СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПОЯВЛЯЮЩЕЙСЯ МИШЕНЬЮ
CONTROL SYSTEM OF COLLAPSIBLE TARGET

Изобретение относится к мехатронике, в частности к учебно-тренировочным средствам, и может использоваться при разработке дистанционно управляемых тренажеров для стрельбы, предназначенных для приобретения практических навыков в прицельной стрельбе по мишеням из любых видов стрелкового оружия. Механизм управления появляющейся мишенью предназначен для имитации живой силы, бронетехники и действий противника путем создания мишенной обстановки в тирах, на полигонах и стрельбищах.
В уровне техники известен дистанционно управляемый полигонный тренажер для стрельбы, содержащий командный пункт, включающий взаимосвязанные между собой пульт управления, устройство отображения и документирования, при этом командный пункт соединен по дуплексным каналам связи с объектом управления мишенью (RU 2199078 С1, 20.02.2003).
Недостатком известного изобретения является невозможность осуществления манипуляций с мишенями.
Технический результат состоит в обеспечении манипуляций с мишенями, в возможности получения звуковых и световых имитаций.
Для этого в системе управления появляющейся мишенью, содержащей командный пункт, включающий взаимосвязанные между собой пульт управления, устройство отображения и документирования, при этом командный пункт соединен по дуплексным каналам связи с объектом управления мишенью, пульт управления выполнен в виде формирователя команд управления, формирователя запросов состояния механизма управления, соединенных с приемопередатчиком, объект управления мишенью выполнен в виде несущей рамы, на которой расположен электронный блок управления, соединенный с подъемным механизмом мишени, расположенные в корпусе и представляющие собой герметизированную несущую конструкцию, один конец поворотного вала подъемного механизма крепится на боковых стенках корпуса в подшипниках, установленных в цилиндрические упорные втулки, закрепленные в установленные отверстия боковых стенок, на другом конце поворотного вала закреплен Г-образный поворотный рычаг, содержащий зажимное устройство держателя мишени, в котором крепится щит мишени, вращение поворотного вала осуществляется в зоне чувствительности бесконтактного датчика положения, установленного на заглушке втулки первого конца вала и соединенного с контроллером электронного блока управления, содержащего световой имитатор, звуковой имитатор, датчик поражения, и средства контроля функционирования электронного блока управления, соединенные с контроллером и процессором, выполненным с возможностью приема команд управления и подачи их на подъемный механизм и на световой и звуковой имитаторы в заданные временные интервалы, с возможностью приема запроса состояния подъемного механизма и передачи статистической и диагностической информации в командный пункт.
В одном варианте подъемный механизм мишени выполнен с актуаторным приводом, обеспечивающим подъем-опускание мишени.
В другом варианте подъемный механизм мишени выполнен с редукторным приводом, обеспечивающим подъем-опускание и качание мишени в диапазоне ±45° от вертикали.
В третьем варианте подъемный механизм мишени выполнен с подъемно-поворотным механизмом, обеспечивающим подъем и опускание и качание мишени в диапазоне ±45° от вертикали и поворот мишени на угол 180° относительно продольной оси мишени независимо от процесса подъема.
Управление подъемным механизмом осуществляется цифровыми методами, реализованными в программном обеспечении контроллера электронного блока управления.
Г-образный поворотный рычаг закреплен на валу с помощью фиксирующей фрикционной муфты.
Г-образный поворотный рычаг выполнен с верхним плечом параллельным поворотному валу.
Г-образный поворотный рычаг выполнен с верхним плечом, перпендикулярным поворотному валу.
Бесконтактный датчик положения выполнен в виде цифрового датчика.
Дуплексный канал связи является проводным или радиоканалом.
Скорость передачи по дуплексному каналу связи не менее 9600 бод.
Питание подъемного механизма осуществляется как от внешнего, так и от автономного источника питания.
Интерфейс управления подъемного механизма и его программное обеспечение обеспечивают подключение к удаленной централизованной сервисной системе обслуживания.
Подъемный механизм выполнен с возможностью синхронной работы двух или более механизмов.
Электронный блок дополнительно соединен со световой рампой, предназначенной для освещения щита мишени в темное время суток.
На фиг.1 представлена функциональная схема заявленной системы, на фиг.2 - внешний вид подъемного механизма с актуаторным приводом, на фиг.3 - внешний вид подъемного механизма с редукторным приводом, на фиг.4 - внешний вид подъемного механизма с подъемно-поворотным механизмом.
Система управления появляющейся мишенью (фиг.1) содержит командный пункт 1, включающий взаимосвязанные между собой пульт управления 2, устройство отображения 3 и документирования, при этом командный пункт 1 соединен по дуплексным каналам связи 4 с объектом управления мишенью 5, пульт управления 1 выполнен в виде формирователя 6 команд управления, формирователя запросов 7 состояния механизма управления, соединенных с приемопередатчиком 8, объект управления мишенью 5 выполнен в виде несущей рамы 9, на которой расположен электронный блок управления 10, соединенный с подъемным механизмом мишени 11, расположенные в корпусе 12 и представляющие собой герметизированную несущую конструкцию, один конец поворотного вала 13 подъемного механизма 11 крепится на боковых стенках 14 корпуса в подшипниках, установленных в цилиндрические упорные втулки, закрепленные в установленные отверстия боковых стенок, на другом конце поворотного вала 15 закреплен Г-образный поворотный рычаг 16, содержащий зажимное устройство 17 держателя мишени, в котором крепится щит мишени, вращение поворотного вала осуществляется в зоне чувствительности бесконтактного датчика 18 положения, установленного на заглушке втулки второго конца вала и соединенного с контроллером 19 электронного блока управления 10, содержащего световой имитатор 20, звуковой имитатор 21, датчик поражения 22, и средства контроля 23 функционирования электронного блока управления 10, соединенные с контроллером 19 и процессором 24, выполненным с возможностью приема команд управления и подачи их на подъемный механизм и на световой и звуковой имитаторы в заданные временные интервалы, с возможностью приема запроса состояния подъемного механизма и передачи статистической и диагностической информации в командный пункт 1.
Система управления появляющейся мишенью работает следующим образом.
Для малых мишеней щит мишени крепится в зажимном устройстве 17 держателя мишени, установленном на Г-образном поворотном рычаге 16.
Для обеспечения возможности работы со всеми типами мишеней используется три типа подъемных механизмов:
а) ПМ с актуаторным приводом, обеспечивающий только подъем-опускание мишени. В зависимости от типа примененного актуатора рабочий момент принимает значение из ряда: 5.5, 11, 20, 40, 60 кг/м. Соответствующее рабочему моменту время подъема/опускания имеет значение из ряда: 1.2, 2.4, 4.8, 7.2 с (фиг.2);
б) ПМ с редукторным приводом, обеспечивающий подъем-опускание и качание мишени в диапазоне ±45° от вертикали (рабочий момент 2,5 кг·м, при этом время подъема/опускания мишени составляет 0,7 с) (фиг.3);
в) ПМ с подъемно-поворотным механизмом, обеспечивающий подъем-опускание и качание мишени в диапазоне ±45° от вертикали (рабочий момент 2,5 кг·м, при этом время подъема/опускания мишени составляет 0,7 с) и поворот мишени на угол 180° относительно продольной оси мишени независимо от процесса подъема (фиг.4).
Подъем мишени (вращение относительно горизонтальной оси) может осуществляться на угол 0-90° и обратно для механизма типа а) и на угол 0-135° для механизмов типа б) и в) относительно горизонтального положения мишени. Для механизма типа в) поворотный механизм осуществляет независимое от подъема вращение мишени относительно продольной оси (поворот мишени) на угол 0-180°.
В корпусе подъемного механизма 11 типа а) размещается электрический актуатор и электронный блок управления 10 (ЭБУ). Подъем мишени осуществляется путем поворота выходного рабочего вала воздействием штока актуатора на поворотный рычаг, жестко связанный с валом. Шток актуатора крепится к оси поворотного рычага посредством шарнирной головки. Основание актуатора через крепежное отверстие заднего наконечника фиксируется осью поворота в горизонтальной плоскости на внутренней втулке резинового сайлент-блока, прикрепленного скобой к задней стенке корпуса.
В корпусе подъемного механизма 11 типа б) размещается мотор-редуктор червячного типа. Вращение с шкива выходного вала редуктора передается на шкив рабочего вала при помощи зубчато-ременной передачи.
В подъемном механизме 11 типа с) для поворота выходного вала применена идентичная варианту б) кинематическая схема. Поворот мишени относительно продольной оси осуществляется дополнительным редуктором червячного типа, при этом для минимизации габаритов и снижения моментов инерции двигатель редуктора размещается в расширении выходного рабочего вала.
Во всех вариантах исполнения корпус представляет герметизированную несущую конструкцию, поворотный вал крепится на боковых стенках корпуса в подшипниках, установленных в цилиндрические упорные втулки, приваренные в установочные отверстия боковых стенок. Со стороны крепления поворотного рычага подшипник фиксируется на валу стопорным кольцом. С другой стороны вала подшипник фиксируется гайкой, наворачиваемой на конец вала с установкой необходимого рабочего зазора подшипников. Для крепления мишени используется один конец поворотного вала, выходящий за габариты корпуса. Поворот мишени осуществляется с помощью Г-образного поворотного рычага, закрепленного на валу фиксирующей фрикционной муфтой. В механизмах используются два типа Г-образных рычагов с верхним плечом, параллельным рабочему валу (для подъема - опускания мишени) или перпендикулярным рабочему валу (для организации режима "появления" и качания мишени). Вращение вала отслеживается бесконтактным датчиком положения 18, установленным на заглушке втулки второго конца вала.
Управление работой механики подъемного механизма осуществляется электронным блоком управления (ЭБУ) 10. ЭБУ состоит из каркаса (основание и крышка) и ячейки. ЭБУ крепится в корпусе ПМ 11 и может извлекаться из него без снятия крышки корпуса ПМ. Крепление обеспечивает доступ к органам управления и разъемам ЭБУ, установленным на его крышке. ЭБУ управляется по каналу связи (КС), реализованному в проводном и(или) беспроводном (радио) варианте. Обе реализации КС обеспечивают прием (передачу) информации на расстояние не менее 2000 м с темпом передачи информации не менее 9600 бод от внешнего пульта управления.
ЭБУ обеспечивает прием по каналу связи, подтверждение приема и выполнение следующих основных команд:
1) установить состояние,
2) установить положение мишени,
3) включение/выключение световой и звуковой имитации,
4) выдать состояние,
5) выдать статистическую и диагностическую информацию.
ЭБУ обеспечивает временной учет наработки оборудования подъемного механизма, контроль его состояния, контроль правильности выполнения команд с хранением и выдачей информации и кодов ошибок на пульт управления.
ЭБУ обеспечивает следующие типы световой и звуковой (независимо друг от друга) имитации для различных типов оружия:
- одиночный выстрел;
- короткая очередь;
- длинная очередь;
- взрыв (с подрывом имитатора).
Световая рампа (СР) предназначена для освещения щита мишени в темное время суток. Освещение может осуществляться в белом и/или инфракрасном световых диапазонах. Источниками света является линейка светодиодных модулей, управляемых ЭБУ.
Световой имитатор (СИ) предназначен для имитации световых эффектов, возникающих при стрельбе из различного стрелкового оружия. В качестве источника света используется мощный светодиод с управлением от ЭБУ.
Звуковой имитатор (ЗИ) предназначен для имитации звуковых эффектов, возникающих при стрельбе из различного стрелкового оружия. Управление ЗИ осуществляется ЭБУ.
Электропитание подъемного механизма может осуществляться либо от автономного блока питания (АБП), либо от внешнего источника 24 В. АБП имеет законченную конструкцию, обеспечивающую его размещение рядом с ПМ на несущей раме. Зарядка АБП может осуществляться от внешнего источника.
Датчик поражения 18 (ДП) предназначен для регистрации попаданий в щит мишени. Датчик реализован по принципу пассивного звукового локатора (ПЗЛ), реагирующего на звуковую волну объектов, движущихся в определенном диапазоне скоростей и фиксирующих объекты, траектория которых проходит через створ мишени в ее текущем положении. Траектория движения объектов рассчитывается сигнальным процессором датчика попаданий, факт пересечения створа мишени определяет контроллер ЭБУ.
- Подъемный механизм представляет собой механическую конструкцию с электронным управлением, в котором управление механикой и электроникой осуществляется цифровыми методами, реализованными в программном обеспечении контроллера 19 ЭБУ.
- Для управления манипуляциями мишеней используются цифровые бесконтактные датчики положения рабочих валов подъемного и поворотного механизмов, что обеспечивает реализацию интеллектуальных алгоритмов управления приводами.
- Система команд ПМ и алгоритмы управления обеспечивают манипуляции мишенями, соответствующие реальным действиям живой силы противника.
- Конструкция и система команд ПМ обеспечивают его работу в горизонтальном, вертикальном и наклонном положениях, при этом конечное положение мишени может быть скорректировано относительно угла наклона установки подъемного механизма.
- В ПМ реализована встроенная система программно-аппаратного контроля правильности функционирования электроники ЭБУ и алгоритмов управления с выдачей результатов на вышестоящие средства управления.
- Управление подъемным механизмом может осуществляться как по проводной линии, так и по радиоканалу.
- Питание подъемного механизма может осуществляться как от внешнего, так и от автономного источника питания.
- Интерфейс управления ПМ и его программное обеспечение обеспечивают подключение к удаленной централизованной сервисной системе обслуживания.
- ПМ обеспечивает фронтальный или поворотный подъем мишени в зависимости от типа используемого Г-образного поворотного рычага.
- ПМ обеспечивает подъем мишени с ее разворотом на 180° независимо от процесса подъема.
- ПМ обеспечивает синхронную работу двух и более механизмов.
Механизм обеспечивает установку легких мишеней и манипуляции ими: подъем на заданный угол, подъем с поворотом на заданный угол, поворот на заданный угол в поднятом состоянии. Для имитации бронетехники используются два или более механизмов в синхронном режиме работы, манипулирующих составными частями мишени. Механизм обеспечивает подключение световых и звуковых средств имитации и управление ими.