Система дистанційного керування засобами малокаліберної зенітної артилерії

Реферат: Система дистанційного керування засобами МЗА (малокаліберної зенітної артилерії), що включає пульт дистанційного керування, блок драйверів, виконуючий механізм, відеокамеру, монітор та блок живлення, причому як виконуючий механізм використано щонайменше один кроковий двигун, з’єднаний з блоком драйверів, а пульт дистанційного керування виконаний на основі щонайменше одного мікроконтролера, а пульт дистанційного керування виконаний на основі двох мікроконтролерів. UA 114613 U (12) UA 114613 U UA 114613 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель відноситься до зенітної артилерії, зокрема, до систем дистанційного керування засобами МЗА (малокаліберної зенітної артилерії), наприклад, автоматичних 23-мм кулеметів ЗУ-14, ЗУ-23, ЗСУ-23-4, 37-мм кулеметів, 57-мм гармат С-60 та ін., і може бути використана для керування стрільбою МЗА та наведенням по азимуту та/або куту місця. До засобів малокаліберної зенітної артилерії (МЗА) звичайно відносять автоматичні 23-мм кулемети ЗУ-14, ЗУ-23, ЗСУ-23-4, 37-мм кулемети, 57-мм гармати С-60 та ін. Досвід проведення сучасних бойових дій на території України свідчить, що МЗВ широко використовують не тільки для ураження повітряних цілей, а також й для ураження наземних та надводних цілей. Це зумовлено високою ефективністю МЗА ураження як одиничних, так і групових наземних та надводних цілей: броньованої автомобільної техніки, артилерійських, мінометних та кулеметних позицій, бронекатерів та ін. в умовах безпосереднього зіткнення з противником. Проте таке застосування МЗА характеризується рядом недоліків, викликаних в першу чергу її дуже високою швидкістю стрільби, необхідною для ураження повітряних цілей (до 1000 пострілів за хвилину з одного ствола та стрільби тільки чергами по 10-20 снарядів одночасно з двох стволів). Крім того, така висока скорострільність вимагає заміну стволів на запасні приблизно після кожних 100 пострілів. Вагомим недоліком застосування МЗА по одиничним наземним та надводним цілям є велика витрата снарядів та обмежена точність стрільби, оскільки МЗА призначена в основному для постановки загороджувального вогню. Ще одним недоліком існуючої МЗА є відсутність «памяті» азимутів та кутів місця пристріляних цілей як по правому, так і по лівому стволу. Нарешті найголовнішим недоліком МЗА є великі втрати особового складу артилерійської обслуги при використані засобів МЗА по наземним та надводним цілям на лінії фронту. Таким чином, враховуючи вищевказане існує необхідність в модернізації засобів МЗА при її застосуванні по наземним та надводним цілям, зокрема в створені відповідної системи дистанційного керування засобами МЗА. Винахідникам відомо багато аналогічних рішень систем дистанційного керування, серед яких за сукупністю суттєвих ознак найближчими є наступні. Відома система керування наведенням артилерійськими засобами за патентом RU78920, опублікованим 10.12.2008р., що містить блок обробки інформації, що виконує функції обчислювального пристрою і апаратури передачі даних, а також з'єднані з блоком обробки інформації гіроскопічний прилад, механічні датчики швидкості, засоби радіо- і дротового зв'язку, прилади виведення інформації екіпажу. При цьому система забезпечена пультом дистанційного керування командира засобу, що включає в себе додаткову ЕОМ і прилад введення-виведення інформації командира засобу, з'єднані між собою, при цьому входи-виходи ЕОМ з'єднані з входами-виходами блоку обробки інформації. Недоліками даного аналога являється те, що не здійснюється забезпечення точності по азимуту та куту місця, а також не забезпечується стрільба в режимах одиничного, подвійного пострілів та короткими чергами, а також можливість роздільної стрільби при їх дистанційному керуванню по азимуту та куту місця в перелічених вище режимах. За прототип прийнято малокаліберний зенітний артилерійський комплекс за патентом RU118735, опублікованим 27.07.2012р., що містить розміщений на носії стрільбовий модуль з з'єднаними інтерфейсними лініями зв'язку оптико-електронною системою вимірювання координат цілі, автоматом супроводу цілі по азимуту і куту місця, пультом дистанційного керування, відеокамерою, системою управління наведенням стрільбового модуля і центральною обчислювальною машиною, забезпеченою програмами обчислення координат прицілювання, наведенням стрільбового модуля з можливістю компенсації динамічних помилок і розрахунку параметрів і траєкторії руху цілі. При цьому комплекс містить блок зовнішніх інтерфейсів, що забезпечує обмін інформацією автомата супроводу цілі і центральної обчислювальної машини з зовнішніми пристроями, і розміщений на стрільбовому модулі юстирувальний пристрій, на якому встановлена оптико-електронна система вимірювання координат цілі. Недоліками прототипу являється те, що не забезпечується стрільба в режимах одиничного, подвійного пострілів та короткими чергами, а також можливість роздільної стрільби при їх дистанційному керуванню по азимуту та куту місця в перелічених вище режимах. В основу корисної моделі поставлено завдання вдосконалення системи дистанційного керування засобами МЗА шляхом виконання в системі виконуючого механізму у вигляді крокового двигуна та пульту дистанційного керування на основі мікроконтролера, що забезпечує підвищення точності наведення по азимуту та куту місця з плавним збільшенням швидкості 1 UA 114613 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 наведення, зменшення витрат снарядів при стрільбі по одиничним цілям та цілям в межах населених пунктів та промислових об’єктів, підвищення точності стрільби системи в режимах одиничного, подвійного пострілів та короткими чергами, а також можливість роздільної стрільби засобів МЗА при їх дистанційному керуванню по азимуту та куту місця в перелічених вище режимах. Поставлене завдання вирішується таким чином, що в системі дистанційного керування засобами МЗА (малокаліберної зенітної артилерії), що включає пульт дистанційного керування, блок драйверів, виконуючий механізм, відеокамеру, монітор та блок живлення, відповідно до корисної моделі, як виконуючий механізм використано щонайменше один кроковий двигун, з’єднаний з блоком драйверів, а пульт дистанційного керування виконаний на основі щонайменше одного мікроконтролера. При цьому пульт дистанційного керування може бути виконаний на основі двох мікроконтролерів. Між сукупністю суттєвих ознак корисної моделі та технічним результатом, який досягається при її використанні, існує наступний причинно-наслідковий зв'язок. В системі дистанційного керування засобами МЗА (малокаліберної зенітної артилерії), відповідно до однієї з ознак корисної моделі, як виконуючий механізм використано щонайменше один кроковий двигун. З рівня техніки відомо, що крокові двигуни з магнітним ротором дозволяють отримати більш крутячий момент та забезпечити фіксацію ротора при знеструмлених обмотках статора, а послідовна активація цих обмоток визиває дискретне кутове переміщення (кроки) ротора. В мікрокроковому режимі обмотки крокового двигуна керуються незалежно. Це дозволяє при зміні співвідношення струмів обмоток фіксувати ротор в проміжному стані між кроками, тобто підвищувати плавність обертання ротора. Таким чином, кроковий двигун в мікрокроковому режимі буде мати більш високу точність позиціювання, що в свою чергу дозволяє підвищити точність стрільби в режимах одиничного, подвійного пострілів та короткими чергами, а також зменшити витрати снарядів при стрільбі по одиничним цілям або цілям в межах населених пунктів та промислових об’єктів. Відповідно до ще однієї з ознак корисної моделі, що заявляється, щонайменше один кроковий двигун з’єднаний з блоком драйверів. Відомо, що крутний момент зменшується з підвищенням швидкості обертання ротора крокового двигуна. Використання драйверів крокових двигунів дозволяє збільшити крутний момент. Драйвер, що був використаний при експериментальних дослідженнях системи, що заявляється, мав дискретні значення коефіцієнта зменшення , що дорівнюють К = 2, 4, 8…256. Таким чином, в мікрокроковому режимі можна отримати мінімальне значення кута повороту для середнього значення =1,8. Керування роботою драйверів здійснюється мікроконтролером, що виробляє необхідні сигнали. Таким чином, відповідно до корисної моделі, що заявляється, керування кількістю пострілів виконується шляхом зміни частоти повторення відеоімпульсів, що надходять із мікроконтролера на драйвер для керування швидкістю обертання валом крокового двигуна і кривошипа. Відповідно до ще однієї з ознак корисної моделі, що заявляється, пульт дистанційного керування виконаний на основі щонайменше одного мікроконтролера. В результаті експериментальних досліджень встановлено, що при мінімальному кутовому переміщені ротора КДв=1,8 та коефіцієнті зменшення К = 32 драйвера в мікрокроковому режимі дистанційного наведення можна отримати точність наведення на рівні одиниць кутових хвилин. Мікроконтролер (аналогічно режиму стрільби) працює як програмно керований генератор відеоімпульсів зі змінною частотою повторення, що дозволяє досить просто реалізувати функцію точного та грубого наведення на ціль. Наприклад, при короткочасному натисненні на кнопку наведення по азимуту або куту місця швидкість наведення буде мінімальна, а при утриманні кнопки управління в затисненому положенні – швидкість наведення буде плавно збільшуватись з мінімальної до максимальної. Максимальна швидкість наведення буде визначатись потужністю крокового двигуна. Крім того, мікроконтролери в каналах наведення по азимуту та куту місця дозволяють запам’ятовувати кутові координати пристріляних цілей з метою швидкого наведення на них. Відповідно до однієї з ознак корисної моделі, що заявляється, пульт дистанційного керування виконаний на основі двох мікроконтролерів. Таке виконання системи дозволяє забезпечити передачу сигналів за допомогою двохпровідної лінії передачі даних, радіоканалу, Wi-Fi та ін. Таким чином, використання мікроконтролера та однотипних крокових двигунів в каналах стрільби, наведення та гальмування забезпечує необхідну уніфікацію дистанційно керованої МЗА, що значно спрощує її обслуговування та ремонт. 2 UA 114613 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Запропонована корисна модель ілюструється наступним прикладом її виконання, а також відповідними ілюстрованими матеріалами, на яких зображено наступне: На фіг. 1 наведено загальну структурну схему системи дистанційного керування засобами МЗА. Наведені нижче зображення та приклад конкретного виконання системи дистанційного керування засобами МЗА ніяким чином не обмежують обсяг домагань, викладений у формулі, а тільки пояснюють суть корисної моделі. Система дистанційного керування засобами МЗА (малокаліберної зенітної артилерії) включає пульт дистанційного керування 1, який може бути виконаний на базі одного мікроконтролера, що забезпечить всі необхідні сигнали керування. В якості такого мікроконтролера може бути використаний мікроконтролер ATmega16. Сигнали з пульта дистанційного керування 1 за допомогою кабелю подаються на блок драйверів 2, що встановлюється на зенітній установці. До кожного драйвера 2 підключений кроковий двигун 3. На місці прицілу зенітної установки розміщена відеокамера 4, сигнали з якої передаються на монітор 5. Блок живлення 6 виконаний у вигляді двох послідовно з’єднаних акумуляторних батарей, напругою по 12 В кожна. Система дистанційного керування засобами МЗА працює наступним чином. В результаті багаторазового тактичного застосування системи пульт дистанційного керування 1 розміщений на відстані кількох десятків метрів від зенітної установки. Сигнали з пульта дистанційного керування 1 за допомогою кабелю, який може бути довжиною 30 м і більше, подаються на блок драйверів 2. Сигнали подаються на блок драйверів 2 за допомогою восьмиканальної лінії передачі даних. Також в іншому варіанті виконання системи передача цих сигналів можлива за допомогою двохпровідної лінії передачі даних, радіоканалу, Wi-Fi та ін. Для цього в систему вводять ще один мікроконтролер з відповідним програмним забезпеченням на зенітній установці. Драйвера 2 виробляють у відповідності до цих сигналів керування необхідні напруги для забезпечення роботи крокових двигунів 3. Крокові двигуни 3 через редуктори або важелі приводять у рух виконуючі механізми. Наведення на ціль здійснюється за допомогою шкали, що нанесена на екрані монітора 5. На монітор 5 подається сигнал з відеокамери 4, яка закріплена на місці прицілу зенітної установки. Живлення системи дистанційного керування здійснюється за допомогою блоку живлення 6, виконаного у вигляді двох послідовно з’єднаних акумуляторних батарей. Таким чином, натискання кнопки чи перемикання тумблера на пульті дистанційного керування 1 призводить до дистанційних відповідних механічних переміщень на зенітній установці. Таким чином, застосування заявленої корисної моделі дозволяє вдосконалити систему дистанційного керування засобами МЗА, що забезпечить підвищення точності наведення по азимуту та куту місця з плавним збільшенням швидкості наведення, зменшення витрат снарядів при стрільбі по одиничним цілям та цілям в межах населених пунктів та промислових об’єктів, підвищення точності стрільби системи в режимах одиничного, подвійного пострілів та короткими чергами, а також можливість роздільної стрільби засобів МЗА при їх дистанційному керуванню по азимуту та куту місця в перелічених вище режимах. 45 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 1. Система дистанційного керування засобами МЗА (малокаліберної зенітної артилерії), що включає пульт дистанційного керування, блок драйверів, виконуючий механізм, відеокамеру, монітор та блок живлення, яка відрізняється тим, що як виконуючий механізм використано щонайменше один кроковий двигун, з’єднаний з блоком драйверів, а пульт дистанційного керування виконаний на основі щонайменше одного мікроконтролера. 2. Система дистанційного керування засобами МЗА за п. 1, яка відрізняється тим, що пульт дистанційного керування виконаний на основі двох мікроконтролерів. 3 UA 114613 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський 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 4