АЗИМУТАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО БАШНИ БОЕВОЙ БРОНИРОВАННОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к области боевых бронированных машин, в частности к азимутальным устройствам, предназначенным для определения углового положения пушечно-пулеметного вооружения и указания углов поворота башни относительно продольной и поперечной оси боевой бронированной машины.
Известно угломерное устройство [1] для определения угла поворота башни боевой бронированной машины, состоящее из шкалы, оптического визира и угольника.
Недостатком угломерного устройства является сложность измерения угла, обусловленная тем, что при измерении горизонтального угла между направлениями на два предмета необходимо сначала выполнить наведение имеющегося в поле зрения визира угольника на один предмет с последующим снятием отсчета, после чего необходимо выполнить визирование на второй предмет с последующим снятием отсчета, затем производят арифметический расчет величины угла.
Известно азимутальное устройство [2] башни бронетранспортера (БТР), состоящее из опорно-поворотного механизма, содержащего цилиндрическую и коническую передачи, блока индикации углов азимута, выполненного в виде стрелочного прибора со шкалами грубого и точного отсчета и контуром БТР, нанесенными на защитное стекло.
Недостатками азимутального устройства являются сложность конструкции и низкая точность измерения углов азимута.
Наиболее близким к заявленной полезной модели является азимутальный указатель [3] башни боевой машины пехоты БМП-2, содержащий опорно-поворотный механизм, кинематически связанный с погоном башни БМП-2, состоящий из зубчатого вала, монтажной плиты, пластины, блок индикации углов азимута, выполненный в виде стрелочного указателя, соединенного с опорно-поворотным механизмом.
Недостатками азимутального указателя является сложность механической конструкции, низкая точность измерения углов азимута и недостаточная визуализация положения пушечно-пулеметного вооружения.
Технический результат заключается в упрощении конструкции азимутального устройства, повышении точности определения углового положения башни и пушечно-пулеметного вооружения относительно продольной и поперечной оси боевой бронированной машины.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в создании азимутального устройства простой конструкции, обеспечивающего высокую точность определения углового положения башни и пушечно-пулеметного вооружения относительно продольной и поперечной оси боевой бронированной машины.
Поставленная задача решается за счет того, что в азимутальном устройстве, состоящем из опорно-поворотного механизма, кинематически связанного с погоном башни боевой бронированной машины, содержащего зубчатый вал, монтажную плиту, пластину, блока индикации углов азимута, выполненного в виде стрелочного указателя, соединенного с опорно-поворотным механизмом, согласно полезной модели, блок индикации углов азимута содержит датчик, выполненный в виде панели, на нижней стороне которой расположены первая и вторая шестерни, первая шестерня имеет резьбовое отверстие для установки зубчатого вала, вторая шестерня выполнена с возможностью зацепления с первой шестерней и соединения с валом резистора, снабженного защитным кожухом, закрепленного на верхней стороне панели посредством планок, контроллер, соединенный с датчиком и цифровым индикатором, при этом опорно-поворотный механизм содержит пластину-демпфер, соединяющую пластину с монтажной плитой.
Одним существенным признаком заявленной полезной модели является блок индикации углов азимута, содержащий датчик, выполненный в виде панели, на нижней стороне которой расположены первая и вторая шестерни, первая шестерня имеет резьбовое отверстие для установки зубчатого вала, вторая шестерня выполнена с возможностью зацепления с первой шестерней и соединена с валом резистора, контроллер, соединенный с датчиком и цифровым индикатором. Такая конструкция позволяет получать значения угла поворота в угловых единицах в интервале от 0 до 6000 и формировать графическую картинку в виде фигуры боевой бронированной машины, например БТР, с вращающейся башней сверху.
Еще одним существенным признаком заявленной полезной модели является введение в конструкцию опорно-поворотного механизма пластины-демпфера, соединяющей монтажную плиту с пластиной, что позволяет гасить колебания со стороны погона башни, возникающие например, при стрельбе из крупнокалиберного вооружения. Это позволяет исключить смещение азимутального устройства, в результате чего обеспечивается высокая точность определения угла азимута.
Дополнительно блок индикации углов азимута может содержать устройства звуковой и световой сигнализации, что позволяет расширить функциональные возможности азимутального устройства.
На фиг. 1 представлена схема блока индикации углов азимута, содержащего датчик (3), контроллер (4), соединенный с датчиком (3) и цифровым индикатором (5).
На фиг. 2 представлен общий вид азимутального устройства, состоящего из блока индикации углов азимута, содержащего датчик (3), цифровой индикатор (5), опорно-поворотного механизма, обеспечивающего кинематическую связь блока индикации углов азимута с погоном (2) башни, содержащего зубчатый вал (1), монтажную плиту (6), пластину (7), пластину-демпфер (8), соединяющую монтажную плиту (6) и пластину (7). Контроллер на фиг.2 не показан, так как расположен внутри цифрового индикатора (5).
На фиг. 3 представлен опорно-поворотный механизм, состоящий из зубчатого вала (1), монтажной плиты (6), пластины (7), пластины-демпфера (8) и подшипника (9).
На фиг. 4 представлен датчик, выполненный в виде панели (10), с расположенными на нижней стороне двумя шестернями (11) и (12). Первая шестерня (11) имеет резьбовое отверстие для установки зубчатого вала (1) и вместе со спаренным подшипником (16) впрессована в панель (10). Вторая шестерня (12) находится в зацеплении с первой шестерней (11) и крепится на конец вала (17) резистора (13). Резистор (13) установлен на верхней стороне панели (10) и прикреплен к ней планками (18). Сверху защиту резистора (13) от негативных климатических, механических и других факторов обеспечивает защитный кожух (15) с пылевлагозащитным уплотнением по периметру прилегания кожуха к панели (10). В кожухе (15) имеется защищенный гермоввод (14), соединенный с резистором (13), контроллером и цифровым индикатором (5).
На фиг. 5 представлен вид индикации башни боевой бронированной машины (в данном случае, БТР) на цифровом индикаторе. В данном случае на цифровом индикаторе отображается значение угла поворота башни БТР, равное 300 угловым единицам и угловое положение пушечно-пулеметного вооружения относительно положения БТР. Это позволяет оператору-наводчику получать точную информацию о положении башни.
Заявленная полезная модель работает следующим образом.
Азимутальное устройство монтируется внутри башни боевой бронированной машины, например БТР, на краю погона с возможностью зацепления зубчатого вала (1) с погоном (2) башни. При любом повороте башни, зубчатый вал (1) начинает вращаться и передавать движение шестерне (11) датчика (3). От шестерни (11) движение передается к шестерне (12), которая является продолжением вала (17) резистора (13), находящегося внутри датчика (3), тем самым передавая вращение валу (17) резистора (13). Блок индикации углов азимута получает питание от бортовой сети БТР напряжением 24 В. Для питания также можно использовать автономный источник питания. Также от бортовой сети питается контроллер (4), который преобразует напряжение, равное 24 В, в напряжение, равное 5 В, которое, в последствие, используется для питания датчика (3). При вращении вал (17) резистора (13) изменяет сопротивление. Контроллер (4) снимает показания с резистора (13) датчика (3) и преобразует его в полезный сигнал посредством алгоритма, который вычисляет значения углов поворота и углового положения башни относительно продольной и поперечной оси боевой бронированной машины.
На фиг. 6-14 представлены блок-схемы алгоритма вычисления значений углов поворота и углового положения башни относительно продольной и поперечной оси боевой бронированный машины, заложенный в контроллер блока индикации углов азимута. В таблице 1 указаны условные обозначения типов чисел, которые используются в алгоритме вычисления, и их диапазон. В таблице 2 указаны условные обозначения логических операций, действий, которые используются в алгоритме вычисления. В таблице 3 указаны условные обозначения и назначения блоков, которые используются в алгоритме вычисления.
При включении блока индикации углов азимута начинает работать алгоритм вычисления, представленный на фиг. 6. В данном алгоритме переменная G играет роль конечного результата, которая принимает значения от 0 до +5999.
Порядок действий алгоритма, представленного на фиг. 6.
1) Объявляем, что будем использовать в вычислениях, константное число G360 типа U16. Оно равно 65535 и нужно для промежуточных вычислений.
а) Объявляем, что будем использовать в вычислениях, константное число GOut типа U16. Оно равно 6000 и нужно для промежуточных вычислений.
2) Объявляем, что будем использовать в вычислениях переменное число dG типа U16. Оно равно 0 и нужно для промежуточных вычислений.
а) Объявляем, что будем использовать в вычислениях переменное число Nmin типа U16. Оно равно 0 и нужно для промежуточных вычислений. Это число зубьев зубчатого вала.
б) Объявляем, что будем использовать в вычислениях переменное число Nmax типа U16. Оно равно 0 и нужно для промежуточных вычислений. Это число зубьев погона.
в) Объявляем, что будем использовать в вычислениях переменное число Count типа U16. Оно равно 0 и нужно для промежуточных вычислений. Это счетчик оборотов датчика.
г) Объявляем, что будем использовать в вычислениях переменное число Gr типа U16. Оно равно 0 и нужно для промежуточных вычислений.
д) Объявляем, что будем использовать в вычислениях переменное число NG типа U16. Оно равно 0 и нужно для промежуточных вычислений.
е) Объявляем, что будем использовать в вычислениях переменное число G типа U16. Оно равно 0 и нужно для промежуточных вычислений.
ж) Объявляем, что будем использовать в вычислениях переменное число OldG типа U16. Оно равно 0 и нужно для промежуточных вычислений.
з) Объявляем, что будем использовать в вычислениях переменное число А типа U16. Оно равно 0 и нужно для промежуточных вычислений.
и) Объявляем, что будем использовать в вычислениях переменное число В типа U16. Оно равно 0 и нужно для промежуточных вычислений.
к) Объявляем, что будем использовать в вычислениях переменное число g типа U16. Оно равно 0 и нужно для промежуточных вычислений и играет роль числового значения соответствующего сигналам с датчика, после обработки сигналов с датчика модулем обработки сигналов.
л) Объявляем, что будем использовать в вычислениях переменное число dg типа U16. Оно равно 2000 и нужно для промежуточных вычислений и играет приращения к переменной g, тем самым имитируя поворот башни.
м) Объявляем, что будем использовать в вычислениях переменное число UIL типа U16. Оно равно 0 и нужно для промежуточных вычислений.
н) Объявляем, что будем использовать в вычислениях переменное число UIH типа U16. Оно равно 0 и нужно для промежуточных вычислений.
о) Объявляем, что будем использовать в вычислениях переменное число ULD типа U32. Оно равно 0 и нужно для промежуточных вычислений.
3) Выполняем функцию А0( ), которая не имеет входных параметров.
Порядок действия алгоритма, представленного на фиг. 7.
1) Запускаем бесконечный цикл, по проверке условия, что 1 не равна 0 (1 !=0), а это условие, как видно является верным, то есть TRUE. Алгоритм разветвляется на две ветки TRUE и FALSE.
2) Ветка TRUE бесконечного цикла по проверке условия, что 1 не равна 0(1 !=0). Выполняем операцию по приравниванию переменной g результата сложения переменной g и dg (g=g+dg).
3) В ветке TRUE бесконечного цикла по проверке условия, что 1 не равна 0 (1 !=0), выполняем проверку условия, что g больше G360 (g>G360).
4) В ветке TRUE бесконечного цикла по проверке условия, что 1 не равна 0 (1 !=0), в ветке TRUE по проверке условия, что g больше G360 (g>G360), приравниваем переменную g нулю. Это означает, что башня сделала круг.
5) В ветке TRUE бесконечного цикла по проверке условия, что 1 не равна 0 (1 !=0), выполняем функцию A1 (g, 1), которая имеет 2 входных параметра: g, 1.
Порядок действий алгоритма, представленного на фиг. 8.
1) Выполняем операцию по приравниванию переменной Gr результата разности переменной G360 и входной параметра g (Gr=G360-g).
2) Выполняем функцию А2 ( ), которая не имеет входных параметров.
3) Приравниваем переменной OldG значение переменной Gr.
4) Выполняем функцию A3 ( ), которая не имеет входных параметров.
Порядок действия алгоритма, представленного на фиг. 9.
1) Выполняем операцию по приравниванию переменной А результата выполнения функции А4(А=А4(90, G360, 360)).
2) Выполняем операцию по приравниванию переменной В результата выполнения выражения (В=G360-А4(90, G360, 360)).
3) Объявляем, что будем использовать в вычислениях, переменное число gis15 типа U16. Оно равно результату выполнения функции А4(U16 gis15=А4(15, GOut, 36000)).
4) Выполняем проверку условия, что результат выполнения функции А5, больше значения переменной gis15 (А5(OldG-Gr)>gis15).
5) В ветке TRUE по проверке условия, что результат выполнения функции А5, больше значения переменной gis15 (А5(OldG-Gr)>gis15), выполняем проверку условия, что значение переменной Gr меньше значения переменной А и значение переменной OldG больше значения переменной В (Gr<A&&OLdG>B).
6) В ветке TRUE по проверке условия, что результат выполнения функции А5, больше значения переменной gis15 (А5(OldG-Gr)>gis15), в ветке TRUE по проверке условия, что значение переменной Gr меньше значения переменной А и значение переменной OldG больше значения переменной В (Gr<А&&OldG>В), выполняем операцию по увеличению значения переменной Count на 1 (Count=Count+1).
7) В ветке TRUE по проверке условия, что результат выполнения функции А5, больше значения переменной gis15 (А5(OldG-Gr)>gis15), в ветке TRUE по проверке условия, что значение переменной Gr меньше значения переменной А и значение переменной OldG больше значения переменной В (Gr<А&&OldG>В), выполняем проверку условия, что значение переменной Count больше значения переменной Nmax (Count>Nmax).
8) В ветке TRUE по проверке условия, что результат выполнения функции А5, больше значения переменной gis 15 (А5(OldG-Gr)>gis15), в ветке TRUE по проверке условия, что значение переменной Gr меньше значения переменной А и значение переменной OldG больше значения переменной В (Gr<А&&OldG>В), в ветке TRUE по проверке условия, что значение переменной Count больше значения переменной Nmax (Count>Nmax), приравниваем значение переменной Count 1 (Count=1).
9) В ветке TRUE по проверке условия, что что результат выполнения функции А5, больше значения переменной gis15 (А5(OldG-Gr)>gis15), выполняем проверку условия, что значение переменной OldG меньше значения переменной А и значение переменной Gr больше значения переменной В (OldG<А&&Gr>В).
10) В ветке TRUE по проверке условия, что что результат выполнения функции А5, больше значения переменной gis15 (А5(OldG-Gr)>gis15), в ветке TRUE по проверке условия, что значение переменной OldG меньше значения переменной А и значение переменной Gr больше значения переменной В (OldG<А&&Gr>В), выполняем операцию по уменьшению значения переменной Count на 1 (Count=Count-1).
11) В ветке TRUE по проверке условия, что результат выполнения функции А5, больше значения переменной gis15 (А5(OldG-Gr)>gis15), в ветке TRUE по проверке условия, что значение переменной OldG меньше значения переменной А и значение переменной Gr больше значения переменной В (OldG<А&&Gr>В), выполняем проверку условия, что значение переменной Count больше значения переменной Nmax (Count>Nmax).
12) В ветке TRUE по проверке условия, что результат выполнения функции А5, больше значения переменной gis 15 (А5(OldG-Gr)>gis15), в ветке TRUE по проверке условия, что значение переменной OldG меньше значения переменной А и значение переменной Gr больше значения переменной В (OldG<А&&Gr>В), в ветке TRUE по проверке условия, что значение переменной Count больше значения переменной Nmax (Count>Nmax), приравниваем значение переменной Count выражение (Count=Nmax-1).
Порядок действия алгоритма, представленного на фиг. 10.
1) Объявляем, что будем использовать в вычислениях переменные числа fD, fFactor, fMultiplier типа U32. Они нужны для промежуточных вычислений.
2) Выполняем операцию по приравниванию переменной fFactor результата выполнения выражения (fFactor=(F32)Nmax/Nmin).
3) Выполняем операцию по приравниванию переменной fMultiplier результата выполнения выражения (fMultiplier=(F32) (GOut+1)*Nmin/Nmax).
4) Выполняем функцию А6( ), которая не имеет входных параметров.
5) Выполняем функцию А7( ), которая не имеет входных параметров.
6) Запускаем цикл, по проверке условия, что значение переменной fD больше значения переменной fFactor (fD>fFactor).
7) В ветке TRUE цикла по проверке условия, что значение переменной fD больше значения переменной fFactor (fD>fFactor). Выполняем операцию по приравниванию переменной fD результата выражения (fD=fD-fFactor).
8) Выполняем операцию по приравниванию значению переменной fD результата выражения (fD=fD*fMultiplier+0.5).
9) Выполняем операцию по приравниванию значению переменной G значение переменной fD (G=(U16)fD).
10) Выполняем проверку условия, что значение переменной, больше значения переменной GOut (G>GOut).
В ветке TRUE по проверке условия, что значение переменной G больше значения переменной GOut (G>GOut). Выполняем операцию по приравниванию переменной G результата выражения (G=G-(GOut+1)).
Эта операция последняя и после ее выполнения значение переменной G естьугол поворота и углового положения, боевого отделения относительно продольной и поперечной оси машины.
Порядок действия алгоритма, представленного на фиг. 11.
Результат выполнения этой функции есть выражение (((S32)b*а)/с), которое является значение числа типа S32, как видно из выражения, тем самым, повышаем точность результата.
Порядок действия алгоритма, представленного на фиг. 12.
Результат выполнения этой функции есть значение входного параметра, которое является значение числа типа S32 и если входной параметр меньше 0, то результат выполнения этой функции будет значение входного параметра с противоположным знаком.
Порядок действия алгоритма, представленного на фиг. 13.
Эта функция делает следующие преобразования с переменной ULD типа U32: представляет это число в виде двух переменных UIL и UIH типа U16, где переменная UIL - это "младшие 16 разрядов" переменной ULD, где переменная UIH - это "старшие 16 разрядов" переменной ULD. И значение переменной UIL равно расчетному значению с датчика Gr, а значение переменной UIH равно значению счетчика оборотов датчика Count.
1) Выполняем операцию по приравниванию значению переменной UIL значение переменной Gr.
2) Выполняем операцию по приравниванию значению переменной UIH значение переменной Gount.
3) Выполняем операцию по приравниванию значению переменной ULD результата выражения (ULD=ULD|UIH).
4) Выполняем операцию по приравниванию значению переменной ULD результата выражения (ULD=ULD<<16).
5) Выполняем операцию по приравниванию значению переменной ULD результата выражения (ULD=ULD|UIL).
Выполняем операцию по приравниванию значению переменной ULD результата выражения (ULD=ULD-dG).
Порядок действия алгоритма, представленного на фиг. 14.
1) Выполняем проверку условия на равенство, что значение переменной UIH, равно значению переменной Nmax (UIH=Nmax).
2) В ветке TRUE по проверке условия на равенство, что значение переменной UIH, равно значению переменной Nmax (UIH=Nmax). Выполняем операцию по приравниванию переменной UIH нулю (UIH=0).
3) В ветке FALSE по проверке условия на равенство, что значение переменной UIH, равно значению переменной Nmax (UIH=Nmax). Выполняем операцию по проверке условия на равенство, что значение переменной UIH, равно значению выражения (UIH=(Nmax+1)).
4) В ветке FALSE по проверке условия на равенство, что значение переменной UIH, равно значению переменной Nmax (UIH=Nmax). В ветке TRUE по проверке условия на равенство, что значение переменной UIH, равно значению выражения (UIH=(Nmax+1)), Выполняем операцию по приравниванию переменной UIH единице (UIH=1).
5) В ветке FALSE по проверке условия на равенство, что значение переменной UIH, равно значению переменной Nmax (UIH=Nmax). В ветке FALSE по проверке условия на равенство, что значение переменной UIH, равно значению выражения (UIH-(Nmax+1)), выполняем проверку условия на равенство, что значение переменной UIH, равно значению костанты G360 либо выражению (G360-1).
6) В ветке FALSE по проверке условия на равенство, что значение переменной UIH, равно значению переменной Nmax (UIH=Nmax). В ветке FALSE по проверке условия на равенство, что значение переменной UIH, равно значению выражения (UIH=(Nmax+1)), в ветке G360, когда значение переменной UIH равно значению константы G360, выполняем операцию по приравниванию значению переменной ULH результата выражения (ULH=Nmax-1).
7) В ветке FALSE по проверке условия на равенство, что значение переменной UIH, равно значению переменной Nmax (UIH=Nmax). В ветке FALSE по проверке условия на равенство, что значение переменной UIH, равно значению выражения (UIH=(Nmax+1)), в ветке G360+1, когда значение переменной UIH равно значению выражения (G360-1), выполняем операцию по приравниванию значению переменной ULH результата выражения (ULH=Nmax-2).
8) Выполняем операцию по приравниванию значению переменной ULD результата выражения (ULD=ULD|UIH).
9) Выполняем операцию по приравниванию значению переменной ULD результата выражения (ULD=ULD<<16).
Вышеуказанный алгоритм вычисляет переменное значение G, которое в виде цифрового сигнала поступает в контроллер (4). Контроллер (4) формирует графическое изображение на цифровом индикаторе (5) в виде фигуры БТР (вид сверху) с вращающейся башней и значения в угловых единицах от 0 до 6000. Графическое изображение фигуры БТР и значение в угловых единицах динамически изменяется в зависимости от положения башни. Также блок индикации углов азимута содержит устройства световой и звуковой сигнализации. В углах экрана цифрового индикатора (5) расположены светодиоды. Они условно обозначают границы периметра боевой бронированной машины, в которых пушечно-пулеметное вооружение их пересекает при повороте башни. При приближении к этим границам цифровой индикатор (5) начинает мигать светодиодами, в зависимости от стороны поворота пушечно-пулеметного вооружения, и издавать звуковой сигнал. Контроллер (4) осуществляет регистрацию (запись) и хранение информации, цифровой индикатор имеет подсветку в темное время суток.
Применение заявленного азимутального устройства позволило обеспечить высокую точность измерения углов азимута без применения стандартного стрелочного указателя, а наличие цифрового индикатора в блоке индикации углов азимута повысило информированность оператора-наводчика об угловом положении башни и пушечно-пулеметного вооружения боевой бронированной машины.
Заявленное азимутальное устройство представляет собой универсальную конструкцию, и может применяться в различных боевых бронированных машинах с башней, например, БТР, БМП, БМД, танках.
Источники информации
1. Конструкция и расчет танков и БМП: учебник / В.А. Чобиток и др. под общ. ред. В.А. Чобиток. - М.: Военное издательство Министерства обороны СССР, 1984. - 375 с.
2. Патент РФ №142907, МПК F41H 7/00, приоритет от 18.03.2014 г.
3. Боевая машина пехоты БМП-2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации, часть 1 / Министерство обороны СССР. - М.: Военное издательство Министерства обороны, 1987. - 247 с.