Способ определения безопасного положения оператора носимого и выносного противотанкового ракетного комплекса при стрельбе в положении лежа и система для его осуществления
METHOD AND SYSTEM FOR DETERMINING THE SAFE POSITION OF THE OPERATOR OF A PORTABLE AND REMOTE ANTI-TANK GUIDED MISSILE COMPLEX WHEN SHOOTING IN THE PRONE POSITION

Группа изобретений относится к системам профессиональной подготовки военных специалистов, используемым при обучении, тренировках и практической деятельности операторов противотанковых ракетных комплексов (ПТРК).
В настоящее время при стрельбе операторов в положении лежа из выносных и переносных ПТРК стоит задача отработки навыков безопасной стрельбы. Оператор может быть травмирован при сходе противотанковой управляемой ракеты (ПТУР) отлетающими элементами задней крышки транспортно-пускового контейнера (ТПК) при неправильном расположении частей тела относительно центральной оси ТПК.
Существуют способы и устройства для определения углового положения поверхности объекта. Известен способ и устройство определения углового положения поверхности объекта [Патент РФ 2548939 «Способ определения углового положения поверхности объекта и устройство для его осуществления»]. Способ заключается в том, что на контрольную поверхность наносят зеркально-отражающий участок покрытия и формируют с помощью светопроводящей системы и световода вращающейся оптической насадки зонирующий поток излучения. При циклическом изменении направления зонирующего потока излучения на контролируемую отражающую поверхность получают отраженные измерительные потоки. Регистрируют отраженные потоки излучения, преобразуют их в измерительные электрические импульсы, получают опорные электрические импульсы и по временному интервалу между серединами измерительных и опорных электрических импульсов определяют угловое положение поверхности.
Устройство для определения углового положения поверхности объекта содержит источник излучения - световодную систему, состоящую из двух жгутов светодиодов, а также фотоприемник, два компаратора, формирователь уровней компарирования, два блока выделения середин электрических импульсов, блок регистрации временных интервалов, электродвигатель, оптическую насадку и светодиод оптической насадки. При этом оптическая насадка выполнена в виде полого цилиндра, световод оптической насадки установлен диаметрально в боковой стенке цилиндра, введена метка опорного сигнала, установленная на оптической насадке, а также импульсный датчик опорного сигнала.
Указанные способ и устройство, однако, не позволяют определять положение оператора при стрельбе из положения лежа по подвижным целям и отрабатывать навыки безопасной стрельбы из-за необходимости обеспечения статического (неподвижного) положения объекта контроля (оператора) и неизменности его формы (положения тела) в течение измерительного процесса.
Известно изобретение [Патент РФ 114772 «Интерактивный тир с контролем положения стрелка»]. Интерактивный тир содержит управляющий компьютер, проектор для формирования проекционного изображения, средство регистрации поражения мишени, а также средство определения расположения стрелка в пространстве с обеспечением изменения формируемого изображения при изменении положения стрелка. При этом средство определения расположения стрелка может состоять из оптических датчиков, датчиков дистанции и т.д.
Недостатком такого устройства является невозможность оценки зоны безопасного положения стрелка в процессе постоянного изменения положения его корпуса и ног, особенно при стрельбе по подвижным целям ввиду отсутствия возможности контроля его безопасного расположения. Указанное устройство, таким образом, не позволяет определять положение оператора при стрельбе из положения лежа и отрабатывать навыки безопасной стрельбы.
В настоящее время контроль расположения оператора в момент имитации схода динамического объекта в положении лежа, без использования подготовленной позиции, осуществляется инструктором путем визуального замера угла между продольной осью ракеты и положением ближайшей точки корпуса оператора угломерными средствами (угольниками, транспортирами) или визуально с помощью природных или организованных угломерных ориентиров [Методические рекомендации. Материально-техническое и методологическое обеспечение обучения расчетов комплекса 9К128М на базе выносной пусковой установки 9П163М]. Однако определение положения оператора указанными средствами не позволяет с достаточной точностью определять положение оператора для предотвращения травматизма при стрельбе и не позволяет проводить тренировки по отработке безопасных положений для стрельбы, что может привести к травме голеностопного сустава и бедра стрелка - оператора располагающегося в опасной зоне отстрела задней крышки ТПК.
Технической задачей предполагаемой группы изобретений является создание способа и системы для выработки навыков безопасной работы оператора при стрельбе в положении лежа из ПТРК посредством контроля положения частей тела оператора и подачи сигнала о его нахождении в опасной зоне перед нажатием на спусковой механизм.
Для решения поставленной технической задачи в способе определения безопасного положения оператора носимого и выносного ПТРК при стрельбе в положении лежа, основанном на измерении углового положения оператора в безопасной зоне разлета элементов задней крышки, для определения положения оператора в безопасной зоне проводят наложение на голеностопный сустав и бедро оператора светодиодных манжет, формируют с помощью электронно-оптического координатора, расположенного в районе задней крышки транспортно-пускового контейнера, приемное поле обзора светодиодных манжет с угловыми размерами равными угловому полю разлета составных частей задней крышки ПТУР, при этом фиксируют фотодиодным датчиком попадание светового потока со светодиодной манжеты на электронно-оптический координатор и через усилитель фототока воздействуют на генератор для подачи звукового сигнала на головные телефоны оператора.
В системе для определения безопасного положения оператора носимого и выносного ПТРК при стрельбе в положении лежа, содержащей средство контроля положения оператора, которое выполнено в виде электронно-оптической системы, содержащей передатчик углового положения оператора между центром задней крышки ракеты и ближайшей линией корпуса оператора и приемник контроля углового положения, при этом передатчик углового положения оператора между центром задней крышки ракеты и ближайшей линией корпуса оператора содержит светодиодные манжеты, зафиксированные на голеностопном суставе и бедре оператора, которые содержат группы светодиодных триад ИК излучения, закрепленные в установочных манжетах под углами к направлению приема ИК излучения и подключенные к модулятору светодиодного излучения, направленные в сторону приемника контроля углового положения оператора, содержащего оптическую систему с объективом, в фокальной плоскости которой располагается фотодиодный датчик, при этом объектив развернут на угол соответствующий углу максимального разлета задней крышки ракеты в направлении ближайшей линии корпуса оператора, линзы, и блок оповещения нахождения оператора в зоне разлета задней крышки звуковым сигналом в шлемофоне оператора.
При обучении в составе компьютерного тренажера в устройство может быть введено буферное устройство для обеспечения интерфейсной связи с управляющей ПЭВМ.
При стрельбе в составе выносных и переносных ПТРК в состав системы может быть введен блок блокировки пуска ПТУР.
Предлагаемые способ и система для определения безопасного положения оператора носимого и выносного противотанкового управляемого комплекса при стрельбе в положении лежа обладают совокупностью существенных признаков, не известных из уровня техники для изделий подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для группы изобретения.
Заявляемые способ и система для определения безопасного положения оператора носимого и выносного противотанкового управляемого комплекса при стрельбе в положении лежа, по мнению заявителя и авторов, соответствует критерию «изобретательский уровень», т.к. они явным образом не следует из уровня техники, т.е. не известны из доступных источников научной, технической и патентной информации на дату подачи заявки.
Сущность изобретения поясняется фигурами.
На фиг. 1 представлена проекция опасной зоны в горизонтальной плоскости; на фиг. 2 - проекция опасной зоны в вертикальной плоскости; на фиг. 3 - общий вид светодиодной манжеты; на фиг. 4 - структурная схема устройства контроля положения оператора относительно центральной оси ПТУР при стрельбе лежа из выносных и переносных ПТРК; на фиг. 5 - общий вид приемника углового положения оператора; на фиг. 6 - расположение опасной зоны в вертикальной плоскости и в горизонтально - грунтовой плоскости при сходе ракеты.
Система для определения безопасного положения оператора носимого и выносного ПТРК при стрельбе в положении лежа содержит средство контроля положения оператора, выполненное в виде электронно-оптической системы контроля положения оператора, содержащей приемник углового положения оператора 1, выполненный в виде приемного электронно-оптического блока контроля положения оператора, представляющий электронно-оптический координатор 2, установленный в районе задней крышки ТПК, оптическая ось которого развернута в сторону оператора относительно центральной оси ТПК на телесный угол (α=β=γ=ε и равный 60°, где α, β - вертикальная составляющая телесного угла разлета крышки, γ, ε - горизонтальная составляющая телесного угла разлета крышки), позицией 3 обозначены оптическая ось электронно-оптического координатора в горизонтальной и вертикальной плоскости соответственно, и передатчик углового положения оператора 4, содержащий светодиодные манжеты 5 или светодиодные ремни, установленные на суставах голеностопа и бедра оператора. Позицией 6 обозначены зоны отстрела задней крышки в горизонтальной и вертикальной плоскости соответственно, 7 - статическая зона электронно-оптического координатора в горизонтальной и вертикальной плоскостях, 8 - проекция безопасной зоны в горизонтальной и вертикальной плоскостях соответственно.
Светодиодные манжеты 5 представляют собой светодиодные триады 9 из ИК источников излучения, развернутые в установочных манжетах 10 под углами к направлению приема ИК излучения и подключенные к модулятору светодиодного излучения 11, служащему для задания частоты модуляции излучения светодиодных триад 9 из ИК источников, и автономной аккумуляторной батарее 12 с кабелем электрической связи 13 для подзарядки аккумуляторных батарей от внешнего источника питания. Ремень 14 с фиксатором ремня 15 служит для фиксации манжет на голеностопном суставе и бедре оператора.
Аналогично ремню 14 светодиодной манжеты, представленной на Фиг. 1, выполнен крепежный ремень 16, предназначен для крепления приемного устройства для контроля положения оператора к пусковой трубе ПТУР. Однако его можно заменить на другую конструкцию на базе металлического обода.
Приемник углового положения оператора 1 содержит фотодиодный датчик 17, полосовой усилитель 18, автономная аккумуляторная батарея 19, генератор звукового сигнала 20, сканер продольного положения 21. Сканер продольного положения 21 содержит оптическую систему из линзы 22 и длиннофокусного объектива 23, которые в зависимости от типа пусковой установки (9П156, 9П135, 9П131 и др.) могут заменяться на другие с иными фокусными расстояниями и габаритами, например на объектив 24 и линзу 25 с фокусным расстоянием 30 мм, а также электродвигатель 26.
В фокальной плоскости объективов расположен фотодиодный датчик 27 с объективом 23, установленный с возможностью перемещения на угол разлета составных частей, устанавливаемых перемещением оси поворотной 28 в горизонтальной плоскости на отметку угломерной шкалы 29. При этом фотодиодный датчик 27 соединен с платой электронной 30.
Сканер поперечного направления предназначен для сканирования приемного устройства по вертикали и представляет собой полуось, скрепленную с боковой стенкой приемника углового положения, сопрягаемой с червячной передачей содержащей колесо 31 и червяк 32, работающих от исполнительного вала электродвигателя 26 и фиксируемых на предельный угол вертикального поворота переключающей опорой 33 и микропереключателем 34.
При обучении в составе компьютерного тренажера в систему может быть введено буферное устройство для фиксации опасного положения оператора в управляющей ПЭВМ.
В систему может быть дополнительно введен блок блокировки пуска ПТУР, выполненный, например, в виде электромагнитного реле, связанного с устройством пуска ракеты.
Реализация предлагаемого способа рассмотрена на примере работы системы с учетом вышеприведенного описания.
Для выработки навыков безопасной работы оператора при стрельбе из положения лежа из ПТРК и оценки безопасного положения оператора в положении лежа перед производством слежения за целью ему закрепляют ремнем 14 с фиксатором 15 на наиболее подверженных травматизму частях тела, а именно на правый голеностопный сустав и бедро, светодиодные манжеты 5, являющиеся светодиодными триадами 9 из ИК источников излучения, развернутыми в установочных манжетах 10 под углами к направлению приема ИК излучения. В районе задней крышки транспортно-пускового контейнера устанавливают электронно-оптический координатор 2, объектив которого отворачивают влево на угол элементов разлета крышки ПТУР относительно крайних точек правого голеностопного сустава и бедра оператора. Поз. 8 - проекция безопасной зоны в горизонтальной и вертикальной плоскостях соответственно.
При этом удаление элементов задней крышки ТПК до ближайшей точки возможного соприкосновения с грунтом определяют по зависимости:
где: D - удаление задней крышки ТПК до ближайшей точки возможного соприкосновения с грунтом;
зк
h - высота центральной оси транспортно-пускового контейнера ТПК на пусковой установке над поверхностью грунта;
L - длина горизонтальной проекции от задней крышки до ближайшей точки ее соприкосновения с грунтом.
При условии равенства телесного угла разлета задней крышки относительно центральной оси ТПК, т.е. α=β=γ=ε=60°, длину L определяют соотношением:
С учетом изложенного выражение (1) принимает вид:
В соответствии с опасными зонами отстрела задней крышки для ПТРК «Конкурс», «Метис», «Корнет » и их модификациями, значения зон α, β, γ, ε - зон разлета, устанавливают разворотом оси поворотной 28 в диапазоне горизонтальных углов сканирования от -60° до +60°, а по вертикали за счет рабочей зоны червячной передачи содержащей колесо 31 и червяк 32 от 0 до -60°. Ориентируют систему позиционирования по оси электронно-оптический координатор 2 - триада излучающих светодиодов 9 на угол предельного безопасного положения оператора.
В процессе двухкоординатного наведения прицельной марки пусковой установки на цель отслеживают по сигналу генератора звукового сигнала 20 взаимное положение поля обзора электронно-оптического координатора 2 и светодиодной триады 9 из ИК источников излучения.
При попадании оператора в опасную зону, т.е при наличии оптической связи передатчика и приемника излучения, определяют положение светодиодных триад 9 из ИК источников излучения светодиодных манжет 5 относительно оптической оси 3 электронно-оптического координатора 2, характеризующей достижение опасной зоны отстрела 6 задней крышки ПТУР в горизонтальной и вертикальной плоскости соответственно, сигналы со светодиодной триады 9 из ИК источников излучения передатчика углового положения оператора 4 фиксируют фото диодным датчиком 17 приемника углового положения 1, попадание излучения светодиодов в установочных манжетах 10 в поле обзора электронно-оптического координатора 2 (статическая зона электронно-оптического координатора в горизонтальной и вертикальной плоскостях 7), при нахождении голеностопного сустава и бедра оператора в круговой зоне углов разлета задней крышки, усиливают полосовым усилителем 18, имеющим полосу пропускания соответствующую частоте модуляции светодиодных излучателей, заданной модулятором светодиодного излучения 11, а затем подают на генератор звукового сигнала 20 или на запуск устройства оповещения типа ревун-сирена или на адаптер ПЭВМ в зависимости от используемых средств обучения и условий их эксплуатации.
Передатчик углового положения 4 и приемник углового положения 1 запитывают от автономных аккумуляторных батарей 12, 19 которые перед проведением работ заряжают от источников постоянного тока посредством соединения кабелем электрической связи 13.
Сканирование по вертикали приемного электронно-оптического блока осуществляют сканером продольного положения 21 в соответствии с зонами, изображенными на Фиг. 6, за счет поворота вала электродвигателя 26 и вала червячной передачи содержащей колесо 31 и червяк 32.
Приемник углового положения 1 принимает сигнал с оптической системы через длиннофокусный объектив 23 и линзу 22, которые в зависимости от типа пусковой установки (9П156, 9П135, 9П131 и др.) могут заменяться на другие с иными фокусными расстояниями и габаритами, например на объектив 24 и линзу 25 с фокусным расстоянием 30 мм.
В фокальной плоскости объективов располагают фотодиодный датчик 27, который перемещается вместе с объективами 23 и 24 на угол разлета составных частей, устанавливаемых их поворотом поворотной оси 28 в горизонтальной плоскости на отметку угломерной шкалы 29.
Сигналы с фотодиодного датчика 27 подаются на плату электронную 30 приемника углового положения оператора 1.
Для обеспечения сканирования приемного устройства по вертикали используется сканер поперечного направления представляющий полуось, поворот которой осуществляет червячная передача через исполнительный вал электродвигателя 26, а отворот до предельного значения фиксирует переключающая опора 33 и микропереключатель 34.
Крепежным ремнем 16 осуществляют крепление приемника углового положения оператора 1 к ТПК.
При стрельбе в составе выносных и переносных ПТРК цепи производства стрельбы могут быть блокированы при нахождении голеностопного сустава и бедра оператора в опасной зоне стрельбы путем отсоединения разъемов идущих от механизмов пуска, и присоединения их к устройствам блокировки пуска ракет, электрически связанным с устройствами для контроля положения оператора, выходы которых подключаются к механизмам пуска.
Предлагаемый способ и система для его реализации позволяют выработать навыки безопасной работы оператора, обеспечить объективную оценку зоны безопасного положения стрелка в процессе постоянного изменения положения его корпуса и ног, особенно при стрельбе по подвижным целям, и осуществить оператору самостоятельную отработку навыков безопасной стрельбы из носимых и переносных ПТРК в положении лежа.