Тренажер для профессиональной подготовки военных специалистов носимых и выносных противотанковых ракетных комплексов (варианты)

Группа изобретений относится к военной технике, в частности к устройствам для обучения операторов носимых и выносных противотанковых ракетных комплексов (ПТРК) оперативному выполнению задач поиска, обнаружения и обстрела целей с использованием реальных пусковых устройств и мультимедийных средств отображения фоно-целевой обстановки (ФЦО).

Известны конструкции классных тренажеров для подготовки операторов ПТРК, использующие синтезированную ФЦО, предъявляемую обучаемым в поле зрения имитатора прибора наведения пусковой установки (ПУ) ПТРК (Патенты РФ на полезные модели №36549, МПК G09B 9/08, 2003 г., и №Ц2990, МПК F41G 3/26, 2011 г.). После запуска команды на выполнение задания на экран видеомонитора выводится визуальная обстановка, в которой развивается сценарий, соответствующий выбранной задаче. Оператор, используя имитаторы пультовой аппаратуры, выполняет действия по поиску и обнаружению цели, наведению и удержанию прицельной марки на цели и пуску ракеты.

Пуск ракеты сопровождается эффектами звука схода ракеты, запыления местности с постепенным восстановлением видимости до нормальной, сбитая прицельной марки, задымления от старта и последующего полета ракеты.

Недостатками таких тренажеров является использование имитаторов ПУ ПТРК, которые в силу технологических особенностей изготовления ПУ не способны с высоким уровнем подобия смоделировать процесс наведения ракеты на цель и последующее сопровождение ее до «поражения». Широкий разброс параметров (значения «мертвых» ходов, моментов трогания, усилий воздействия на приводы горизонтального и вертикального наведения) требует дополнительного обучения на реальной технике, что занимает около 30% общего времени обучения. Кроме того, в таких тренажерах невозможно сымитировать сход ракеты, характеризующийся сбитием прицельной марки прибора наведения после производства выстрела и изменением условий работы приводов вертикального и горизонтального наведения из-за уменьшения веса транспортно-пускового контейнера. Программно реализуемое «сбитие» прицельной марки решает данную задачу лишь методически путем искусственного смещения прицельной марки в поле зрения прибора наведения. При этом реакция самой ПУ на «выстрел» и изменение нагрузки на привода не имитируются, что снижает реалистичность подготовки операторов и требует обязательного доучивания на реальной ПУ. Кроме того, тренажер не может быть использован при тренировках на реальной местности.

Известен тренажер «Сокол ПТУР» (производства СООО «Виртуальные технологии», Белоруссия), содержащий реальную демилитаризованную пусковую установку 9П135М, треногу, имитатор прицела 9Ш119 и транспортно-пусковой контейнер ракеты 9М113. Причем в прицел 9Ш119 встроен микромонитор высокого разрешения, на котором отображается высоко реалистичная ФЦО, а рабочее место инструктора содержит ПЭВМ с тремя мониторами, на которых соответственно выводится информация о тактической обстановке, ходе выполнения упражнения и дублируется поле зрения прицела ПУ. Данный тренажер позволяет осуществить практическую подготовку операторов за счет наличия в его составе демилитаризованной ПУ, однако в нем также не имитируется сход ракеты и сбитие прицельной марки, что требует доучивания на боевой ПУ на заключительных этапах практического обучения. Кроме того, тренажер предусматривает доработку прицела 9Ш119, в который на предприятии-изготовителе встраивается минимонитор высокого разрешения, после чего использование ПУ ПТРК по прямому назначению невозможно. Тренажер также не предназначен для тренировок на реальной местности.

Полевые тренажеры ПТРК «Метис» (индекс 9Ф640, ЦКБА, г. Тула, 1978 г.) и «Корнет-Э» (индекс 9П163-1ГВМ, ГУП «КБП», г. Тула, 1996 г.), используемые для обучения навыкам двух координатного сопровождения целей в условиях реальной местности не имеют возможности с требуемой точностью смоделировать процесс наведения ракеты на цель и последующее сопровождение ее до «поражения». Также они не позволяют автоматически после нажатия на спусковой механизм сымитировать эффект схода ракеты и сбития прицельной марки (ПМ), что вызывает необходимость непрерывного предпускового и пускового контроля со стороны инструктора и отработки им соответствующего ручного механического воздействия на ПУ, вызывающего сбитие ПМ. При многократных ручных воздействиях инструктора на ПУ за счет снижения внимания или мышечного тонуса имитация сбития ПМ не соответствует по временным и точностным характеристикам реальному, что снижает качество обучения и тренировки оператора в составе полевых тренажеров и также требует обязательного доучивания на боевых ПУ ПТРК. Кроме того, тренажеры могут использоваться для тренировок только на реальной местности при минимальных расстояниях до целей не менее 50 м. Еще одним общим для всех вышеописанных тренажеров недостатком является невозможность по экономическим соображениям обеспечить тренажерами все подразделения Российской армии, имеющие на вооружении носимые и выносные ПТРК. Поэтому этими тренажерами обеспечиваются в основном учебные центры, где занятия с операторами могут проводиться со значительными перерывами, что не обеспечивает постоянную боевую готовность операторов столь массовой профессии.

В предлагаемых изобретениях представлены конструкции тренажеров, выполненных как приставки к реальным комплексам вооружения и лишенных указанных недостатков за счет использования реальных ПУ ПТРК и устройства имитации схода ракеты и сбития прицельной марки, устанавливаемого на рабочем месте оператора, что позволяет значительно расширить возможности обучения операторов ПТРК как в классных, так и полевых условиях, максимально приближенных к реальным, но без проведения боевых пусков ракет. После проведения тренировок ПУ ПТРК может быть использована по прямому назначению для боевых пусков. Такие тренажеры, выполненные как приставки к реальным пусковым установкам ПТРК, могут найти применение в частях постоянной готовности, где специализированные тренажеры часто отсутствуют и задачу обеспечения тренировок как в классных, так и полевых условиях могут выполнить реальные ПУ ПТРК без проведения боевых пусков ракет.

Технический результат - приближение условий тренировки к реальным за счет повышения точности имитации схода ракеты.

При подготовке в полевых условиях технический результат достигается за счет того, что в тренажер, включающий в свой состав ПУ ПТРК с прибором наведения, треногой и транспортно-пусковым контейнером ПУ, дополнительно введено устройство имитации схода ракеты и сбития прицельной марки, включающее микрофонный датчик с предусилителем, электронный блок и электромагнит, причем выход микрофонного датчика с предусилителем подключен ко входу электронного блока, выход которого подключен к электромагниту, установленному с возможностью механического воздействия его якоря на транспортно-пусковой контейнер ПУ при срабатывании электромагнита по устанавливаемой программе.

Электронный блок содержит блок полосовых фильтров, синтезирующий блок, генератор белого шума и усилитель мощности, причем вход блока полосовых фильтров подключен к выходу микрофонного датчика с предусилителем, а выход - ко входу синтезирующего блока, выход которого соединен со входом усилителя мощности, выход которого подключен к электромагниту, при этом выход генератора белого шума подключен к синтезирующему блоку.

При подготовке в условиях учебного класса технический результат достигается за счет того, что в тренажер, включающий в свой состав ПУ ПТРК с прибором наведения, треногой и транспортно-пусковым контейнером, дополнительно введены устройство имитации схода ракеты и сбития прицельной марки, включающее микрофонный датчик с предусилителем, электронный блок и электромагнит, имитатор фоно-целевой обстановки в виде мультимедийного экрана, работающего «на просвет» от видеопроектора, каскад зеркал (не менее двух), ПЭВМ формирования фоно-целевой обстановки, ПЭВМ вычисления результатов «стрельбы», управляющая ПЭВМ, ИК-излучатели, пеленгаторы системы измерения линейных перемещений и блок выделения координат наведения, причем выход микрофонного датчика с предусилителем подключен ко входу электронного блока, выход которого подключен к электромагниту, установленному с возможностью механического воздействия его якоря на транспортно-пусковой контейнер при срабатывании электромагнита по устанавливаемой программе, вход видеопроектора подключен к первому выходу ПЭВМ формирования ФЦО, первый вход которой подключен к первому выходу управляющей ПЭВМ, вход которой подключен к выходу электронного блока устройства имитации схода ракеты и сбития прицельной марки, а второй выход к первому входу ПЭВМ вычисления результатов «стрельбы», второй вход которой соединен с первым выходом блока выделения координат наведения, вход которого подключен к выходам пеленгаторов системы измерения линейных перемещений, а второй выход ко второму входу ПЭВМ формирования ФЦО, при этом объективы пеленгаторов системы измерения линейных перемещений съюстированы с ИК-излучателями, которые совместно с визирным каналом прибора наведения съюстированы с центром мультимедийного экрана.

Электронный блок содержит блок полосовых фильтров, синтезирующий блок, генератор белого шума и усилитель мощности, причем вход блока полосовых фильтров подключен к выходу микрофонного датчика с предусилителем, а выход - ко входу синтезирующего блока, первый выход которого соединен со входом усилителя мощности, выход которого подключен к электромагниту, а второй выход подключен ко входу управляющей ПЭВМ, при этом выход генератора белого шума подключен к синтезирующему блоку.

Предлагаемые устройства обладают совокупностью существенных признаков, не известных из уровня техники для изделий подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения.

Заявляемый тренажер (варианты), по мнению заявителя и авторов, соответствуют критерию «изобретательский уровень», т.к. для специалистов он явным образом не следует из уровня техники, т.е. не известен из доступных источников научной, технической и патентной информации на дату подачи заявки.

Сущность предполагаемых изобретений поясняется с помощью чертежей, где:

- на фиг. 1 представлен общий вид тренажера в полевом варианте,

- на фиг. 2 - структурная схема электронного блока устройства имитации схода ракеты и сбития прицельной марки (вариант для полевого тренажера);

- на фиг. 3 - схема установки электромагнита на транспортно-пусковом контейнере;

- на фиг. 4 - общий вид тренажера в классном варианте.

- на фиг. 5 - структурная схема электронного блока устройства имитации схода ракеты и сбития прицельной марки (вариант для классного тренажера).

Для подготовки операторов в полевых условиях тренажер содержит реальную ПУ 1 ПТРК с прибором наведения 2, треногой 3 и транспортно-пусковым контейнером 4 и дополнительно введенное устройство имитации схода ракеты и сбития прицельной марки, включающее микрофонный датчик 5 с предусилителем, электронный блок 6 и электромагнит 7, установленный снаружи транспортно-пускового контейнера 4 с возможностью механического воздействия его якоря на поверхность транспортно-пускового контейнера 4, причем выход микрофонного датчика 5 с предусилителем подключен ко входу электронного блока 6, выход которого подключен к электромагниту 7.

Микрофонный датчик 5 с предусилителем типа AKU 2000 с минимальными габаритно-весовыми характеристиками и удобством встраивания обладает равномерной частотной характеристикой в диапазоне от 100 Гц до 10 кГц и имеет возможность регулировки чувствительности от 26 дБ до 42 дБ. Отличительной особенностью является возможность передачи звуковых сигналов в сборке (CMOS+MEWS) сразу в линию связи в виде импульсного сигнала с фиксированным спектром частот, что является достоинством указанного устройства в плане защиты от посторонних звуковых помех и воздействий.

Электронный блок 6 устройства имитации схода ракеты и сбития прицельной марки включает блок 8 полосовых фильтров, синтезирующий блок 9, генератор белого шума 10 и усилитель 11 мощности.

Блок 8 полосовых фильтров содержит высокодобротные фильтры на базе двойных Т-образных мостов, с включением их в цепь обратной связи операционных усилителей (ОУ). Блок содержит три фильтра с резонансными частотами Fp1, Fp2, Fp3 и ОУ DA1, DA2, DA3, выполненные на базе микросхемы КР140УД14. Подключение активных фильтров в зависимости от типа ПУ производится переключателями SA1, SA2, SA3.

Синтезирующий блок 9 представляет собой мини ЭВМ, в памяти которой зашита программа, определяющая порядок срабатывания электромагнита 7 и величину смещения прицельной марки в поле зрения прибора 2 наведения ПУ 1 ПТРК в зависимости от типа механизма пуска имитируемой пусковой установки.

Генератор белого шума 10 осуществляет генерацию случайной шумящей вольт-добавки и выполнен на базе кремниевого стабилитрона КС158А, функционирующего в режиме лавинного пробоя при малом токе (I=100 мкА) и усилителя шумового сигнала, выполненного на базе операционного усилителя КР140 УД 12. Грубая регулировка величины шумящей вольт добавки осуществляется резистором, включенным в цепь обратной связи операционного усилителя, а точная регулировка производится переменным резистором, включенным на его выходе.

Усилитель 11 мощности выполнен на базе составной тиристорной пары: тиристора 2У202Б, в управляющую цепь которого включена

тиристорная оптопара АОУ103А. Питание усилителя мощности

осуществляется от двухполупериодного выпрямителя, выполненного на диодах Д242 А и трансформаторе ТПП 289-127/220-50.

Электромагнит 7 устройства имитации схода ракеты и сбития прицельной марки установлен с внешней стороны транспортно-пускового контейнера 4 с возможностью механического воздействия его якоря на центр масс транспортно-пускового контейнера 4 (центр масс транспортно-пускового контейнера наносится на наружной поверхности специальной отметкой на заводе-изготовителе) по программе, задаваемой синтезирующим блоком 9 в зависимости от типа механизма пуска ПТРК («Конкурс», «Метис», «Корнет»).

Электромагнит 7 располагается на поверхности транспортно-пускового контейнера 4 в стакане 12 с возможностью механического воздействия на транспортно-пусковой контейнер 4 при помощи седловидного якоря 13.

Стакан 12 с установленным в нем электромагнитом 7 крепится на транспортно-пусковом контейнере 4 с помощью металлической ленты 14. Элементарный расчет электромагнитов можно провести по методике, изложенной в литературе (см. например, Техническое творчество. Издательство ЦК ВЛКСМ «Молодая гвардия». - М., 1955). Источник постоянного тока для обеспечения работы электромагнита 7 (на чертежах не показан) может быть установлен в корпусе электронного блока 6, хоть и не входит в него функционально.

Микрофонный датчик 5 устанавливается на стартовой батарее транспортно-пускового контейнера 4 и закрепляется с помощью кожаного хомута 15.

Возврат якоря 13 в исходное положение при отключении электромагнита 7 осуществляется с помощью возвратной пружины 16.

Тренажер для подготовки операторов в классных условиях содержит реальную ПУ 1 ПТРК с прибором 2 наведения, треногой 3 и транспортно-пусковым контейнером 4, устройство имитации схода ракеты и сбития прицельной марки, включающее микрофонный датчик 5 с предусилителем, электронный блок 6 и электромагнит 7, установленный с наружной стороны транспортно-пускового контейнера 4 с возможностью механического воздействия его якоря на поверхность транспортно-пускового контейнера 4, имитатор фоно-целевой обстановки в виде мультимедийного экрана 17, работающего «на просвет» от видеопроектора 18, каскад 19 зеркал (не менее двух), ПЭВМ 20 формирования ФЦО, ПЭВМ 21 вычисления результатов стрельбы, управляющую ПЭВМ 22, ИК-излучатели 23, пеленгаторы 24 системы измерения линейных перемещений и блок 25 выделения координат наведения, причем выход микрофонного датчика 5 с предусилителем подключен ко входу электронного блока 6, первый выход которого подключен к электромагниту 7, вход видеопроектора 18 подключен к первому выходу ПЭВМ 20 формирования ФЦО, первый вход которой подключен к первому выходу управляющей ПЭВМ 22, вход которой подключен ко второму выходу электронного блока 6, а второй выход к первому входу ПЭВМ 21 вычисления результатов «стрельбы», второй вход которой соединен с первым выходом блока 25 выделения координат наведения, вход которого подключен к выходам пеленгаторов 24 системы измерения линейных перемещений, а второй выход ко второму входу ПЭВМ 20 формирования ФЦО, при этом объективы пеленгаторов 24 системы измерения линейных перемещений съюстированы с ИК-излучателями 23, которые совместно с визирным каналом прибора 2 наведения ПУ 1 ПТРК съюстированы с центром мультимедийного экрана 17, выход микрофонного датчика 5 с предусилителем подключен ко входу электронного блока 6, первый выход которого подключен к электромагниту 7.

Перед началом занятий на транспортно-пусковой контейнер 4 устанавливается стакан 12 с электромагнитом 7, создающим в центре масс транспортно-пускового контейнера 4 нагрузку, равную весу ракеты. Получив задание на поражение цели, сформированной на мультимедийном экране с помощью ПЭВМ 20 формирования ФЦО и переданной с помощью каскада зеркал в поле зрения прибора 2 наведения ПУ 1 ПТРК, оператор наводит перекрестие на цель и нажатием спускового механизма ПУ 1 ПТРК осуществляет пуск ракеты, инициируя тем самым срабатывание устройства имитации схода ракеты и сбития прицельной марки, микрофонный датчик 5 с предусилителем которого передает на электронный блок 6 сигнал о сходе ракеты, поступающий на блок 8 полосовых фильтров, который по амплитудно-частотной характеристике звукового сигнала, поступившего с микрофонного датчика 5 с предусилителем, определяет тип механизма пуска ПТРК («Конкурс», «Метис», «Корнет»). Синтезирующий блок 9 с учетом данных блока 8 полосовых фильтров устанавливает время задержки срабатывания электромагнита 7 (путем генерации вольт-добавки, формируемой генератором 10 «белого шума» по случайному закону с равномерной плотностью распределения) и через усилитель 11 мощности, где сигнал усиливается до требуемого для срабатывания электромагнита 7 уровня, сигнал поступает на электромагнит 7. Электромагнит 7, срабатывая по программе, задаваемой синтезирующим блоком 9, снимает нагрузку, имитирующую вес ракеты, с транспортно-пускового контейнера 4, вызывая за счет динамического воздействия на него сбитие прицельной марки прибора наведения 2 ПУ 1 ПТРК (из-за наличия люфтов в приводах горизонтального и вертикального наведения, несовпадения центров масс ПУ 1 ПТРК и транспортно-пускового контейнера 4 и действия возвратной пружины 16 якоря электромагнита 7). При этом приводы вертикального и горизонтального наведения разгружаются от нагрузки, создававшейся электромагнитом 7. Одновременно с синтезирующего блока 9 сигнал схода ракеты поступает на управляющую ПЭВМ 22, которая управляет работой ПЭВМ 20 по изменению ФЦО (имитация перемещения ракеты и ее пыле-дымового шлейфа в соответствии с перемещением ПУ 1 ПТРК по координатам Z, Y) и ПЭВМ 21 для вычисления статистических результатов «стрельбы» (преобразование сигналов двух координатного сопровождения цели, которые поступают с блока 25 выделения координат наведения, в данные математического ожидания, среднеквадратического отклонения от геометрического центра цели и вероятности поражения цели). Контроль результатов «стрельбы» осуществляется известным способом с помощью пеленгаторов 24 системы измерения перемещений, которые, получая сигнал от ИК-излучателей 23, передают его на блок 25 выделения координат наведения, где данные о целях микшируются и передаются на ПЭВМ 21 вычисления результатов стрельбы для обработки по заданной программе. При «сходе» ракеты в наушники оператора подается соответствующий звуковой сигнал.

При использовании тренажера в полевых условиях с момента нажатия пускового механизма ПУ 1 ПТРК устройство имитации схода ракеты и сбития прицельной марки работает аналогично, с той лишь разницей, что в качестве цели обучаемый «поражает» не имитированную, а реальную мишень. При этом оператор выполняет учебно-тренировочные задачи самостоятельно в режиме самоподготовки или под визуальным контролем инструктора. Объективный контроль в подобных тренажерах отсутствует.

Особенностью предлагаемого учебно-тренировочного средства является высокое соответствие учебно-информационной модели тренажера реальным ПУ ПТРК, т.к. органы управления этого тренажера являются реальными органами управления комплекса и, кроме того, тренажер имитирует сход ракеты и сбитие прицельной марки, что не реализуется его аналогами.

Заявляемый тренажер может быть изготовлен с использованием современных технологий и применен как учебно-тренировочное средство для поддержания сформированных в учебных центрах навыков поражения целей у операторов ПТРК, преимущественно в частях постоянной готовности (4111'), где специализированные тренажеры, как правило, отсутствуют, а ПУ ПТРК являются практически личным оружием операторов, с которым он работает ежедневно. При этом предлагаемый тренажер в полевом варианте использования ввиду своей крайне низкой стоимости может поставляться в ЧПГ в составе групповых комплектов ЗИП к комплексам ПТРК.

Устройство имитации схода ракеты и сбития прицельной марки тренажеров для профессиональной подготовки военных специалистов носимых и выносных противотанковых ракетных комплексов может быть использовано и в других тренажерах, выполненных на базе реальных ПУ или их имитаторов с незначительной доработкой таких тренажеров.

По мнению заявителя и авторов, это может служить доказательством соответствия критерию «промышленная применимость».