Оптическая система посадки вертолета на корабельную взлетно-посадочную площадку
Полезная модель относится к авиационной технике, преимущественно морской авиации, и может быть использована для обеспечения визуальной посадки вертолета на корабельную взлетно-посадочную площадку днем и ночью, при бортовой, килевой и вертикальной качках, в простых и сложных метеоусловиях за счет обеспечения пилота информацией, адекватной обстановке.
Техническим результатом решения является повышение безопасности посадки вертолета, а также повышение технико-эксплуатационных характеристик системы.
Технический результат достигается тем, что оптическая система посадки вертолета (ОСПВ) содержит индикаторы курса и глиссады с двумя пеленгами и маятниковыми системами стабилизации и с блоками огней индикаторов, выполненных в виде моноблоков; индикатор вертикального перемещения (ИВП) ВППл с отображением информации о направлении и величине вертикального перемещения ВППл в виде столбчатой диаграммы с цветовой индикацией и программным способом формирования шкалы ИВП; указатель истинного горизонта и блоки световых излучателей индикации крена водного судна, пульт управления на основе панельной компьютерной станции, вычислителя и кабельную сеть на основе мультиплексных каналов информационного обмена.
Ядром системы является вычислитель и его программно-математическое обеспечение, с помощью которого обеспечивается взаимодействие с пультом управления и соответственно с оператором, а также с помощью которого обеспечивается управление ИВП и стабилизация указателя истинного горизонта, управление режимами работы и контроль технического состояния ОСПВ.
В ОСПВ обеспечивается дистанционная регулировка яркости световых блоков и дистанционное управление фиксаторами маятников.
Технико-экономическим эффектом полезной модели является повышение безопасности посадки вертолета на корабельную ВППл днем и ночью при бортовой, килевой и вертикальной качках корабля при существенном улучшении технико-эксплуатационных характеристик ее индикаторов и блока управления.
Полезная модель относится к области приборостроения, а именно к технике морских светосигнальных приборов, и может быть использована на кораблях для обеспечения взлета и посадки вертолета или иного летательного аппарата (ЛА) с вертикальным взлетом и посадкой, на взлетно-посадочную площадку в простых и сложных метеорологических условиях.
Известно, что вертолеты успешно используются при проводке морских судов в Арктике и Антарктиде, на рыболовных, транспортных и пассажирских судах, на кораблях военно-морского флота. Для организации полетов на таких судах и кораблях оборудуются вертолетные взлетно-посадочные площадки ВППл и средства обеспечения полетов. Эффективность применения вертолетов существенно зависит от возможности выполнения захода на посадку и посадки на ВППл ночью в сложных метеоусловиях (СМУ). Требование обеспечения посадки в СМУ делает профессию морского летчика одной из самых опасных.
Одним из направлений повышения безопасности полетов вертолетов в СМУ - это применение светотехнических средств обеспечения визуального способа захода на посадку и посадки вертолетов на корабельные ВППл. На разных этапах полета применяются различные средства, В работе Ю.А.Тяпченко, Л.В.Гаршин. Средства и методы обеспечения визуальной посадки вертолетов на палубя морских судов и кораблей//Прикладная психология как ресурс социально-экономического развития России в условиях глобального кризиса: материалы 2-ой межрегиональной научно-практической конференции, Москва, 11-13 ноября 2010 г. Книга 2. - М.: Издательство МГУ, 2010. Стр.10-103 представлено 5 этапов.
Первый этап - этап снижения вертолета по заданной глиссаде. На этом этапе используются индикаторы глиссады ИГ и курса ИК. Основными характеристиками этих индикаторов являются количество световых секторов излучения и их цветность, диаграмма направленности (углы раскрыва), дальность видимости и уверенного распознавания цвета световых лучей и наличие стабилизации оптической оси ИГ или ИК. Используя эти индикаторы летчик выводит вертолет в зону прямой видимости водного судна.
Второй этап - этап выравнивания скорости и направления движения ЛА с движением корабля. Корабль должен сохранять скорость и направление движения постоянными. Летчик должен занять положение по вертикали выше высоты перемещения ВППл. Основными индикаторами на этом этапе являются индикатор вертикального перемещения центра ВППл, указатель истинного горизонта, индикатор бортовой качки, средства отображения направления и скорости ветра в зоне ВППл. Основными характеристиками этих индикаторов являются дальность видимости и уверенного распознавания световых элементов индикаторов, световая диаграмма направленности излучения. Летчик должен быть информирован о характере воздушного потока в зоне посадки, уметь оценивать величину бортовой и килевой качки и вертикального перемещения центра ВППл, поддерживать вертолет в горизонте. Опасность связана с возможными ошибками в определении параметров качки и соответственно с занятием положения относительно BППл. Летчик должен быть готов парировать порывы ветра.
Третий этап - этап «проталкивания» вертолета в положение над центром ВППл и его горизонтирование. Основными индикаторами являются индикаторы второго этапа. Опасность существенно увеличивается, так как изменяется характер воздушного потока и летчик должен парировать его изменение и вместе с тем делать все, чтобы не задеть винтами надстройки корабля, и избежать опасного сближения хвоста вертолета с ВППл и др.
Четвертый этап - этап припалубливания (приземления). На этом этапе применяются две схемы посадки:
а) схема на основе использования палубного оператора в качестве элемента управления действиями летчиками при посадке вертолета на ВППл и механических средств сцепки и притягивания вертолета к палубе;
б) схема на основе использования корабельных средств отображения истинного горизонта (истинной вертикали), бортовой, килевой и вертикальной качек. В этой схеме сохраняя горизонтальное положение вертолета, летчик должен обеспечить в вертикальной плоскости догон ВППл и прижатие шасси вертолета к палубе. Четвертый этап самый опасный. На этом этапе возможны различного рода иллюзии, которые могут привести к раскачке вертолета и его сваливанию на палубу или за борт.
Пятый этап - этап швартовки вертолета. При ручной схеме припалубливания основная задача летчика на этом этапе удержание вертолета в прижатом к палубе состоянии. Летчик отслеживает положение палубы, пользуясь огнями, например, индикатора бортовой качки или огнями подсветки палубы. Для вертолетов с соосной схемой винтов следует выделять шестой этап - этап останова и раскрутки винтов. На этом этапе при определенных параметрах ветра возможен перехлест лопастей винтов и их разрушение. Остановка винтов запрещается, если вертикальная составляющая результирующего воздушного потока выше допустимой для данного типа вертолета. Поэтому для летчика важна информация о параметрах ветра над ВППл.
На кораблях различных стран широко используются различного типа индикаторов курса и глиссады, указатели истинного горизонта или вертикали. Применяются оригинальные системы подсветки BППл, которые помогают летчикам ориентироваться в пространстве над палубой корабля. Однако авторам неизвестны примеры объединения всех средств в единую систему информационного обеспечения летчика на всех этапах визуального захода на посадку и посадки на корабль.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является оптическая система посадки вертолета корабельного базирования - ОСПВ (См. Оптическая система посадки вертолета ОСПВ-20380. Руководство по эксплуатации НКУГ.461523.001 РЭ. г.Раменское, ЗАО НТЦ "Альфа-М", 2006 г.), созданная ЗАО «Научно-технический центр «Альфа-М» г.Раменское, Московская обл.
ОСПВ содержит:
1. Индикатор глиссады ИГ, в состав которого входят маятниковый подвес, на котором размещены два блока огней индикатора глиссады БОИГ, оптические оси которых смещены в горизонтальной плоскости на угол 10° относительно друг друга
2. Индикатор курса ИК, в состав которого входят маятниковый подвес, на котором размещены два блока огней индикатора курса БОИК, оптические оси которых смещены в горизонтальной плоскости на угол 10° относительно друг друга
3. Пульт управления ПУ
4. Блок управления оптической системы посадки вертолета БУ ОСПВ, в состав которого входят:
4.1. Вычислитель блока управления ВС БУ
4.2. Блок управления индикатором вертикального перемещения БУ ИВП Блок одноосной стабилизации БОС, в котором размещен возвратно-поворотный механизм, на выходном валу которого размещена планка указателя истинного горизонта. Возвратно-поворотный механизм и планка указателя истинного горизонта образуют указатель истинного горизонта. 5 Индикатор вертикального перемещения ИВП.6. Два блока световых излучателя индикации крена водного судна. В ОСПВ имеются линии передачи информации о состоянии блоков огней корабля, линии подачи питания на блоки огней, линии передачи информации о состоянии блоков огней индикаторов курса и глиссады, линии управления светодиодами блоков огней индикаторов курса и глиссады, линии электропитания.
Основными средствами обеспечения посадки в этой системе являются светотехнические устройства: индикатор глиссады (ИГ), индикатор курса (ИК), указатель истинного горизонта (УИГ), индикатор вертикального, перемещения (ИВП) и блоки световых излучателей индикации крена водного судна. Все эти устройства излучают в пространство световые лучи, используя которые летчик осуществляет полет к кораблю при заходе на посадку и при посадке. Управление всеми светотехническими приборами производится с помощью пульта управления (ПУ).
ОСПВ имеет два входа: на один из них от бортовой шины питания подается бортовое питание, а на другой по мультиплексному каналу информационного обмена (МКИО) поступают данные от навигационной системы корабельной (НСК), которые содержат информацию о бортовой, килевой и вертикальной качках. С пульта электропитание подается на все составные части ОСПВ. Включение и выключение питания производится с помощью тумблеров, которые расположены на пульте управления.
Указатель истинного горизонта (УИГ) представляет собой световую планку указателя истинного горизонта (ПУИГ), которая крепится на выходном валу блока одноосной стабилизации параллельно плоскости взлетно-посадочной площадки. УИГ обеспечивает летчика информацией о положении линии горизонта при бортовой качке корабля в земной системе координат. При этом линию горизонта обозначает светящаяся ПУИГ.
Блоки световых излучателей индикации крена водного судна, устанавливаются на надстройке судна на одной линии с планкой ПУИГ параллельно горизонтальной плоскости ВППл неподвижно на некотором расстоянии от концов планки. При качке ПУИГ остается в горизонтальном положении, а блоки световых излучателей индикации крена качаются в вертикальной плоскости относительно ПУИГ, обеспечивая тем самым летчика информацией о направлении, величине бортовой качки и положении ВППл относительно истинного горизонта. Индикатор вертикального перемещения ИВП предназначен для индикации положения взлетно-посадочной площадки (ВППл) корабля в вертикальной плоскости относительно невозмущенной поверхности воды, которое отображается с помощью базового блока огней. ИВП имеет шесть верхних и шесть нижних блоков огней шкалы и индикации положения ВППл относительно невозмущенной поверхности воды. В каждом блоке огней размещены четыре зеленых элемента светового излучения для индикации текущего положения ВППл и один желтый - для индикации шкалы ВППл, который располагается справа от зеленых световых излучателя. Блоки огней, будучи собранные на объекте применения, образуют собственно индикатор вертикального перемещения, в котором зеленые световые излучатели образуют вертикальную линию индикации текущего положения ВППл, а желтые - шкалу индикатора вертикального перемещения ВППл относительно невозмущенной поверхности воды.
Индикатор глиссады (ИГ) формирует в пространстве за кормой корабля желтый (выше глиссады), зеленый (на глиссаде) и красный (ниже глиссады) прилегающие друг к другу три световых потока, расположенные в вертикальной плоскости.
Индикатор курса (ИК) формирует в пространстве за кормой корабля три синих световых потока, прилегающие друг к другу в горизонтальной плоскости. Правый и левый световые потоки включаются в импульсном режиме с различной частотой.
После включения ОСПВ вычислитель блока управления, входящий в состав блока одноосной стабилизации, принимает данные от навигационной системы и преобразовывает их в управляющие сигналы:
- для электропривода блока одноосной стабилизации, на валу которого закреплена планка указателя истинного горизонта (ПУИГ); ПУИГ поворачивается на угол, равный углу крена корабля;
- для включения зеленых световых элементов в одном из блоков огней индикации положения ВППл относительно невозмущенной поверхности воды..
Включение светового элемента в световых блоках ИВП производится с помощью блока управления индикатором вертикального перемещения, который формирует одиннадцать сигналов, поступающих на ИВП. Из них 7 линий для адресного выбора одного из световых блоков ИВП и 4 линии для выбора светового элемента внутри выбранного блока. Кроме того, по проводной лини связи из пульта управления в блок управления ИВП подается 12 тестовых сигналов, предназначенных для проверки исправности ИВП. С другой стороны из ИВП в пульт по проводной линии связи поступает сигнал «Исправность ИВП», который управляет сигнализатором «Исправность ИВП» на пульте.
Имеются аналогичные связи пульта с блоком управления для тестирования электропривода блока одноосной стабилизации. На пульте в режиме «Тест БОС» формируется 3 сигнала для поворота ПУИГ на один из трех заданных с пульта углов. При этом вычислитель БУ отключается от электропривода БОС и данные в него не поступают.
Вычислитель БУ по отдельной линий передает в пульт сигнал «Исправность».
Сигналы исправности ПУИГ, блоковсветовой индикации крена корабля поступают в пульт по отдельным линиям связи.
По отдельным линиям связи в ИК и ИГ из пульта подаются сигналы управления яркостью (три сигнала для трех фиксированных значений яркости). В обратную сторону из ИК и ИГ в пульт поступают сигнал «Исправность».
Недостатками указанной ОСПВ являются:
1. Многопроводная кабельная сеть системы
2. Большое количество сигнализаторов и органов управления на пульте управления, не позволяют создать рабочее место оператора с удобным эргономическим интерфейсом. Указанный пульт, по своей конструкции принципиально не отвечает требованиям встраивания его в панель пульта, интегрированную на основе современных информационных и компьютерных технологий
3. Отсутствие регулировки яркости световых излучателей в блоках индикации крена водного судна, в планке указателя истинного горизонта и световых блоках индикатора вертикального перемещения
4. В индикаторах курса и глиссады применена ручная схема управления устройством фиксации маятников в нерабочем состоянии, что не позволяет ее использовать в реальных условиях эксплуатации, так как эти индикаторы, как правило, размещаются в трудноступных для корабельных команд местах
5. Индикатор вертикального перемещения выполнен в виде отдельных световых блоков, которые собираются вместе в единый индикатор непосредственно по месту его установки на корабле, что увеличивает трудоемкость работ непосредственно на корабле в сложных метеоусловиях
6. Формирование направлений излучения световых потоков индикаторов курса и глиссады производится на маятниковом подвесе, что при сборке вызывает большие трудности
7. В целом в системе принята нерациональная схема размещения вычислительного устройства, блоков управления индикатором вертикального перемещения, блоком одноосной стабилизации указателя истинного горизонта и др.
Техническим результатом решения является повышение безопасности посадки вертолета за счет повышения технико-эксплуатационных характеристик ОСПВ
Технический результат достигается тем, что оптическая система посадки вертолета на корабельную взлетно-посадочную площадку, которая содержит:
а) индикатор глиссады, устанавливаемый на надстройках водного судна излучающей поверхностью в сторону захода вертолета на посадку, состоящий из двух блоков огней индикатора глиссады на основе например светодиодов, которые размещены на двухкоординатном маятниковом подвесе друг над другом со сдвигом в горизонтальной плоскости на угол порядка 10°-15° град, и каждый из блоков огней индикатора глиссады выполнен, по крайней мере, в виде трех модулей световых излучателей разного цвета, например, красного, зеленого и желтого, которые расположены в вертикальной плоскости таким образом, что их лучи в пространстве в вертикальной плоскости примыкают друг к другу и оптическая ось центрального модуля световых излучателей имеет угол наклона в вертикальной плоскости, равный углу наклона посадочной глиссады вертолета например 4°, причем индикатор глиссады имеет механический фиксатор маятникового подвеса в нерабочем состоянии, а также вход для подключения к линии электропитания и выход для обмена информацией;
б) индикатор курса, устанавливаемый на надстройках водного судна излучающей поверхностью в сторону захода вертолета на посадку, состоящий из двух блоков огней индикатора курса, которые размещены на двухкоординатном маятниковом подвесе друг над другом со сдвигом в горизонтальной плоскости на такой же угол и в том же направлении, как и блоки огней индикатора глиссады, и каждый из блоков огней индикатора курса состоит, по крайней мере, из трех модулей световых излучателей одного цвета, например, синего, которые расположены в горизонтальной плоскости таким образом, что их лучи в пространстве в горизонтальной плоскости примыкают друг к другу и оптическая ось центрального модуля световых излучателей параллельна оптической оси центрального модуля световых излучателей индикатора глиссады, причем индикатор курса имеет механический фиксатор маятникового подвеса в нерабочем состоянии, а также вход для подключения к линии электропитания и выход для обмена информацией;
в) указатель истинного горизонта, устанавливаемый на надстройках корабля в зоне видимости летчиком при подлете к водному судну, при зависании летательного аппарата над центром взлетно-посадочной площадки и на участке приземления летательного аппарата на взлетно-посадочную площадку, содержащий светящуюся планку длиной порядка 1,5-2,5 м с центром качания посредине, в которой размещены световые излучатели например светодиоды, блок одноосной стабилизации положения планки по крену в диапазоне углов качки порядка 10°-18°, на выходной вал которого установлена светящаяся планка указателя истинного горизонта, и блок одноосной стабилизации имеет первый вход для подключения к шине электропитания, а второй для подключения к линии управления движителем блока одноосной стабилизации, а планка - первый вход для подключения к шине электропитания и выход для обмена информацией;
г) по крайней мере два блока световых излучателей индикации бортовой качки судна со световыми характеристиками, аналогичными световым характеристикам световых излучателей планки указателя истинного горизонта, которые установлены как правило на одной линии с планкой указателя истинного горизонта на расстоянии от краев планки не менее 0,5 м и имеющих вход для подключения к шинам электропитания и выход для обмена информацией;
д) индикатор вертикального перемещения центра взлетно-посадочной площадки вертолета, содержащий световые излучатели для индикации шкалы индикатора с нулевой отметкой в середине и световые излучатели для отображения текущего положения центра взлетно-посадочной площадки относительно уровня невозмущенной поверхности воды и имеющий вход для подключения к шинам электропитания и электрические входы-выходы для информационного обмена с блоком управления;
е) блок управления оптической системы посадки вертолета, в состав которого входит вычислитель, имеющий мультиплексный канал информационного обмена с корабельной навигационной системой и информационно взаимодействует с блоком одноосной стабилизации указателя истинного горизонта, планкой указателя истинного горизонта, блоками световых излучателей индикации бортовой качки водного судна, индикаторами курса и глиссады, пультом управления;
ж) пульт управления режимами работы оптической системы посадки вертолета, имеющий вход для подключения к шинам электропитания и входы-выходы электрической связи с внешними устройствами;
з) кабельную сеть для подключения всех составных частей оптической системы посадки вертолета к шинам электропитания питания, блоку управления и пульту,
отличается тем, что:
а) кабельная сеть в части обеспечения информационного взаимодействия всех составных частей оптической системы посадки выполнена на основе мультиплексных каналов информационного обмена с использованием например интерфейса типа RS-485;
б) блоки световых излучателей индикаторов глиссады и курса выполнены в виде законченных блоков с заданными углами взаимного расположения модулей световых излучателей и углами наклона оптических осей блоков, которые в собранном виде устанавливаются на площадки маятниковых подвесов индикатора глиссады и соответственно индикатора курса;
в) в состав всех составных частей оптической системы посадки вертолета введены интерфейсные устройства, входы которых подключены к мультиплексным каналам информационного обмена кабельной сети системы, а выходы - к входам составных частей оптической системы посадки вертолета;
г) в планку указателя истинного горизонта, блоки огней индикаторов глиссады и курса, блоки световых излучателей индикации бортовой качки водного судна введены устройства регулировки яркости светоизлучающих элементов, входы которых подключены к выходам интерфейсных устройств информационного обмена, а выходы - к световым излучателям планки указателя истинного горизонта и индикатора вертикального перемещения, а также к блокам световых излучателей индикации крена водного судна и блокам огней индикаторов курса и глиссады;
д) пульт управления выполнен на основе компьютерной панельной станции (на основе промышленного персонального компьютера);
е) индикатор вертикального перемещения выполнен в виде единого моноблока, в состав которого входит информационное поле световых излучателей для отображения положения взлетно-посадочной площадки относительно линии невозмущенного уровня поверхности воды и информационного поля для отображения шкалы индикатора, входы которых подключены к выходам устройств регулировки яркости световых излучателей;
ж) в состав оптической системы посадки вертолета введен интегрированный блок управления, в который встроены интерфейсные устройства, вычислитель блока управления, выходы которого подключены к входам интерфейсных устройств, а также к входам блока коммутации и защиты питания, выходы которого в свою очередь подключены линиям питания составных частей оптической системы посадки вертолета;
3) в блоки световых излучателей индикации бортовой качки водного судна введены световые излучатели трех цветов для индикации величины крена менее 10% от предельного в зеленном цвете, близкого или равного предельному - в желтом цвете и выше предельного - в красном цвете.
и) конструкция индикаторов глиссады и курса выполнена с учетом возможности их установки непосредственно на фундамент надстройки судна;
к) в конструкцию индикаторов глиссады и курса введены дистанционно управляемые фиксаторы маятников;
Сущностью технического решения является использование радиальных двухпроводных цифровых связей, например RS485, применение индикатора вертикального перемещения и блоков огней индикаторов курса и глиссады как единых моноблоков, введения дистанционно управляемых фиксаторов в индикаторы курса и глиссады, а также цветового кодирования при индикации бортовой качки корабля в зависимости от ее величины, применения пульта управления на основе компьютерной панельной станции, введение регулировки яркости световых элементов ИВП, ПУИГ, блоков световых излучателей индикации крена водного судна, что позволяет осуществить повышение эргономических и эксплуатационных характеристик ОСПВ.
Сравнение предлагаемого решения с известными техническими решениями показывает, что оно обладает новой совокупностью существенных признаков, которые совместно с известными признаками позволяют успешно реализовать поставленную цель.
На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемой оптической системы посадки вертолета со следующими обозначениями
1. Индикатор глиссады ИГ
2. Индикатор курса ПК
3. Указатель истинного горизонта УИГ
3.1. Планка указателя истинного горизонта ПУИГ
3.2. Блок одноосной стабилизации БОС
3.3. Выходной вал блока одноосной стабилизации
4. Блок световых излучателей индикации бортовой качки водного судна 
1, именуемое в тексте, как огни крена заказа (ОКЗ)
5. Блок световых излучателей индикации бортовой качки водного судна 2, именуемое в тексте, как огни крена заказа (ОКЗ)
6. Индикатор вертикального перемещения ИВП
7. Блок управления БУ
7.1. Вычислитель блока управления ВС БУ
7.2. Интерфейсное устройства ИУ
7.3. Блок коммутации и защиты питания БЗПК
8. Пульт управления
9. Навигационная система корабельная НСК
10. Мультиплексные каналы обмена информацией МКИО
11. Шины питания
12. Защищенные линии питания составных частей оптической системы посадки вертолета
13. Линии управления питанием составных частей оптической системы посадки вертолета
На фиг.2 показана структурная схема индикатора глиссады со следующими обозначениями:
1. Индикатор глиссады ИГ
1.1, 1.2. Блоки огней индикатора глиссады 1, 2
1.1.1, 1.2.1 Модули световых излучателей первого цвета, например, желтого.
1.1.2, 1.2.2 Модули световых излучателей второго цвета, например, зеленого
1.1.3, 1.2.3 Модули световых излучателей третьего цвета, например, красного
1.1.4. 1.2.4 Блок управления и регулировки яркости световых излучателей
1.1.5. 1.2.5, 1.4 Интерфейсные устройства
1.3 Фиксатор маятника.
На фиг.3 представлена структурная схема индикатора курса со следующими обозначениями:
2. Индикатор курса ИК
2.1, 2.2. Блоки огней индикатора курса 1, 2
2.1.1, 2.2.1 Модули световых излучателей синего цвета, работающие в импульсном режиме с частотой f 1
2.1.2, 2.2.2 Модули световых излучателей синего цвета, работающие в режиме непрерывного горения 2.1.3, 2.2.3 Модули световых излучателей синего цвета, работающие в импульсном режиме с частотой f2
2.1.4. 2.2.4 - блок управления и регулировки яркости световых излучателей
2.1.5. 2.2.5, 2.4 - интерфейсные устройства
2.3 - блок управления фиксатором маятника
На фиг.4 отображена структурная схема блока световых излучателей индикации крена водного судна со следующими обозначениями:
4. Блок световых излучателей индикации бортовой качки водного судна
4.1, 4.2, 4.3. Световые излучатели соответственно зеленого, желтого и красного цветов
4.4 Блок управления и регулировки яркости световых излучателей
4.5 Интерфейсное устройств.
На фиг.5 инсценирована цветовая структура информационного поля блока световых излучателей индикации бортовой качки водного судна со следующими обозначениями:
4.1, 4.2, 4.3. Световые излучатели соответственно зеленого, желтого и красного цветов.
На фиг.6 воссоздана структурная схема индикатора вертикального перемещения корабельной взлетно-посадочной площадки со следующими обозначениями:
6. Индикатор вертикального перемещения
6.1. Информационное поле индикации положения ВППл
6.2. Информационное поле шкалы ИВП
6.3. Блок управления и регулировки яркости световых элементов ИВП
6.4. Интерфейсное устройство
На фиг.7 зафиксирована цветовая структура лицевой панели индикатора вертикального перемещения со следующими обозначениями:
6. Индикатор вертикального перемещения
6.1. Информационное поле индикации положения ВППл
6.1.1 Вертикальные ряды красного цвета световых элементов информационного поля индикации положения ИВП
6.1.2. Вертикальные ряды зеленого цвета световых элементов информационного поля индикации положения ИВП
6.2. Информационное поле шкалы ИВП
6.2.1. Световые элементы желтого цвета для формирования шкалы ИВП
6.3. Информационное поле индикации невозмущенного уровня воды
Как показано на фиг.1, в состав ОСПВ входят светотехнические устройства: индикаторы глиссады (ИГ) 1 и курса (ИК) 2, указатель истинного горизонта (УИГ) 3, два блока световых излучателей индикации бортовой качки водного судна 4, 5, именуемые далее как огни крена заказа (ОКЗ) и индикатор вертикального перемещения 6.
ИК и ИГ предназначены для информирования летчика о положении вертолета относительно заданной траектории при заходе на посадку.
Указатель истинного горизонта совместно с ОКЗ предназначен для информирования летчика о направлении и величине бортовой качки и оценки летчиком положения вертолета в горизонтальной плоскости или положения вертолета относительно плоскости ВППл.
Индикатор вертикального положения предназначен для оценки летчиком величины и направления движения ВППл в вертикальной плоскости.
Все светотехнические устройства объединены в единую информационно-управляющую систему с помощью кабельной сети на основе прямых связей по цепям питания 12 и мультиплексных каналов информационного обмена (МКИО) 10 с блоком управления 7.
Все светотехнические изделия имеют одинаковую структурную схему, часть из которых показана на фиг.2, 3, 4, 6, которая состоит из световых элементов, блоков управления и регулировки яркости световых элементов и интерфейсных устройств. Основой всех блоков управления и регулировки яркости световых элементов светотехнических устройств являются программируемые микроконтроллеры и средства сопряжения микроконтроллеров со световыми элементами.
Основой блока управления 7 является вычислитель блока управления 7.1, который подключен к МКИО через интерфейсные устройства. Обмен информацией со светотехническими устройствами происходит в соответствии с заданными протоколам информационного взаимодействия.
Вычислитель обеспечивает преобразование информации о качке судна, поступающую от навигационной системы 9, в управляющие сигналы, в соответствии с которыми обеспечивается управление световыми элементами 6.1.1 или 6.1.2 (см. фиг.7) информационного поля индикации положения ВППл 6.1 и управление блоком одноосной стабилизации 3.2 указателя истинного горизонта 3, показанных на фиг.1.
Устройство 7.3, расположенное в блоке управления 7, предназначено для включения - отключения электропитания светотехнических изделий и блока одноосной стабилизации 3.2.
Пульт управления 8 представляет собой панельную станцию на основе персонального компьютера, как правило, с сенсорным способом подачи команд.
Пульт управления 8 взаимодействует с вычислителем блока управления 7.1. Он имеет дружественный человеко-компьютерный интерфейс с соответствующими форматами отображения и логикой работы. Оптическая система посадки вертолета работает следующим образом. На входы ОСПВ поступают бортовое напряжение электропитания и сигналы от НСК 9, которые содержат информацию об угле крена и дифферента корабля, скорости их изменения, а также величину его вертикального перемещения.
Управляющие команды от пульта 8 по двунаправленному МКИО 10 передаются через интерфейсные устройства 7.2 в вычислитель блока управления 7.1 который управляет работой составных частей системы. Каждая составная часть ОСПВ (ИВП 6, УИГ 3, ОКЗ 4, 5, ИГ 1 и ИК 2) связана с вычислителем блока управления 7.1 радиальными двунаправленными МКИО. Так в блоки 6, 3, 4, 5, 1 и 2 из вычислителя блока управления 7.1 поступают команды управления светотехническими приборами, входящих в их состав, а в БОС 3.2, на валу 3.3 которого закреплена ПУИГ 3.1, - угол крена корабля от НСК 9. Кроме того, в ИВП 6 подается значение текущего и прогнозируемого положения центра ВППл, определяемые вычислителем 7.1 с учетом размещения центра ВППл. При этом на ИВП 6 включается столбчатая диаграмма зеленого цвета при движении ВППл вниз и красного цвета при движении ВППл вверх. При движении ВППл вниз верх диаграммы - это текущее положение ВППл, а низ - это вычисленное прогнозируемое нижнее положение ВППл. При движении ВППл вверх низ диаграммы - это текущее положение ВППл, а верх - это вычисленное прогнозируемое верхнее положение ВППл. Программно предусмотрена возможность отображения только текущего положения ВППл в виде перемещаемых горизонтальных строк световых элементов красного цвета при движении ВППл вверх и зеленого цвета при движении ВППл вниз.
Разметка шкалы на информационном поле 6.2 ИВП 6 (см. фиг.7) производится программно в виде больших и малых рисок. Разметка шкалы зависит от размаха отображаемого вертикального перемещения ВППл. Соответственно от этого зависит и погрешность индикации вертикального перемещения. Индикация вертикального перемещения центра ВППл производится относительно линии светодиодов информационного поля индикации невозмущенного уровня воды 6.3, показанной на фиг.7.
Блок одноосной стабилизации 3.2 отслеживает изменения значения угла крена корабля и поворачивает планку указателя истинного горизонта (ПУИГ) 3.1 на соответствующий угол, удерживая ее в горизонтальном положении.
ПУИГ 3.1 позволяет летчику при посадке удерживать вертолет в горизонтальном положении.
В противоположном направлении по запросам вычислителя 7.1 блоки 6, 3, 4, 5, 1 и 2 посылают ему сигналы исправности, которые затем транслируются в пульт 8 для предъявления оператору.
Все составные части ОСПВ имеют в своем составе интерфейсные устройства, через которые они взаимодействуют с интерфейсными устройствами 7.2 блока управления 7.
Для коммутации электропитания с шины 11 питания на все составные части используется блок коммутации и защиты питания 7.3. Этот блок работает под управлением вычислителя 7.1, который подает команды на включение и отключение питания по линии 13. С выходов блока коммутации и защиты питания 7.3 по линиям 12 электропитание подается на все изделия ОСПВ.
В состав ИГ 1 (фиг.2) входят два идентичных исполнительных устройства - блоки огней 1.1 и 1.2, повернутых друг относительно друга на угол 10°-15° в горизонтальной плоскости. Оптические оси обоих блоков наклонены к горизонту на угол, равный углу наклона посадочной глиссады вертолета например 4°. Наличие двух блоков 2.2 позволяет обозначить две независимых глиссады, повернутых одна относительно другой на угол 10°-15° град по курсу.
Блоки огней прикреплены к маятниковому подвесу, который стабилизирует их при качке корабля. Каждый из блоков огней содержит интерфейсные устройства 1.1.5, 1.2.5 для связи с блоком управления 7 и три модуля разноцветных светодиодов (так блок огней 1.1 содержит модули желтого цвета 1.1.1, красного цвета 1.1.3 и зеленого цвета 1.1.2). Блок 1.1.4 управляет яркостью модулей 1.1.1, 1.1.2 и 1.1.3 по командам с пульта 8. Кроме того, в состав ИГ 1 входит фиксатор маятника 1.3, который через интерфейсное устройство 1.4 принимает команды и преобразует их в сигналы управления арретирующим устройством, фиксирующим маятниковый подвес, когда ОСПВ находится не в рабочем состоянии.
В состав индикатора курса (фиг.3) входят два идентичных блока огней 2.1 и 2.2, повернутых друг относительно друга на угол 10°-15° в горизонтальной плоскости. Оптические оси обоих блоков наклонены к горизонту на угол, равный углу наклона посадочной глиссады вертолета, например, 4°. Наличие двух блоков позволяет обозначить два независимых курса, повернутых один относительно другого на угол 10°-15° по курсу.
Блоки огней прикреплены к маятниковому подвесу, который стабилизирует их при качке корабля. Каждый из блоков огней содержит интерфейсные устройства 2.1.5, 2.2.5 для связи с блоком управления 7 и по три модуля световых излучателей синего цвета. Блоки 2.1.4 и 2.2.4 управляют яркостью модулей 2.1.1, 2.1.2 и 2.1.3 и соответственно модулями 2.2.1, 2.2.2 и 2.2.3 по командам с пульта 8. Кроме того, в состав ИК 2 входит фиксатор маятника 2.3, который через интерфейсное устройство 2.4 принимает команды и преобразует их в сигналы управления арретирующим устройством, фиксирующим маятниковый подвес, когда ОСПВ находится не в рабочем состоянии.
Технико-экономическим эффектом предлагаемого решения является повышение безопасности посадки вертолета за счет повышения технико-эксплуатационных характеристик ОСПВ.
В зависимости от размеров водных судов, области их применения, тактики использования вертолетов, уровня оснащенности вертолетов средствами обеспечения посадки вертолетов возможно применение оптических систем посадки в сокращенной комплектации. Так, например, возможно применение ОСПВ без индикатора курса, так как эта задача может решаться с помощью индикатора глиссады. Если вертолеты используются только днем, то возможно применение ОСПВ без индикатора вертикального применения и др. Очевидно в качестве минимальной комплектации может быть рекомендована ОСПВ, в состав которой должны входить указатель истинного горизонта, огни крена заказа, пульт управления и блок защиты питания, коммутации и управления. При этом структурная схема ОСПВ изменяется только путем исключения из этой схемы соответствующих составных частей и подходящих к ним линий питания и линий МКИО.
Таким образом, описанный вариант предложенной системы не исчерпывает все их многообразие, которое можно осуществить в соответствии с предложенной формулой технического решения.
1. Оптическая система посадки вертолета на корабельную взлетно-посадочную площадку, содержащая: индикатор глиссады, устанавливаемый на надстройках водного судна излучающей поверхностью в сторону захода вертолета на посадку, состоящий из двух блоков огней индикатора глиссады на основе, например, светодиодов, которые размещены на двухкоординатном маятниковом подвесе друг над другом со сдвигом в горизонтальной плоскости на угол порядка 10-15°, и каждый из блоков огней индикатора глиссады выполнен, по крайней мере, в виде трех модулей световых излучателей разного цвета, например красного, зеленого и желтого, которые расположены в вертикальной плоскости таким образом, что их лучи в пространстве в вертикальной плоскости примыкают друг к другу, и оптическая ось центрального модуля световых излучателей имеет угол наклона в вертикальной плоскости, равный углу наклона посадочной глиссады вертолета, например 4°, причем индикатор глиссады имеет механический фиксатор маятникового подвеса в нерабочем состоянии, а также вход для подключения к линии электропитания и выход для обмена информацией; индикатор курса, устанавливаемый на надстройках водного судна излучающей поверхностью в сторону захода вертолета на посадку, состоящий из двух блоков огней индикатора курса, которые размещены на двухкоординатном маятниковом подвесе друг над другом со сдвигом в горизонтальной плоскости на такой же угол и в том же направлении, как и блоки огней индикатора глиссады, и каждый из блоков огней индикатора курса состоит, по крайней мере, из трех модулей световых излучателей одного цвета, например синего, которые расположены в горизонтальной плоскости таким образом, что их лучи в пространстве в горизонтальной плоскости примыкают друг к другу, и оптическая ось центрального модуля световых излучателей параллельна оптической оси центрального модуля световых излучателей индикатора глиссады, причем индикатор курса имеет механический фиксатор маятникового подвеса в нерабочем состоянии, а также вход для подключения к линии электропитания и выход для обмена информацией, указатель истинного горизонта, устанавливаемый на надстройках корабля в зоне видимости летчиком при подлете к водному судну, при зависании летательного аппарата над центром взлетно-посадочной площадки и на участке приземления летательного аппарата на взлетно-посадочную площадку, содержащий светящуюся планку длиной порядка 1,5-2,5 м с центром качания посредине, в которой размещены световые излучатели, например светодиоды, блок одноосной стабилизации положения планки по крену в диапазоне углов качки порядка 10-18°, на выходной вал которого установлена светящаяся планка указателя истинного горизонта, и блок одноосной стабилизации имеет первый вход для подключения к шине электропитания, а второй для подключения к линии управления движителем блока одноосной стабилизации, а планка - первый вход для подключения к шине электропитания и выход для обмена информацией, по крайней мере, два блока световых излучателей индикации бортовой качки судна со световыми характеристиками, аналогичными световым характеристикам световых излучателей планки указателя истинного горизонта, которые установлены, как правило, на одной линии с планкой указателя истинного горизонта на расстоянии от краев планки не менее 0,5 м, и имеющих вход для подключения к шинам электропитания и выход для обмена информацией, индикатор вертикального перемещения центра взлетно-посадочной площадки вертолета, содержащий световые излучатели для индикации шкалы индикатора с нулевой отметкой в середине и световые излучатели для отображения текущего положения центра взлетно-посадочной площадки относительно уровня невозмущенной поверхности воды и имеющий вход для подключения к шинам электропитания и электрические входы-выходы для информационного обмена с блоком управления; блок управления оптической системы посадки вертолета, в состав которого входит вычислитель, имеющий мультиплексный канал информационного обмена с корабельной навигационной системой, и информационно взаимодействует с блоком одноосной стабилизации указателя истинного горизонта, планкой указателя истинного горизонта, блоками световых излучателей индикации бортовой качки водного судна, индикаторами курса и глиссады, пультом управления; пульт управления режимами работы оптической системы посадки вертолета, имеющий вход для подключения к шинам электропитания и входы-выходы электрической связи с внешними устройствами, кабельную сеть для подключения всех составных частей оптической системы посадки вертолета к шинам электропитания, блоку управления и пульту, отличающаяся тем, что кабельная сеть в части обеспечения информационного взаимодействия всех составных частей оптической системы посадки выполнена на основе мультиплексных каналов информационного обмена с использованием, например, интерфейса типа RS-485, блоки световых излучателей индикаторов глиссады и курса выполнены в виде законченных блоков с заданными углами взаимного расположения модулей световых излучателей и углами наклона оптических осей блоков, которые в собранном виде устанавливаются на площадки маятниковых подвесов индикатора глиссады и соответственно индикатора курса; в состав всех составных частей оптической системы посадки вертолета введены интерфейсные устройства, входы которых подключены к мультиплексным каналам информационного обмена кабельной сети системы, а выходы - к входам составных частей оптической системы посадки вертолета, в планку указателя истинного горизонта, блоки огней индикаторов глиссады и курса, блоки световых излучателей индикации бортовой качки водного судна введены устройства регулировки яркости светоизлучающих элементов, входы которых подключены к выходам интерфейсных устройств информационного обмена, а выходы - к световым излучателям планки указателя истинного горизонта и индикатора вертикального перемещения, а также к блокам световых излучателей индикации крена водного судна и блокам огней индикаторов курса и глиссады, пульт управления выполнен на основе компьютерной панельной станции, индикатор вертикального перемещения выполнен в виде единого моноблока, в состав которого входит информационное поле световых излучателей для отображения положения взлетно-посадочной площадки относительно линии невозмущенного уровня поверхности воды и информационного поля для отображения шкалы индикатора, входы которых подключены к выходам устройств регулировки яркости световых излучателей, в состав оптической системы посадки вертолета введен интегрированный блок управления, в который встроены интерфейсные устройства, вычислитель блока управления, выходы которого подключены к входам интерфейсных устройств, а также к входам блока коммутации и защиты питания, выходы которого, в свою очередь, подключены к линиям питания составных частей оптической системы посадки вертолета.
2. Оптическая система посадки вертолета по п.1, отличающаяся тем, что в блоки световых излучателей индикации бортовой качки водного судна введены световые излучатели трех цветов для индикации величины крена менее 10% от предельного в зеленом цвете, близкого или равного предельному - в желтом цвете и выше предельного - в красном цвете.
3. Оптическая система посадки вертолета по п.1, отличающаяся тем, что конструкция индикаторов глиссады и курса выполнена с учетом возможности их установки непосредственно на фундамент надстройки судна.
4. Оптическая система посадки вертолета по п.1, отличающаяся тем, что в конструкцию индикаторов глиссады и курса введены дистанционно управляемые фиксаторы маятников.
