Тренажер операторов пушечно-ракетного вооружения

Тренажер операторов пушечно-ракетного вооружения

Реферат

Изобретение относится к военной области, в частности к средствам обучения и тренировки операторов высокоточного оружия стрельбе управляемыми снарядами и ракетами. Оно предназначено для повышения эффективности обучения и подготовки операторов в выполнении приемов наводки и ведения огня при использовании штатной аппаратуры комплексов управляемого пушечно-ракетного вооружения боевых машин (танков, БМП и др.), противотанковых ракетных комплексов (ПТРК), ракетных катеров и других установок с оптическими приборами наведения для пуска управляемых снарядов и ракет.

Процесс подготовки операторов (командиров и наводчиков) должен обеспечить привитие им правильных навыков использования вооружения и соответствие условий наведения оружия на цель с учетом особенностей реальных органов управления, включая статические и динамические характеристики перемещения органов управления вооружением и вспомогательным оборудованием, с условиями реальной наводки.

Известен тренажер обучения операторов высокоточного оружия установок пуска ракет и стрельбы из оружия и пулеметов БМП типа ТКНО-675 разработки 1995 г. [1], предусматривающий имитацию поворота установок пуска ракет, оптических приборов наведения, ЭВМ, вырабатывающей сигналы на видимое перемещение изображения местности и целей относительно прицельных марок имитаторов оптических приборов наведения, позволяющих осуществлять наведение установок пуска ракет или стрельбу по целям. Недостатком этого тренажера является отсутствие возможности непосредственного наблюдения местности и цели без оптического прибора наблюдения, а также значительное отличие восприятия изображения местности, целей и прицельных марок от восприятия через реальный прибор наведения реальной местности целей и прицельных марок.

Известен тренажер для обучения операторов высокоточного оружия, реализованный в устройстве по патенту США 5215465 от 1 июня 1993 г. [2], в соответствии с которым прицеливание осуществляется с помощью источника информационного инфракрасного луча, создающего на экране точку прицеливания. Его недостатком является малое расстояние от экрана к обучаемому, что не позволяет ему правильно ориентироваться и определять дальности, так как аккомодация соответствует дальности до экрана, а не реальной дальности до имитируемых объектов и местности. Малое расстояние до экрана также не позволяет использовать при обучении штатные оптические прицелы, рассчитанные на прицеливание при больших дальностях до целей, а именно такие оптические приборы наведения используются в устройствах пуска ракет и орудиях.

По совокупности общих существенных признаков наиболее близким к заявляемому тренажеру является устройство для обучения операторов высокоточного оружия танка Т-80 Б [3] комплекса управляемого ракетного вооружения 9К112-1 «Кобра» (см., например, Танк - Т-80 Б. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - М.: Воениздат, 1984, С.95-127).

Этот тренажер, выполненный на основе реального танка, по технической сути и существенным признакам является наиболее близким к заявляемому и принят за его прототип. Одновременно он является и базовым объектом предлагаемого тренажера. Обучение с его использованием стрельбе операторов пушечно-ракетного (танкового) вооружения происходит с участием системы управления артиллерийским огнем и полуавтоматической системы управления реактивным снарядом посредством радиокомандной линии связи и модулированного источника света, расположенного на управляемом реактивном снаряде. При этом в процесс обучения включаются штатная аппаратура для формирования в прицеле стабилизированной линии прицеливания и съюстированного с ней информационного канала координатора, имитаторы цели, заряжания и производства выстрела, системы слежения линией прицеливания за целью и оценки результатов стрельбы.

Тренажер операторов пушечно-ракетного вооружения, включающий имитатор цели, размещенные на рабочих местах операторов командира и наводчика штатные системы управления артиллерийским и ракетным огнем с прицелом-дальномером и установленными в нем блоками оптическим, стабилизирующим и дальности, соединенной с прицелом-дальномером аппаратурой системы наведения управляемых снарядов, включающей соединенные последовательно оптически сопряженный с оптическим блоком прицела-дальномера координатор и блок выработки управляющих команд, соединенные последовательно пульт управления наводчика и приводы наведения стабилизированной линии прицеливания.

Описанный тренажер может быть использован на начальном этапе обучения для приобретения навыков действий при оружии, изучения материальной части и алгоритма функционирования аппаратуры. В этом случае цель обучения достигается при незначительных материальных затратах, но с использованием достоверных штатных элементов.

На последующих этапах это обучение трансформируется в обучение с реальной стрельбой. В этом случае вместо имитируемых функций выполняются реальные функции аппаратуры и всего комплекса.

Недостатком обучения путем производства реальных пусков является высокая стоимость управляемых снарядов и ракет, которыми производятся пуски во время учебных стрельб, и, как следствие, невозможность обеспечения большого количества тренировок по экономическим соображениям.

Задача, решаемая изобретением, - сокращение экономических расходов и времени на тренировки наводчиков (командиров)-операторов стрельбе артиллерийскими и управляемыми снарядами (ракетами).

Указанная задача решается тем, что в известный тренажер операторов пушечно-ракетного вооружения, включающий имитатор цели, размещенные на рабочих местах операторов командира и наводчика штатные системы управления артиллерийским и ракетным огнем с прицелом-дальномером и установленными в нем блоками оптическим, стабилизирующим и дальности, соединенной с прицелом-дальномером аппаратурой системы наведения управляемых снарядов, включающей соединенные последовательно оптически сопряженный с оптическим блоком прицела-дальномера координатор и блок выработки управляющих команд, соединенные последовательно пульт управления наводчика и приводы наведения стабилизированной линии прицеливания, введены система отображения информации, сопряженная оптически с рабочими местами командира и наводчика, на имитаторе цели в точке прицеливания установлен имитатор источника света управляемого снаряда и его оптический фильтр, на прицеле-дальномера установлены соединенные последовательно первый блок управления, вход которого соединен с выходом пульта управления наводчика, блок имитаторов с имитаторами выстрела, световых помех, пуска управляемого снаряда, его захвата и динамики полета, с системой оптической коррекции и сопряжения с полем зрения прицела-дальномера через его окуляр, соединенные последовательно второй блок управления и блок пыледымовых помех, установленный на головной части прицела и сопряженный оптически с полем зрения прицела-дальномера через его объектив.

Введение новых существенных признаков позволяет расширить возможности известных тренажеров, обеспечивает повышение эффективности обучения за счет сокращения экономических расходов и времени на тренировки операторов (пушечно-ракетного, высокоточного оружия танков) в стрельбе артиллерийскими и управляемыми снарядами и численное увеличение количества таких тренировок во время обучения, без снижения их качества.

Изобретение поясняется чертежом, на котором показано взаимное расположение и связи элементов предлагаемого тренажера операторов пушечно-ракетного вооружения и приняты следующие обозначения:

1 - рабочие места командира и наводчика;

2 - имитатор цели;

3 - прицел-дальномер;

4 - аппаратура системы наведения;

5 - имитатор источника света управляемого снаряда;

6 - электронно-оптическое устройство имитации;

7 - полупрозрачное зеркало;

8 - первый блок управления;

9 - система запоминания и отображения информации;

10 - оператор-наводчик;

11 - оператор-командир;

12 - блок имитаторов;

13 - система оптической коррекции и сопряжения;

14 - координатор;

15 - блок выработки управляющих команд;

16 - точка прицеливания;

17 - пульт управления наводчика;

18 - приводы наведения;

19 - головное зеркало прицела-дальномера;

20 - полупрозрачное нижнее зеркало;

21 - прицельная марка;

22 - оптический блок;

23 - окуляр прицела-дальномера;

24 - оптический фильтр;

25 - блок пыледымовых помех;

26 - второй блок управления.

На чертеже распространение светового сигнала от точки прицеливания 16 к глазу наводчика-оператора 10 (видимый для наводчика-оператора сигнал), а также от экрана системы запоминания и отображения информации 9 к глазу командира, показано сплошной линией. Пунктиром показано распространение светового сигнала от имитатора источника света управляемого снаряда (кодированный сигнал) 5 через полупрозрачное нижнее зеркало 20 к координатору 14 штатной аппаратуры системы наведения 4 управляемого реактивного снаряда. Имитатор источника света управляемого снаряда 5 закрыт от наводчика-оператора 10 непрозрачным для него оптическим фильтром 24 (например, инфракрасным или поляроидами). Это делается для того чтобы не облегчать наводчику-оператору наведение линии прицеливания (прицельной марки). Двойными стрелками показаны электрические или механические связи.

Световой сигнал от блока 5 проходит через оптический фильтр 24, попадает на головное зеркало прицела 19, преломляется им и, пройдя через оптический блок (оптическую формирующую систему) 22, направляется на полупрозрачное нижнее зеркало 20. Зеркалом 20 световой сигнал частично отражается в окуляр 23 прицела-дальномера 3 (эту часть сигнала наводчик не видит, поэтому на чертеже она не показана, а частично пропускается на координатор 14, с помощью которого происходит измерение рассогласования между положением линии прицеливания (прицельной марки) 21 и блоком 5. Измерение рассогласования происходит и в вертикальной, и в горизонтальной плоскостях.

Измеренное рассогласование преобразуется координатором 14 совместно с блоком выработки управляющих команд 15 в электрический сигнал, который подается на систему запоминания и отображения информации 9, выполненную на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) и запоминающих устройств. Отклонение электронного индекса (стрелки, пятна) на экране блока 5 от центра экрана, воспринимаемое командиром, соответствует отклонению линии прицеливания от имитатора источника света 5.

Первый блок управления 8 управляется наводчиком-оператором 10 посредством пульта управления 17 и вручную. Содержит обеспечивающие функционирование блока имитаторов 12 и его связь с системами электроснабжения коммутирующую и регулирующую аппаратуру, временной механизм и вычислительное устройство, блоки выбора режима тренировки, типа снаряда, имитации динамики имитатора снаряда, регистрации «врезаний» управляемого снаряда, регистрации и запоминания результатов выстрела (пуска), подключения регистрирующей аппаратуры и непрерывной записи ошибок слежения за целью.

Система запоминания и отображения 9 содержит корпус, электронно-лучевую трубку, индицирующие устройства с шаблонами целей, вычислительное устройство, корректирующее ошибки наводчика-оператора в соответствии с измеренной дальностью до цели (имитатора цели). Блок 9 устанавливается на рабочем месте командира с возможностью наблюдения индицирующего устройства с места наводчика-оператора.

Функционирование имитаторов выстрела, световых помех, пуска управляемого снаряда, его захвата системой наведения и его полета основано на функционировании блока 6. Они расположены в блоке 12 совместно с системой оптической коррекции и сопряжения 13 и полупрозрачным зеркалом 7 ввода электронных сигналов в поле зрения прицела-дальномера 3 через его окуляр 23.

Блок 12 вместе с входящими в него элементами образуют съемный блок, который крепится снаружи окулярной части прицела. В зависимости от конструктивного исполнения комплекса пушечно-ракетного вооружения, от «рабочего» глаза наводчика-оператора этот блок может устанавливаться слева, справа, сверху или снизу от глаз наводчика. Может перемещаться вокруг оптической оси окуляра прицела-дальномера. В любом из этих положений часть блока, в которой находится полупрозрачное зеркало 7, крепится с помощью резьбового соединения или хомута к окулярной части прицела. При этом установка блока на окулярной части прицела-дальномера осуществляется без конструктивных изменений самого прицела.

Введение электронных сигналов между прицельной маркой прицела 21 и глазом наводчика 10 (с помощью полупрозрачного зеркала 7) приводит к тому, что при наведении от наводчика и отсутствии других возмущений электронное пятно (имитатор трассера снаряда) постоянно будет совмещено с прицельной маркой прицела, что упрощает вычислительное устройство в первом блоке управления 8. Эти особенности выгодно отличают предлагаемый тренажер от существующих.

Порядок работы на тренажере следующий. После выбора цели (ее имитатора) наводчик-оператор производит все операции, необходимые для ее поражения: дальнометрирование, заряжание, наведение прицельной марки, пуск снаряда (выстрел) и слежение за целью вплоть до попадания в цель.

Работа предложенного тренажера происходит следующим образом. Формируют стабилизированную линию прицеливания по аналогии с прототипом. При обучении операторов пушечно-ракетного вооружения (высокоточного оружия), например, с полуавтоматической системой управления снарядом посредством радиокомандной линии связи и модулированного источника света, установленного на управляемом снаряде (см. прототип), включают и используют штатную аппаратуру системы управления огнем, комплекс управляемого вооружения и другие элементы танка (например, систему электроснабжения) для формирования стабилизированной линии прицеливания 21 и съюстированного с ней информационного канала координатора 14. Выполняют (обучаемый) функции, необходимые для реальной стрельбы управляемым снарядом: имитируют его заряжание посредством имитатора снаряда, находящегося в боекомплекте, и штатных органов управления заряжанием, имитируют, используя штатные цепи стрельбы, производство выстрела, выполняют с использованием штатных приводов наведения 18 совмещение линии прицеливания (прицельной марки 21) и слежение ею (по указанию руководителя) за имитатором цели 2 и оценивают действия обучаемого (самим обучаемым и/или руководителем) по выполнению необходимых функций, требуемых при стрельбе артиллерийским или управляемым снарядом. При этом достоверность оценки не высока из-за ее ограничения лишь визуальным контролем «на глаз» как обучаемым, так и руководителем. Методический уровень такого обучения также низок из-за отсутствия в поле зрения обучаемого источника света управляемого снаряда и информации о его движении. Для устранения этих недостатков на цели (имитаторе цели 2) в точке прицеливания 16 устанавливают имитатор источника света управляемого снаряда 5 таким образом, чтобы штатной системе управления он был «виден», а обучаемому - нет. Это может быть достигнуто за счет его экранирования оптическим фильтром 24 или поляроидами в двух плоскостях. На прицеле устанавливают имитаторы выстрела, пуска, захвата и динамики полета управляемого снаряда к цели. Эти имитаторы целесообразно выполнять на основе электронно-оптического устройства имитации 6 (электронно-лучевой трубки, пятно на экране которой вводят в поле зрения оператора (обучаемого) для моделирования источника света управляемого снаряда).

Включают имитатор источника света управляемого снаряда 5, установленный на имитаторе цели 2. В качестве имитаторов цели могут использоваться реальные объекты (во время тактических занятий, учений, совместных тактико-огневых занятий и др.). В этом случае включение производят члены штатных экипажей объектов. На полигонах и огневых городках могут использоваться мишени, обслуживаемые соответствующим персоналом. В других случаях имитатор источника света может быть телеуправляемым, например, по радио.

Включают штатные системы управления артиллерийским и ракетным огнем, прицел-дальномер и установленные в нем блоки оптический, стабилизирующий, дальности (на рисунке условно показаны не все блоки) и другие штатные элементы для производства стрельбы. Производят захват имитатора источника света управляемого снаряда 5 посредством элементов полуавтоматической системы управления, в частности, аппаратуры системы наведения 4 и координатора 14, производят совмещение обучаемым линии прицеливания (прицельной марки) 21 с точкой прицеливания 16 на имитаторе цели 2 и измерение дальности до него, пересчитывают измеренную величину дальности в «полетное» время снаряда.

Сигнал, соответствующий измеренной дальности, автоматически подается на временной механизм вычислительного устройства для моделирования полета снаряда 8 и на систему запоминания и отображения информации 9, в схеме сравнения которой задается уровень ошибок наводчика-оператора, приводящих к промаху на заданной (измеренной) дальности. Удерживают на точке прицеливания линию прицеливания в течение заданного времени (для прототипа - 1-2 с), имитируют выстрел (штатной кнопкой и цепями стрельбы; звуковым генератором, имитирующим звук выстрела при нажатии на кнопку стрельбы и реле времени, обеспечивающим задержку времени на производство выстрела и появление управляемого снаряда в поле зрения оператора. Удерживают линию прицеливания на точке прицеливания в течение времени полета снаряда к цели, имитируют при этом в поле зрения прицела посредством электронно-оптического устройства имитации 6 динамику его полета (для прототипа: появление светового пятна в поле зрения через 1,5-1,7 с, захват - через 1,7-1,9 с после выстрела, а далее - управляемый полет), непрерывно измеряют посредством координатора 14, фиксируют и запоминают посредством блоков 15 и 9 отклонения линии прицеливания от имитатора источника света управляемого снаряда, сравнивают измеренные отклонения с размерами имитатора цели и, если отклонения в момент пролета снарядом имитатора цели выходят за его контур, то это оценивают как промах, а каждый выход линии прицеливания в течение «полетного» времени снаряда за нижний край имитатора цели оценивают как его «врезание в грунт», при необходимости определяют среднеквадратическое отклонение линии прицеливания от имитатора источника света и вероятность попадания управляемого реактивного снаряда в цель при условии его долета к ней, которую учитывают при окончательной оценке и используют для большей наглядности при обучении.

Для визуального контроля перед командиром на экране блока 9 устанавливается шаблон соответствующего типа цели. После выстрела (пуска) в соответствии с реальной программой вывода снаряда на линию прицеливания с учетом выбранного режима и внешних возмущений, действующих на снаряд в полете, в поле зрения окуляра наводчика вводится изображение имитатора трассера снаряда (электронное пятно). В процессе слежения наводчика за целью (ее имитатором) электронное пятно под действием команд вычислительного устройства «следит» за прицельной маркой наводчика. Рассогласование между электронным пятном и прицельной маркой в процессе наведения задается вычислительным устройством и состоит из двух составляющих: составляющей, соответствующей сигналам управления наводчика и случайной составляющей, соответствующей ошибкам контура управления от внешних возмущений, действующих на снаряд в процессе полета.

Вместо случайной составляющей могут быть использованы реализации, предварительно полученные и записанные для аналогичных условий. Одновременно с нажатием наводчиком кнопки «пуск» к выходу блока выработки управляющих команд 15 штатной аппаратуры системы наведения 4 подключается экран блока 9. На выходе блока 15 формируются сигналы, пропорциональные угловому отклонению прицельной марки от точки прицеливания на цели, в которой установлен имитатор источника света 5, световое излучение которого воспринимается координатором 14 штатной аппаратуры системы наведения 4.

Для удобства работы командира на экране блока 9 наносятся контуры цели, а амплитуда отклонений светового пятна относительно нулевого положения и по вертикали, и по горизонтали автоматически регулируется в зависимости от дальности расположения цели. Движение светового пятна прекращается в момент пролета управляемым реактивным снарядом цели (для других типов снарядов в этот момент на экране высвечивается световое пятно) и по величине его отклонения от нулевого положения (от точки прицеливания) можно оценить результат стрельбы. При таком исполнении элементов дистанционного контроля попадания оценка возможна по любому из вышеупомянутых критериев. Точность регистрации при этом составляет 0,15-0,20 тыс.

Для информации наводчика о результате выстрела в его поле зрения вводится подсветка, которая при попадании вспыхивает (если в момент пролета снарядом цели электронное пятно на индикаторе попаданий находится в контуре цели).

Предложенные тренажер и способ обучения отличаются высокой достоверностью оценки, так как при измерении используется высокоточная штатная аппаратура управления снарядом. Его применение может происходить в реальных условиях и совмещаться с проведением других занятий, учений и др., что на (20-30)% позволит сократить учебное время, а также снизить расходы на обучение и тренировки операторов за счет сохранения дорогостоящих снарядов. Способ обеспечивает высокий коэффициент подобия реальной боевой работе операторов при производстве пусков управляемых снарядов.

Источники информации

1. Техническое описание тренажерного комплекса ТКНО-675. - М.: ВА БТВ (находится в эксплуатации).

2. Патент США 5215465, F41G 3/26 от 1 июня 1993 г.

3. Танк - Т-80Б. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - М.: Воениздат, 1984, С.95-127). Прототип.

Тренажер операторов пушечно-ракетного вооружения, включающий имитатор цели, размещенные на рабочих местах операторов командира и наводчика штатные системы управления артиллерийским и ракетным огнем с прицелом-дальномером и установленными в нем блоками оптическим, стабилизирующим и дальности, соединенной с прицелом-дальномером аппаратурой системы наведения управляемых снарядов, включающей соединенные последовательно оптически сопряженный с оптическим блоком прицела-дальномера координатор и блок выработки управляющих команд, соединенные последовательно пульт управления наводчика и приводы наведения стабилизированной линии прицеливания, отличающийся тем, что введена система отображения информации, сопряженная оптически с рабочими местами командира и наводчика, на имитаторе цели в точке прицеливания установлен имитатор источника света управляемого снаряда и его оптический фильтр, на прицеле-дальномере установлены соединенные последовательно первый блок управления, вход которого соединен с выходом пульта управления наводчика, блок имитаторов с имитаторами выстрела, световых помех, пуска управляемого снаряда, его захвата и динамики полета, с системой оптической коррекции и сопряжения с полем зрения прицела-дальномера через его окуляр, соединенные последовательно второй блок управления и блок пыледымовых помех, установленный на головной части прицела и сопряженный оптически с полем зрения прицела-дальномера через его объектив.