретки с несущей платформой и УДОСО (подвижных элементов), - порядка 50…70 и более метров;
- скорость перемещения подвижных элементов, - до нескольких десятков километров в час, соответствующую предполагаемому носителю;
- возможность относительно плавных разгона до требуемой скорости и последующего останова подвижных элементов на длине перемещения между опорными стойками;
Вышеуказанные преимущества тросовой направляющей позволят максимально обеспечить адекватность условий испытаний УДОСО относительно к условиям применения по кинематическим характеристикам носителя.
Кроме того, выполнение направляющей из троса позволяет использовать ее наряду с опорными стойками, а также кареткой с несущей платформой как основные элементы канатной дороги кольцевого или маятникового движения, - одноканатной, когда тросовая направляющая будет одновременно тяговым устройством для каретки, или же двухканатной, когда тросовая направляющая является несущим канатом, а каретка снабжена дополнительным тяговым канатом. Для привода тяговых канатов может использоваться расположенная у одной из опорных стоек силовая установка с электролебедками.
Снабжение подвижной каретки приводом регулируемого вертикального перемещения несущей платформы обеспечит возможность как предварительной установки положения несущей платформы по вертикали относительно располагающихся под ней участков с различными укрывающими средами, так и ее регулирования в процессе горизонтального перемещения подвижных элементов стенда для компенсации возможного провисания тросовой направляющей.
Для максимального снижения возможности возникновения продольных колебаний (относительно горизонтального направления движения) несущей платформы при ее разгоне или торможении при останове, привод ее вертикального перемещения целесообразно выполнить в виде управляемой цепной подвесной системы, с использованием втулочно-роликовых однорядных, многорядных или пластинчатых цепей, с ориентацией осей вращения шарнирных элементов параллельно горизонтальному перемещению платформы.
Вибровозбудитель (в предпочтительном исполнении генерирующий колебания минимум по двум осям) и генератор электромагнитных помех, установленные на платформе, предназначены для имитации воздействия на УДОСО реальных физических факторов, присущих конкретному предполагаемому носителю, что также повышает адекватность условий испытаний реальным условиям применения.
Наконец, исполнение участков с различными укрывающими средами, расположенных между опорными стойками в направлении перемещения каретки с несущей платформой, в виде мобильных платформ с коробчатыми кузовами позволяет регулировать, по крайней мере ступенчато, линейные размеры участка с заданными свойствами укрывающей среды, а при надлежащей глубине коробчатых кузовов - глубину размещаемых объектов, подлежащих обнаружению с помощью испытываемых УДОСО.
Кроме того, размещение различных укрывающих сред в коробчатых кузовах мобильных платформ позволит вместо специального грунтового полигона с площадками с основными типами почв (укрывающих сред) иметь более полный набор укрывающих сред с различными физическими характеристиками с возможностью быстрого их регулирования (например посредством искусственного увлажнения), а также осуществлять их быструю замену в планируемой зоне использования для конкретных испытаний УДОСО.
Коробчатые кузова платформ предпочтительно изготавливать из радиопрозрачных материалов, например из стеклопластика.
Изобретение поясняется следующей графической информацией:
На фиг. 1 в качестве примера представлен вариант принципиальной схемы стенда для испытания транспортируемых на подвижных носителях устройств для обнаружения скрытых объектов.
Для упрощения изображения силовая установка для приведения в движение по (или совместно) с горизонтальной направляющей подвижной каретки с несущей платформой, электрические линии для привода вертикального регулируемого перемещения несущей платформы, вибровозбудителя, генератора помех и питания испытываемого УДОСО, а также проводные линии связи используемых по необходимости измерительных и регистрирующих элементов с контрольно-измерительной и регистрирующей аппаратурой и сама аппаратура условно не показаны.
Стенд для испытания транспортируемых на подвижных носителях устройств для обнаружения скрытых объектов содержит опорные стойки 1, размещенную между ними горизонтальную направляющую 2 с установленной на ней подвижной кареткой 3 с несущей платформой 4, а также распределенные между основаниями стоек участки 5 с различными укрывающими средами. Горизонтальная направляющая 2 выполнена из троса, подвижная каретка 3 снабжена приводом 6…8 регулируемого вертикального перемещения несущей платформы 4, включающего мотор-редуктор 6, размещенную на общем валу систему звездочек 7 и цепную подвесную систему 8. Несущая платформа 4 снабжена вибровозбудителем 9, и генератором электромагнитных помех 10, а участки с различными укрывающими средами выполнены в виде мобильных платформ с коробчатыми кузовами 11. Необходимое натяжение или приведение в движение горизонтальной направляющей 2 осуществляется через шкивы 12. Испытываемое УДОСО 13 прикреплено к столу вибровозбудителя 9.
Работа стенда осуществляется в следующим образом.
Подлежащие обнаружению объекты помещают в заданных позициях и на заданной глубине относительно поверхности на участках с укрывающими средами 5, расположенных в кузовах мобильных платформ 11. Снаряженные таким образом мобильные платформы 11 устанавливают в необходимом порядке и ориентации под горизонтальной направляющей 2 между опорными стойками 1, или на траверсе проекции планируемого горизонтального перемещения каретки, в некотором от нее отдалении.
Подвижная каретка 3 предварительно размещается вблизи одной из опорных стоек 1.
Испытываемое УДОСО 13 прикрепляется к столу вибровозбудителя 9, с ориентацией чувствительных элементов в направлении движения, после чего посредством привода регулируемого вертикального перемещения 6…8 осуществляется подъем несущей платформы 4 на заданную высоту относительно поверхности участков с укрывающими средами 5.
Подвижная каретка 3 посредством собственного привода, отдельного тягового троса, или несущего троса, выполняющего одновременно роль горизонтальной направляющей 2, приводится в движение в направлении к противоположной опорной стойке. Одновременно включаются испытываемое УДОСО 13, а также вибровозбудитель 9 и генератор помех 10, имитирующие воздействие на УДОСО реальные физические (динамические и полевые) факторы, присущие конкретному предполагаемому носителю.
В процессе последующего перемещения с заданной скоростью совместно с кареткой 3 и несущей платформой 4, испытываемое УДОСО, в основу действия которого положено отражение или вторичное излучение радиоволн или электромагнитных колебаний иных диапазонов, в процессе работы зондирует участки с укрывающими средами 5, расположенные в кузовах мобильных платформ 11, и в результате выявляет скрытые в них подлежащие обнаружению объекты, с фиксацией их координат относительно траектории перемещения.
Управление стендом предполагается осуществлять в дистанционном режиме, поэтому воздействие на обслуживающий персонал опасных излучений от УДОСО исключается.
Таким образом, стенд предложенной конструкции обеспечивает возможность проведения испытаний различных типов УДОСО в натурных природно-климатических условиях с обеспечением адекватности условий испытаний условиям применения, а также снижение материальных затрат на испытания, ввиду исключения потребности использования для испытаний реальных подвижных транспортные средств-носителей с сопутствующими затратами на их эксплуатацию.
Источники информации, принятые во внимание при оформлении заявки:
1) Финкельштейн М.И., Карпухин В.И., Кутев В.А., Метелкин В.Н. Подповерхностная радиолокация. Под ред. Финкельшнтейна М.И. - М.: Радио и связь, 1994, - 216 с.
2) Дикарев В.И., Заренков В.А., Заренков Д.В. Методы и средства обнаружения объектов в укрывающих средах. Под ред. Заренкова В.А. - СПб.: Наука и Техника, 2004, - 280 с.
3) Савенко С.А. Перспективы использования методов обнаружения мин и взрывчатых веществ - Магнитогорск: - Наука и военная безопасность №2, 2006, стр. 58-60. (https//наука-и-безопасность.рф)
4) Анохин В.Л., Батанов А.Ф., Гамазов Н.И., Миннегулов А.К. Мобильный носитель поискового оборудования и способ управления им / Патент РФ №2168146, F41H 11/16, 2001
5) Патент WO 2019050298 A1, F41H 11/136, Method for detecting and removing landmines using drones, 2019
6) Патент JP 2018155460 A, F41H 11/13, Land mine detection system and land mine detection method, 2018
7) http://airships.narod.ru/mineseeker/mineseeker.html/ Дирижабль снова в строю
8) Васильев И.А., Геннадиева Е.Г., Ивашов СИ., Макаренков В.И., Метальников В.М., Разевиг В.В., Саблин В.Н., Шейко А.П. Многочастотный СВЧ-датчик для обнаружения мин - Радиотехника, №2, 1999, стр. 49-52.
9) Васильев И.А., Ивашов СИ., Саблин В.Н. Широкозахватная радиотехническая система обнаружения мин. Радиотехника. №4, вып.29, Радиолокационные системы и системы радиоуправления, №5, 1998, стр. 55-58.