Тренажер для обучения операторов переносных зенитных ракетных комплексов

Тренажер относится к техническим средствам обучения и подготовки операторов переносных зенитных ракетных комплексов. Тренажер позволяет проводить контролируемое инструктором обучение по приведению имитатора ПЗРК в боевое положение, поиску цели, захвату, сопровождению и имитируемому пуску. Обучение производится с использованием как синтезированной фоно-целевой обстановки, формируемой на дисплейном модуле оператора, так и по всем типам реальных или имитируемых воздушных целей (самолет, вертолет, ракетница, радиоуправляемая модель самолета и т.д.). Тренажер позволяет одновременно проводить обучение до семи операторов с оценкой зон пуска и светозвуковой имитацией пуска ракет. По сравнению с известными предлагаемый тренажер обладает широкими функциональными и методическими возможностями его использования на всех этапах обучения. Тренажер содержит имитатор 1 переносного зенитного ракетного комплекса, имитатор 2 пусковой трубы с расположенным на ней целиком 3 со световым индикатором «захвата» цели, с пристыкованными к ней имитатором 4 наземного источника питания и имитатором 5 пускового механизма. В передней и задней частях имитатора 2 пусковой трубы установлены соответственно телекамера 6 и стакан 7 с электроконтактом для установки пиропатрона. Имитатор 5 пускового механизма содержит блок 8 пусковых устройств, звуковой излучатель 9 и второй вычислитель 10 в составе процессорного модуля 11 и подключенных к нему телевизионным автоматом 12 «захвата» цели, блоком 13 анализа «захвата» цели и системой 14 пространственной ориентации. На имитаторе 2 пусковой трубы установлены также дисплейный модуль 15 и второй приемопередающий модуль 16. Рабочее место 17 инструктора содержит электронно-вычислительную машину 18 в составе вычислителя 19 с подключенными к нему клавиатурой 20, манипулятором 21 «мышь» и видеомонитором 22, а также первый приемопередающий модуль 23. Дополнительно тренажер снабжен динамически подобным имитатором 24 самолета с автопилотом, спутниковой навигационной системой и радиомодемом, а также вторым радиомодемом 25, установленным на рабочем месте 17 инструктора. В ОАО «Тулаточмаш» разработан, изготовлен и испытан с положительными результатами тренажер 9Ф635М для обучения операторов ПЗРК типа «Игла». В соответствии с Решением комиссии по проведению государственных испытаний тренажер рекомендован для серийного производства с I кв. 2009 г.

Предлагаемая полезная модель относится к техническим средствам обучения и может быть использована для подготовки операторов переносных зенитных ракетных комплексов.

Известен тренажер, содержащий пусковую трубу с механическим прицелом и световым индикатором «захвата» цели, подстыкованный к пусковой трубе пусковой механизм с блоком пусковых устройств и звуковым излучателем, имитатор наземного источника питания, электронно-вычислительную машину, установленную на рабочем месте инструктора, а также имитатор оперативной обстановки, выполненный в виде купола, на сферический экран которого проецируется посредством проекторов фоно-целевая обстановка (см., например, тренажер «Купол» - разработчик и изготовитель ФГУП КБМ г. Коломна, Московская обл.).

При обучении на тренажере оператор (или несколько операторов) находится внутри купола и через прицел пусковой трубы находит цель, сопровождает ее и имитирует пуск ракеты. Действия оператора при этом контролируются инструктором посредством электронно-вычислительной машины, с помощью которой задаются и учебно-тренировочные задачи согласно курса стрельб.

Однако указанный тренажер имеет значительные массо-габаритные характеристики, требует больших площадей для его размещения в классных условиях.

Для имитации пролета цели на большом сферическом экране требуется использование нескольких (2-3) проекторов, что приводит к необходимости стыковки их между собой, что усложняет и удорожает тренажер в целом. Кроме того, в тренажере не обеспечивается контроль действий оператора (операторов) по оценке нахождения цели в зоне или вне зоны пуска.

Наиболее близким аналогом-прототипом является тренажер, содержащий электронно-вычислительную машину, установленную на рабочем месте инструктора, имитатор пусковой трубы с датчиком установки ее в штатное положение, имитатор пускового механизма с блоком пусковых устройств и датчиком пространственного положения, соединенных посредством коммутатора, логических элементов И и ключей с входами-выходами электронно-вычислительной машины, а также индикатор, акустическую систему и второй датчик пространственного положения, закрепленные на шлеме обучаемого и подключенные к другим входам-выходам электронно-вычислительной машины (см., например, полезную модель 23493, кл. F41G 3/26, 2002 г., Бюл. 17).

Тренажер позволяет виртуально с использованием синтезированной фоно-целевой обстановки, формируемой на индикаторе оператора, проводить контролируемое инструктором обучение по приведению имитатора переносного зенитного ракетного комплекса в боевое положение, поиску цели, сопровождению и имитируемому пуску.

Однако данный тренажер имеет целый ряд существенных недостатков. Так прицеливание в этом тренажере осуществляется только по кольцевой мушке, формируемой на индикаторе оператора, в то время как на штатной пусковой трубе прицельная ось дополнительно снабжена целиком со световым индикатором «захвата» цели, что приводит в указанном тренажере к привитию операторам неправильных навыков по прицеливанию и контролю «захвата» цели.

В тренажере не обеспечивается также контроль действий оператора по оценке нахождения цели в зоне или вне зоны пуска, как это требует курс стрельб.

Тренажер не имеет возможности обучения операторов по реальным целям (самолет, ракетница, радиоуправляемая модель самолета и т.д.), что не позволяет его использовать, например, на заключительных (контрольных) этапах обучения в условиях реальной фоно-целевой обстановки, а также в части проведения тактических учений и отработки навыков стрельбы в составе отделения стрелков-зенитчиков.

Перед авторами стояла задача создания конкурентоспособного тренажера с широкими функциональными возможностями подготовки операторов переносных зенитных ракетных комплексов с использованием как синтезированной, так и реальной фоно-целевой обстановки и обеспечением объективного контроля действий операторов на всех этапах обучения.

Поставленная задача решена за счет введения в тренажер дополнительных устройств, их связей между собой и известными блоками.

Конкретно задача решена за счет того, что в тренажер, содержащий имитатор переносного зенитного ракетного комплекса, включающий имитатор пусковой трубы с установленным на ее прицельной оси целиком со световым индикатором «захвата» цели, пристыкованные к имитатору пусковой трубы имитатор наземного источника питания и имитатор пускового механизма с блоком пусковых устройств и звуковым излучателем, установленную в пульте инструктора электронно-вычислительную машину в составе вычислителя с подключенными к нему клавиатурой, манипулятором «мышь» и видеомонитором, введены первый и второй приемопередающие модули, установленные соответственно в пульте инструктора и на имитаторе пусковой трубы, в передней части которой установлена телекамера, продольная ось которой параллельна прицельной оси, второй вычислитель, установленный в имитаторе пускового механизма и включающий в себя процессорный модуль с подключенными к нему телевизионным автоматом «захвата» цели, блоком анализа «захвата» цели и системой пространственной ориентации, дисплейный модуль, установленный на месте прицельной мушки имитатора пусковой трубы и подключенный к одному из выходов процессорного модуля, другие выходы которого подключены соответственно к световому индикатору целика имитатора пусковой трубы и звукоизлучателю, при этом входы процессорного модуля второго вычислителя дополнительно подключены соответственно к телекамере, имитатору наземного источника питания, системе пространственной ориентации, блоку пусковых устройств и второму приемопередающему модулю, а первый приемопередающий модуль подключен к одному из входов вычислителя электронно-вычислительной машины.

Для светозвуковой имитации схода ракеты в задней части имитатора пусковой трубы дополнительно установлен стакан с электроконтактом для установки в нем пиропатрона. Электроконтакт подключен к одному из выходов процессорного модуля.

Для повышения эффективности обучения тренажер дополнительно снабжен динамически подобным имитатором самолета с автопилотом и радиомодемом, второй радиомодем установлен на рабочем месте инструктора и подключен к одному из входов вычислителя электронно-вычислительной машины.

Предлагаемый тренажер обладает совокупностью существенных признаков, неизвестных из уровня технических средств подобного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «Новизна» для полезной модели.

Сущность полезной модели поясняется с помощью чертежей, где на:

- фиг.1 - представлена блок-схема тренажера;

- фиг.2 - общий вид прицельной мушки, формируемой на экране дисплейного модуля (масштаб 4:1);

- фиг.3 - схема штатного пускового крючка блока пусковых устройств;

- фиг.4 - общий вид тренажера (радиомодемы на чертеже условно не показаны);

- фиг.5 - общий вид имитатора ПЗРК;

- фиг.6 - рабочее место инструктора.

Тренажер (фиг.1) содержит имитатор 1 переносного зенитного ракетного комплекса (ПЗРК), имитатор 2 пусковой трубы с расположенным на ней целиком 3 со световым индикатором «захвата» цели, с пристыкованными к ней имитатором 4 наземного источника питания (НИП) и имитатором 5 пускового механизма и установленные в передней и задней частях имитатора 2 пусковой трубы соответственно телекамера 6 и стакан 7 с электроконтактом для установки пиропатрона.

Имитатор 5 пускового механизма содержит блок 8 пусковых устройств, звуковой излучатель 9 и второй вычислитель 10 в составе процессорного модуля 11 и подключенных к нему телевизионным автоматом 12 «захвата» цели, блоком 13 анализа «захвата» цели и системой 14 пространственной ориентации, предназначенной для измерения угловых положений имитатора 1 ПЗРК по азимуту и углу места.

На имитаторе 2 пусковой трубы установлены также дисплейный модуль 15 и второй приемопередающий модуль 16.

Рабочее место 17 инструктора содержит электронно-вычислительную машину 18 (ЭВМ) в составе вычислителя 19 с подключенными к нему клавиатурой 20, манипулятором 21 «мышь» и видеомонитором 22, а также первый приемопередающий модуль 23.

Дополнительно тренажер снабжен динамически подобным имитатором 24 самолета с автопилотом, спутниковой навигационной системой и радиомодемом (на чертежах не показаны), а также вторым радиомодемом 25, установленным на рабочем месте 17 инструктора и подключенным к вычислителю 19.

В качестве блока 8 пусковых устройств в тренажере используется штатный пусковой крючок (см. фиг.3) с группой контактов для имитации разарретирования головки самонаведения (ГСН) ракеты после «захвата» цели и имитации пуска, а также не показанные на чертеже тумблер для имитации включения или отключения наземного радиозапросчика «свой-чужой» и кнопка для имитации отключения селекции цели. В качестве звукового излучателя 9 используется штатный телефонный капсюль ТА-56М для имитации звуковых сигналов, записанных в памяти процессорного модуля 11, частота которых различна и соответствует моментам разгона ротора гироскопа ГСН, «захвата» цели, разарретирования ГСН и схода ракеты из пусковой трубы.

Телекамера 6, в качестве которой может быть использована, например, цветная камера CNB-AP800KC-1 - фирмы СОЛИНГ г. Москва, установлена параллельно прицельной оптической оси имитатора 2 пусковой трубы и имеет поле зрения, аналогичное углу обзора оптического прицела пусковой трубы.

Информационный обмен имитатора 1 ПЗРК с ЭВМ 18 рабочего места 17 инструктора осуществляется в тренажере с помощью приемопередатчиков 16 и 23 по скоростной кодовой линии связи Ethernet в дуплексном режиме в диапазоне частот 2,4 ГГц с дальностью приемопередачи не менее 100 м.

В качестве приемопередатчиков 16 и 23 могут быть использованы, например, модули FL BLUETOOTH АР фирмы PHCENIX CONTACT г. Москва, обеспечивающие подключение до семи модулей на один интерфейс радиосвязи.

Имитатор 4 наземного источника питания включает в себя кнопку с рычагом для имитации включения питания имитатора 1 ПЗРК. Время работы имитатора 4 НИП задается программно вторым вычислителем 10, с помощью которого производится:

- измерение значений угла места и азимута имитатора 1 ПЗРК с помощью системы 14 пространственной ориентации;

прием и передача сигналов изображения реальной или синтезированной фоно-целевой обстановки для отображения ее на экране дисплейного модуля 15;

- прием и выдача дискретных сигналов;

- прием и передача информации по кодовой линии связи Ethernet;

- наложение на отображаемое телевизионное изображение прицельной кольцевой мушки (см. фиг.2), мнемосимволов воздушных целей и служебной информации;

- реализация алгоритма автоматического «захвата» синтезированных и реальных целей;

- реализация алгоритма анализа стрельбы в зоне или вне зоны пуска;

- загрузка панорамы синтезированной местности;

- выдача записанных в памяти процессорного модуля 11 звуковых сигналов на звуковой излучатель 9;

- выдача сигнала на электроконтакт стакана 7 для подрыва пиропатрона при имитации пуска ракеты.

Телевизионный автомат 12 предназначен для автоматического формирования сигнала о «захвате» цели при попадании ее в поле зрения мушки (см. фиг.2) прицельного устройства имитатора 2 пусковой трубы и реализован на основе известного алгоритма телевизионного автомата «захвата» цели в телевизионной системе слежения (см., например, а. с. 242413 СССР, 1985 г.), сущность которого заключается в выделении экстремальных значений видеосигнала телевизионного изображения цели, поступающего с телекамеры 6, или виртуального изображения с вычислителя 19 через приемопередающие модули 23 и 16 в процессорный модуль 11 в пределах поля зрения маски оптического прицела (см. фиг.2) имитатора 2 пусковой трубы, отсечки фоновой составляющей видеосигнала с последующим определением линейных размеров цели в пикселях и ее координат относительно центра поля зрения маски оптического прицела.

С помощью блока 13 анализа «захвата» цели производится оценка нахождения цели «в зоне» или «вне зоны» при прицеливании для формирования у операторов правильных навыков определения зон поражения и пуска по различным типам целей и на различных дальностях. Такой анализ основан на сравнении линейных размеров цели по азимуту и углу места (L_аз. и L_ум. ), вычисленных в момент «захвата» цели телевизионным автоматом 12, с линейными размерами Р и С прицельной мушки (см. фиг.2) и в зависимости от выбранного оператором режима (автоматический или ручной) и вида пуска (навстречу или вдогон). Так, например, при выполнении условий:

- при СL_aз.Р или СL_yм.Р в автоматическом режиме при пуске навстречу формируется сигнал «в зоне»;

- при или при пуске вдогон в ручном режиме также формируется сигнал «в зоне» и т.д. (см., например, Инструкцию по эксплуатации ПЗРК 9К38, раздел 11.8 «Пуск ракеты», издательство МО РФ, гриф н/с).

Реализация функции автоматического «захвата» синтезированной цели осуществляется также в телевизионном автомате 12 с дополнительным использованием системы 14, обеспечивающей ориентацию виртуальной цели и имитатора 1 ПЗРК в пространстве. В качестве системы 14 используются малогабаритные гироскопы, установленные в вычислителе 10. Сигнал «захват» при этом формируется при совпадении в пределах прицельной мушки (см. фиг.2) пространственных координат синтезированной цели по азимуту и углу места, задаваемых программно в процессорном модуле 11, с соответствующими координатами имитатора 1 ПЗРК. За начало отсчета при этом принимается момент включения питания имитатора 1 ПЗРК на имитаторе 4 НИП.

В качестве вычислителя 10 и дисплейного модуля 15 в тренажере используются разработанные ОАО «Ульяновское конструкторское бюро приборостроения» (ОАО «УКБП») г. Ульяновск по техническим заданиям ОАО «Тулаточмаш» соответственно вычислитель МПР-25 и модуль МДЦ-7. На видеоизображение, отображаемое на экране дисплейного модуля 15, накладывается изображение прицельной мушки (см. фиг.2), формируемой вычислителем 10, координаты которой аналогичны конструктивному расположению прицельной мушки штатной пусковой трубы.

В качестве динамически подобного имитатора 24 самолета и радиомодема 25 наземной системы управления в тренажере используется комплект аппаратуры Е25, разработанный ЗАО «ЭНИКС» г. Казань. Управление имитатором 24 осуществляется через радиомодем 25 и ЭВМ 18 с использованием специального программного оборудования, установленного в ЭВМ 18 и предназначенного для подготовки маршрута полета и управления самолетом в полете.

С помощью ЭВМ 18 осуществляются формирование синтезированной фоно-целевой обстановки, выбор режимов работы тренажера и контроль уровня обученности операторов навыкам боевой работы по определению типа цели и параметров ее движения (дальность, курс, скорость, параметр, высота), определению границ зоны и момента пуска, выполнению операций «захвата»

цели, ее сопровождению и пуску как на встречных, так и на догонных курсах в ручном или автоматическом режимах.

В качестве вычислителя 19 и видеомонитора 22 в ЭВМ 18, выполненной в виде персональной электронно-вычислительной машины, в тренажере используются соответственно вычислитель УВМ CPC501-ATM-201AS и 19-ти дюймовый монитор FPM-3191GA - поставщик ЗАО «НПФ «Доломант» г. Москва.

Работа тренажера может осуществляться в трех основных режимах выполнения задач:

- на синтезированной фоно-целевой обстановке;

- по синтезированным целям на реальной фоновой обстановке;

- по реальным целям (или имитаторам целей) на реальной фоновой обстановке.

Формирование синтезированной фоно-целевой обстановки осуществляется программно вычислителем 19.

Выбор соответствующего режима работы тренажера и запуск задач на выполнение производится инструктором по видеомонитору 22 с использованием ЭВМ 18. Во всех режимах работы на видеомониторе 22 отображаются: положения органов управления имитатора 1 ПЗРК, все действия, совершаемые оператором (операторами), и соответствующие им сигналы, передаваемые по кодовой радиолинии посредством приемопередающих модулей 16 и 23, а также результаты выполнения задач («свой» - «чужой», «в зоне» или «не в зоне» и т.д.), допущенные ошибки.

В режиме синтезированной фоно-целевой обстановки на экране видеомонитора 22 дополнительно отображается траектория полета синтезированной цели, ее скорость, высота, дальность.

После выбора режима и задачи обучения инструктор сообщает оператору (или операторам) о предполагаемом секторе появления цели, о фоновой обстановке в районе цели, о возможности применения противником оптических или тепловых помех, о необходимом положении переключателей («свой» - «чужой», «селектор») на имитаторе 5 пускового механизма.

Оператор производит подготовку имитатора 1 ПЗРК к боевой работе согласно «Правил стрельбы и боевой работы» на ракетный комплекс, снимает имитатор 1 ПЗРК с подставки, кладет на плечо и при появлении цели на экране дисплейного модуля 15 определяет ее тип, выбирает режим работы «вдогон» или «навстречу» и вид пуска «ручной» или «автоматический». После чего приводит в действие имитатор 4 НИП, резко повернув его рычаг (на чертеже не показан) до упора, при этом в звуковой излучатель 9 с процессорного модуля 11 поступает соответствующий сигнал звуковой информации.

Далее оператор производит прицеливание, и при попадании цели в поле зрения прицельной мушки (см. фиг.2) телевизионный автомат 12 формирует сигнал «захвата» цели, который поступает далее в процессорный модуль 11, в котором формируются звуковой и световой сигналы информации, поступающие соответственно в излучатель 9 и на световой индикатор целика 3.

Если световой и соответствующий сигнал звуковой информации не исчез, оператор переводит пусковой крючок (см. фиг.3) блока 8 пусковых устройств из исходного положения до упора (автоматический режим) или в среднее положение (ручной режим), при этом с процессорного модуля 11 в излучатель 9 поступит соответствующий этим режимам сигнал звуковой частоты.

Примерно через 1 сек. после нажатия пускового крючка до упора должен произойти имитированный пуск и сход ракеты. Если при этом все действия оператора были выполнены правильно, то сигналом «запрет пуска», снимаемым с пускового крючка (см. фиг.3), процессорный модуль 11 формирует сигнал для подрыва светозвукового пиропатрона в стакане 7, что соответствует моменту схода ракеты.

В процессе отработки действий боевой работы оператор также, исходя из условий выполнения задачи, поставленной инструктором, выполняет операции по оценке цели в части «свой» - «чужой» и постановке ложных тепловых помех, устанавливая дополнительные органы управления блока 8 пусковых устройств в соответствующие положения.

Так, например, при стрельбе, когда цель «своя», при которой световой индикатор целика 3 мигает с прерывистой частотой, оператор должен осуществить операцию перенацеливания в случае наличия других целей или прекратить работу. В обоих случаях оператор должен возвратить пусковой крючок в исходное положение.

При имитации пусков в условиях отсутствия ложных тепловых целей и по малоизлучающим целям (ДПЛА и др.) после приведения имитатора 4 НИП в действие оператор должен отключить селектор, нажав соответствующую кнопку в блоке 8 пусковых устройств.

Вне зависимости от способов формирования фоно-целевой обстановки действия оператора во всех режимах аналогичны описанным.

При работе по реальной цели на реальном фоне, например, с использованием имитатора 24 самолета инструктор с помощью специальной программы, записанной в вычислителе 19, производит подготовку маршрута с привязкой к местности. После запуска имитатора 24 самолета управление его полетом осуществляется следующим образом: с помощью бортовой спутниковой навигационной системы определяются координаты самолета, которые по обратному (с борта на землю) радиоканалу связи передаются в вычислитель 19, где обрабатываются и отображаются на видеомониторе 22 в виде траектории полета. Далее управляющая программа вычислителя 19 после обработки параметров формирует команду, которая передается через радиомодем 25 на борт самолета. Работа программы контролируется инструктором через интерфейс управления. При необходимости инструктор может перевести управление самолетом с автоматического режима на ручное. Независимо от режима управления направлением полета в течение всего полета инструктор может подавать команды на изменение высоты полета, выдать команду на прекращение полета и команду возврата в точку старта. При работе по имитатору 24 самолета или по другой реальной цели на реальной местности видеосигнал фоно-целевой обстановки в процессорный модуль 11 поступает с телекамеры 6.

Обучение оператора (операторов) с использованием динамически подобного имитатора 24 самолета проводится, как правило, на заключительных (контрольных) этапах подготовки стрелков-зенитчиков переносных зенитных ракетных комплексов.

Результаты выполнения оператором действий по приведению имитатора 1 ПЗРК в боевое положение, поиску цели, сопровождению и пуску записываются в базу данных вычислителя 19 для последующей оценки и ведения статистики процесса обучения.

По сравнению с известными предлагаемый тренажер обладает широкими функциональными и методическими возможностями, позволяет проводить обучение по различным целям как виртуально, так и в условиях реальной местности с оценкой зон пуска, как это требует курс стрельб.

Тренажер позволяет увеличивать число одновременно обучаемых до семи операторов без каких-либо конструктивных доработок тренажера, проводить и разыгрывать различные тактические ситуации на местности, усложнять и наращивать программное обеспечение.

1. Тренажер для обучения операторов переносных зенитных ракетных комплексов, содержащий имитатор переносного зенитного ракетного комплекса, включающий имитатор пусковой трубы с установленным на ее прицельной оси целиком со световым индикатором «захвата» цели, пристыкованные к имитатору пусковой трубы имитатор наземного источника питания и имитатор пускового механизма с блоком пусковых устройств и звуковым излучателем, установленную в пульте инструктора электронно-вычислительную машину в составе вычислителя с подключенными к нему клавиатурой, манипулятором «мышь» и видеомонитором, отличающийся тем, что в него введены первый и второй приемопередающие модули, установленные соответственно в пульте инструктора и на имитаторе пусковой трубы, в передней части которой установлена телекамера, продольная ось которой параллельна прицельной оси, второй вычислитель, установленный в имитаторе пускового механизма и включающий в себя процессорный модуль с подключенными к нему телевизионным автоматом «захвата» цели, блоком анализа «захвата» цели и системой пространственной ориентации, дисплейный модуль, установленный на месте прицельной мушки имитатора пусковой трубы и подключенный к одному из выходов процессорного модуля, другие выходы которого подключены соответственно к световому индикатору целика имитатора пусковой трубы и звукоизлучателю, при этом входы процессорного модуля второго вычислителя дополнительно подключены соответственно к телекамере, имитатору наземного источника питания, системе пространственной ориентации, блоку пусковых устройств и второму приемопередающему модулю, а первый приемопередающий модуль подключен к одному из входов вычислителя электронно-вычислительной машины.

2. Тренажер для обучения операторов переносных зенитных ракетных комплексов по п.1, отличающийся тем, что в задней части имитатора пусковой трубы дополнительно установлен стакан с электроконтактом для установки в нем пиропатрона, подключенным к одному из выходов процессорного модуля.

3. Тренажер для обучения операторов переносных зенитных ракетных комплексов по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен динамически подобным имитатором самолета с автопилотом и радиомодемом, при этом второй радиомодем установлен на рабочем месте инструктора и подключен к одному из входов вычислителя электронно-вычислительной машины.