Електронний модульний тренажер стрілецький

Реферат: Модульний електронний тренажер стрілецький, що складається з щонайменше одного навчального модуля електронного тренажера, який містить навчальну зброю з датчиком натискання спускового гачка, пристрій спряження, широкоформатний екран, проектор, аудіосистему і комп'ютер керівника, причому, відеовихід комп'ютера керівника з'єднаний з проектором, аудіовихід з'єднаний з аудіосистемою, пристрій спряження підключено до комп'ютера керівника, а першим входом зв'язаний з виходом датчика натискання спускового гачка. Навчальна зброя додатково оснащена електропневмоклапаном з системою подачі повітря в газовідвідну трубку, інфрачервоним випромінювачем з оптичною системою, які механічно закріплені на стволі навчальної зброї, імітатором підствольного гранатомета з датчиком натискання на спусковий гачок (опціонально), датчиком просторового положення зброї, а в зазначений модуль введені WEB-камера з системою інфрачервоних фільтрів, компресор, причому, вихід компресора шлангом високого тиску підключений до входу електропневмоклапана, вихід якого з'єднаний з газовідвідною трубкою, а вхід управління підключений до другого виходу пристрою спряження, до другого входу якого підключений датчик натискання спускового гачка, встановленого на імітаторі підствольного гранатомета (опціонально), до третього виходу пристрою спряження підключений вхід інфрачервоного випромінювача з оптичною системою, який механічно закріплений на стволі навчальної зброї, до третього виходу якого, підключений датчик просторового положення зброї, вихід комп'ютера керівника з'єднаний по локальній мережі з аналогічними зазначеними модулями. UA 109927 U (12) UA 109927 U UA 109927 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель до галузі військової техніки, зокрема, до малогабаритних електронних навчально-тренувальних комплексів із використанням імітаційного моделювання на ЕОМ. Застосування корисної моделі дозволяє формувати навички стрільби з стрілецького озброєння без застосування набоїв в умовах навчального класу. Відомий стрілецький тренажер Кудрякова [1], який містить джерело випромінювання, виконане у вигляді секторної мішені, встановлений на стрілецьку зброю приймач випромінювання, пов'язаний з підсилювачем і схемою обробки сигналу. Мішень виконана чотирисекторною з Х-подібним розташуванням секторів і промодульованим випромінюванням кожного з її секторів, що дозволяє із загального сигналу на виході приймача випромінювання виділяти сигнали, відповідні секторам мішені. Оптично-електронний приймач складається з збиральної лінзи, в головному фокусі якої встановлюються діафрагми з отвором, що калібрується, і фотоелемент. Величини виділених сигналів від кожної секції мішені (амплітуда) прямо пропорційні проекції площі відповідного сектора мішені на фотоелемент оптичноелектронного приймача. Зсув оптичної осі приймача від центру мішені викликає перерозподіл амплітудних значень, що дозволяє визначити величину цього зміщення, тобто координати точки наведення. Недоліками даного пристрою є складність забезпечення рівномірного освітлення секторів мішені через неоднорідність випромінювання в різних напрямках, особливо в разі великих габаритів мішені; через неоднорідність матеріалу мішені, що просвічується; великі габарити встановлюваного на зброю оптично-електронного приймача, що призводить до порушення масогабаритних параметрів навчальної зброї в порівнянні з бойовою, велика кількість проводів, що з'єднують зброю з електронними пристроями обробки сигналів і обмежують свободу дій тих, кого навчають стрільбі; складність екранування від дії електромагнітних полів, що створюються при роботі, імітатора віддачі зброї; відсутність безперервного контролю положення зброї, що не дозволяє фіксувати порушення поводження зі зброєю під час проведення стрільб у тирі. Відомий лазерний стрілецький тренажер [2], що містить навчальну зброю зі спусковим механізмом, обладнаним контактом, що замикає електричне коло при натисканні на спусковий гачок, лазерний випромінювач, встановлений на дульному зрізі зброї, і телевізійний приймач (камеру), встановлену стаціонарно навпроти екрана тренажера. При натисканні на спусковий гачок на екрані від лазера, що працює в імпульсному режимі, утворюється світлова пляма в точці попадання. Координати плями визначаються за допомогою телекамери. Недоліком пристрою є відсутність безперервного контролю положення зброї, що не дозволяє фіксувати порушення поводження зі зброєю під час проведення стрільб у тирі, а також неможливість імітації стрільби при лінії напрямку стволу зброї вище екрана (така ситуація виникає при імітації стрільби з підствольного гранатомета). Відомий стрілецький тренажер з оптично-електронним реєструючим пристроєм [3], що містить обчислювач (ЕОМ), пристрій відображення результатів (монітор), екран тренажера, на якому розташовані в два ряди з постійним кроком випромінювачі (ІЧ-діоди), які підключені до блока управління. Тренажер також містить декілька ідентичних каналів (до восьми), кожен з яких містить навчальну зброю зі спусковим механізмом, обладнаним контактом, що замикає електричне коло при натисканні на спусковий гачок, і оптично-електронних перетворювачем, встановленим на дульному зрізі, а також підсилювачі фотострумів, схеми фіксації максимального рівня сигналу і аналого-цифрові перетворювачі. Недоліками пристрою є: спотворення візуальної картини місцевості і мішеної обстановки за рахунок наявності на екрані маркерних джерел випромінювання; низька перешкодозахищеність через велику кількість проводів, що з'єднують зброю з електронними пристроями обробки сигналів, а також складність створення малогабаритного приймача, що встановлюється на зброю і не порушує масогабаритних співвідношень навчальної зброї, а також неможливість імітації стрільби при лінії напрямку ствола зброї вище екрана (така ситуація виникає при імітації стрільби з підствольного гранатомета). Відома оптично-електронна мішень стрілецького тренажера [4], що містить навчальну зброю зі спусковим механізмом, обладнаним контактом, що замикає електричне коло при натисканні на спусковий гачок, лазерний випромінювач, встановлений на дульному зрізі зброї, екран, обчислювач і пристрій відображення результатів пострілу. У пристрої, що навпроти екрана встановлений оптично-електронний приймач, що містить дві пари смугових діафрагм, фоконів і фотоприймачів, розташованих під кутом 90° один до одного, виходи фотоприймачів з'єднані з входами підсилювачів фотоструму, виходи яких з'єднані з входами схем фіксації максимального рівня сигналу, з'єднаних з аналого-цифровими перетворювачами, виходи яких з'єднані з входами обчислювача. 1 UA 109927 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Недоліками даного пристрою є відносно низька точність визначення координат через спеклефект, що полягає в зміщенні геометричного центру випромінювання лазерної плями на екрані в межах розмірів цієї плями (до однієї третини від діаметра плями), так як сигнали з фотоприймачів пристрою пропорційні саме положенню геометричного центру лазерної плями на екрані. Крім того, мале поле реєстрації через обмежений кут поля зору, висока вартість установки на кожен вид стрілецької зброї окремого лазера і низька потужність через труднощі охолодження лазера в умовах масогабаритних обмежень навчальної зброї, а також неможливість імітації стрільби при лінії напрямку ствола зброї вище екрана (така ситуація виникає при імітації стрільби з підствольного гранатомета). Найближчим аналогом є оптично-електронний стрілецький тир колективного бою [5], який містить широкоформатний екран, який розділений на секції, навпроти яких встановлені проектори для створення суцільного реалістичного зображення місцевості і мішеної обстановки і по парі оптично-електронних датчиків для визначення кожним з них вертикальної і горизонтальної координат в межах секції екрана. Кожен датчик складається з циліндричного об'єктива з розташованої поперек в його фокальній площині фотолінійки і електронного блока. Пари датчиків встановлено так, що в одному з них лінійка розташована вертикально, а в іншому горизонтально. Лазерні випромінювачі забезпечені охолоджувальними радіаторами, які встановлені стаціонарно і з'єднані за допомогою оптичних роз'ємів і світловодів з колімаційними лінзами, встановленими на навчальній зброї. Оптично-електронний стрілецький тир колективного бою працює наступним чином. Відповідно до обраного сценарію комп'ютер видає сигнал на проектор і на екрані формується реалістичне зображення місцевості, мішеної обстановки і цілей. Стрілець наводить навчальну зброю по прицільних пристосуваннях на обрану ціль, попередньо визначивши відстань до цілі за її кутовими розмірами і встановивши планку на відповідну дальність, від контактного датчика положення планки сигнал надходить на вхід комп'ютера для фіксації встановленої дальності. При натисканні спускового гачка одним з учасників колективного бою, електричний сигнал замкнутого електричного кола надходить на вхід комп'ютера і відповідно з виходу комп'ютера на вхід управління лазером надходить сигнал, за яким формується лазерний промінь тривалістю 40 мкс. Крім того, комп'ютер формує сигнал, що імітує звук пострілу, який надходить на навушники. Відображення від лазерної плями на екрані за допомогою циліндричної лінзи збирається в світлову смугу, що перетинає ПЗЗ (прилад із зарядним зв'язком) - лінійку в місці, відповідному кутовому положенню лазерної плями. Датчик горизонтального відхилення, що використовує ПЗЗ-лінійку, працює наступним чином. Мікроконтролер виробляє тактові імпульси і імпульси скидання, що надходять на відповідні входи ПЗЗ-лінійки. Крім того, одночасно з видачею імпульсу скидання, в мікроконтролері обнуляється лічильник координат, а з видачею кожного тактового імпульсу лічильник координат збільшується на 1. При надходженні на лінійку послідовності тактових імпульсів на її виході формується відеосигнал, амплітуда якого в кожній точці лінійки пропорційна падаючому світловому потоку. Відеосигнал надходить на вхід підсилювача сигналів, а з його виходу - на вхід компаратора. При перевищенні видеосигналу порогового рівня на прямому виході компаратора з'являється 1, а на інверсному 0. При надходженні з прямого виходу компаратора на відповідний вхід мікроконтролера переднього фронту сигналу, запам'ятовується значення лічильника координат XL. При надходженні з інверсного виходу компаратора на відповідний вхід мікроконтролера заднього фронту сигналу, запам'ятовується значення лічильника координат ХР і обчислюється положення центру світлової смуги X=(XL+XP)/2, яке відповідає горизонтальному положенню лазерної плями. Координата центру світловий смуги передається з мікроконтролера в комп'ютер. Аналогічно працює датчик вертикального відхилення, який видає вертикальну координату Υ центру лазерної плями. Комп'ютер приймає від датчиків координати Χ, Υ місця попадання лазерної плями на екран і на своєму моніторі відображає ці координати з урахуванням встановленої дальності, зареєстрованої в комп'ютері за сигналом від датчика положення прицільної планки. При попаданні лазерного променя в ціль комп'ютер змінює мішенну обстановку, наприклад шляхом видалення ураженої цілі з екрана. Недоліками даного пристрою є неможливість імітації стрільби при лінії напрямку ствола зброї вище екрана (така ситуація виникає при імітації стрільби з підствольного гранатомета), відсутність імітації віддачі при пострілі, відсутність безперервного контролю за положенням зброї. В основу створення корисної моделі поставлена задача створення тренажера стрілецького, в якому реалізовані імітація віддачі, що виникає при пострілі, безперервний контроль за положенням зброї, а також імітації стрільби при лінії напрямку ствола зброї вище екрана (така ситуація виникає при імітації стрільби з підствольного гранатомета). 2 UA 109927 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Поставлена задача вирішується тим, що запропонований модульний електронний тренажер стрілецький, що складається з щонайменше одного навчального модуля електронного тренажера, який містить навчальну зброю з датчиком натискання спускового гачка, пристрій спряження, широкоформатний екран, проектор, аудіосистему і комп'ютер керівника, причому, відеовихід комп'ютера керівника з'єднаний з проектором, аудіовихід з'єднаний з аудіосистемою, пристрій спряження підключено до комп'ютера керівника, а першим входом зв'язаний з виходом датчика натискання спускового гачка, в якому згідно з корисною моделлю, навчальна зброя додатково оснащена електропневмоклапаном з системою подачі повітря в газовідвідну трубку, інфрачервоним випромінювачем з оптичною системою, які механічно закріплені на стволі навчальної зброї, імітатором підствольного гранатомета з датчиком натискання на спусковий гачок (опціонально), датчиком просторового положення зброї, а в зазначений модуль введені WEB-камера з системою інфрачервоних фільтрів, компресор, причому, вихід компресора шлангом високого тиску підключений до входу електропневмоклапана, вихід якого з'єднаний з газовідвідною трубкою, а вхід управління підключений до другого виходу пристрою спряження, до другого входу якого підключений датчик натискання спускового гачка, встановленого на імітаторі підствольного гранатомета (опціонально), до третього виходу пристрою спряження підключений вхід інфрачервоного випромінювача з оптичною системою, який механічно закріплений на стволі навчальної зброї, до третього виходу якого, підключений датчик просторового положення зброї, вихід комп'ютера керівника з'єднаний по локальній мережі з аналогічними зазначеними модулями. Перераховані ознаки пристрою складають суть корисної моделі. Наявність причинно-наслідкового зв'язку між сукупністю істотних ознак корисної моделі і технічним результатом, що досягається, полягає в наступному. Введення до складу запропонованого тренажера компресора, сполученого з електропневмоклапаном, дозволяє подавати повітря високого тиску в момент імітації пострілу в газовідвідну трубку, що призводить до імітації віддачі, а використання датчика просторового положення навчальної зброї дозволяє безперервно фіксувати напрямок ствола і забезпечує можливість імітації стрільби з під ствольного гранатомета. Модульний електронний тренажер стрілецький складається з щонайменше одного навчального модуля, який являє собою програмно-апаратний комплекс, який включає робоче місце стрільця, робоче місце керівника, а також програмне забезпечення. Вказані навчальні модулі використовують для спільних тренувань, з'єднуючи їх по локальній мережі. Робоче місце стрільця включає доопрацьоване навчальне озброєння та екран колективного користування, на якому відображається сценарій тренування. Робоче місце керівника забезпечує управління роботою тренажера, управління ходом тренування, оцінку дій стрільця. На уніфікованому столі робочого місця керівника розміщені органи включення і виключення живлення тренажера, відеомонітор, клавіатура, маніпулятор "миша", блок безперервного живлення, підключений до системного блока та аудіосистема, вбудована в робоче місце. Крім того, до робочого місця керівника підключені проектор, для формування відображення сцени тренування на екрані загального користування, і WEB-камера з інфрачервоними фільтрами для фіксації точки прицілювання Апаратний комплекс з програмами забезпечує в умовах навчального класу функціонування тренажера відповідно до тактико-технічних характеристик стрілецької зброї, це є основою для формування, вдосконалення і підтримки навичок стрільця. Модульний електронний тренажер стрілецький пояснюється кресленнями, де на Фіг. 1 показано доопрацьована навчальна зброя АК-74 з підствольним гранатометом (у вигляді фотографії), на Фіг. 2 показано доопрацьована навчальна зброя снайперська гвинтівка (СГД) (у вигляді фотографії), на Фіг. 3 показано робоче місце керівника (у вигляді фотографії), на Фіг. 4 показана структурна схема тренажера. На Фіг. 1, 2, 3 і 4 прийняті наступні позначення: 1 - навчальна зброя; 2 - датчик натискання спускового гачка; 3 - електропневмоклапан з системою подачі повітря в газовідвідну трубку; 4 - імітатор підствольного гранатомета; 5 - інфрачервоний випромінювач з оптичною системою; 6 - датчик натискання спускового гачка підствольного гранатомета; 7 - датчик просторового положення зброї; 8 - пристрій спряження; 9 - комп'ютер керівника (включає: системний блок, монітор, принтер, клавіатуру, блок безперебійного живлення і маніпулятора, типу "миша"); 3 UA 109927 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 10 - аудіосистема (вбудована в робоче місце); 11 - проектор; 12 - WEB-камера з системою інфрачервоних фільтрів; 13 - широкоформатний екран; 14 - компресор; 15 - підключення до локальної обчислювальної мережі; 16 - модуль електронного тренажера стрілецького. Кожен модуль електронного тренажера стрілецького (16) містить навчальну зброю (1) з датчиком натискання спускового гачка (2), пристрій спряження (8), широкоформатний екран (13), проектор (11), аудіосистему (10), WEB-камеру з системою інфрачервоних фільтрів (12), компресор (14) і комп'ютер керівника (9). Навчальна зброя (1) додатково оснащена електропневмоклапаном з системою подачі повітря в газовідвідну трубку (3), інфрачервоним випромінювачем з оптичною системою (5), які механічно закріплені на стволі навчальної зброї; імітатором підствольного гранатомета (4) з датчиком натискання на спусковий гачок (опціонально) (6); датчиком просторового положення зброї (7). Відеовихід комп'ютера керівника (9) з'єднаний з проектором (11), аудіовихід з'єднаний з аудіосистемою (10), пристрій спряження (8) підключений до комп'ютера керівника (наприклад, до одного з USB входів), а першим входом зв'язаний з виходом датчика натискання спускового гачка (2); вихід компресора (14) шлангом високого тиску підключений до входу електропневмоклапана (3), вихід якого з'єднаний з газовідвідною трубкою, а вхід управління підключений до другого виходу пристрою сполучення (8), до другого входу якого підключений датчик натискання спускового гачка (6), встановленого на імітаторі підствольного гранатомета (опціонально), до третього виходу пристрою спряження (8) підключений вхід інфрачервоного випромінювача (5) з оптичною системою, який механічно закріплений на стволі навчальної зброї (1), до третього виходу якого, підключений датчик просторового положення зброї (7), вихід комп'ютера керівника з'єднується по локальній мережі (15) з аналогічними вказаними модулями (16). Модульний електронний тренажер стрілецький працює в такий спосіб. Відповідно до обраного сценарію комп'ютер керівника (9) видає сигнал на проектор (11) і на екрані (13) формується реалістичне зображення місцевості, мішеної обстановки і цілей. Стрілець наводить навчальну зброю (1) по прицільним пристосуванням на обрану ціль, попередньо визначивши відстань до цілі за кутовими її розмірами і встановивши планку на відповідну дальність або по прицільному пристрою імітатора підствольного гранатомета (4). Дані про просторове положення зброї з датчика (7) безперервно передаються в комп'ютер керівника (9) через пристрій спряження (8) для забезпечення контролю за діями стрільця. При натисканні спускового гачка спрацьовує датчик (2), встановлений на навчальній зброї (1), або датчик (6), встановлений на імітаторі підствольного гранатомета (4), інформація з яких, через пристрій спряження (8) передається в комп'ютер керівника (9), а також на інфрачервоний випромінювач з оптичною системою (5), який формує інфрачервону (невидиму) точку пострілу на широкоформатному екрані (13) і короткий імпульс управління на електропневмоклапан (3), який відкривається на час дії імпульсу управління і подає повітря високого тиску з компресора (14) в газовідвідну трубку, чим досягається ефект віддачі при пострілі. WEB-камера, з системою інфрачервоних фільтрів (12), фіксує положення точки пострілу по відбитому інфрачервоному випромінюванню і передає її в комп'ютер керівника (9). Якщо вісь ствола навчальної зброї спрямована вище широкоформатного екрана (13), то положення зброї фіксується за даними датчика просторового положення (7). Комп'ютер керівника (9) формує аудіосигнал, що імітує постріл, і передає його на аудіосистему (10), а також проводить розрахунок траєкторії польоту кулі (гранати) для заданих умов стрільби і результат видає на відображення точки влучення (промахи) з відображенням відповідних дій мішені. У тренажері передбачена можливість підключення аналогічних модулів (16), по локальній обчислювальній мережі (15), для організації тренування в умовах імітації колективного бою. Застосування тренажера, що заявляється, дозволяє забезпечити високий рівень адекватності роботи зі зброєю без застосування набоїв у різних умовах виконання навчальних вправ. При цьому імітується віддача при пострілі, забезпечується можливість безперервного контролю за положенням зброї, що дозволяє керівнику своєчасно виявляти похибки, які допустив стрілець, що навчається, крім того забезпечена можливість навчання стрільбі з гранатомета - підствольного. Джерела інформації: 1. Стрілецький тренажер Кудрякова: RU № 2060437 С1 МПК F41G 3/26; опубл. 16.11.1992. 2. US patent № 4,583,950 Light pen marksmanship trainer / James E. Schroeder, Apr. 22, 1986. 4 UA 109927 U 5 3. Стрілецький тренажер з оптично-електронним реєструючим пристроєм: RU № 2168145 С2: МПК F41G 3/26; опубл. 27.05.2001. 4. Оптично-електронна мішень стрілецького тренажера: RU № 2147112: МПК F41G 3/26, F41J 5/02; опубл. 27.03.2000. 5. Оптично-електронний стрілецький тренажер колективного бою: RU № 2211433 С1: МПК 7 F41G 3/26, F41J 5/10; опубл. 27.08.2003. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 20 25 Модульний електронний тренажер стрілецький, що складається з щонайменше одного навчального модуля електронного тренажера, який містить навчальну зброю з датчиком натискання спускового гачка, пристрій спряження, широкоформатний екран, проектор, аудіосистему і комп'ютер керівника, причому, відеовихід комп'ютера керівника з'єднаний з проектором, аудіовихід з'єднаний з аудіосистемою, пристрій спряження підключено до комп'ютера керівника, а першим входом зв'язаний з виходом датчика натискання спускового гачка, який відрізняється тим, що навчальна зброя додатково оснащена електропневмоклапаном з системою подачі повітря в газовідвідну трубку, інфрачервоним випромінювачем з оптичною системою, які механічно закріплені на стволі навчальної зброї, імітатором підствольного гранатомета з датчиком натискання на спусковий гачок (опціонально), датчиком просторового положення зброї, а в зазначений модуль введені WEB-камера з системою інфрачервоних фільтрів, компресор, причому, вихід компресора шлангом високого тиску підключений до входу електропневмоклапана, вихід якого з'єднаний з газовідвідною трубкою, а вхід управління підключений до другого виходу пристрою спряження, до другого входу якого підключений датчик натискання спускового гачка, встановленого на імітаторі підствольного гранатомета (опціонально), до третього виходу пристрою спряження підключений вхід інфрачервоного випромінювача з оптичною системою, який механічно закріплений на стволі навчальної зброї, до третього виходу якого, підключений датчик просторового положення зброї, вихід комп'ютера керівника з'єднаний по локальній мережі з аналогічними зазначеними модулями. 5 UA 109927 U Комп’ютерна верстка Т. Вахричева Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут інтелектуальної власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6