СТРЕЛКОВЫЙ ТРЕНАЖЕР
RIFLE SIMULATOR

Изобретение относится к средствам для обучения и тренировке в прицеливании и может быть использовано для обучения начинающих стрелков и для совершенствования навыков в точности прицеливания опытных стрелков, для визуального и инструментального наблюдения и контроля за процессом прицеливания при стрельбе патроном.
Известен прибор «ортоскоп» для визуального наблюдения процесса прицеливания, состоящий из треноги с закрепленной на ней площадкой с установленными полупрозрачными стеклами (зеркалами) (см. А.Я. Корх. Совершенствование в пулевой стрельбе, г.Москва, изд. ДОСААФ, 1975, с.30-32). Первое стекло расположено на линии прицеливания между стрелком и оружием с прицельными приспособлениями и повернуто под углом. Второе стекло расположено под углом к первому, а с правой стороны площадки крепится диоптр для наблюдения за процессом прицеливания. Поскольку стекло, через которое смотрит стрелок, и мишень неподвижны, то на передней стороне первого стекла отражается изображение мишени, а также взаиморасположение мушки в прорези по отношению к мишени. Картина прицеливания на втором стекле видится уже в перевернутом (истинном) изображении. Первое стекло не ограничивает поле зрения стрелка, а тренер через боковой диоптр на втором стекле наблюдает картину прицеливания. На место бокового диоптра устанавливают неподвижно фото-, кино-, телеаппаратуру, что повышает удобство процесса прицеливания, а также позволяет фиксировать действия стрелка и повторять их для анализа, что повышает эффективность тренировки.
Однако при прицеливании через полупрозрачное стекло, стрелок видит все те же прицельные приспособления и мишень, разноудаленные от глаза, что не исключает ошибок в зрительном восприятии, то есть в правильной фокусировке взгляда стрелка (мушка четко - мишень расплывчато) (см. А.А. Юрьев. Пулевая спортивная стрельба, г.Москва, изд. Физкультура и спорт, 1979, стр.228-230).
Средства видеонаблюдения, установленные на ортоскопе, имеют свою постоянную фокусировку в отличие от глаза стрелка и позволяют наблюдать неточности в прицеливании, а вот ошибка стрелка в фокусировке взгляда на мишени остается не зафиксированной. Данная ошибка, часто повторяющаяся длительное время, приводит к формированию устойчивых, неправильных навыков и снижает результативность.
Известно также устройство игра «Тир» (по а.с. №489928, МКИ F41J 1/02 от 02.01.1974 г.), содержащее корпус с шарнирно укрепленным в нем пистолетом со спусковым механизмом, кинематически связанным с иглой для пробивания мишени из прозрачной пленки, установленной между проекционным устройством и объективом. При этом мишень проектируется в увеличенном размере на экран, установленный за объективом на расстоянии до 5 метров.
После прицеливания по проекции мишени производят спуск курка, при этом игла делает пробоину в мишени. Пробоина проектируется на экран и видна, как результат произведенного «выстрела», а точность «выстрела» обеспечивается правильным положением иглы относительно мишени при прохождении линии прицеливания через центр проекции мишени.
Поскольку в известном устройстве прицеливание производится по проекции мишени, удаленной от глаза стрелка, и обычными прицельными приспособлениями, разноудаленными от глаза, то это не позволяет исключить ошибки в зрительном восприятии разноудаленных объектов прицеливания. Все это снижает эффективность тренировки.
Известно также устройство «Стрелковый тренажер» (патент России №2065130 МКИ F41G 3/26 от 12.07.1993 г., опубликован 10.08.96, Бюллетень №22), содержащий оружие, формирователь изображения прицельных приспособлений, выполненный в виде проекционного устройства с фокусирующей оптической системой и контуром мушки в фокальной плоскости, установленного в механизме вращения, кинематически связанном с оружием при прицеливании, и в виде светонепроницаемого экрана, выполненного по контуру прицела, установленного на оружии и вводимого при прицеливании между экраном и проекционным устройством, а формирователь изображения мишени выполнен в виде прозрачного экрана с изображением мишени, установленного между экраном и проекционным устройством, механизм вращения выполнен в виде универсальной шарнирной подвески с внутренним кольцом или рамкой, снабженной верхним и нижним поводками, закрепленными на внутреннем кольце, установочной вилки, закрепленной на неподвижном звене вертикальной оси вращения подвески, кинематически связанной до прицеливания с верхним поводком, водилом, установленным на оружии с возможностью перемещения вдоль оружия, кинематически связанным при прицеливании с нижним поводком, экран, установленный на оружии.
В нем стрелок, ориентируясь по изображению мишени и поводку на проекционном устройстве, поднимает макет оружия с экраном и прорезью прицела на линию прицеливания, взаимодействует водилом на оружии с поводком проекционного устройства, которое формирует на экране подвижное, четко сфокусированное, теневое изображение мушки, теневое, расплывчатое изображение мишени и теневое, слегка расплывчатое изображение прорези прицела. Совмещая на экране теневые изображения относительно друг друга, стрелок достигает правильного их расположения и завершает спуск.
В известном тренажере объекты прицеливания переведены в одну плоскость на экран с заданной четкостью изображений, что не позволяет стрелку расфокусировать их глазом. Его зрительное восприятие прицельных приспособлений и мишени в каждой попытке (выстреле) 100% правильно и однообразно. Это позволяет быстро сформировать правильный и устойчивый навык, а также позволяет тренеру наблюдать процесс прицеливания под углом к экрану в реальном времени и корректировать действия стрелка.
Однако из-за расположения формирователя изображения мушки в проекционном устройстве, установленном в шарнире и вне оружия, не позволяет получить параллельные смещения оружия, а только исключительно угловые смещения мушки в прорези. Это не позволяет выполнять тренировку в прицеливании по нескольким мишеням, например, в упражнении МП-8 по пяти мишеням (см. А.А. Юрьев. «Пулевая спортивная стрельба», г.Москва, изд. Физкультура и спорт, 1973, стр.216-217).
Известно также из закона прямолинейного распространения света, что если непрозрачный предмет освещать источником света, то наблюдается подобие между контуром предмета и его тенью на экране, которое соответствует геометрическому проецированию. При этом свет заходит в область геометрической тени вследствие дифракции и на экране формируется расплывчатый контур предмета. При этом, чем ближе к экрану предмет, тем четче его контуры и наоборот (см. Н.П. Гвоздева. Теория оптических систем и оптического измерения, г.Москва, изд. Машиностроение, 1981, стр.15).
Сущность изобретения заключается в том, что стрелковый тренажер по патенту России №2065130 МКИ F41G 3/26 от 12.07.1993 г., опубликован 10.08.96 г., бюллетень №22, содержащий оружие, формирователь изображения мишени, формирователь изображения прорези прицела, формирователь изображения мушки, установленный на шарнире, проекционное устройство, верхний и нижний поводки, установленные на шарнире, водило, экран, установленный на оружии, согласно изобретению, снабжен предплечником, выполненным в виде съемного соединительного устройства, закрепляемого на предплечьи стрелка, и в виде поводков с шарниром, установленных на основании тренажера и соединенных между собой устройством для изменения углов установки нижнего поводка, с выполненным на нем гибким, упругим элементом и контактным элементом, взаимодействующим с предплечьем стрелка через соединительное устройство, при этом верхний поводок, с установленным на конце водилом, проходит под шарниром формирователя изображения мушки, выполненного в виде двухплечего рычага, первое его плечо взаимодействует с водилом, а на конце второго плеча установлен непрозрачный экран по форме мушки.
Это позволяет, при прицеливании, предплечнику оставаться неподвижным продолжением предплечья стрелка, относительно которого угловые повороты кисти с оружием обеспечивают адекватную подвижность мушки относительно прорези прицела. При этом она установлена практически в одной плоскости с прорезью прицела. Это позволяет переводить оружие с управляемой мушкой с мишени на мишень и наблюдать процесс прицеливания со стороны, под углом, в реальном времени.
Установка тренажера сбоку стрелкового оружия позволяет наблюдать со стороны за процессом прицеливания в реальном времени при стрельбе патроном по нескольким мишеням. Реально видеть положение мушки в прорези прицела до выстрела, в момент выстрела, после выстрела.
Установка проекционного устройства с блоком питания на основании тренажера, напротив экрана, позволяет наблюдать стрелку и тренеру одновременно процесс прицеливания близкий к реальному, с заданной четкостью изображений, при переводе прицеливания с мишени на мишень в упражнении МП-8.
Установка на стрелковом тренажере видеоустройства обеспечивает наблюдение на экране монитора ПК за процессом прицеливания в реальном и прошедшем времени, на тренировке «вхолостую» и при стрельбе патроном, дистанционно, наблюдать на одном мониторе несколько стрелков одновременно.
Все это повышает эффективность тренировок, позволяет быстро сформировать правильный, устойчивый навык в правильном зрительном восприятии прицельных приспособлений и мишени и в точности прицеливания.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 (на двух листах) - схема стрелкового тренажера, отделенного от оружия в продольном разрезе.
На фиг.2 - поперечный разрез по А-А на фиг.1, опора с шарниром формирователя изображения мушки.
На фиг.3 (на двух листах) - стрелковый тренажер, установленный на макете оружия сверху.
На фиг.4 - вариант исполнения соединительного устройства «скоба-спица».
На фиг.5 - вариант соединительного устройства «шарик-желобок».
На фиг.6 - вариант соединительного устройства «спица-кольцо».
На фиг.7 - вид по Б на фиг.3, вид сверху на тренажер без кожуха.
На фиг.8 - стрелковый тренажер на макете оружия с проекционным устройством, экраном.
На фиг.9 - вид по Е на фиг.8, вид на экран с теневыми изображениями.
На фиг.10 (на двух листах) - положение частей механизма при чрезмерном наклоне кисти вниз.
На фиг.11 - вид сверху, положение частей механизма при чрезмерном повороте кисти влево.
На фиг.12 - тренажер, установленный сбоку стрелкового оружия, с видеоустройством.
На фиг.13 - вид по Ж на фиг.12, вид сверху на тренажер, установленный сбоку стрелкового оружия.
Стрелковый тренажер 1 содержит продольное основание 2, на котором располагаются основные части, закрытые кожухом 3. Тренажер 1 установлен на макете оружия 4 сверху (фиг.3). В задней части основания 2 на шарнире 5 установлен предплечник 6, выполненный из двух поводков. Нижний поводок 7 расположен вдоль предплечья стрелка и соединяется с ним посредством другой части предплечника 6, выполненной в виде съемного соединительного устройства 8, закрепляемого на предплечье стрелка, которая содержит съемную манжету 9 с пружинным элементом внутри. На манжете 9 выполнен контактный регулируемый элемент в виде рычага 10, установленного в сферическом шарнире, а на конце рычага 10 установлен магнит 11. Нижний поводок 7 предплечника 6 имеет собственный магнит 12, установленный на конце телескопического элемента 13, соединенный с ним гибкий, упругий элемент 14, регулировочно-соединительное устройство 15, соединяющее его с верхним поводком 16 предплечика 6, который проходит вдоль основания 2 внутри опоры 17. На конце поводка 16 установлено водило 18 в виде кольца или пластины с отверстием. Формирователь изображения мушки 19 с шарниром 20 установлен вверху опоры 17. Возможен вариант установки шарнира 20 в кожухе 3 без опоры 17. Первое плечо 21 формирователя изображения мушки 19 выполнено в виде иглы и входит в отверстие водила 18 с зазором. На втором плече 22 формирователя изображения мушки 19 установлен непрозрачный экран 23 по форме мушки. На основании 2 перед мушкой 23 установлен с минимальным зазором формирователь изображения прорези прицела 24 в виде непрозрачного экрана по форме прорези прицела из тонкого материала. Он имеет вариант установки на кожухе 3 после мушки 23 (фиг.8), а на его первоначальное место, на основание 2, устанавливается экран 25 в корпусе 26, а на противоположном конце основания 2 устанавливается корпус 27 с проекционным устройством 28 и блоком питания 29.
В пространстве между экраном 25 и корпусом 27 проекционного устройства 28 размещается (при прицеливании) формирователь изображения мишени 30, выполненный из прозрачного экрана 31 с изображением мишени 32, и устанавливается вне тренажера на стене, на треноге.
На экране 25 теневые изображения, расплывчатое - мишени 33, слегка расплывчатое - прорези прицела 34 и четкое - мушки 35 (фиг.9). На основании 2 в задней части крепится на штанге 38 видеоустройство 39 под углом к экрану 25.
Варианты исполнения соединительного устройства 8 (фиг.4).
На нижнем поводке 7 предплечника 6, на конце спицы 13 выполнен контактный элемент скоба 12, а на соединительном устройстве 8, в виде съемной манжеты 9 с регулирующим элементом 10, в виде двух сферических шарниров с винтом затяжки, в котором установлен контактный элемент - спица 11.
(Фиг.5) На конце поводка 7 выполнен контактный элемент - шарик 12, а на соединительном устройстве - 8 - контактный элемент - желобок 11.
(Фиг.6) На конце поводка 7 - контактный элемент - спица 13, а на соединительном элементе 8 - контактный элемент - кольцо 11.
Аналогичным будет вариант, если вместо кольца 11 на фиг.6 выполнить скобу.
Аналогичный вариант (на фиг.5) «колесико-желобок».
Регулирующие элементы 10 на соединительном устройстве 8 могут иметь исполнение: на одном сферическом шарнире; в виде прицелов простых конструкций с поправками вверх-вниз, а в его прорезь входит спица поводка 7; в виде металлического уголка 90° для перемещения (поправки) магнитов контактных элементов 11.
Съемная манжета 9 также имеет несколько вариантов исполнения:
1. Из стальной широкой пружины в форме буквы С, охватывающей предплечье стрелка, обклеенная изнутри тканью или обшитая кругом и без дополнительных креплений или с креплениями из ткани «репейник».
2. Из пластика в виде муфты, разрезанной снизу.
3. Из пластика в виде муфты, состоящей из двух шарнирно соединенных и подпружиненных половинок с выступающими частями для нажима на них при разъеме.
4. В виде разъемной муфты чисто из широкой тканой ленты типа «репейник».
5. Упрощенный вариант: рукав спортивной одежды снизу плотно обтянут вокруг предплечья и зафиксирован зажимом, а на верху наклеена (пришита) площадка из ткани «репейник» для крепления регулирующего и контактного элементов и т.д.
Для крепления тренажера 1 сбоку стрелкового оружия 4 (фиг.12, 13) выполнены регулируемые кронштейны 36 и 37. Горизонтальная ось шарнира 5 совпадает с условной горизонтальной осью Y поворота кисти вверх-вниз, а вертикальная ось шарнира находится в одной плоскости с вертикальной осью Z поворота кисти влево-вправо на расстоянии R1 от точки 0 пересечения осей.
На штанге 38, закрепленной в задней части основания 2, крепится видеоустройство 39. Его оптическая ось проходит по линии прорези прицела - мишень, мушка 23 в расчет не берется, так как находится в одной плоскости с прицелом.
(Фиг.3, 7) Стрелковый тренажер 1, установленный сверху на макете оружия 4, работает следующим образом. Удерживая макет оружия 4 с тренажером 1 в положении для прицеливания, стрелок свободной рукой адаптирует нижний поводок 7 предплечника 6, направляя его вдоль предплечья, воздействует при этом на регулировочно-соединительное устройство 15, отклоняет нижний поводок 7 вниз и вправо (с учетом анатомии руки). Телескопический элемент 13 устанавливают в среднее положение. Затем на предплечье устанавливают соединительное устройство 8, ориентируя поворотный рычаг 10 с магнитом 11 напротив магнита 12 нижнего поводка 7, и застегивают манжету 9. Грубая настройка (предварительная).
Перемещая поворотный рычаг 10 влево-вправо, вверх-вниз, достигают правильного положения мушки 23 в прорези прицела 24. Тонкая настройка завершена.
Предплечник 6, соединенный одним концом, через соединительное устройство 8, с предплечьем стрелка и установленный серединой в шарнире 5 с вертикальной осью, совпадающей с условной вертикальной осью Z поворота кисти влево-вправо, становится неподвижным продолжением предплечья стрелка.
(Фиг.7, 11) Кистевые перемещения оружия 4 влево-вправо приводят к угловым смещениям относительно неподвижного предплечника 6, а именно, верхнего поводка 16 с водилом 18 на конце, которое удерживает на месте плечо 21 формирователя изображения мушки 19, а опора 17 с шарниром 20 и формирователем изображения мушки 19 при этом смещается относительно верхнего поводка 16 предплечика 6, что приводит к смещению мушки 23 влево-вправо относительно прорези прицела 24.
При значительном смещении оружия, например, влево (фиг.11), кожух 3 упирается в верхний поводок 16 предплечника 6, отклоняет его влево. При этом нижний поводок 7 начинает изгибаться в месте установки гибкого, упругого элемента 14. Деформируясь, он исключает поломки и сбои в настройке. При этом телескопический элемент 13 удлиняется. Как только усилие деформации превысит усилие сцепления магнитов 12 и 11, они расцепляются, а гибкий элемент 14 восстанавливается.
Для восстановления соединения частей предплечника 6 стрелок свободной рукой устанавливает телескопический элемент 13 в среднее положение и соединяет магниты 12 и 11.
При кистевом перемещении оружия 4 вверх-вниз горизонтальная ось шарнира 5 перемещается относительно условной горизонтальной оси Y поворота кисти вверх-вниз по радиусу R от точки пересечения осей 0 (фиг.3, 10). Шарнир 5 уходит от первоначального положения вперед-назад, а нижний поводок 7 предплечника 6 удлиняется или укорачивается за счет работы телескопического элемента 13. Предплечник 6 в этом случае незначительно просаживается (опускается). Компенсируется это применением соединительного устройства варианта «шарик-желобок» или «скоба-спица», подбирая наклон желобка или спицы для компенсации просадки. Водило 18 удерживает на месте плечо 21 формирователя изображения мушки 19, а опора 17 с шарниром 20 и серединой формирователя изображения мушки 19 перемещается вверх-вниз относительно неподвижного верхнего поводка 16 предплечника 6, что приводит к смещению мушки 23 вверх-вниз относительно прорези прицела 24.
При чрезмерных наклонах кисти, например вниз (фиг.10), телескопический элемент 13 удлиняется максимально, а затем изгибается гибкий, упругий элемент 14, исключая сбои в настройке, и далее происходит расцепление магнитов 12 и 11. Рабочее положение восстанавливается свободной рукой.
При использовании соединительных устройств 8 с контактными элементами вариантов «скоба-спица», «спица-скоба», «шарик-желобок» они работают следующим образом: Нижний поводок 7 предплечника 6 тяжелее верхнего поводка 16. Это обеспечивает контакт элементов. При повороте кисти с оружием 4 вниз контакт сохраняется, а когда кожух 3 давит на верхний поводок 16 предплечника 6, то контактный элемент 12 на конце нижнего поводка 7 (скоба, спица, шарик) свободно поднимается вверх, размыкая контакт с нижним контактным элементом 11 (желобок, скоба, спица), при этом гибкий, упругий элемент 14 не работает, а восстановление рабочего соединения достигается поворотом кисти с оружием вверх.
Стрелковый тренажер 1 с установленным на нем экраном 25 и проекционным устройством 28 (фиг.8, 9) работает следующим образом. Формирователь изображения мишени 30 устанавливают на треноге или стене на уровне линии прицеливания 40 с возможностью регулировки вверх-вниз под рост стрелка. Включают блок питания 29 проекционного устройства 28. Луч света формирует на экране 25 теневое изображение прорези прицела 34. После этого удерживают тренажер в положении для прицеливания и воздействия на поворотный рычаг 10, устанавливают теневое изображение мушки 35 в теневом изображении прорези прицела 34. После этого изготавливаются относительно формирователя изображения мишени 30. Поднимают тренажер для прицеливания так, чтобы прозрачный экран 31 с изображением мишени 32 вошел между корпусом 27 проекционного устройства 28 и экраном 25, а нижний край прозрачного экрана 31 не касался кожуха 3. Изображение мишени 32, удаленное от экрана 25, дает расплывчатое теневое изображение мишени 33 на экране 25. Стрелок, управляя положением кисти руки при прицеливании на экране 25, постоянно выравнивая теневые изображения мушки 35 и прорези прицела 34 относительно теневого изображения мишени 33 или нескольких мишений, перемещая оружие (тренажер) всей рукой или поворотом туловища, достигает правильного прицеливания с правильным зрительным восприятием (мишень - расплывчато, мушка - четко).
Установка видеоустройства 39 на штанге 38 производится под углом к экрану 25, чтобы не перекрывать стрелку обзор прицельных приспособлений (фиг.9).
(Фиг.12, 13) Стрелковый тренажер 1, установленный сбоку стрелкового оружия 4, работает следующим образом. Стрелковое оружие 4 наводят на реальную мишень, установленную на нужном расстоянии, используя собственные прицельные приспособления, и зажимают (закрепляют) неподвижно. Тренажер 1 с установленным на штанге 38 видеоустройством 39, работающим в режиме реального времени, выставляют на той же самой мишени, совмещая оптическую ось видеоустройства 39 по линии прорезь прицела - мишень. На мониторе уточняют совмещение и по готовности закрепляют (затягивают) крепления кронштейнов 36 и 37. После чего, оружие 4 с тренажером 1 удерживают в положении для прицеливания, используя упор, адаптируют нижний поводок 7 предплечника 6 вдоль предплечья стрелка, устанавливают соединительное устройство 8 на предплечье. Поворотом рычага 10 с магнитом 11, соединенным с магнитом 12 нижнего поводка 7, достигают правильного положения мушки 23 в прорези прицела 24. Затем приступают к практической стрельбе патроном. Картину прицеливания можно наблюдать в реальном и прошедшем времени на мониторе дистанционно как по одной мишени, так и по пяти.
Источники информации
1. Корх А.Я. Совершенствование в пулевой стрельбе, г.Москва, изд. ДО-СААФ, 1975, стр.30-32.
2. Юрьев А.А. Пулевая спортивная стрельба, г.Москва, изд. Физкультура и спорт, 1973, стр.228-230, 216-217.
3. Гвоздева Н.П. Теория оптических систем и оптических измерений, г.Москва, изд. Машиностроение, 1981, стр.15.
4. Авторское свидетельство №489928, МКИ F41J 1/02 от 02.01.1974 г.
5. Патент России №2065130, МКИ F41G 3/26 от 12.07.1993 г., опубликован 10.08.1996 г. Бюллетень №22 (прототип).