Двухцелевой пространственный динамический координатор

Предлагаемая полезная модель относится к области моделирующей техники и может быть использована при воспроизведении сложной фоноцелевой или помеховой обстановки, имитируемой излучателем сигнала при комплексном полунатурном моделировании функционирования авиационных объектов, в том числе авиационной аппаратуры.
В данной области известны следующие технические решения.
Известен динамический имитационный стенд с трехстепенными имитаторами целей, (патент RU 179288), представляющий собой подвижную платформу, которая перемещается на колесах по рельсам, с закрепленными на ней двумя вертикальными и горизонтальной направляющими с установленными на них подвижными каретками, при этом горизонтальная направляющая, на каждой каретке которой установлен имитатор цели, фиксируемый на трехстепенном поворотном устройстве, закреплена на подвижных каретках двух вертикальных направляющих, при этом по вертикальным направляющим осуществляется движение кареток на роликовых опорах по каналу «Угол места», а по горизонтальным направляющим - по каналу «Азимут».
Движение по каналу «Азимут» осуществляется с помощью мотора-редуктора, выходная шестерня которого зацепляется с горизонтальной зубчатой рейкой соответствующей направляющей, и датчика положения канала «Азимут». Движение по каналу «Угол места» осуществляется с помощью двух синхронно работающих следящих приводов, включающих моторы-редукторы, выходные шестерни которых зацепляются с вертикальными зубчатыми рейками соответствующих направляющих. На одной из кареток установлен датчик положения канала «Угол места», выходной вал которого зацепляется с вертикальной зубчатой рейкой.
Известен двухцелевой плоский узел цели с трехстепенными имитаторами цели (патент RU 184973). Трехстепенные имитаторы цели устанавливаются на каретки горизонтального перемещения, которые на роликовых опорах перемещаются вдоль горизонтальной направляющей с помощью следящих приводов, состоящих из мотора-редуктора, выходная шестерня которого зацепляется с зубчатой рейкой горизонтальной направляющей и датчика горизонтального положения.
Указанная горизонтальная направляющая устанавливается на две каретки вертикального перемещения, которые на роликовых опорах перемещаются по вертикальным направляющим с помощью следящих приводов, включающих моторы-редукторы, выходные шестерни которых зацепляются с зубчатыми рейками, и датчики положения.
Известен двухцелевой плоский узел цели с двухстепенными имитаторами цели (патент RU 180371), при котором имитаторы цели, размещенные на двухстепенном поворотном устройстве, устанавливаются на каждую из двух кареток вертикального перемещения, которые на роликовых опорах перемещаются по вертикальным направляющим. Движение вдоль вертикальной направляющей осуществляется с помощью следящих приводов, каждый из которых состоит из мотора-редуктора, выходная шестерня которого зацепляется с зубчатой рейкой соответствующей вертикальной направляющей и датчика вертикального положения.
Причем каждая из вертикальных направляющих устанавливается на две каретки горизонтального перемещения, которые на роликовых опорах перемещаются по направляющим азимута. Движение по азимуту осуществляется с помощью двух синхронно работающих следящих приводов, включающих моторы-редукторы, выходные шестерни которых зацепляются с зубчатыми рейками. На обеих каретках установлены датчики положения.
Общим недостатком для представленных технических решений является ограниченные рабочие диапазоны пространственного перемещения имитаторов целей, а в случае осуществления изменения положения в пространстве нескольких имитаторов целей при имитации сложной фоноцелевой обстановки возникает опасность возникновения нештатных аварийных ситуаций, связанных со столкновением указанных имитаторов.
Техническое решение по патенту RU 180371 является наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству и может выступать в качестве прототипа.
Задачей, на решение которой направлена данная полезная модель, является создание пространственного динамического координатора, предназначенного для пространственного позиционирования имитаторов целей - излучателей сигналов с регулируемой интенсивностью излучения - по многим степеням свободы для имитации сложной фоноцелевой обстановки с наличием нескольких потенциальных объектов-целей при моделировании работы авиационной аппаратуры, а также при обучении операторов данной аппаратуры.
Заявленное устройство может применяться в составе комплекса полунатурного моделирования для воспроизведения сложной фоноцелевой обстановки путем излучения сигналов разной частоты и интенсивности в направлении авиационной аппаратуры.
Комплекс полунатурного моделирования предназначен для проверки функционирования авиационной аппаратуры в условиях сложной фоноцелевой и помеховой обстановки и включает в себя трехстепенной стенд с носителем авиационной аппаратуры, имеющий возможность поворота по углу крена, тангажа и рыскания, устройство пространственного позиционирования имитаторов целей, излучающие сигналы в направлении авиационной аппаратуры и имитатор помеховой обстановки, излучающий сигналы в направлении авиационной аппаратуры, имитируя помехи.
Технический результат, на который направлена предлагаемая полезная модель заключается в расширении спектра моделируемых ситуаций сложной фоноцелевой обстановки при обеспечении предотвращения нештатных аварийных ситуаций за счет изменения пространственного положения нескольких имитаторов целей по многим степеням свободы при их независимых перемещениях вдоль горизонтальных и вертикальных направляющих в параллельных каналах.
Достижение указанного технического результата осуществляется за счет реализации двухцелевого пространственного динамического координатора, представляющего собой опорную конструкцию с размещенными на ней вертикальными и горизонтальными направляющими, на каждой из которых установлено по одной подвижной каретке, которые выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующих направляющих за счет следящих приводов вертикального и горизонтального перемещения соответственно. Подвижная каретка каждой вертикальной направляющей выполнена с возможностью размещения на ней узла имитатора цели.
Отличительной особенностью заявленного устройства является то, что вертикальные направляющие размещены в параллельных плоскостях, расположенных одна за другой, причем каждая из указанных вертикальных направляющих закреплена на подвижных каретках двух горизонтальных направляющих, создавая параллельные каналы движения узлов имитаторов цели, при этом работа следящих приводов горизонтального перемещения в каждом из параллельных каналов синхронизирована в части единства исполняемых команд от внешней системы управления.
В предпочтительном варианте исполнения заявленного устройства, каждый из следящих приводов для приведения в движение кареток указанных направляющих состоит из мотора-редуктора, выходная шестерня которого зацепляется с зубчатой рейкой соответствующей направляющей, датчика положения, выходной вал которого зацепляется с зубчатой рейкой соответствующей направляющей через люфтовыбирающую шестерню, и элементов системы управления, обеспечивающих замыкание контуров управления и обработку задающих сигналов.
Узел имитатора цели, устанавливаемый на подвижной каретке каждой вертикальной направляющей, представляет собой излучатель сигналов с регулируемой интенсивностью излучения, каждый из которых размещается и фиксируется на двухстепенном поворотном устройстве, обеспечивающем вращение указанного излучателя в двух плоскостях - по углу азимута и углу места - по сигналам от системы управления.
Компоновка заявленного устройства, обеспечивающая перемещение имитаторов целей (излучателей сигналов), фиксируемых на двухстепенном поворотном устройстве, в независимых параллельных каналах вдоль горизонтальных и вертикальных направляющих, позволяет варьировать пространственное положение нескольких имитаторов цели по многим степеням свободы, что приводит к  расширению спектра моделируемых ситуаций сложной фоноцелевой обстановки при обеспечении предотвращения нештатных аварийных ситуаций, например исключение столкновения имитаторов целей при движении кареток по указанным направлениям.
Предлагаемое устройство содержит в своем составе элементы, представляющие собой сборочные единицы, соединенные между собой сборочными операциями, и обладает функционально-конструктивным единством, поэтому может быть заявлено в качестве полезной модели.
Далее полезная модель будет описана по ссылкам на чертежи.
Фиг.1 - общая схема двухстепенного поворотного устройства имитатора цели, где 1 - площадка для установки имитатора цели, 2 - канал «Доворот по углу места», 3 - канал «Доворот по азимуту», 4 - мотор-редуктор, 5 - датчик углового положения.
Фиг.2 - общая схема двухцелевого пространственного динамического координатора, где 6 - имитатор цели на двухстепенном поворотном устройстве, 7 - каретка канала «Угол места», 8 - роликовые опоры каретки канала «Угол места», 9 - вертикальная направляющая канала «Угол места», 10 - канал «Угол места», 11- мотор-редуктор следящего привода канала «Угол места» , 12- зубчатая рейка канала «Угол места», 13 - датчик положения канала «Угол места», 14 - каретка канала «Азимут», 15 - роликовые опоры каретки канала «Азимут», 16 - горизонтальная направляющая канала «Азимут», 17 - канал «Азимут», 18 - мотор-редуктор следящего привода канала «Азимут», 19 - зубчатая рейка канала «Азимут», 20 - датчик положения канала «Азимут».
В предпочтительном варианте исполнения, двухцелевой пространственный динамический координатор предназначен для воспроизведения углового движения двух имитаторов целей, представляющих собой излучатели сигналов различной частоты и интенсивности, относительно приемника указанных сигналов. При этом, как показано на фиг.1, каждый излучатель сигналов устанавливается на площадке (1) двухстепенного поворотного устройства, которое по сигналам от системы управления, вращаясь по каналам «Доворот по углу места» (2) и «Доворот по азимуту» (3) удерживает продольную ось каждого излучателя направленной на приемник сигналов при любом пространственном положении указанных излучателей сигналов.
Движение каналов «Доворот по углу места» (2) и «Доворот по азимуту» (3) осуществляется с помощью следящих приводов, состоящих из мотора-редуктора (4), включающего в себя подшипниковую опору, редуктор, электродвигатель, датчика углового положения (5), с помощью которого измеряется текущее положение соответствующего канала, и элементов системы управления, обеспечивающих замыкание контуров управления и обработку задающих сигналов.
Имитатор цели, излучающий сигналы различной частоты и интенсивности, установленный и зафиксированный на поворотном устройстве, в предпочтительном варианте на двухстепенном поворотном устройстве, представляет собой узел имитатора цели.
Конструктивно двухцелевой пространственный динамический координатор (фиг.2) представляет собой опорную конструкцию с закрепленными на ней вертикальными (9) и горизонтальными (16) направляющими, на каждой из которых установлено по одной подвижной каретке (7, 14), которые выполнены с возможностью перемещения вдоль соответствующих направляющих на роликовых опорах (8, 15) за счет следящих приводов вертикального и горизонтального перемещения соответственно. Подвижная каретка каждой вертикальной направляющей (7) выполнена с возможностью установки на нее узла имитатора цели (6).
Вертикальные направляющие (9) размещены в параллельных плоскостях, расположенных одна за другой, причем каждая из указанных вертикальных направляющих (9) закреплена на подвижных каретках двух горизонтальных направляющих (14), создавая параллельные каналы движения узлов имитаторов цели, при этом работа следящих приводов горизонтального перемещения в каждом из параллельных каналов синхронизирована в части единства исполняемых команд от внешней системы управления.
При этом по вертикальным направляющим (9) осуществляется движение кареток по каналу «Угол места» (10), а по горизонтальным направляющим (16) - по каналу «Азимут» (17), в предпочтительном варианте исполнения заявленного устройства, посредством следящих приводов, установленных на соответствующих каретках, за счет реечной передачи. Для осуществления движения кареток по указанным каналам, вертикальные (9) и горизонтальные (16) направляющие, вдоль которых осуществляется данное движение, совмещены с зубчатыми рейками (12, 19).
Заявленная полезная модель, в предпочтительном варианте исполнения, реализуется следующим образом.
В каждом параллельном канале движения, узел имитатора цели, в предпочтительном варианте представляющий собой имитатор цели на двухстепенном поворотном устройстве, устанавливается и фиксируется на каждой из двух кареток каналов «Угол места» (7), которые на роликовых опорах (8) перемещаются по вертикальным направляющим каналов «Угол места» (9). Движение по каналу «Угол места» (10) осуществляется с помощью следящих приводов, каждый из которых состоит из мотора-редуктора (11), выходная шестерня которого зацепляется с зубчатой рейкой канала «Угол места» (12), датчика положения канала «Угол места» (13), выходной вал которого зацепляется с зубчатой рейкой через люфтовыбирающую шестерню, и элементов системы управления, обеспечивающих замыкание контуров управления и обработку задающих сигналов.
Каждая из вертикальных направляющих каналов «Угол места» устанавливается на две каретки канала «Азимут» (14), которые на роликовых опорах (15) перемещаются по горизонтальным направляющим каналов «Азимут» (16), обеспечивая движение каждого узла имитатора цели вдоль горизонтальной направляющей (16). Движение по каждому из каналов «Азимут» (17) осуществляется с помощью двух синхронно работающих следящих приводов, включающих моторы-редукторы (18), выходные шестерни которых зацепляются с зубчатыми рейками (19). На обеих каретках установлены датчики положения (20), выходные валы которых, зацепляются с зубчатой рейкой через люфтовыбирающую шестерню.
Данная компоновка предлагаемого двухцелевого пространственного динамического координатора обеспечивает имитацию сложной фоноцелевой обстановки за счет реализации широкого спектра пространственных положений нескольких имитаторов целей с исключением возможности их столкновения и других нештатных ситуаций и позволяет увеличить жесткость подвижного устройства, увеличить скорость и ускорение, повысить точность позиционирования каналов «Азимут» по сравнению с прототипом.