ТРЕНАЖЕР ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ И ПОДГОТОВКИ БОЕВОГО РАСЧЕТА ПОДВИЖНОГО КОМПЛЕКСА ВООРУЖЕНИЯ

Предлагаемая полезная модель относится к техническим средствам обучения и может быть использована, например, для тренировки и подготовки боевых расчетов танков и боевых машин пехоты в условиях синтезированной фоно-целевой обстановки и имитации динамического подобия движения подвижного комплекса вооружения по пересеченной местности.
Широко известны тренажеры для подготовки операторов комплексов вооружения, расположенных на подвижных носителях, содержащие установленный на динамической платформе имитатор кабины боевого отделения с расположенными в нем имитаторами пультовой аппаратуры модуля наводчика и модуля командира, а также аппаратно-программный комплекс и рабочее место инструктора в составе вычислителя и двух мониторов, с помощью которых осуществляется выбор программ обучения и отображение информации действий операторов на всех этапах обучения (см., например, патенты №65275 кл. G09B 9/00 от 06.04.2007 г.; №67770 кл. F41G 3/26 от 04.06.2007 г.; №66503 кл. F41G 3/26 от 25.04.2007 г.; №67753 кл. G09B 9/00 от 04.06.2007 г. и др.).
Однако известные тренажеры характеризуются низкими функциональными и техническими возможностями. Так, например, не обеспечивают обучение слаженности в работе боевого расчета, а именно командира, наводчика и водителя из-за отсутствия рабочего места модуля управления, а также не обеспечивают имитацию кругового обзора местности, что в целом снижает эффективность обучения боевого расчета.
Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному является тренажер для обучения и тренировки операторов боевого отделения подвижного комплекса вооружения, содержащий расположенный на динамической платформе имитатор кабины боевого отделения с рабочими местами наводчика и командира с имитаторами пультовой аппаратуры этих рабочих мест, аппаратно-программный комплекс в составе трех вычислителей и рабочее место инструктора (см., например, патент №89265 кл. G09B 9/00 от 24.07.2009 г.).
Данный тренажер не имеет в своем составе имитатор модуля отделения управления и имитатор командирской башенки для имитации кругового обзора местности, т.е. также характеризуется низкими функциональными и техническими возможностями, что также снижает эффективность его применения и качество обучения, так как требует после себя дополнительного доучивания в реальных условиях на заключительных и контрольных этапах обучения.
Перед авторами стояла задача создания конкурентноспособного тренажера с широкими функциональными возможностями обучения боевых расчетов как перспективных, так и модернизируемых, и стоящих на вооружении подвижных комплексов с использованием синтезированной фоно-целевой обстановки, с обеспечением динамического подобия движения подвижного комплекса вооружения по пересеченной местности.
Конкретно задача решена за счет того, что тренажер для обучения и подготовки боевого расчета подвижного комплекса вооружения, содержащий установленные на раздельных динамических платформах имитатор кабины модуля управления и имитатор кабины боевого отделения с расположенными в нем модулями наводчика и командира, аппаратно-программный комплекс в составе пяти вычислителей, объединенных между собой посредством сетевого коммутатора в единую локальную сеть, и рабочее место инструктора в составе подключенного к сетевому коммутатору аппаратно-программного комплекса дополнительного вычислителя и двух видеомониторов, к одному из которых подключены клавиатура и манипулятор «мышь», а видеовходы и информационные входы видеомониторов подключены соответственно к первому и второму видеовыходам и к первому и второму информационным выходам дополнительного вычислителя, первые и вторые видеовыходы первого, второго и третьего вычислителей аппаратно-программного комплекса подключены соответственно к первому, второму, третьему, четвертому, пятому и шестому видеовходам модуля наводчика, третий информационный выход/вход первого вычислителя подключен к седьмому входу/выходу модуля наводчика, третий информационный выход третьего вычислителя подключен к управляющему входу динамической платформы имитатора кабины боевого отделения, первый и второй видеовыходы четвертого вычислителя подключены к одноименным входам модуля командира, третий информационный вход/выход которого подключен к одноименному выходу/входу четвертого вычислителя, видеовыход пятого вычислителя подключен к видеовходу модуля управления, информационный вход/выход которого подключен к информационному выходу/входу пятого вычислителя, управляющий выход которого подключен к одноименному входу динамической платформы имитатора кабины модуля управления; модуль наводчика, включающий в себя имитаторы пультовой аппаратуры наводчика в составе прицела-дальномера, многоканального прицела наводчика, казенной части пушки, ствольной коробки пулемета, пульта управления наводчика, указателя вертикального положения пушки, механизма поворота башни, механизма подъема пушки, азимутального указателя, тепловизора и стопора башни, подключенных к микропроцессорному блоку управления имитаторами пультовой аппаратуры модуля наводчика, два имитатора приборов наблюдения, видеовходы имитаторов прицела-дальномера, многоканального прицела наводчика, азимутального указателя, тепловизора и приборов наблюдения являются соответственно первым, вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым видеовходами модуля наводчика, а информационный вход/выход микропроцессорного блока управления является его седьмым входом/выходом; модуль командира, включающий в себя имитаторы пультовой аппаратуры командира в составе прицела командира, стопора командирской башенки, пульта управления баллистическим вычислителем, тепловизора, пульта управления командира и пульта загрузки автомата заряжания, подключенных к микропроцессорному блоку управления имитаторами пультовой аппаратуры модуля командира, информационный вход/выход которого является третьим входом модуля командира, а видеовходы имитатора прицела командира и тепловизора являются соответственно первым и вторым его видеовходами, отличающийся тем, что в него дополнительно введены шестой и седьмой вычислители, а в модуль командира - имитатор вращающейся командирской башенки, выполненный в виде вращающегося цилиндрического каркаса, на внутренней стенке которого закреплен имитатор прицела командира, по обе стороны от которого установлены по два имитатора приборов наблюдения, видеовходы которых являются соответственно четвертым, пятым, шестым и седьмым входами модуля командира и подключены к соответствующим выходам шестого и седьмого вычислителей, на внешней стороне основания цилиндрического каркаса закреплен зубчатый погон, который через шестерни соединен соответственно с валом шагового электродвигателя и через муфту с валом датчика углового положения имитатора командирской башенки, установленные на крыше имитатора кабины боевого отделения, на которой также установлены ограничительные упоры и два концевых выключателя, взаимодействующие с копиром, установленным на зубчатом погоне, а также блок управления имитатором командирской башенки, первый вход которого является одновременно восьмым входом модуля командира и подключен к третьему управляющему выходу седьмого вычислителя, второй, третий, четвертый, пятый и шестой входы блока управления имитатором командирской башенки подключены соответственно к дополнительному выходу имитатора прицела командира, к выходу имитатора стопора командирской башенки, к выходу датчика углового положения, к первому и второму концевому выключателю, а выход блока управления подключен к входу шагового электродвигателя.
Блок управления имитатором командирской башенки включает в себя программируемый контроллер, согласующее устройство и программируемый блок управления шаговым электродвигателем, выход которого подключен к входу шагового электродвигателя, при этом входы программируемого контроллера подключены соответственно через согласующее устройство к третьему управляющему выходу седьмого вычислителя, к дополнительному выходу имитатора прицела командира, к выходу имитатора стопора командирской башенки, к выходу датчика углового положения имитатора командирской башенки, к первому и второму концевому выключателю, а выход программируемого контроллера подключен к входу программируемого блока управления шаговым электродвигателем.
Имитатор стопора командирской башенки выполнен на базе индуктивного датчика, при этом сам датчик установлен на корпусе имитатора кабины боевого отделения, а стопор в виде подвижной рукоятки установлен на боковой стенке цилиндрического каркаса имитатора командирской башенки.
Кроме того, над верхним основанием имитатора командирской башенки установлен трапецеидальный кронштейн, жестко закрепленный к корпусу имитатора кабины боевого отделения, в центре которого, а также цилиндрического каркаса, выполнены отверстия, через которые пропущены видео и информационные кабели к имитатору прицела командира и видеомониторам, расположенным внутри вращающегося цилиндрического каркаса имитатора командирской башенки.
Предлагаемый тренажер обладает совокупностью существенных признаков, неизвестных из уровня технических решений подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «Новизна» для полезной модели.
Сущность полезной модели поясняется с помощью чертежей, где на:
- фиг. 1 представлена структурная схема тренажера;
- фиг. 2 - структурная схема имитаторов пультовой аппаратуры модуля наводчика;
- фиг. 3 - структурная схема имитаторов пультовой аппаратуры модуля командира;
- фиг. 4 - кинематическая схема имитатора командирской башенки;
- фиг. 5 - структурная схема блока управления имитатором командирской башенки;
- фиг. 6 - общий вид тренажера;
- фиг. 7 - вид командирской башенки сверху;
- фиг. 8 - вид командирской башенки изнутри модуля командира;
- фиг. 9 - рабочее место инструктора.
Тренажер (фиг. 1) содержит имитатор 1 кабины боевого отделения с модулями 2 и 3 соответственно наводчика и командира, динамическую платформу 4, имитатор 5 кабины модуля 6 управления, динамическую платформу 7, аппаратно-программный комплекс 8 в составе вычислителей 9, 10, 11, 12, 13, дополнительно введенных вычислителей 14 и 15 и сетевого коммутатора 17, рабочее место 17 инструктора в составе вычислителя 18, двух видеомониторов 19 и 20 и подключенных к видеомонитору 19 клавиатуру 21 и манипулятор 22 «мышь».
Модуль 2 наводчика (фиг. 2) включает в себя имитаторы пультовой аппаратуры наводчика в составе прицела-дальномера 23, многоканального прицела 24 наводчика, казенной части 25 пушки, ствольной коробки 26 пулемета, пульта 27 управления наводчика, указателя 28 вертикального положения пушки, механизма 29 поворота башни, механизма 30 подъема пушки, азимутального указателя 31, тепловизора 32, стопора 33 башни, микропроцессорный блок 34 управления имитаторами пультовой аппаратуры наводчика и два прибора 35 и 36 наблюдения, выполненных на базе малогабаритных видеомониторов, например, типа PD050VX6 (LF), поставщик ООО «Элснаб» г. Санкт-Петербург.
Модуль 3 командира (фиг. 3) включает в себя имитаторы пультовой аппаратуры командира в составе прицела 37 командира, стопора 38 командирской башенки, пульта 39 управления баллистическим вычислителем, тепловизора 40, пульта 41 управления командира, пульт 42 загрузки автомата заряжания, подключенных к микропроцессорному блоку 43 управления имитаторами пультовой аппаратуры модуля 3 командира.
Дополнительно в модуль 3 командира введен имитатор 44 вращающейся командирской башенки, выполненный в виде вращающегося цилиндрического каркаса 45 с установленными внутри него имитатором прицела 37 командира, четырьмя приборами 46, 47, 48 и 49 наблюдения, выполненных на базе малогабаритных видеомониторов. На внешней стороне основания (на фиг.3 условно не показано) цилиндрического каркаса 45 закреплен зубчатый погон 50, который через шестерни 51 и 52 соединен соответственно с валом шагового электродвигателя 53 и через муфту 54 - с валом датчика 55 углового положения имитатора 44 командирской башенки, установленные на крыше имитатора 1 кабины боевого отделения, на которой также установлены ограничительные упоры 56 и 57 (см. фиг. 4) для ограничения поворота командирской башенки и два концевых выключателя 58 и 59, в качестве которых используются индуктивные датчики, срабатывание которых происходит при сближении с копиром 60, установленном на зубчатом погоне 50.
Для управления шаговым электродвигателем 49 имитатора 44 командирской башенки в него дополнительно введен блок 61 управления. Блок 61 управления (см. фиг. 5) включает в себя программируемый контроллер 62, согласующее устройство 63 и программируемый блок 64 управления шаговым электродвигателем 53.
Имитатор стопора 38 командирской башенки 44 выполнен на базе индуктивного датчика, например, типа ВБ2…, срабатывание которого осуществляется при сближении со стопором 65 (фиг.4), установленным на боковой стенке вращающегося цилиндрического каркаса 45. При этом сам датчик 38 установлен на корпусе имитатора 1 кабины боевого отделения.
Для подвода видео и информационных кабелей к имитатору прицела 37 командира и видеомониторам 46, 47, 48 и 49, расположенным внутри вращающегося цилиндрического каркаса 45, над верхним основанием имитатора 44 командирской башенки установлен трапецеидальный кронштейн (на фиг. 4 условно не показан), жестко закрепленный к корпусу имитатора 1 кабины боевого отделения, в центре которого, а также в центре цилиндрического каркаса 45 выполнено отверстие 66.
С помощью согласующего устройства 63 в блоке 61 управления осуществляется преобразование управляющих сигналов с третьего выхода вычислителя 14 в уровни ТТЛ, поступающие на первый вход программируемого контроллера 62. В качестве согласующего устройства 63 может быть использован преобразователь USB/RS-232 ADAM-4562, а программируемый контроллер 62 может быть выполнен на базе микросхемы ATmega-16PU и микросхем 533 серии.
С помощью программируемого контроллера 62 осуществляется формирование управляющих сигналов для программируемого блока 64 управления шаговым электродвигателем 53 (сигналы задания скорости движения, останова, пуска, переброса скорости и др.).
Сигналы управления для движения имитатора 44 командирской башенки при этом могут формироваться как программно в вычислителе 14 (режим целеуказания), так и вручную с помощью органов управления имитатора пульта 37 командира.
В качестве программируемого блока 64 управления может быть использован, например, блок SMSD-8,0, работающий совместно с шаговым электродвигателем FL86STH118-6004A (поставщик и разработчик ООО «РШФ Электропривод» г. Санкт-Петербург).
С помощью датчика 55 осуществляется формирование сигналов углового положения имитатора 44 командирской башни в горизонтальной плоскости, которые поступают на четвертый вход блока 61 управления, а также через согласующее устройство 63 в вычислитель 14. В качестве датчика 55 углового положения может быть использован, например, датчик ЛИР-ДА119А-3-Н-13-05-RS-3-2-1,0-В (поставщик ОАО «СКБ ИС» г. Санкт-Петербург).
В качестве динамических платформ 4 и 7 в тренажере может быть использована трехстепенная динамическая платформа ДП-03 (разработчик ОАО «Тренажерные системы» г. Тула), в качестве имитатора 5 кабины модуля 6 управления - кабина МОУ-184 КЖРИ.455151.002 (разработчик ОАО «МСКБ» г. Муром Владимирской обл.), а в качестве вычислителей 9…15 - универсальная вычислительная машина РАМЭК-011-153.10 (разработчик ЗАО «РАМЭК-ВС» г. Санкт-Петербург).
Выбор и запуск учебных задач, ввод тестовой информации и управление работой тренажера в целом осуществляется инструктором с помощью клавиатуры 21 и манипулятора 22 «мышь» в соответствии с программами, установленными в вычислителе 18, и информацией, отображаемой на видеомониторах 19 и 20.
Функционирование имитаторов пультовой аппаратуры модулей 2, 3 и 6 наводчика, командира и водителя осуществляется под управлением микропроцессорных блоков 34 и 43 наводчика и командира (блок управления пультовой аппаратурой модуля 6 управления на чертежах условно не показан), в которых производится предварительная обработка сигналов с имитаторов пультовой аппаратуры и передача их по последовательному интерфейсу в вычислители 9, 11 и 15.
Принцип действия тренажера основан на моделировании динамики движения подвижного комплекса вооружения по реальной местности, отработке и привитии боевому расчету навыков по обращению с пультовой аппаратурой, подготовке приборов прицеливания и наблюдения к работе и по ведению стрельбы различными типами снарядов из пушки или пулемета согласно руководящих документов к «Курсу стрельб…» (см., например, «Руководство по действиям экипажа при вооружении танка Т-72Б», - М., Воениздат, 2001 г.).
Информационное подобие тренажера по зрительному восприятию реальной обстановки обеспечивается формированием в вычислителях 9…15 и выводом на экраны видеомониторов имитаторов пультовой аппаратуры модулей 2, 3 и 6 обучаемого расчета синтезированной фоно-целевой информации, аналогичной информации, наблюдаемой номерами расчета в реальных условиях.
Динамическое подобие тренажера обеспечивается решением в вычислителях 9, 11, 12, 14 и 15 дифференциальных уравнений движения комплекса вооружения и целей, а также полета снарядов в реальном масштабе времени, и воспроизведением алгоритмов работы номеров расчета и циклограмм функционирования систем комплекса вооружения.
Работа тренажера осуществляется с использованием синтезированной фоно-целевой обстановки. Запуск задач на выполнение согласно «Курсу стрельб…» комплекса вооружения организован в виде систем многоуровневых меню и производится инструктором.
Тренажер работает следующим образом.
После запуска задачи на выполнение наводчик, командир и водитель производят приведение имитаторов пультовой аппаратуры своих рабочих мест в модулях 2, 3, и 6 в боевое положение в соответствии с разделом «Действия экипажа при приведении боевого отделения и вооружения в боевое положение» «Руководства по применению…» комплекса вооружения. При этом в полях зрения имитаторов прицела-дальномера 23, многоканального прицела 24, приборов 35 и 36 наблюдения наводчика, прицела 37, приборов 46…49 наблюдения командира, а также на видеомониторе водителя появляется синтезированное изображение фоно-целевой обстановки. Аналогичная информация по выбору инструктора отображается и на видеомониторах 19 и 20 рабочего места инструктора. Если по условиям выполнения задачи стрельба производится в движении комплекса вооружения, то динамические платформы 4 и 7 по сигналам с вычислителей 11 и 15 имитируют это движение по выбранной инструктором местности.
С помощью органов управления имитатора пульта 27 по видеомонитору многоканального прицела 24 наводчик производит поиск цели и наведение центральной метки прицела на цель (при ручном наведении с помощью имитаторов механизмов 29 и 30 поворота башни и подъема пушки и автоматически при целеуказании от командира). После чего определяет значение дальности по шкале дальности, высвечиваемой на изображении видеомонитора, и нажимает кнопку измерения дальности на имитаторе прицела-дальномера 23, на котором при этом высвечивается значение дальности и загорается индикатор готовности ведения стрельбы. После нажатия кнопки «Пуск» на имитаторе пульта 27 на видеомониторе имитатора прицела 24 наблюдается имитация выстрела, полет снаряда и момент его разрыва на цели или врезания в землю.
Все операции наводчик и водитель выполняют по командам командира, который после запуска задачи на выполнение поворотом стопора 65 производит расстопорение имитатора 44 командирской башенки, при этом на видеомониторах приборов 46…49 наблюдения и видеомониторе прицела 37 появляется синтезированное изображение фоно-целевой обстановки. По изображениям приборов 46…49 наблюдения командир (ручной режим) производит поиск цели и вручную доворот имитатора 44 командирской башенки до совмещения линии визирования прицела 37 с целью, после чего нажатием и удержанием кнопки «ЦУ» производится разворот и остановка башни комплекса вооружения на цели. Имитация разворота башни при этом осуществляется путем плавного изменения фоно-целевой обстановки на видеомониторах наводчика и командира, формируемой вычислителями 9…15, по сигналам датчика 55 углового положения имитатора 44 командирской башенки. В режиме автоматического целеуказания по управляющим сигналам, формируемым вычислителем 14, производится автоматический переброс имитатора 44 командирской башенки в направление на цель.
При имитации и отработке различных неисправностей командир может брать стрельбу из пушки на себя (дублированный режим), производит установку поправок на имитаторе пульта 39 управления баллистическим вычислителем и стрельбу из пулемета. При этом порядок действий обучаемого расчета на тренажере при выполнении поиска целей, подготовке и производстве «стрельбы» при любых условиях окружающей стрельбы, «повреждениях» и «неисправностях» комплекса вооружения полностью соответствует действиям наводчика, командира и водителя реального образца вооружения и производится согласно «Курса стрельб…» и «Руководства по применению…» комплекса вооружения.
Результаты выполнения обучаемым расчетом действий во всех режимах работы записываются в базу данных аппаратно-программного комплекса 8 для последующей оценки и ведения статистики процесса обучения.
По сравнению с известными предлагаемый тренажер обладает широкими функциональными, техническими и методологическими возможностями, позволяет в полной мере проводить отработку навыков боевой работы, как раздельно наводчика, командира и водителя подвижного комплекса вооружения, так и отрабатывать слаженность работы боевого расчета с возможностью всестороннего и объективного контроля.