Тренажер для подготовки операторов управляемого вооружения
SIMULATOR FOR GUIDED WEAPON SYSTEM OPERATORS TRAINING

Изобретение относится к техническим средствам обучения и может быть применено в тренажерах для подготовки операторов комплексов управляемого вооружения при тренировках в режимах «обучение», «самоподготовка» с целью приобретения, поддержания и совершенствования соответствующих навыков «боевой» работы.
Под комплексом управляемого вооружения подразумевается переносной противотанковый ракетный комплекс (ПТРК) «Метис» (М, M1) (см., например, статью «Метис-соперник Дракона» в газете «Красная звезда» от 27.08.1993 г., или «Многоцелевое оружие городского боя» в журнале «Военный парад» №4 (52), 2002 г., или «9К115 «Метис», переносной ПТРК» в книге «Ракетное оружие», - Мн.: ООО «Попурри», 2003 г., или «Соло на Фаготе» в журнале «Военные знания», №9, 1994 г.).
Переносной ПТРК «Метис» (М, Ml) включает в себя противотанковую управляемую ракету (ПТУР) и пусковую установку (ПУ) 9П151.
ПУ предназначена для установки, закрепления и разворота на цель ПТУР, производства пуска и управления полетом ПТУР до поражения цели.
Пусковая установка 9П151 состоит из станка 9П152, механизма пуска, механизма фиксации и наземной аппаратуры управления (НАУ). Станок является основанием ПУ и включает в себя легкую треногу, обеспечивающую устойчивость ПУ на грунте; поворотный и подъемный механизмы (вертлюг) - для наведения ПТУР перед пуском и слежения за целью после пуска.
Механизм фиксации служит для закрепления на ПУ ПТУР и электрической связи ПТУР с НАУ.
НАУ закреплена на поворотной части станка. Она состоит из аппаратного блока и прибора наведения (прицела), служащего для подготовки и осуществления пуска, а затем управления полетом ПТУР.
Окулярная часть визирного устройства прицела для удобства в работе вынесена за корпус прибора с левой стороны. Окулярная часть закреплена шарнирно, это позволяет складывать ее в походное положение, а в боевом - устанавливать в положение, наиболее удобное для работы оператора.
Поворотный и подъемный механизмы (вертлюг) шарнирно соединены (соединен) с треножным основанием, что позволяет осуществлять разворот аппаратного блока и прибора наведения в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
Тренога ПУ состоит из трех ног: передней, правой и левой, обеспечивающих устойчивость ПУ на любом грунте. Горизонтирование ПУ осуществляется поворотом передней ноги в вертикальной плоскости на нужный угол. Освобождение и фиксация ноги производится поворотом специальной рукоятки.
ПУ других переносных ПТРК (см., например, ПУ 9П163 (9П163-1) ПТРК «Корнет» («Корнет-Э»)) также имеют в своем составе специальную рукоятку, основное назначение которой следующее: для быстрого переброса вращающейся части ПУ в заданный сектор обстрела необходимо повернуть указанную рукоятку вертлюга против часовой стрелки на угол около 90° до полной расфиксации и, удерживая рукоятку в этом положении до окончания переброса, другой рукой установить вертлюг с прицелом в направлении заданного сектора обстрела (см. «Противотанковый ракетный комплекс 9К128-1 («Корнет-Э»). Руководство по эксплуатации (для расчета)», ГУП «Конструкторское бюро приборостроения».
Известен тренажер для подготовки операторов управляемого вооружения, содержащий имитатор ПУ, включающий в себя визирный канал оператора, имитатор вертлюга с приводами вертикального и горизонтального наведения, тормозное устройство, механизм пуска, узел микроЭВМ, размещенные в габаритном корпусе имитатора пусковой установки, установленном на опору, крепящуюся к столу рабочего места оператора, а также последовательно соединенные блоки управления и контроля и отображения информации, головные телефоны оператора, подключенные через имитатор ПУ к аудиовыходу блока управления и контроля, при этом оптический выход визирного канала оператора направлен на блок отображения информации (Свидетельство РФ на полезную модель №20685, МПК G09B 9/08, 2001 г.).
Указанный тренажер имеет следующие недостатки:
- созданная учебно-информационная модель имитатора ПУ тренажера не соответствует информационной модели ПУ 9П151 ПТРК «Метис» (М, M1) по причине отсутствия вращающейся окулярной части визирного канала оператора;
- отсутствуют элементы, обеспечивающие возможность юстировки положения визирного канала оператора имитатора ПУ относительно растра блока отображения информации.
Указанные недостатки снижают учебно-методические возможности и эксплуатационные характеристики известного тренажера.
Перед авторами стояла задача создания конкурентоспособного тренажера на основе современных информационных технологий, учебно-информационная модель которого наиболее полно соответствовала бы информационной модели ПУ 9П151 ПТРК «Метис» (М, M1), обеспечивающего требуемые эксплуатационные характеристики (удобство и возможность юстировки).
Поставленная задача решена за счет оригинального выполнения устройств известного тренажера и введения в него дополнительных устройств.
Конкретно задача решена за счет того, что в тренажере для подготовки операторов управляемого вооружения, содержащем имитатор пусковой установки, включающий в себя визирный канал оператора, имитатор вертлюга с приводами вертикального и горизонтального наведения, тормозное устройство, механизм пуска, узел микроЭВМ, размещенные в габаритном корпусе имитатора пусковой установки, установленном на опору, крепящуюся к столу рабочего места оператора, а также последовательно соединенные блоки управления и контроля и отображения информации, головные телефоны оператора, подключенные через имитатор пусковой установки к аудиовыходу блока управления и контроля, при этом оптический выход визирного канала направлен на блок отображения информации, визирный канал оператора выполнен поворачивающимся относительно оси крепления, присоединительный элемент габаритного корпуса имитатора пусковой установки выполнен в виде штыря, между габаритным корпусом имитатора пусковой установки и опорой введена рукоятка, фиксирующая имитатор пусковой установки по горизонту (в горизонтальной плоскости) и наворачивающаяся по резьбе на опору, а опора выполнена в виде полой трубы и в ее состав введены цилиндрический ползун с резьбовым наконечником, внутри которого расположена демпфирующая пружина, стопорный и транспортировочные винты, а также фиксатор проворота.
Штырь габаритного корпуса имитатора пусковой установки через отверстие в рукоятке сочленен с опорой и зафиксирован стопорным винтом.
Заявляемый тренажер обладает совокупностью существенных признаков, не известных из уровня техники для устройств подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для полезной модели.
Сущность изобретения поясняется с помощью чертежей, где:
- на фиг. 1 представлена структурная схема тренажера;
- на фиг. 2 - чертеж опоры и других элементов имитатора ПУ;
- на фиг. 3 - общий вид тренажера.
Тренажер содержит имитатор 1 пусковой установки, включающий в себя поворачивающийся относительно оси крепления визирный 2 канал оператора, имитатор 3 вертлюга с приводами 4 и 5 вертикального и горизонтального наведения соответственно, тормозное устройство 6, механизм 7 пуска, узел 8 микроЭВМ, размещенные в габаритном корпусе 9 имитатора пусковой установки, установленном на опору 10, крепящуюся к столу рабочего места оператора, а также последовательно соединенные блоки 11 и 12 управления и контроля и отображения информации соответственно, головные телефоны 13 оператора, выполненный в виде штыря 14 присоединительный элемент габаритного корпуса имитатора ПУ, рукоятку 15, фиксирующую имитатор ПУ в горизонтальной плоскости, введенные в состав опоры 10 цилиндрический ползун 16 с резьбовым наконечником, демпфирующую пружину 17, стопорный 18 и транспортировочный: 19 винты, а также фиксатор 20 проворота. При этом штырь 14 габаритного корпуса 9 имитатора пусковой установки через отверстие в рукоятке 15 сочленен с опорой 10 и зафиксирован стопорным винтом 18.
Оптический выход визирного канала 2 направлен на блок 12 отображения информации, головные телефоны. 13 оператора подключены к аудио-выходу блока 11 управления и контроля, выход узла 8 микроЭВМ, являющийся сигнальным выходом имитатора 1 пусковой установки, соединен с входом блока И управления и контроля, выход источника питания которого соединен со входами питания узла 8 микроЭВМ и имитатора 3 вертлюга (через питающий вход имитатора пусковой установки), первый и второй сигнальные выходы имитатора 3 вертлюга подключены к первому и второму информационным входам узла 8 микроЭВМ.
Узел 8 микроЭВМ включает в себя последовательно соединенные согласующее устройство, собственно микроконтроллер, преобразователь уровня стандартного интерфейса (на фиг. 1 не показаны).
Опора 10 (фиг. 2) включает в себя цилиндрический ползун 16 с резьбовым наконечником, демпфирующую пружину 17, стопорный 18 и транспортировочный 19 винты, а также фиксатор проворота 20. Крепление опоры 10 к столу рабочего места оператора осуществляется с помощью зажимного винта 21, изображенного в нижней части чертежа (фиг. 2).
Присоединительный элемент габаритного корпуса имитатора ПУ выполнен в виде штыря 14 (фиг. 2, фиг. 3). Через отверстие в рукоятке 15 штырь 14 сочленен с опорой 10 и зафиксирован стопорным винтом 18.
Рукоятка 15 представляет собой сварную конструкцию с запрессованной в нее гайкой и служит для фиксации имитатора ПУ 1 в горизонтальной плоскости.
Цилиндрический ползун 16 выполняет опорную функцию - на нем закреплен имитатор вертлюга 3, расположенный в нижней части габаритного корпуса 9 имитатора ПУ 1, и позволяет зафиксировать указанную конструкцию по высоте в удобном для оператора положении.
Демпфирующая пружина 17 облегчает перемещение имитатора ПУ 1 в вертикальной плоскости.
Стопорный винт 18 служит для фиксации положения имитатора ПУ 1 в вертикальной плоскости.
Транспортировочный винт 19 выполняет предохранительные функции и полностью ввернут (закручен) при транспортировке имитатора ПУ 1, находящегося в этом случае в крайнем нижнем положении по вертикали с целью сокращения габаритов конструкции.
Фиксатор проворота 20 удерживает цилиндрический ползун 16 от проворота в горизонтальной плоскости и работает только тогда, когда стопорный винт 18 вывернут и необходимо переместить имитатор ПУ 1 в вертикальной плоскости. Из чертежа, приведенного на фиг. 2, видно, что фиксатор проворота 20 не препятствует перемещению штыря 14 в вертикальной плоскости за счет специально отфрезерованной «канавки» в его корпусе.
Из фиг. 3 видно, что окулярная часть визирного канала 2 оператора вынесена за корпус имитатора ПУ 1 с левой стороны и может складываться в «походном» (транспортном) положении, а в «боевом» (учебном) устанавливаться в положение, наиболее удобное для работы конкретного оператора (аналогично штатной ПУ 9П151 ПТРК «Метис» (М, M1). Вращение указанной окулярной части в тренажере может быть выполнено, например, за счет размещения корпуса окулярной части в центрирующих втулках.
Рабочее место инструктора в тренажере (см. фиг. 3) располагается за столом, на котором установлены блоки управления и контроля 11 и отображения информации 12. В качестве указанных блоков 11 и 12 может быть использована, например, персональная ЭВМ УВМ РАМЭК-011 РАМГ.466216.011 ТУ, выпускаемая специализированным предприятием ЗАО «РАМЭК-ВС» г. Санкт-Петербург. В качестве блока управления и контроля 11 используются системный блок ПЭВМ и клавиатура. В качестве блока отображения информации 12 используется видеомонитор ПЭВМ.
Рабочее место оператора (см. фиг. 3) располагается за столом, на котором установлен имитатор ПУ 1 с подключенными к нему головными телефонами 13. Основными составными частями имитатора ПУ 1 являются: визирный канал 2, имитатор 3 вертлюга с приводами 4 и 5 вертикального и горизонтального наведения соответственно, имитатор механизма 7 пуска, узел 8 микроЭВМ. Габаритный корпус 9 имитатора ПУ 1 представляет собой сборный корпус, включающий в себя корпус имитатора 3 вертлюга, корпус для крепления визирного канала 2 оператора, корпус с размещенными в нем элементами узла микроЭВМ, имитатор механизма пуска 7.
Основными компонентами оптической схемы визирного канала 2 являются объектив и оборачивающая система с окуляром, при этом обеспечиваются характеристики реального прицела ПТРК (угол поля зрения, кратность увеличения, диапазон диоптрийной регулировки). Так, например, угол поля зрения (около 5°) обеспечивается за счет расположения объектива визирного канала на расстоянии 2 м от блока 12 отображения информации и выбора соответствующего размера растра того же блока. Визирный канал 2 оператора фокусируется на блок 12 отображения информации таким образом, чтобы в поле зрения окуляра вписался вертикальный размер растра (или часть растра при использовании видеомонитора большего размера) блока 12 отображения информации.
Тренажер для подготовки операторов управляемого вооружения работает следующим образом.
В соответствии с выбранной инструктором учебной задачей и условиями ее выполнения на видеомониторе блока 12 отображения информации формируется синтезированная фоно-целевая обстановка, содержащая изображение «местности» с соответствующей растительностью, местными предметами, линией горизонта, облаками на небе, изображение целей (движущихся и неподвижных), изображение служебной информации (прицельной марки, рисок дальномерной шкалы и т.д.). Обучаемый через визирный канал оператора 2 наблюдает в поле зрения синтезированную визуальную обстановку. Вращением маховиков приводов 4 и 5 вертикального и горизонтального наведения совмещают изображение цели с прицельной маркой, реализуя принцип полуавтоматического наведения. При вращении маховиков приводов 4 и 5 соответствующие импульсные сигналы наведения прицельной марки поступают в узел микроЭВМ имитатора ПУ 1. Микроконтроллер, обрабатывая эти сигналы, передает коды, соответствующие наведению прицельной марки по двум координатам, по последовательному каналу (интерфейс RS-485) в блок 11 управления и контроля. Полученные коды обрабатываются системным блоком ПЭВМ, вызывая соответствующее перемещение на экране видеомонитора фона «местности» совместно с изображением цели. В тренажере перемещение поля обзора «местности» имитируется за счет перемещения фона «местности» вместе с целью относительно неподвижного изображения прицельной марки, формируемой в центральной части видеомонитора блока 12 отображения информации, при статичном (неподвижном) положении имитатора ПУ 1. В соответствии с указанным имитируется разворот штатной ПУ реального ПТРК вместе с НАУ и направляющей ПТУР. Из вышеуказанного вытекает особая важность роли правильной юстировки поля зрения оператора с изображением, формируемым системным блоком ПЭВМ из состава блока 11 управления и контроля при развертывании тренажера в месте эксплуатации. Кроме того, возникает необходимость периодической регулировки положения имитатора ПУ 1 (прежде всего в вертикальной плоскости - по высоте) в процессе обучения в связи с различными антропометрическими данными операторов (различия в росте обучаемых).
Юстировка производится следующим образом.
При установке тренажера на месте эксплуатации регулируется положение имитатора ПУ 1 относительно экрана видеомонитора блока 12 отображения информации в двух плоскостях. Для регулировки положения имитатора ПУ 1 в вертикальной плоскости выворачивается стопорный винт 18. Придерживая габаритный корпус 9 имитатора ПУ 1, выворачивается транспортировочный винт 19. Далее стопорный винт 18 можно вернуть назад (ввернуть) на 2-3 оборота, после чего корпус имитатора ПУ 1 можно поднять вверх (или опустить вниз). Предварительно окулярную часть визирного канала 2 оператора из транспортного положения устанавливают в наиболее удобное положение для работы конкретного обучаемого. Затем регулируют положение имитатора ПУ 1 по высоте так, чтобы вертикальный размер растра видеомонитора блока 12 отображения информации вписывался в поле зрения окуляра визирного канала 2 оператора. После чего вворачивают стопорный винт 18 и фиксируют положение имитатора ПУ 1 по высоте.
Далее регулируют положение имитатора ПУ 1 в горизонтальной плоскости. Для этого поворотом рукоятки 15 против часовой стрелки производят расфиксацию имитатора ПУ 1, а затем его поворот до положения, при котором при наблюдении через окуляр визирного канала 2 центральная часть растра видеомонитора блока 12 отображения информации находилась бы в поле зрения наблюдателя. После этого необходимо зафиксировать положение корпуса имитатора ПУ 1 поворотом рукоятки 15 по часовой стрелке до упора (гайкой из состава рукоятки фиксируют корпус на опоре 10). После проведения юстировки оператор приступает к выполнению учебной задачи, совместив изображение прицельной марки с изображением цели, подает команду «Пуск», нажав на крючок спускового механизма имитатора механизма пуска. В поле зрения оператора формируется траектория полета «ПТУР» при удержании прицельной марки на цели до окончания полетного времени.
На предприятии-заявителе разработана конструкторская документация предполагаемой полезной модели ГИЕФ.161464.020, по которой с применением современных технологий можно неоднократно воспроизвести заявляемый тренажер, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для изобретения.