Тренажер для обучения и тренировки операторов боевого отделения подвижного комплекса вооружения

Тренажер относится к техническим средствам обучения и подготовки операторов боевых отделений танков и самоходных артиллерийских гаубиц. Обучение на тренажере проводится под руководством и контролем инструктора с использованием как синтезированной, так и реальной фоно-целевой обстановки. По сравнению с известными предлагаемый тренажер обладает широкими функциональными и методическими возможностями, характеризуется высокой мобильностью, так как размещается в кузове-контейнере автомобиля, что позволяет его использовать на любой открытой местности, в условиях танковых огневых городков и полигонов.

Тренажер содержит имитатор 1 кабины боевого отделения, закрепленной на подвижной платформе динамического стенда 2, рабочие места 3 и 4 наводчика и командира. Рабочее место 3 наводчика включает имитаторы прицела 5, стопора 6 башни, механизма 7 поворота башни, механизма 8 подъема пушки, пульта 9 управления, пульта 10 наводчика, азимутального указателя 11 и блок 12 сопряжения пультовой аппаратуры наводчика.

Рабочее место 4 командира включает имитаторы: прибора 13 наблюдения, баллистического вычислителя 14, пульта 15 управления, пульта 16 командира и блок 17 сопряжения пультовой аппаратуры командира.

На рабочем месте 18 инструктора установлены первый, второй и третий видеомониторы 19, 20 и 21 из состава аппаратно-программного комплекса, а также клавиатура 22 и манипулятор 23 «мышь».

Аппаратно-программный комплекс содержит также первый, второй и третий цифровые вычислители 24, 25 и 26, объединенные в единую локальную сеть сетевым концентратором 27.

Дополнительно в тренажер введены два устройства 28 и 29 визуального наблюдения наводчика и командира. Каждое из устройств 28 (29) содержит видеокамеру 30 (31), подвижную рамку 32 (33), сервоприводы 34 и 35 (36 и 37).

Каждый из сервоприводов 34 (35, 36 и 37) включает в себя частотный преобразователь 38 (39, 40 и 41) и сервомотор 42 (43, 44 и 45) с датчиком 46 (47, 48 и 49) обратной связи.

Устройства 28 и 29 визуального наблюдения снабжены также блоками 50 и 51 концевых выключателей. Устройство 28 визуального наблюдения наводчика дополнительно снабжено лазерным дальномером 52, установленным в подвижной рамке 32 и съюстированным с продольной осью видеокамеры 30.

В ОАО «Тулаточмаш» разработан, изготовлен и испытан в 2008 г. с положительными результатами тренажер 9Ф68М1 и его модификации для обучения боевых расчетов танков Т-72Б, Т-80У, Т-90 и др. Решением комиссий по проведению государственных испытаний тренажер рекомендован для серийного производства с I кв. 2009 г.

Предлагаемая полезная модель относится к техническим средствам обучения и тренировки и может быть использована, например, для подготовки операторов боевого отделения танков и самоходных артиллерийских гаубиц в условиях как синтезированной, так и реальной фоно-целевой обстановки.

Известен подвижный электронный тренажер для обучения наводчиков стрельбе реактивными снарядами типа «Кобра» и артиллерийскими снарядами танка Т-64А (см., например, тренажер 9Ф68М, АЕМ1.000.001 ТО и ИЭ -разработчик ОАО «Тулаточмаш», 1977 г.).

Тренажер содержит гидромеханический стенд, на подвижной платформе которого расположен имитатор рабочего места наводчика с пультовой аппаратурой в составе электронно-оптического имитатора прицела, имитатор пульта управления и имитатор пульта наводчика, а также пульт контроля, и вычислительное устройство, расположенные на рабочем месте инструктора. Электронно-оптический имитатор прицела выполнен на базе электронно-лучевой трубки и имеет дополнительную оптическую ветвь для контроля инструктором процесса наведения снаряда наводчиком на цель.

Тренажер располагается в кузове-фургоне автомобиля ЗИЛ-131 и имеет возможность обучения в условиях реальной местности и по реальным целям путем «подмешивания» в оптический канал имитатора прицела трассера снаряда в виде управляемой светящейся точки.

Однако данный тренажер обладает низкими функциональными и техническими возможностями и по динамическим характеристикам стенда, и по формированию фоно-целевой обстановки, и по объективному контролю процесса наведения, что не позволяет его использовать для обучения боевых расчетов современных комплексов вооружения.

Наиболее близкими по своей технической сущности к заявленному являются тренажеры для подготовки операторов комплекса вооружения, расположенного на подвижном носителе, содержащие рабочие места наводчика и командира с имитаторами пультовой аппаратуры этих рабочих мест, рабочее место инструктора и аппаратно-программный комплекс в составе трех и более цифровых вычислителей и видеомониторов, подключенных к цифровым вычислителям и расположенных на рабочем месте инструктора (см., например, патенты 48663 кл. G09B 9/08 от 16.05.05 г.; 62727 кл. G09B 9/08 от 13.11.06 г.; 67770 кл. F41G 3/26 от 04.06.07 г.).

В имитаторах прицела наводчика и прибора наблюдения командира этих тренажеров установлены малогабаритные видеомониторы, на которые выводится виртуальная фоно-целевая обстановка, сформированная в соответствующих цифровых вычислителях.

Указанные тренажеры предназначены для обучения боевых расчетов подвижных комплексов вооружения только в условиях класса и не имеют возможности формирования реальной фоно-целевой обстановки и обучения на местности в полевых условиях танковых огневых городков и полигонов, что в значительной мере снижает эффективность их применения и качество обучения, так как требуют после себя дополнительного доучивания в реальных условиях на заключительных и контрольных этапах обучения.

Кроме того, данные тренажеры являются статическими и не имеют в своем составе динамических платформ, что также снижает их технические и функциональные возможности.

Перед авторами стояла задача создания конкурентноспособного тренажера с широкими функциональными возможностями обучения боевых расчетов как перспективных, так и модернизируемых, и стоящих на вооружении подвижных комплексов, с использованием как синтезированной, так и реальной фоно-целевой обстановки и обеспечением динамики обучения и объективного контроля действий операторов на всех этапах обучения.

Конкретно задача решена за счет того, что тренажер для обучения и тренировки операторов боевого отделения подвижного комплекса вооружения, содержащий имитатор кабины боевого отделения, установленной на подвижной платформе динамического стенда, с рабочими местами наводчика и командира, каждое из которых включает соответственно имитаторы прицела наведения, стопора башни, механизма поворота башни, механизма подъема пушки, пульта управления, пульта наводчика, азимутального указателя, подключенные к блоку сопряжения рабочего места наводчика, и имитаторы прибора наблюдения, баллистического вычислителя, пульта управления, пульта командира, подключенные к блоку сопряжения рабочего места командира, рабочее место инструктора и аппаратно-программный комплекс в составе первого, второго и третьего цифрового вычислителя, объединенных посредством сетевого концентратора в единую локальную сеть, а также с установленными на рабочем месте инструктора первым, вторым и третьим видеомониторами и подключенными к третьему цифровому вычислителю, клавиатурой и манипулятором «мышь», при этом входы первого и второго цифровых вычислителей подключены соответственно к выходам блоков сопряжения наводчика и командира, выходы третьего цифрового вычислителя подключены к управляющим входам динамического стенда, видеовыход первого цифрового вычислителя подключен к видеовходу имитатора прицела наводчика и входу первого видеомонитора, видеовыход второго цифрового вычислителя подключен к видеовходу имитатора прибора наблюдения командира и входу второго видеомонитора, а первый и второй видеовыходы третьего цифрового вычислителя подключены соответственно к входу третьего видеомонитора и видеовходу имитатора азимутального указателя наводчика, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен двумя устройствами визуального наблюдения соответственно для наводчика и командира, каждое из которых содержит видеокамеру, установленную в подвижной рамке двухстепенного карданного подвеса, управляемого по каждой из осей сервоприводом, включающем в себя частотный преобразователь, подключенный своим выходом к сервомотору с датчиком обратной связи, соединенный с одним из входов частотного преобразователя, при этом вторые входы частотных преобразователей сервоприводов устройства визуального наблюдения наводчика подключены к соответствующим выходам первого вычислителя, вторые входы частотных преобразователей сервоприводов устройства визуального наблюдения командира подключены к соответствующим выходам второго вычислителя, при этом выходы видеокамер устройств визуального наблюдения наводчика и командира соединены соответственно с видеовходами первого и второго вычислителей.

Устройство визуального наблюдения наводчика дополнительно снабжено лазерным дальномером, установленным в подвижной рамке карданного подвеса, при этом продольная ось лазерного дальномера съюстирована с продольной осью видеокамеры, а его информационный выход и вход управления соединены с соответствующими входом и выходом первого вычислителя.

Устройства визуального наблюдения наводчика и командира установлены на едином основании и для ограничения зоны обзора видеокамер по курсу и тангажу снабжены блоками концевых выключателей, подключенными к дополнительным входам частотных преобразователей. Конструктивно устройства визуального наблюдения наводчика и командира устанавливаются вне рабочих мест.

Динамический стенд тренажера выполнен трехстепенным для обеспечения перемещений подвижной платформы и имитатора кабины боевого отделения по тангажу, крену и высоте.

Предлагаемый тренажер обладает совокупностью существенных признаков, неизвестных из уровня технических решений 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 структурная схема тренажера;

- на фиг.2 - структурная схема устройства визуального наблюдения наводчика;

- на фиг.3 - структурная схема устройства визуального наблюдения командира;

- на фиг.4 - общий вид расположения имитатора кабины боевого отделения на динамическом стенде;

- на фиг.5 - имитатор прицела наводчика;

- на фиг.6 - имитатор прибора наблюдения командира;

- на фиг.7 - рабочее место инструктора;

- на фиг.8 - общий вид устройств визуального наблюдения наводчика (без дальномера) и командира.

Тренажер (фиг.1) содержит имитатор 1 кабины боевого отделения подвижного комплекса вооружения, установленный на подвижной платформе динамического стенда 2, рабочие места 3 и 4 соответственно наводчика и командира.

Рабочее место 3 наводчика включает имитаторы: прицела 5, стопора 6 башни, механизма 7 поворота башни, механизма 8 подъема пушки, пульта 9 управления, пульта 10 наводчика, азимутального указателя 11 и блок 12 сопряжения пультовой аппаратуры наводчика.

Рабочее место 4 командира включает имитаторы: прибора 13 наблюдения, баллистического вычислителя 14, пульта 15 управления, пульта 16 командира и блок 17 сопряжения пультовой аппаратуры командира.

На рабочем месте 18 инструктора установлены первый, второй и третий видеомониторы 19, 20 и 21 из состава аппаратно-программного комплекса, а также клавиатура 22 и манипулятор 23 «мышь».

Аппаратно-программный комплекс содержит также первый, второй и третий цифровые вычислители 24, 25 и 26, объединенные в единую локальную сеть с помощью сетевого концентратора 27.

Дополнительно в тренажер введены два устройства 28 и 29 визуального наблюдения соответственно для наводчика и командира. Каждое из устройств 28 (и 29) содержит видеокамеру 30 (31), установленную в подвижной рамке 32 (33) двухстепенного карданного подвеса, управляемого по каждой из осей по курсу и тангажу с помощью сервоприводов 34 и 35 (36 и 37). Каждый из сервоприводов 34 (35, 36 и 37) включает в себя соответственно частотный преобразователь 38 (39, 40 и 41) и сервомотор 42 (43, 44 и 45) с датчиком 46 (47, 48 и 49) обратной связи.

Устройства 28 и 29 визуального наблюдения снабжены также блоками 50 и 51 концевых выключателей для ограничения углов прокачки видеокамер 29 и 30 по курсу и тангажу. Устройство 28 визуального наблюдения наводчика дополнительно снабжено лазерным дальномером 52, установленным в подвижной рамке 32 карданного подвеса так, что его продольная ось съюстирована с продольной осью видеокамеры 30.

В качестве динамического стенда 2 в тренажере может быть использован трехстепенной стенд СДУ-01 (изготовитель - ОАО «Тулаточмаш»), разработанный в соответствии с патентом 66096 кл. G09B 9/08, 2006 г. Управление динамическим стендом 2 по каждому из трех его приводов осуществляется по сигналам с третьего вычислителя 26. В поле зрения оптических каналов имитатора 5 прицела наводчика (фиг.5) и имитатора 13 прибора наблюдения командира (фиг.6) установлены дисплеи для отображения и наблюдения виртуальной или реальной фоно-целевой обстановки. Моделирование виртуальной фоно-целевой обстановки в полях зрения имитаторов 5 и 13 и на видеомониторах 19 и 20 инструктора осуществляется в соответствующих вычислителях 24 и 25 посредством трехмерной машинной графики. При работе в режиме реальной фоно-целевой обстановки изображение в вычислители 24 и 25 поступает с видеокамер 30 и 31 устройств 28 и 29 визуального наблюдения. В вычислителях 24 и 25 на виртуальные (или реальные) изображения дополнительно накладываются, формируемые в них, прицельные сетки (шкалы) и прицельные марки, аналогичные реальным.

Выбор и запуск учебных задач, ввод текстовой информации и управление работой тренажера в целом осуществляется инструктором с помощью клавиатуры 22 и манипулятора 23 «мышь» в соответствии с программой, установленной в вычислителе 26, и информацией, отображаемой на видеомониторе 21.

С помощью имитатора 11 азимутального указателя в тренажере осуществляется измерение углов поворота башни относительно корпуса комплекса вооружения. Имитатор 11 азимутального указателя посредством вычислителей 24, 26, сетевого концентратора 27 и блока 12 сопряжения связан с имитатором 7 механизма поворота башни. В качестве имитатора 11 азимутального указателя, а также дисплеев, в имитаторах 5 и 13 могут быть использованы дисплеи типа ВМЦМ-16 КБ «Дисплей» г.Витебск, Белоруссия.

Имитатор 9 пульта управления предназначен для управления электроприводами поворота башни и подъема ствола пушки и включает в себя, не показанные на чертеже, тумблеры включения питания электроприводов, переменные резисторы горизонтального и вертикального наведения, светодиодную индикацию и пусковую кнопку.

С помощью имитаторов 7 и 8 осуществляется ручной разворот башни и подъем ствола пушки.

Имитатор 10 пульта наводчика предназначен для включения: системы управления огнем, цепей стрельбы, механизма заряжания, а также для выбора требуемого типа снаряда.

С помощью имитатора 15 пульта управления обеспечивается управление командирской башенкой по горизонтали и вертикали и обзор командиром фоно-целевой обстановки, формируемой на дисплее имитатора 13 прибора наблюдения.

Управление режимами работы (целеуказание, наблюдение, заряжание, дублированное управление огнем и др.) пультовой аппаратуры рабочего места 4 командира осуществляется с помощью имитатора 16 пульта командира.

С помощью имитатора 14 баллистического вычислителя осуществляется ввод поправок по износу канала ствола пушки, температуре заряда, температуре наружного воздуха и атмосферному давлению, необходимых для учета в динамике полета снаряда и повышения точности стрельбы. Задание вышеуказанных поправок и контроль за их вводом осуществляется конструктором с помощью видеомонитора 21.

В качестве видеокамер 30 и 31 устройств 28 и 29 визуального наблюдения тренажера использованы ТВ-камеры KPC-301CZH концерна «РОССИ» г.Москва, а в качестве частотных преобразователей 38, 39, 40, 41 и сервомоторов 42, 43, 44, 45 соответственно частотные преобразователи SGDH-01(02)AE-OY и сервомоторы SGMAH-01(02)AAA61D-OY фирмы «OMRON» Япония - поставщик ООО НПФ «НТС ЭКО» г.Москва.

В качестве лазерного дальномера 52 в устройстве 28 использован малогабаритный лазерный дальномер ЛДМ-2 - разработчик и изготовитель ФГУП «ПО НПЗ» г.Новосибирск.

Функционирование пультовой аппаратуры рабочих мест 3 и 4 наводчика и командира производится под управлением микропроцессоров, расположенных в соответствующих блоках 12 и 17 сопряжения, в которых происходит предварительная обработка сигналов с имитаторов пультовой аппаратуры и передача их по последовательному интерфейсу в цифровые вычислители 24 и 25.

Принцип действия тренажера основан на моделировании динамики движения подвижного комплекса вооружения по реальной местности и отработке, и привитии боевому расчету навыков по подготовке приборов прицеливания и наблюдения к работе и по ведению стрельбы различными типами снарядов из пушки или пулемета согласно руководящих документов (см., например, «Руководство по действиям экипажа при вооружении танка Т-80У» - М., Воениздат, 2001 г.).

Информационное подобие тренажера по зрительному восприятию реальной обстановки обеспечивается формированием в цифровых вычислителях 24, 25 и 26 и выводом на экраны видеомониторов 19 и 20 инструктора и в поля зрения имитаторов 5 и 13 обучаемого расчета синтезированной или реальной фоно-целевой информации, аналогичной информации, наблюдаемой номерами расчета в реальных условиях.

Динамическое подобие тренажера обеспечивается решением в цифровых вычислителях 24, 25 и 26 дифференциальных уравнений движения снарядов и целей в реальном масштабе времени и воспроизведением алгоритмов работы номеров расчета и циклограмм функционирования систем комплекса вооружения.

В качестве вычислителей 24, 25 и 26 в тренажере могут быть использованы, например, цифровые вычислители IPC-610-ATM (поставщик ЗАО НПФ «Доломант» г.Москва), которые в зависимости от выполняемых функций укомплектованы различными типами PCI-плат.

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 на реальной фоновой обстановке.

Формирование синтезированной фоно-целевой обстановки осуществляется программно вычислителями 24 и 25, а реальной фоно-целевой обстановки - с использованием изображений, снимаемых с выходов видеокамер 30 и 31 устройств 28 и 29 визуального наблюдения. Во всех режимах на синтезированное или реальное изображение фоно-целевой обстановки в цифровых вычислителях 24 и 25 накладываются прицельные сетки и марки, аналогичные штатным прицела наводчика и прибора наблюдения командира.

Выбор соответствующего режима работы тренажера и запуск задач на выполнение согласно «Курса стрельб» комплекса вооружения организован в виде системы многоуровневых меню и производится инструктором по видеомонитору 21 с использованием вычислителя 26.

Тренажер работает следующим образом. После запуска задачи на выполнение наводчик и командир производят приведение имитаторов 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 и 13, 14, 15, 16 пультовой аппаратуры своих рабочих мест 3 и 4 в боевое положение в соответствии с разделом «Действия экипажа при приведении боевого отделения и вооружения в боевое положение» «Руководства по применению...» комплекса вооружения.

При этом в полях зрения имитатора 5 прицела наводчика и имитатора 13 прибора наблюдения командира появляется синтезированное или реальное изображение фоно-целевой обстановки (в зависимости от выбранного режима предъявления фоно-целевой обстановки). Аналогичная информация отображается при этом и на видеомониторах 19 и 20 инструктора.

Если по условиям выполнения задачи стрельба производится в движении комплекса вооружения, то динамический стенд 2 по сигналам с вычислителя 26 имитирует это движение по выбранной инструктором местности и с соответствующей скоростью.

С помощью органов управления имитатора 9 наводчик по видеомонитору имитатора 5 прицела производит поиск цели и наведение центральной метки прицела на цель (при ручном наведении с помощью имитаторов 7 и 8 механизмов поворота башни и подъема пушки). После чего нажимает кнопку измерения дальности на имитаторе 5 прицела, при этом в нижней части поля зрения прицела высвечивается значение дальности, определенное наводчиком по шкале дальности (в случае синтезированной цели) или измеренное лазерным дальномером 52 (в случае реальной цели), и загорается индикатор готовности ведения стрельбы. После нажатия кнопки «Пуск» на имитаторе 9 пульта управления на видеомониторе имитатора 5 прицела наблюдаются имитация выстрела, полет снаряда и момент его разрыва на цели или врезания в землю.

Все операции наводчик выполняет по командам командира, который по видеомонитору имитатора 13 прибора наблюдения и с помощью органов управления имитатора 15 выбирает цель, передает ее координаты наводчику в режиме целеуказания, в случае отработки различных неисправностей может брать стрельбу из пушки на себя (дублированный режим), производит установку поправок на имитаторе 14 баллистического вычислителя и стрельбу из пулемета.

Порядок действий обучаемых на тренажере при выполнении поиска целей, подготовке и производстве «стрельбы» при любых условиях окружающей среды, «повреждениях» и «неисправностях» комплекса вооружения полностью соответствует действиям наводчика и командира реального образца вооружения и производится согласно «Курса стрельб...» и «Руководства по применению...» комплекса вооружения. Результаты выполнения обучаемым расчетом действий во всех режимах работы записываются в базу данных для последующей оценки и ведения статистики процесса обучения.

По сравнению с известными предлагаемый тренажер обладает широкими функциональными и методическими возможностями, позволяет проводить отработку навыков боевой работы как виртуально на начальных этапах, так и в условиях танковых огневых городков, полигонов и любой реальной местности, что особенно важно на заключительных (контрольных) этапах обучения с возможностью всестороннего и объективного контроля.

Тренажер позволяет проводить и разыгрывать различные тактические операции с реальными комплексами вооружения на местности, усложнять и наращивать программное обеспечение.

1. Тренажер для обучения и тренировки операторов боевого отделения подвижного комплекса вооружения, содержащий имитатор кабины боевого отделения, установленной на подвижной платформе динамического стенда, с рабочими местами наводчика и командира, каждое из которых включает соответственно имитаторы прицела наведения, стопора башни, механизма поворота башни, механизма подъема пушки, пульта управления, пульта наводчика, азимутального указателя, подключенные к блоку сопряжения рабочего места наводчика, и имитаторы прибора наблюдения, баллистического вычислителя, пульта управления, пульта командира, подключенные к блоку сопряжения рабочего места командира, рабочее место инструктора и аппаратно-программный комплекс в составе первого, второго и третьего цифровых вычислителей, объединенных посредством сетевого концентратора в единую локальную сеть, а также с установленными на рабочем месте инструктора первым, вторым и третьим видеомониторами и подключенными к третьему цифровому вычислителю, клавиатурой и манипулятором «мышь», при этом входы первого и второго цифровых вычислителей подключены соответственно к выходам блоков сопряжения наводчика и командира, выходы третьего цифрового вычислителя подключены к управляющим входам динамического стенда, видеовыход первого цифрового вычислителя подключен к видеовходу имитатора прицела наводчика и входу первого видеомонитора, видеовыход второго цифрового вычислителя подключен к видеовходу имитатора прибора наблюдения командира и входу второго видеомонитора, а первый и второй видеовыходы третьего цифрового вычислителя подключены соответственно к входу третьего видеомонитора и видеовходу имитатора азимутального указателя наводчика, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен двумя устройствами визуального наблюдения соответственно для наводчика и командира, каждое из которых содержит видеокамеру, установленную в подвижной рамке двухстепенного карданного подвеса, управляемого по каждой из осей сервоприводом, включающим в себя частотный преобразователь, подключенный своим выходом к сервомотору с датчиком обратной связи, соединенный с одним из входов частотного преобразователя, при этом вторые входы частотных преобразователей сервоприводов устройства визуального наблюдения наводчика подключены к соответствующим выходам первого цифрового вычислителя, вторые входы частотных преобразователей сервоприводов устройства визуального наблюдения командира подключены к соответствующим выходам второго цифрового вычислителя, при этом выходы видеокамер устройств визуального наблюдения наводчика и командира соединены соответственно с видеовходами первого и второго цифровых вычислителей.

2. Тренажер по п.1, отличающийся тем, что устройство визуального наблюдения наводчика дополнительно снабжено лазерным дальномером, установленным в подвижной рамке карданного подвеса, при этом продольная ось лазерного дальномера съюстирована с продольной осью видеокамеры, а его информационный выход и вход управления соединены с соответствующими входом и выходом первого цифрового вычислителя.

3. Тренажер по п.1, отличающийся тем, что устройства визуального наблюдения наводчика и командира установлены вне их рабочих мест на едином основании и для ограничения зоны обзора видеокамер по курсу и тангажу снабжены блоками концевых выключателей.

4. Тренажер по п.1, отличающийся тем, что динамический стенд выполнен трехстепенным для обеспечения перемещения подвижной платформы с имитатором кабины боевого отделения по тангажу, крену и высоте.