УНИВЕРСАЛЬНАЯ МИШЕННАЯ УСТАНОВКА

1. Область техники, к которой относится полезная модель.
Согласно международному патентному классификатору (МПК 8) группу полезных моделей можно отнести к области техники по разделу F "Оружие и боеприпасы", подклассу F41J 7/06 "появляющиеся мишени".
К рассмотрению представляется группа полезных моделей (вариантов), относящихся к одному устройству (мишенной установке - далее по тексту «установка»), объединенных общим творческим замыслом с целью получения определенного технического результата.
Группа полезных моделей относится к техническому решению, относящемуся к устройству, основное назначение которого - подъем или опускание (показ) мишени, регистрация поражения мишени, имитация ведения огня и подсветка мишени.
Перечень обобщенных понятий, примененных в описании (Большой энциклопедический словарь и словарь Ушакова):
"Установка - устройство, механизм, установленный на надлежащем месте";
"Привод - устройство для приведения в действие машин. Состоит из двигателя, силовой передачи и системы управления. Привод может быть электрическим, гидравлическим, пневматическим и т.п.";
"Контроллер - (англ. controller, букв. - управитель), электрический многопозиционный переключающий аппарат низкого напряжения, с помощью которого изменяют режим работы электрических двигателей или иных приемников электроэнергии. ";
"Источник тока - устройства, преобразующие различные виды энергии в электрическую. Условно, различают химические источники тока, в которых электроэнергия вырабатывается в результате окислительно-восстановительной реакции (гальванические элементы), и физические источники тока, преобразующие тепловую, механическую, электромагнитную, а также энергию радиационного
излучения и ядерного распада в электрическую (электромагнитные генераторы, термоэлектрические генераторы, солнечные и ядерные батареи и др.). Химические источники тока делятся на первичные (гальванические элементы и батареи из них), вторичные (электрические аккумуляторы и аккумуляторные батареи) и топливные элементы";
"Редуктор - (от лат. reductor - отводящий назад, приводящий обратно), 1) зубчатая (в т.ч. червячная) или гидравлическая передача, предназначенная для изменения угловых скоростей и вращающих моментов.";
"Мачта -, мачты, высокий, тонкий столб (для сигнализации, для подвески электрических проводов или др. целей).;
"Пульт управления - устройство в виде стола, колонки, стенда и т.д. с размещенными на его лицевых частях (панелях) органами управления, средствами отображения информации, с помощью которых оператор воздействует на управляемый объект, его качественные или количественные характеристики";
"Линия связи - совокупность технических устройств и физической среды, обеспечивающая передачу и распространение сигналов от передатчика к приемнику. Составная часть канала электросвязи. В системах многоканальной связи уплотняется и принадлежит одновременно многим каналам. По физической природе передаваемых сигналов различают электрические (проводные и радио), акустические и оптические линии связи;
"Преобразователь - преобразователя, 2. Прибор для превращения, преобразования одного вида тока в другой (физ., тех.);
"Передача - механизм, передающий движение от одной части машины к другой (тех.). Зубчатая передача. Винтовая передача." "Соединение - соединения, 1. только ед. Действие по глаг.соединить -соединять и соединиться - соединяться. 2. Место, где что-н. соединено.З. Связь, сочетание, объединение чего-н. в одном";
"Соединить - соединю, соединишь, сов. (к соединять). 1. кого-что. Составить из чего-н. одно целое, объединить, собрав. 2. что. Скрепить одно с другим, связать
вместе. Соединить концы веревки. Соединить проволоку. 3. кого-что чем. Установить сообщение, связь, привести к единению посредством чего-н";
2. Уровень техники.
Из уровня техники, по Европейской поисковой системе EPO-espacenet, Американской USPTO и платной базе ФИПС, наиболее близкие аналоги (прототип) не выявлены.
Известны мишенные установки (далее по тексту - установка, установки), которые по ряду существенных признаков являются аналогами, рассматриваемой универсальной мишенной установки, а именно:
1.Установка УМУ-С48Л, внешний вид которой показан на фиг.1. Источник информации - "Техническое описание мишенной установки и УМУ-48Л - 00.00.000 ТО". Установка представляет собой устройство с поворотным валом 6, на котором с помощью держателя мишени крепится мишень. Все узлы и механизмы установки размещены в корпусе 1. Внутри корпуса смонтированы электродвигатель 2, редуктор 3, кривошипно-шатунный механизм 4 и электроблок (контроллер) 5. На поворотном валу 6 установлены две разгрузаюшие пружины 7 (по сути накопитель механической энергии). На боковой стенке корпуса установки размещены штепсельные разъемы 8 для подключения датчика попаданий, лампы подсветки мишеней в ночное время, лампы имитации огня, штепсельные разъемы для подключения кабелей питания и управления установкой, предохранитель и переключатели: разблокировки, выбора датчика и выбора вида имитации.
Для предохранения установок от опрокидывания при подъеме тяжелых мишеней, имитирующих бронированные цели, их устанавливают на специальные опоры рамы, которые входят в комплект оборудования. Для торможения электродвигателя после выключения питания используется электромеханический тормоз, расположенный между валом электродвигателя и первым валом редуктора.
Редуктор 3 - шестеренчатый, трехступенчатый, с общим передаточным числом - 505. Редуктор соединяется с электродвигателем с помощью полужесткой муфты.
На выходном валу редуктора установлен кулачок, с помощью которого осуществляется переключение микропереключателя 9. Кривошипно-шатунный механизм, соединенный между выходным валом редуктора и поворотным валом. Этот механизм преобразует вращательное движение выходного вала редуктора в возвратно-вращательное движение поворотного вала установки. На поворотном валу 6 закреплен держатель мишени, в который устанавливается мишень. Микропереключатель 9 установлен на кронштейне. Конструкция кронштейна предусматривает регулирование положения микропереключателя относительно кулачка, установленного на выходном валу редуктора. Кулачок нажимает своим выступом на шток микропереключателя через пластинчатую пружину. Микропереключатель обеспечивает выключение электродвигателя в конце подъема и опускания мишени.
Электроблок (контроллер) установки предназначен для формирования сигналов управления работой исполнительных элементов мишенной установки, контроля состояния элементов мишенной установки и формирования информации о поражении мишени, передающихся на пульт управления мишенными установками.
Мишенная установка комплектуется датчиками обкладочным и инерционным (фиг.2). Инерционный датчик, реагирующий на вибрацию щита мишени, при попадании в нее пули, представляет собой прибор, имеющий пару нормально замкнутых контактов, заключенных в корпусе. Датчик имеет зажим, с помощью которого он крепится за нижний обрез мишени. На корпусе датчика имеется винт для регулирования поджатая контактов, т.е. регулирования чувствительности датчика к ударному воздействию пули на щит мишени (вибрации мишени). При попадании в мишень пули, в результате вибрационного воздействия контакты датчика кратковременно размыкаются, при этом срабатывает схема реагирования контроллера установки и осуществляется автоматическое включение электродвигателя установки для опускания мишени. Обкладочный щит мишени (фиг.4) подключается с помощью струбцин. Каждая из струбцин подсоединяется к металлической обкладке, установленных по разные стороны мишени, изготовленной
из изолирующего материалы (фанеры и т.п.). При попадании пули в щит мишени токопроводящие обкладки мишени замыкаются через тело пули накоротко, тем самым регистрируется попадание пули в щит мишени. Для имитации ведения огня противника в ночное время установка комплектуется лампами (накаливания) освещения (подсветки) и имитации огня из стрелкового оружия и пушечного вооружения (фиг.3). Электродвигатель через редуктор, кривошипно-шатунный механизм и поворотный вал с зажимным устройством осуществляет подъем и опускание щита мишени на угол от 0° до 85. Конструкция типовой обкладочной мишени, используемой на полигонах, показана на фиг.4
Установка УТМ-48М, внешний вид которой показан на фиг.5. является также аналогом рассматриваемых полезных моделей. Источник информации - "Техническое описание мишенной установки и УТМ-48М -00.00.000 ТО".
Установка УТМ-48М имеет аналогичную конструкцию и принцип работы, как и мишенная установка УМУ-С48Л.
Условные обозначения.
1 - Узел электродвигателя с редуктором. 2 - Кривошипно-шатунный механизм. 3 - Разгружающая пружина. 4 - держатель мишени. 5 - Корпус в сборе. 6 - электроблок (контроллер). 7 - Узел обратной информации. 8 - Узел микропереключателя. 9 - Лампа освещения мишени. 10 - Лампа имитации в сборе. 11 - Датчик инерционный.
Аналогичную конструкцию имеют почти все мишенные установки, эксплуатирующиеся в настоящее время на стрельбищах силовых структур Российской Федерации. К ним относятся мишенные установки АМС-66, АМС-68, УТМ-68, УМУ-С-127, УМУ-Т-127, УМУ-Т-48, УСПМ, УТПМ.
На стационарных стрельбищах и полигонах мишенные установки располагаются, как правило, на бетонных основаниях и крепятся к ним с помощью анкерных болтов (фиг.6)). В полевых условиях с целью предотвращения опрокидывания установок при поднятой мишени они комплектуются опорной рамой, к которой крепится основание мишенной установки.
Еще одним аналогом является установка подъема мишени вертолета УПМВ-380. Мишенная установка УПМВ-380, внешний вид которой показан на фиг.7. Источник информации - "Техническое описание установки подъема мишени вертолета УПМВ-380-00.00.000 ТО". Установка предназначена для показа мишени «зависающего вертолета» на объектах огневой подготовки при обучении личного состава стрельбе по воздушным целям.
Установка УПМВ-380 обеспечивает:
- подъем мишени при скорости ветра до 10 м/с на высоту 13,1 м по верхнему обрезу;- управление подъемом и опусканием мишени местное - с помощью электрощита УПМВ-380 и дистанционное - с помощью пульта дистанционного управления;- надежную фиксацию мишени как в крайних положениях, так и в секторе движения мачты - 79°; - возможность транспортирования автомобилями на салазках основания установки зимой и летом в пределах объекта полигона. Основные технические характеристики:
Масса мишени, кг, не более
100
Время полного подъема мишени, с, не более
20
Время опускания мишени, с, не более
20
Высота подъема мишени, по верхнему обрезу, м
13,1
Электропитание перем. трехфазное напряжение 380 В,
50 Гц
Общая потребляемая мощность, кВт, не более
5,7
Угол поворота мачты, °
79
Клиренс, м
0,25
Тип электродвигателя
АИР 112
Габариты размеры, м:
длина установки при опущенной мишени
13,65
длина основания при поднятой мишени
4
высота при опущенной мишени
1,25
ширина
1,4
Масса установки, кг
~ 1000
Установка, как и прототип, состоит из:
- опорной рамы, предназначенной для размещения на ней основных составных частей установки, а также для перемещения установки на местности и предотвращения ее от опрокидывания при подъеме на значительную высоту тяжелой мишени; - держателя мишени, с установленной в него мишенью;- поворотного вала;
- разгружающей пружины, а по сути накопителя механической энергии, соединенной с поворотным валом. При опускании он аккумулирует механическую энергию за счет сил, приложенных от привода установки и опускающейся под собственным весом мишени. При подъеме мишени, он увеличивает мощность на поворотном валу и как следствие, уменьшает время подъема щита мишени. В качестве указанного накопителя механической энергии могут использоваться пружины сжатия, растяжения, скручивания, масляные и газовые амортизаторы;
- в отличие от предыдущих аналогов установка имеет мачту, определенной длины (обычно, не менее 10 метров), одним концом соединенной с держателем мишени, а другим с поворотным валом;
- электродвигателя (в данном аналоге - асинхронного, на питающее напряжение 380 вольт переменного тока);
- кривошипно-шатунного механизма;
- тормозного устройства, соединенного с валом электродвигателя;
- редуктора, вход которого соединен с электродвигателем, а выход через криво-шипно-шатунный механизм соединен с поворотным валом.
- датчика положения мишени, выполненного в виде копира, установленного на поворотном валу и соединенного с концевым выключателем;
- проводной линии связи;
- источника тока (в данном случае - промышленная сеть переменного тока напряжением 380 вольт);
- лампы имитации и подсветки, используются в ночное время для имитации стрельбы из стрелкового оружия и пушечного вооружения и подсветки рассеянным, или инфракрасным светом, мишени, в случае ведения огня по мишени из
вооружения имеющего ночные прицелы (используются лампы накаливания, имеющие низкий ресурс работы);
- датчика поражения, установленного на мишени;
- контроллера соединенного с приводом, линией связи, датчиками положения (позиционирования) и поражения мишени, лампами имитации и подсветки;
Работает установка, как и выше описанные аналоги (прототипы), следующим образом - при поступлении на контроллер, с пульта управления командного пункта по линии связи команд на поднятие - опускание мишени, включение -выключение ламп имитации и подсветки, он осуществляет селекцию принятых команд и управляет электроприводом, который через поворотный вал изменяет положение мишени. Кроме того, контроллер осуществляет включение - выключение ламп имитации и освещения, датчик позиционирования определяет крайние положения мишени и через контроллер электропривода управляет электродвигателем и тормозным устройством. В случае поражения мишени, факт поражения мишени, контроллер по линии связи передает на пульт управления командного пункта информацию о поражении мишени.
К недостаткам рассмотренных прототипов относятся:-
- использование электромеханического привода с цилиндрическим редуктором совместно с кривошипно-шатунным механизмом, что значительно снижает его КДП и экономичность в энергопотреблении в целом;
- электропривод через редуктор, кривошипно-шатунный механизм и поворотный вал осуществляет подъем и опускание мишени только на угол от 0° до 79-85°, что в какой-то степени уменьшает вероятность поражения мишени, за счет уменьшения ее общей проекции на определенном расстоянии. Согласно всем руководствам по проведению стрельб щит мишени в поднятом состоянии должен быть перпендикулярен направлению стрельбы. При расположении мишенной установки, например, на склоне холма, мишень в поднятом состоянии может располагаться еще с меньшем углом относительно направления стрельбы;
- для позиционирования мишени в вертикальной (горизонтальной) плоскости используется узел, состоящий из копира механически связанным с электромеханическим
контактором (микропереключателем) установленным на кронштейне, через который осуществляется электропитание электропривода. В основном позиционирование мишени осуществляется с помощью этого узла и в случае его малейшей не правильной регулировки (без учета веса мишени), или разрегулировки, из-за вибрационных нагрузок во время работы мишенной установки или инерционного "выбега" тяжелой мишени, приводят к не управляемым циклическим подъемам - опусканиям мишени (на лексиконе операторов стрельбищ "мишень играет");
- для торможения мишени, особенно значительной по весу, в вертикальном - горизонтальном положениях, с целью предотвращения ее "выбега", применяется малоэффективный электромеханический тормоз, который постоянно включен при работе привода, что в целом веден к повышению электропотребления установки;
- электропитание электроприводов установок осуществляется только по кабельной сети и только от внешних источников переменного или постоянного тока соответственно (в зависимости от типа мишенной установки), что существенно снижает ее мобильность и универсальность (по электропитанию) и не позволяет использовать ее без проведения дополнительных инженерных работ по оборудованию кабельной сети;
- дистанционное управление работой мишенной установки и передача информации ее состояния осуществляется только по предварительно оборудованной кабельной сети (контрольному кабелю), что существенно снижает ее мобильность и не позволяет использовать установку без проведения дополнительных инженерных работ по оборудованию кабельной сети на неподготовленной местности;
- применение в мишенной установке инерционного датчика приводит к ложной регистрации факта поражения мишени, например, от рикошетируемых от пули (снаряда) камней (гравия), находящихся на защитном бруствере мишени или от ударной волны, пролетающего на низкой высоте летающего аппарата (самолета, вертолета и т.п.). Из-за большой вибрации щита мишени, при подъеме или опускании, с целью исключения ложного срабатывания инерционного датчика
контроллер его отключает. В результате чего установка не регистрирует поражение мишени при ее подъеме и поражении, что снижает эксплуатационные характеристики установки;
- использование в мишенной установке обкладочного датчика предполагает установку в нее обкладочной мишени, вес которой может достигать 100 кг. Это относиться в основном к мишеням, имитирующим бронетанковую технику и низколетящие цели (вертолеты);
- значительное время подъема (опускания) мишени в рассматриваемых установках. Например, подъем мишенной установкой УМУ-С48Л легкой мишени, имитирующей живую силу противника - до 7 секунд. Подъем мишенной установкой УТМ-48М тяжелой мишени, имитирующей бронетехнику противника - реально до 20 секунд, а мишени вертолета до 50 секунд.;
- в лампах имитации и освещения (инфракрасной подсветки) используются лампы накаливания, имеющие низкий ресурс работы и значительное энергопотребление;
- низкая надежность электропривода, особенно в установках для подъема тяжелых мишеней типа УПМВ-380, УМУ-Т-127, УТМ-68, УТПМ, УМУ-Т-48 (питание 380/220 (127) вольт переменного тока или 96 и 48 вольт постоянного тока соответственно) обусловленная, прежде всего тем, что:
- контроллер выполнен на электромагнитных контакторах, при этом, обмотки двигателя коммутируются через контакты с источником тока напрямую без какого либо преобразования. Создаются большие пусковые токи, которые со временем разрушают контакты и приводят к выходу их строя обмотки электродвигателя. В момент резкого пуска и остановки передаются сильные нагрузки (рывки) на редуктор, что приводит к преждевременному его износу.
- управление и сбор информации о состоянии привода и мишени осуществляется примитивным, релейным способом.
- не эффективное электромеханическое торможение приводит к "выбегу" мишени.
- значительное энергопотребление - обусловленное, прежде всего тем, что в момент пуска электродвигателя создаются большие пусковые токи, электродвигатель после разгона потребляет номинальный ток не зависимо от нагрузки на его валу, а также наличием тормоза, который постоянного включен, при работе электродвигателя привода.
По совокупности признаков, наиболее близких к совокупности существенных признаков (прототипами) рассматриваемой "Универсальной мишенной установки", являются мишенные установки УМУ-48Л и УПМВ-380.
3. Раскрытие полезной модели.
К сходным существенным признакам прототипа и рассматриваемой группы полезных моделей можно отнести:-
- мишень, является существенным признаком т.к. без нее установка теряет свое предназначение;
- держатель мишени, существенный признак т.к. без него снижаются эксплуатационные свойства установки. Без него, мишень, каким-то образом надо было бы крепить к поворотному валу установки. В некоторых случаях датчик поражения мишени размешается именно на нем.
- поворотный вал, соединенный с держателем мишени является существенным признаком т.к. именно посредством его осуществляется поворот держателя мишени, с установленном в нем мишенью, на определенный угол и в определенное положение;
- мачта, одним концом соединенная с держателем мишени, другим с поворотным валом. В одном случае, когда высота мишени, имитирующей живую силу и технику, не превышает 3 метров, является не существенным признаком. Во втором случае, когда установка, например, поднимает на высоту более 10 метров мишень вертолета, является существенным признаком;
- разгружающая пружина, соединенная с поворотным валом - по сути, накопитель механической энергии. В одном случае является существенным признаком, когда в держатель мишени установлена мишень большого веса. В этом случае, при подъеме мишени, она увеличивает мощность на поворотном валу и как
следствие, уменьшает время подъема щита мишени (улучшает технические характеристик установки) и энергопотребление. При опускании аккумулирует механическую энергию за счет сил, приложенных от привода установки и опускающейся под собственным весом мишени. В качестве указанного накопителя механической энергии могут использоваться пружины сжатия, растяжения, скручивания, масляные и газовые амортизаторы и т.п. В случае, размещения в держателе мишени легкой по весу мишени, накопитель механической энергии не столь эффективен и в этом случае его наличие не является существенным признаком;
- привод, состоящий из электродвигателя и механической передачи, вход которой соединен с электродвигателем, а выход с поворотным валом. Привод в любом случае является существенным признаком т.к. непосредственным образом влияет на работоспособность установки;
- датчик положения мишени (поднята, опущена) или альтернатива ему датчик скорости (датчик оборотов двигателя привода), в любом случае для установки является существенным признаком т.к. именно он определяет местоположение мишени в пространстве;
- датчик поражения, соединенный с контроллером установки, в одном случае является существенным признаком т.к. влияет на функциональные возможности установки. Исключив его - не получим оперативную информацию о поражении мишени в виде ее автоматического опускания при поражении, или передачи соответствующей информации с контроллера установки на пульт управления, подключенный к линии связи. Тем самым уменьшим функциональные возможности установки в целом. В другом случае не является существенным признаком, например, когда факт поражения мишени осуществляется визуально, после стрельбы, или дистанционно с помощью оптических средств наблюдения (бинокля);
- лампы имитации и подсветки, соединенные с контроллером установки и используемые в ночное время для имитации стрельбы и подсветки лазером, рассеянным, или инфракрасным светом, мишени, в случае ведения огня по мишени из вооружения имеющего ночные прицелы или требующего лазерную подсветку мишени - являются существенным признаком. Исключив их - уменьшим
функциональные возможности установки в целом т.к. по такой мишени можно будет стрелять только из оружия имеющего пассивные ночные прицелы. Кроме того, теряется реалистичность мишенной обстановки - отсутствие имитации огня противником в ночных условиях. В другом случае, если мишенная установка используется только днем, является не существенным признаком.
- источник тока, в любом случае является существенным признаком т.к. непосредственным образом влияет на работоспособность установки;
- линия связи, в любом случае является существенным признаком т.к. именно с помощью ее осуществляется дистанционное управление и сбор информации с установки о местоположении мишени (поднята или опущена), поражена или нет на пульт управления;
- контроллер (блок управления) установки, вход-выход которого соединен с источником тока, линией связи, датчиками положения и поражения мишени, электроприводом. Контроллер в любом случае является существенным признаком т.к. непосредственным образом влияет на работоспособность установки в целом;
- тормоз, в одном случае является существенным признаком, когда кроме него нет других способов и средств осуществить торможение привода в крайних положения мишени (поднята или опущена), аналогично как в прототипе. В другом случае является не существенным признаком, когда функцию торможения привода можно осуществить другими средствами, например, с помощью контроллера установки, осуществляющим плавное электродинамического торможение.
- корпус установки. В одном случае является существенным признаком, когда, например, в установке используется электропривод и контроллер в открытом исполнении, не позволяющим их эксплуатацию при воздействии атмосферных осадков. В другом случае не существенным, когда составные части установки имеют всепогодное исполнение. В этом случае основные составные части установки могут размещаться на основании или опорной раме установки;
- кабельный ввод с органами местного управления. В одном случае является существенным признаком, влияющим на удобство в эксплуатации установки, когда составные части установки не имеют свои разъемы для подключения и распределения
электропитания и цепей управления, а также органы местного управления, позволяющие их оперативную проверку (тестирование) непосредственно в поле, без специальных контрольно-проверочных устройств. В другом случае не является существенным признаком, когда, например, составные части имеют разъемы для подключения и распределения цепей питания и управления, а также имеют встроенные органы управления для их тестирования и программирования непосредственно на месте   установки, в поле, или имеют переносные контрольно проверочные устройства. В этом случае основные составные части установки могут размещаться на основании или опорной раме установки;
- опорная рама. В одном случае является существенным признаком, когда в установку вставлена мишень большого веса и при ее подъеме может произойти опрокидывание мишени. В другом случае - не существенным, когда в держатель установки вставлена легкая по весу и незначительная по площади мишень, или установка имеет конструкцию (рассматривается далее как вариант исполнения) предотвращающую ее опрокидывание.
Сущностью рассматриваемых полезных моделей (вариантов) является решение задачи расширения арсенала технических средств определенного назначения (подъем или опускание мишени, регистрация поражения мишени, имитация ведения огня и подсветка мишени), а технический результат заключается в реализации этого назначения.
Под задачей расширения арсенала технических средств определенного назначения понимается задача создания устройств (вариантов), предназначенных для определенной области применения (F41J 1/18 " стрельбища и полигоны") и характеризующихся новой совокупностью существенных признаков, определяющих их назначение (подъем или опускание мишени, регистрация поражения мишени, имитация ведения огня и подсветка мишени).
Одним из серьезных недостатков, присущий прототипу, является подъем-опускание мишени, в одну сторону, тем самым изменяя ее центр тяжести. Это сказывается, прежде всего, на ее устойчивость в моменты подъема и опускания тяжелой по весу мишени. Кроме того, если мишень имеет значительные габариты,
она имеет большую парусность, т.е. при сильных порывах ветра значительно изменяется ее центр тяжести. В результате чего мишенная установка может опрокинуться. Чтобы устранить этот недостаток мишень изготавливают из двух половин. Одну половину устанавливают в держатель мишени, соединенный с поворотным валом мишенной установки, а вторую в держатель соединенный с дополнительным валом, соединенным с поворотным валом мишенной установки, например, через передачу, как на фиг.16. В этом случае обе половины мишени поднимаются или опускаются синхронно и в противоположных направлениях, на подобие крыльям бабочки. Что это дает? Во первых, поднимается мишень или опускается, поднята она или опущена, центровка мишенной установки не нарушается. Во вторых, при ветре на одной и второй половине мишени, которые примерно одинаковые по площади, создаются одинаковые нагрузки.  Следовательно, на валу мишенной установки и дополнительном валу создаются одинаковые по величине нагрузки, но противоположные по направлению (т.к. валы соединены передачей и вращаются в противоположные стороны), которые в результате взаимно компенсируются.
Этот первый вариант мишенной установки можно выразить независимым пунктом формулы (п.1). В отличительную часть формулы введены альтернативные понятия. Например, лампы накаливания световой имитации и подсветки могут быть заменены на светодиоды. Для обеспечения стрельбы боеприпасами, использующими лазерную подсветку мишени, вместо лампы подсветки можно использовать маломощный твердотельный лазер (сверхмощный светодиод, определенной волны излучения). В один держателя мишени могут быть установлены одна или несколько мишеней, соединенные с одной или несколькими датчиками поражения. Например, в настоящее время на полигонах, с целью повышения достоверности информации о поражении мишеней, на больших по габариту мишенях устанавливают по два и более двух инерционных датчиков. На войсковых стрельбищах в один держатель устанавливают две или три мишени в виде ростовых фигур человека (групповая цель). Как было описано выше, при определении существенных
признаков, поворотный вал в одном случае может быть соединен с накопителем механической энергии, в другом нет.
Датчик позиционирования - это обобщенное понятие датчиков, которые определяют местоположение мишени в пространстве. Это могут быть, например, соединенный с контроллером концевой выключатель, как в прототипе, или опто-пара, или датчик угловых перемещений, соединенный с поворотным валом и т.п.Даже может использоваться датчик скорости, соединенный с валом электродвигателя привода и контроллером. Т.е. по запрограммированному в контроллере, соединенным с приводом, числу оборотов двигателя, можно довольно таки с большой точностью определить (установить) местоположение мишени в пространстве (от горизонтального до вертикального). В качестве концевых датчиков могут использоваться электромеханические, электромагнитные, оптические и индукционные датчики.
Во втором варианте установки для получения объективной информации об огневом поражении одной или нескольких мишеней, за защитным бруствером спереди, или с разных сторон мишени, вне сектора стрельбы, ограниченном габаритами мишени, устанавливается одна или несколько видеокамер, соединенных с контроллером или линией связи.
Этот вариант исполнения установки можно выразить независимым пунктом формулы (п.2).
Третья полезная модель, как вариант исполнения установки, относится к установке, в которой привод подвергнут определенным конструктивным изменениям. Привод является основной составной частью установки и использующимся в ней. Основное его предназначение - по командам, поступающим по линии связи с пульта управления командного пункта на контроллер установки, с которым он соединен, осуществлять подъем или опускание мишени, посредством соединенного с ним поворотного вала с держателем, в котором установлена мишень. В этом варианте привод установки выполнен линейным, т.е. в нем используется так называемый "линейный привод", который устраняет недостатки, присущие приводу прототипов. Для повышения выходной мощности на поворотном
валу он соединен с одним или несколькими приводами (включено как альтернатива в ограничительную часть формулы). В качестве датчика позиционирования мишени могут использоваться входящие в состав линейного привода концевые датчики, которые обеспечат высокую точность позиционирования мишени в пространстве, что позволит упростить использование мишенной установки на местности со сложным рельефом. Например, в холмистой местности, когда нужно точное (вертикальное) ориентирование мишени относительно линии стрельбы
Данный вариант исполнения мишенной установки можно выразить независимым пунктом формулы (п.3).
В качестве линейного привода можно использовать, например, актуатор (фиг.8), задним крепежом соединенного с основанием мишени, а передним крепежом с поворотным валом мишенной установки.
В качестве линейного привода могут также использоваться линейные гидро и пневмо привода с соответствующими узлами управления ими. Предпочтительными являются линейные электроприводы т.к. они более экономичны и надежны. Линейные приводы имеют не обратимую передачу.
В частном случае, с целью выноса мишенной установки с сектора огня, ведущегося по мишени, ограниченного габаритами мишени, в нее введен второй поворотный вал, который одним концом крепиться к поворотному валу мишенной установки, а другим к опоре, расположенной на поверхности земли, при этом держатель мишени соединен со вторым концом второго поворотного вала (фиг.9). Это позволит снизить вероятности поражения установки от попадания в нее пуль и снарядов т.к. она вынесена за сектор огня, ведущегося по мишени. Этот случай можно выразить зависимым пунктом формулы (4).
В частном случае, мачта установки может быть выполнена в виде ножничной, коленчатой или телескопической конструкции (фиг.10). Опорная рама может быть установлена не только на землю, но и на подвижной тележке. Например, как в подъемниках, описанных на вэб страницах
http://www.ltech.ru/ru/catalogue/catalogue.php,
http://www.ltech.ru/UserFiles/Files/ltech_catalogue.pdf.
Этот случай можно выразить зависимым пунктом формулы (5).
В частном случае, для подготовки подразделений специального назначения используются поворотные мишени, характеризующиеся малым временем (менее 1 секунды) изменения своего положения в горизонтальной плоскости на угол от 0° до 90° от начального положения. С этой целью, мишенная установка крепится, таким образом, при котором ее поворотный вал расположен перпендикулярно ее опорной раме. Например, как на фиг.11. Этот случай можно выразить зависимым пунктом формулы (6).
В частном случае, с целью выработки определенной реакции у обучаемых в распознавании типа цели - террорист\заложник, в мишенную установку устанавливается мишень, с одной стороны который изображен террорист с оружием, с другой заложник (гражданское лицо). По командам с пульта управления оператора мишень занимает три положения - на ребро, сторона террорист, сторона заложник. Тем самым, у обучаемых вырабатываются навыки в правильном распознавании типа цели. Чтобы обеспечить это технически подвижная часть линейного привода выполнена в виде зубчатой рейки, зубцы которой входят в зацепление с шестернею, насаженной на поворотный вал мишенной установки, или зубцами, нанесенными непосредственно на ее поворотном валу. Тем самым обеспечивается поворот щита мишени на угол 90° в обе стороны от первоначального (на ребро) положения. Этот случай можно выразить зависимым пунктом формулы (7).
В частном случае, для повышения достоверности регистрации поражения мишени, установка комплектуется датчиком колебаний мишени (вместо инерционного), установленным на мишени и соединенным с контроллером установки. Может использоваться датчик с узлом обработки поступающих от него сигналов, например, описанный в патенте №SU 1813293 A3 (прилагается). В этом случае мишень изготавливается однообкладочной, например, из тонколистовой стали, фанеры, пластика и т.п. Датчик может устанавливаться как непосредственно на щите мишени, так и на держателе мишени.
Этот случай можно выразить зависимым пунктом формулы (8).
К четвертой полезной модели, как варианта исполнения универсальной мишенной установки, относится установка, в которой контроллер выполнен в виде устройства плавного пуска.
Низкая надежность электропривода, особенно в установках для подъема тяжелых мишеней типа УПМВ-380, УМУ-Т-127, УТМ-68, УТПМ, УМУ-Т-48 (электропитание установок осуществляется напряжением 380/220/127 вольт переменного и 96, или 48 вольт постоянного тока соответственно) обусловленная, прежде всего тем, что:
- контроллер установки выполнен на электромагнитных контакторах, при этом, обмотки двигателя коммутируются через контакты с источником тока напрямую без какого либо преобразования. Создаются большие пусковые токи, которые со временем разрушают контакты и приводят к выходу их строя обмотки электродвигателя. В момент резкого пуска и остановки передаются сильные нагрузки (рывки) на редуктор, что приводит к преждевременному его износу.
- не эффективное электромеханическое торможение приводит к "выбегу" мишени.
- значительное энергопотребление - обусловленное, прежде всего тем, что в момент пуска электродвигателя создаются большие пусковые токи, электродвигатель после разгона потребляет номинальный ток не зависимо от нагрузки на его валу, а также наличием тормоза, который постоянного включен, при работе электродвигателя привода. С целью устранения этих недостатков контроллер установки выполнен в виде устройства плавного пуска (УПП). Основной проблемой асинхронных электродвигателей является невозможность согласования крутящего момента двигателя с моментом нагрузки, как во время пуска, так и во время работы, а также высокий пусковой ток. Во время пуска крутящий момент за доли секунды часто достигает 150-200% (фиг.12), что может привести к выходу из строя кинематической схемы привода. В то же самое время стартовый ток может быть в 6-8 раз больше номинального, порождая проблемы со стабильностью питания.
Принцип действия устройства плавного пуска основан на том, что момент, развиваемый электродвигателем пропорционален квадрату приложенного к нему напряжения. Повышая напряжение от начального, пониженного уровня (опорного напряжения), до максимального возможно плавно запустить и разогнать электродвигатель до его номинальных оборотов. Устройства плавного пуска используют не только амплитудные, но и фазовые методы управления и потому способны запускать электроприводы, характеризующиеся тяжелыми пусковыми режимами "номинал в номинал". Они позволяют производить частые запуски и имеют встроенный режим энергосбережения и коррекции коэффициента мощности. В указанном варианте исполнения установки, например, можно использовать устройство плавного пуска и торможения фиг.13 (источник информации веб страница (http://www.elprivod.ru/upp/index.html), которое представляет собой тиристорное переключающее устройство (регулятор напряжения по трем фазам), обеспечивающее плавный пуск и остановку трехфазных асинхронных двигателей. Оно объединяет функции плавного пуска и торможения, защиты механизмов и двигателей, а также связи с системами автоматизации. Область применения: - насосы, вентиляторы и компрессоры, транспортеры и конвейеры, тяжело нагруженные и инерционные механизмы, шлифовальные, металло- и деревообрабатывающие станки, машины и механизмы с ременной, цепной и другими видами трансмиссий, редукторы и другие устройства.
Преимущества - позволяет настраивать пусковой момент, уменьшает пусковой ток, уменьшает потери после разгона благодаря шунтирующему контактору, осуществляет возможность каскадного пуска и останова нескольких двигателей одним устройством плавного пуска, улучшает условия эксплуатации приводного механизма, улучшает условия эксплуатации двигателя, пускозащитной аппаратуры и сети энергоснабжения, сокращает расходы на обслуживание, возможность управления по интерфейсам RS232 и RS485.
Виды пуска - плавный пуск с заданным токоограничением, пуск двигателя плавным увеличением напряжения с заданным темпом, пуск с начальным броском тока для получения повышенного пускового момента.
Остановка - с заданной интенсивностью, динамическое торможение.
Защиты - времятоковая и максимально токовая защита двигателя, от потери фазы, от перегрева двигателя и преобразователя, от затянувшегося запуска.
Большая номенклатура устройств плавного пуска, т.н. софт-стартеров, описана на вэб странице http://www.soflstarter.ru/files/dms.pdf.
Промышленностью выпускаются устройства плавного пуска для трехфазных асинхронных двигателей с напряжением питания 127, 220, 380 и 440 В 50 Гц. (источник информации вэб страница http://www.stoikltd.ru/netshop/plavnpusk/?curPos=8).
Также, промышленностью выпускаются устройства плавного пуска двигателей постоянного тока серии УПП - ДПТ (источник информации вэб страница http://www.s-elektro.ru/index.php?articleID=353, http://www.elpri.ru/?page=15317&mode=prod). Эти устройства предназначены для замены систем реостатного пуска двигателей постоянного тока, приводящих в движение механизмы, в которых не требуется регулирование скорости. Устройства могут применяться при необходимости пуска двигателя от сети постоянного тока малой мощности, например, от аккумуляторов. После поступления команды на запуск двигателя устройство выполняет функцию регулятора напряжения, обеспечивающего ограничение тока якоря двигателя на заданном уровне, превышающем ток, определяемый нагрузкой на валу двигателя, вплоть до достижения скоростью величины близкой к номинальной. При достижении этой величины скорости прекращается регулирование напряжения, подаваемого на якорь двигателя, и двигатель переходит на естественную характеристику, соответствующую полному напряжению, определяемому напряжением источника питания (сети постоянного тока или аккумуляторной батареи). С целью исключения неэффективных потерь энергии и перегрева обмотки возбуждения двигателя питание на обмотку возбуждения подается сразу же в момент поступления команды на запуск двигателя. Снимается напряжение питания обмотки возбуждения сразу после поступления команды на останов двигателя.
Этот вариант исполнения мишенной установки можно выразить независимым пунктом формулы (п.9).
В пятой полезной модели, как варианта исполнения, источник тока выполнен в виде химического источника тока и\или вторичного источника тока в виде накопителя электрической энергии.
К первичным химическим источникам тока относятся гальванические элементы и батареи из них, к вторичным - электрические аккумуляторы и аккумуляторные батареи. Накопители электрической энергии могут быть в виде конденсаторов большой емкости (ионисторы и т.п.), накопители с двойным диэлектрическим слоем (ультраконденсаторы, суперконденсаторы), удельная энергоемкость которых с каждым годом приближается к показателям химических источников тока. Например, можно использовать компактные необслуживаемые гелиевые кислотные, аккумуляторные батареи и/или молекулярные накопители электрической энергии (МНЭ), выпускаемые ЗАО «НПО «ТехноКор» (адрес 109052, Москва, ул.Подъемная, д. 12. веб-сайт http://www.rusbat.com/) - изображенные на фиг.14. Диапазоны параметров и эксплуатационных характеристики которых: 0.1÷500Ф / 12÷350 В / 5÷150кДж / 1÷5 кДж/дм3. МНЭ устойчивы к воздействию токов К.З., перенапряжений и переполюсовок. Например, фирма Epcos выпускает конденсаторы серии UltraCap2 B49300-A1605 емкостью 600 Ф в корпусе размером с металлическую банку газированного напитка - источник информации веб-сайт http://www.compitech.ru/. Т.к. установка работает циклично и непродолжительное время наиболее целесообразным использовать в качестве источника тока пару - аккумулятор (батарея) и подключенный к нему в буфере накопитель электрической энергии, который способен за короткий промежуток времени, как принимать (заряжаться), так и отдавать большие токи, что особенно важно в момент строгания и остановки электродвигателя. В промежутках времени между циклами подъем-опускание, которые могут достигать значительного времени (от нескольких минут до нескольких часов), накопитель заряжается от химического источника тока, а затем при включении электропривода в течение короткого времени создает значительные пусковые токи для строгания и
остановки двигателя привода (особенно эффективно в зимнее время года). Это позволит использовать в таком источнике тока аккумуляторные батареи небольшой емкости. Если в приводе используется электродвигатель переменного тока, а установка подключена к источнику постоянного тока, дополнительно необходим преобразователь постоянного тока в переменный, вход которого соединен с химическим источником тока и\или накопителем электрической энергии, а выход с контроллером привода.
Когда установка эксплуатируется длительное время, с целью периодической подзарядки источника тока в нее введены преобразователь напряжения\тока и физический источник тока, например, в виде солнечной батареи, ядерного генератора, бензогенератора и т.п. Преобразователь напряжения\тока введен для согласования рабочих номиналов конкретного источника тока с выходными номиналами разных в т.ч. и физических источников тока (солнечной батареи, индукционного генератора, бензогенератора и т.п.).
Физический источник тока может быть выполнен, например, в виде генератора электрического тока, соединенного с двигателем внутреннего сгорания. Например, можно использовать бензогенератор инверторного типа KIPOR CG1000 с системой автоматического пуска - источник информации вэб страница http://www.tss.su/detail/388/111693.html. Бензоагрег не обязательно должен все время работать. Он может включаться\выключаться автоматически, в зависимости от состояния источника тока - разряжен\заряжен, или по командам управления, поступающим с контроллера. В этом случае привод физического источника тока соединен с контроллером привода установки.
В частном случае, электропитание привода установки может осуществляться напрямую от физического источника тока, расположенного на приводе, или в непосредственной близости от него. Например, дизель генератор вырабатывает трехфазное напряжение, которым можно напрямую запитать трехфазный двигатель привода установки и т.п. Или наоборот, источник тока переменного тока, а привод постоянного. В этом случае источник тока соединяется в входом преобразователя, выход которого соединен с контроллером.
В частном случае подзарядку источника тока можно осуществлять от проводной линии связи напрямую, или через преобразователь.
Эти случаи можно выразить не зависимым пунктом формулы (п.10) и двумя зависимыми (п.п.11, 12).
К шестой полезной модели, как варианта исполнения, относится установка, в которой передача и прием информации от пульта управления до мишенных установок осуществляется по питающему кабелю (проводу) с помощью сетевого приемопередатчика.
С целью использования установки без прокладки контрольного кабеля, линия связи выполнена в виде сетевого приемопередатчика подключенного к силовому кабелю. Из уровня техники известны технические решения передачи и приема информации от пультовой аппаратуры до оконечных устройств по питающим проводам как переменного, так и постоянного тока. Например, если использовать сетевой приемопередатчик (СПП) изготовленный на базе микросхемы КР1446ХК1 (источник информации вэб страница http://www.gaw.ru/html.cgi/doc/angstrem/doc/kr1446xk1.htm), типовая схема подключения ее к контроллеру показана на фиг.15, то можно обойтись без оборудования кабельной сети управления (контрольного кабеля), т.е. электропитание и управление установкой можно осуществить по силовой кабельной сети (силовому кабелю).
Этот случай можно выразить независимым пунктом формулы (п.13).
В седьмой полезной модели, как варианта исполнения, введен модуль спутниковой навигации. В настоящее время нашли широкое применение системы глобального позиционирования типа GPS, Гланас. Они позволяют определять точное местоположение объекта (мишенной установки) на местности. С этой целью в установку введен модуль GPS (Гланас), соединенный с линией связи. В этом случае оператор (руководитель занятий) имеет возможность на пульте управления наблюдать точное местоположение мишенной установки на местности. Особенно это важно при проведении тактических учений. Такие устройства позиционирования выпускается промышленностью в большом количестве.
Например, можно использовать терминал BN-City GX (источник информации веб страница http://www.bnavigator.ni/index.php?action=Equipment). Устанавливается он в мобильных объектах и представляет собой комплекс приемо-передающего, навигационного и телеметрического оборудования - основной модуль, приемник GPS и модем GSM/GPRS. Основные характеристики: - размеры: 130×122×39 мм, вес 250 грамм, материал корпуса: алюминий, диапазон рабочих температур: от -40° до +70°С, напряжение питания: +12-30 VDC, потребляемый ток: -250 мА, память «черного ящика»: 7500 записей о местоположении +500 записей значений с внешнего порта RS232, интерфейсы: - 8 входов типа «сухой контакт», 0-12 В, 4 входа для датчиков температуры, RS232 для подключения внешних устройств (датчик топлива, видеокамера, ЖК-дисплей), RS232 для подключения ПК. Установив такой терминал в универсальной мишенной установке можно использовать его и в качестве приемопередатчика беспроводной связи и GPS модуля.
Этот вариант исполнения установки можно выразить независимым пунктом формулы (п.14).
В восьмой полезной модели, как варианта исполнения мишенной установки, введен датчик движения, соединенный с контроллером.
Например, в боевых условиях мишенная установка может размещаться перед линией обороны подразделения, или охраняемого объекта на значительном расстоянии, и соединена по линии связи, проводной или беспроводной, с пультом управления оператора, находящемся на командном пункте. К контроллеру мишенной установки подключен датчики движения. При срабатывании, которого, от перемещающихся противника или бронетехники противника, оператор по линии связи от мишенной установки получит информацию в определенном виде, в реальном масштабе времени на пульт управления о его местоположении. Тем самым, противник будет своевременно обнаружен и оператор по решению командира может принять соответствующие меры. Например, подорвать фугасы, подключенные к контроллеру мишенной установки, вместо лампы имитации, или освещения. Или, внезапно поднять мишень в виде резиновой копии солдата,
включить световую имитацию и подсветку, тем самым вынудив противника открыть огонь по ней и выдать свое присутствие и т.д. и т.п.Датчик движения может быть любым, известным из уровня техники. Этот вариант исполнения мишенной установки можно выразить независимым пунктом формулы (п.15).
4. Осуществление полезной модели.
Макетные образцы вариантов универсальной мишенной установки с положительными результатами прошли полевые испытания. Изготовленные образцы с одним линейными приводом (фиг.17) и с двумя линейными приводами (фиг.18) подтвердили высокие технические характеристики установок. Например, подъем (опускание мишени) №8 (ростовая фигура), осуществляется за время, менее 1 сек., когда у прототипа (УМУ-С48Л) до 7 сек. Четкое фиксирование мишени в крайних положениях т.к. в линейных приводах передача не обратимая. Значительно снижено энергопотребление мишенной установки за счет использования светодиодов вместо ламп накаливания, отсутствия тормозного устройства и применения линейного привода. Это особенно важно в случае использования в установках автономных источников тока. Особенно хорошо себя зарекомендовал автономный источник тока в виде аккумуляторной батареи в герметичном исполнении в буфере с накопителем электрической энергии (молекулярным накопителем электрической энергии), подзарядка которых осуществлялась по проводной линии связи, или от физического источника тока, в виде бензогенератора.
Были, также, проведены испытания макетных образцов некоторых составных частей мишенной установки, входящие в состав полезных моделей, в т.ч. и на базе установки УПМВ-380, УМУ-Т-127, УМУ-С-127, УМУ-Т-48, УМУ-С48Л. Макетные образцы с положительными результатами прошли полевые испытания.
Полезные модели, как варианты исполнения мишенной установки, в основном, состоят из блоков и узлов, заимствованных из устройств, относящихся к другой области техники. Которые на протяжении длительного срока успешно эксплуатируются в промышленности и возможность их использования в смотренных полезных моделях, для специалиста, не вызывает сомнений.
На фиг.19 представлена функциональная схема рассмотренных вариантов исполнения "Унифицированной мишенной установки".
Вывод.
Описанные выше варианты универсальной мишенной установки могут быть отнесены к "полезным моделям" т.к. соответствуют всем критериям ее оценки, а именно: -
- относятся к устройству;
- являются новыми т.к. по уровню техники, в области техники, к которой они относятся, не выявлены устройства, которые бы по совокупности своих существенных признаков были идентичны рассматриваемым, включая характеристику по назначению;
- являются промышленно применимыми.