Результат интеллектуальной деятельности: Способ прицеливания метательного устройства для заброса метаемых тел и система для его осуществления

Изобретение относится к области авиастроения и безопасности полетов и может быть использовано для исследования процессов ударного воздействия на конструктивные элементы летательных аппаратов в процессе взлета и посадки, в том числе при попадании на вход авиационных газотурбинных двигателей птиц, града и других предметов.

Для моделирования удара в условиях полета и придания имитатору птицы или предмета в виде метаемого тела заданной скорости используют различные устройства и способы испытаний.

Известны устройства для имитации попадания в двигатель птиц (Ю.И. Павлов и др. «Проектирование испытательных стендов для авиационных двигателей» М.: Машиностроение, 1979, Стр. 69). Для заброса птиц на вход в двигатель испытательный стенд оборудуется устройствами для разгона тушек птиц. Устройства выполняются в виде салазок или пневматической пушки. Пневматическая пушка позволяет забрасывать в двигатель птиц массой до 2 кг при скоростях до 600 км/ч. Скорость заброса регулируется давлением сжатого воздуха в стволе пушки.

Известно устройство контроля положения оси длинномерного изделия, например трубы (патент RU №2143097). Устройство содержит две телекамеры и два видеоконтрольных устройства. Одна из видеокамер установлена в полости корпуса, снабженного базовыми поверхностями для установки внутри измеряемого изделия. Она снабжена синхрогенератором и видеоконтрольным устройством со знакогенератором, входы которого соединены с выходами телекамеры и знакогенератора, а выход - со входом второго видеоконтрольного устройства.

Способ контроля и установки оси длинномерного изделия относительно базовой оси по патенту RU №2143097 заключается в наведении базовой оси на первую удаленную метку с помощью первой телекамеры и первого видеоконтрольного устройства и приведение оси изделия в требуемое положение. Заданную базовую ось после наведения на удаленную метку фиксируют в этом положении. Затем устанавливаемое изделие сопрягают со второй телекамерой путем ее ввода в канал длинномерного изделия. Наводят ее на вторую удаленную метку, соседнюю с первой, установленную с учетом параллакса. Разворачивают вторую телекамеру вокруг ее оси на полуокружность. Определяют величину рассогласования оси второй телекамеры и второй удаленной метки. Положение оси изделия определяют как половину величины рассогласования оси второй телекамеры и второй метки. Изделие имеет значительную сложность в устройстве и способе наведения.

Известно устройство с системой прицеливания (патент RU №2562926) для заброса тушек птиц, града и других посторонних предметов (метательных тел) при испытаниях на удар. Система содержит прицел с элементами регулирования винтами, сопряженный с устройством заброса тел. Система обеспечивает заданную точность прицеливания, но не имеет контроля точности наведения и поэтому трудоемка.

Известен лазерный целеуказатель для стрелкового оружия, который содержит лазерный излучатель, включающий оптическую систему, лазерный источник света, электронную схему, механизм крепления лазерного излучателя в корпусе целеуказателя, устройство юстировки и блок питания (патент RU №2253822). Лазерный луч указателя формирует на цели световое пятно - метку, что существенно ускоряет и облегчает прицеливание и тем самым повышает кучность стрельбы. Известное техническое решение позволяет выполнить прицеливание в заданную область исследуемого объекта с необходимой точностью. Лазерный указатель выбран в качестве ближайшего аналога способа и системы прицеливания метательного устройства для заброса метаемых тел. Однако устройство не обеспечивает необходимой точности и кучности прицеливания для заброса метаемых тел.

В основу изобретения положена задача обеспечения точности прицеливания при реализации способа и системы для заброса метаемых тел в заданную область поверхности объекта испытаний.

Технический результат изобретения заключается в повышении точности прицеливания для обеспечения попадания метательного тела в заданную область поверхности объекта испытаний с одного раза.

Поставленная задача способа прицеливания метательного устройства для заброса метаемых тел заключается в том, что лазерным лучом указателя, сопряженным со стволом метательного устройства, имеющего казенный и дульный срезы, формируют в центре мишени световое пятно как точку прицеливания метательного устройства.

Новым в способе прицеливания устройства заброса метаемых тел является то, что выполняют серию забросов метаемых тел в мишень. Определяют точки соударений тел с мишенью. По совокупности точек соударений устанавливают центр группирования соударений. Осуществляют корректировку положения лазерного указателя так, чтобы лазерный луч указателя, проходя через отверстия вставок съемных экранов, установленных на срезах ствола, попадал в центр группирования соударений тел на мишени. Затем корректируют положение мишени так, чтобы центр мишени совпадал с новым положением центра луча лазерного указателя, и фиксируют положение указателя и мишени для контрольных и испытательных забросов.

При таком способе прицеливания метательного устройства для заброса метаемых тел:

- выполнение серии забросов метаемых тел по мишени и определение точек соударений тел с мишенью, установление по совокупности точек соударений центра группирования соударений, помогает определить величину смещения оси луча лазерного указателя;

- осуществление корректировки указателя, чтобы световой луч через отверстия вставок съемных экранов попадал в центр группирования соударений мишени, и последующая корректировка положения мишени, чтобы центр мишени совпадал с новым положением центра луча указателя, обеспечивают необходимую точность прицеливания:

- окончательная фиксация положения указателя и мишени обеспечивает подготовку к испытаниям на удар метаемых тел в заданную область поверхности объекта испытаний с одного раза.

Поставленная задача для конструкции решается тем, что система прицеливания метательного устройства для заброса метаемых тел содержит лазерный указатель, включающий корпус, излучатель, устройства юстировки и питания (не показано). Лазерный указатель сопряжен с метательным устройством, которое выполнено в виде полого ствола с казенным и дульным срезами.

Новым в изобретении является то, что система содержит мишень с датчиком ударов, ловитель метаемых тел, скоростную телекамеру с видоискателем. Причем датчик ударов обеспечен светодиодом и установлен по центру мишени. Метательное устройство снабжено съемными экранами, размещенными на казенном и дульном срезах. Съемные экраны оборудованы полупрозрачными вставками с отверстиями по центру и зафиксированы соосно со стволом пушки. Вставки в экранах выполнены из полупрозрачного материала с отверстиями по центру для удобства наблюдения за перемещением светового пятна луча. Ось светового луча совмещена с осью ствола, что достигается совмещением оси луча с общей осью отверстий во вставках двух экранов. Размеры отверстий во вставках рассчитаны так, чтобы пятно светового луча, попадающего на поверхность мишени, было приемлемых размеров, позволяющих судить о точности метания. Сопряжение лазерного указателя с метательным устройством выполнено посредством установки лазерного указателя на кронштейне перед экраном со стороны казенного среза ствола с возможностью регулирования и фиксирования его положения. Телекамера установлена со стороны ствола и направлена видоискателем на центр мишени под минимально возможным острым углом к его оси. Ловитель зарядов установлен за мишенью.

При такой системе прицеливания метательного устройства для заброса метаемых тел:

- наличие мишени с датчиком ударов, обеспеченным светодиодом, ловителем метаемых тел и скоростной телекамерой с видоискателем помогает определить величину смещения прицела;

- снабжение метательного устройства размещенными на казенном и дульном срезах съемными экранами, оборудованными полупрозрачными вставками с отверстиями по центру, помогает совмещению оси луча лазерного указателя с осью ствола;

- сопряжение лазерного указателя с метательным устройством посредством установки лазерного указателя на кронштейне перед экраном со стороны казенного среза ствола с возможностью регулирования и фиксирования его положения позволяет повысить точность прицеливания;

- установка телекамеры со стороны ствола и направление ее видоискателя на центр мишени позволяет фиксировать место соударения метаемых тел с мишенью.

Таким образом, решена поставленная в изобретении задача обеспечения точности прицеливания для выполнения попадания метаемых тел в заданную область поверхности объекта испытания.

Настоящее изобретение поясняется последующим подробным описанием системы прицеливания метательного устройства для заброса метаемых тел в объект испытания и способа прицеливания со ссылкой на фиг. 1, 2, где:

на фиг. 1 изображен общий вид метательного устройства заброса метаемых тел и мишень с ловителем метаемых тел;

на фиг. 2 - схема системы контроля точности прицеливания устройства заброса метаемых тел при испытаниях на удар;

Система прицеливания метательного устройства 1 для заброса метаемых тел при испытаниях на удар содержит (см. фиг. 1, 2) лазерный указатель 2, включающий корпус, излучатель, устройства юстировки и питания (не показано). Лазерный указатель 2 сопряжен с метательным устройством 1 кронштейном 3. Метательное устройство 1 выполнено в виде полого ствола 4 и снабжено казенным и дульным срезами 5, 6. Кроме того, система содержит мишень 7 с датчиком ударов 8, снабженным светодиодом 9, который установлен по центру мишени 7, ловитель 10 метаемых тел и скоростную телекамеру 11 с видоискателем. Система также снабжена размещенными на казенном и дульном срезах 5, 6 соответственно съемными экранами 12, 13, оборудованными полупрозрачными вставками 14, 15 с отверстиями 16, 17 по центру. Лазерный указатель 2 установлен на кронштейне 3 перед экраном 12 со стороны казенного среза 5 ствола 4 с возможностью регулирования и фиксирования его положения (не показано). Скоростная телекамера 11 установлена со стороны ствола 4, расположена под острым углом к его оси и направлена видоискателем на центр мишени 7.

Способ прицеливания метательного устройства 1 для заброса метаемых тел в мишень 7 при испытаниях на удар заключается в том, что лазерным лучом указателя 2, сопряженным со стволом 4 метательного устройства, формируют в центре мишени 7 световое пятно как точку прицеливания метательного устройства.

При выбранном положении луча координаты лазерного указателя 2, экранов 12, 13 и мишени 7 фиксируют. После этого лазерный указатель 2 и экраны 12, 13 на стволе 4 демонтируют. Далее ствол 4 заряжают метаемым телом (например, тушкой птицы). На казенную часть ствола 4 устанавливают затвор (не показано). В ствол 4 через отсечной клапан (не показано) подают сжатый воздух и выполняют заброс метаемого тела в центр мишени 7. Заброс фиксируют на телекамеру 11 и определяют место удара метаемого тела на мишени 7. Таким образом, выполняют достаточное количество забросов метаемых тел. Устанавливают область ударов метаемых тел и в ней наносят метку центра группирования ударов всех забросов, где при выбранном положении луча координаты лазерного указателя, экранов и мишени фиксируют. Потом со ствола снимают затвор, повторно на ствол 4 устанавливают экраны 12, 13 на казенный и дульный срезы и лазерный указатель 2 со стороны казенного среза. Корректируют положение мишени так, чтобы центр мишени совпадал с новым положением центра луча лазерного указателя 2 и фиксируют положение указателя, экранов и мишени. Вслед за этим лазерный указатель 2 и экраны 12, 13 демонтируют со ствола 4. Далее ствол 4 заряжают метаемым телом, а на казенную часть ствола опять устанавливают затвор. В ствол через отсечной клапан подают сжатый воздух и выполняют контрольный заброс метаемого тела по мишени. При ударе о мишень срабатывает датчик удара 8 и зажигается светодиод 9. По записи на телекамере 11 определяют координаты удара метаемого тела на мишени. Выполняют достаточное количество контрольных забросов метаемых тел. При совпадении центра группирования забросов с предполагаемым центром ударов метаемых тел с заданной точностью контрольные забросы прекращают.

Далее мишень демонтируют и осуществляют подготовку к испытаниям на удар для контрольных и испытательных забросов метаемых тел в объект испытания.

По данной системе была создана экспериментальная установка прицеливания метательного устройства для заброса метаемых тел в объект при испытаниях на удар.

Проведенные эксперименты показали возможность предварительной отработки точности прицеливания на мишени для выполнения попадания в заданную область поверхности объекта испытания с одного раза.