Тепловая мишень

Изобретение относится к полигонному автоматизированному оборудованию, конкретно - к тепловым мишеням-имитаторам реальных объектов с заданными тепловыми характеристиками, предназначенным для обучения стрельбе в условиях ограниченной видимости с использованием инфракрасных прицельных устройств. Тепловая мишень содержит мишенный щит (1), механизм подъема (2), опорное устройство (3), устройство для нагрева щита или отдельных его теплопоглощающих элементов. При этом устройство нагрева размещено внутри опорного устройства (3) и выполнено в виде нагревательного индуктора (4), снабженного механизмом регулируемого перемещения внутри полости опорного устройства (3). Обеспечивается снижение энергозатрат на нагрев мишенного щита или его отдельных заданных зон с созданием тепловой сигнатуры, адекватной реальному объекту, при отсутствии отдельной защиты от поражения нагревательного индуктора и независимость нагрева от внешних атмосферных условий. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к полигонному автоматизированному оборудованию, конкретно - к тепловым мишеням-имитаторам реальных объектов с заданными тепловыми характеристиками, предназначенным для обучения стрельбе в условиях ограниченной видимости с использованием инфракрасных прицельных устройств.

Известен ряд конструкций тепловых мишеней для практической стрельбы, например /1/, тепловая сигнатура которых задается посредством электрических резистивных нагревателей одинаковой или различной мощности, расположенных на тыльной стороне мишенного щита. Недостатком конструкций подобного типа являются:

- Достаточно сложная схема соединения нагревателей.

- Разрушение нагревателя или группы нагревателей при поражении мишени, требующее последующего ремонта.

- Возможное разрушение подводящих проводов при поражении мишени.

- Высокие потери энергии в подводящих проводах.

Известна также конструкция тепловой мишени 121, содержащая мишенный щит с механизмом подъема, опорное устройство, а также устройства для нагрева щита или отдельных его теплопоглощающих элементов, в которой тепловая сигнатура задается путем нагрева размещенных в разных заданных зонах на тыльной поверхности мишенного щита теплопоглощающих элементов посредством электрических инфракрасных излучателей или газовых горелок. В данной конструкции нагрев теплопоглощающих элементов мишени осуществляется за счет конвективно-лучистого переноса тепла (совместный перенос тепла излучением и конвекцией).

Недостатки у данной конструкции следующие:

- Большие энергетические затраты в случае использования для нагрева электрических инфракрасных излучателей.

- Повышенная опасность при использовании для нагрева газовых горелок, требующих соответствующего газобаллонного оборудования с возможностью дистанционного управления и регулирования.

- Зависимость нагрева от внешних атмосферных условий, - в случае наличия воздушных потоков с тыльной стороны мишенного щита непредсказуемы условия конвективной составляющей теплопереноса.

- Необходимость в отдельной защите от поражения устройств для нагрева, ввиду того, что они конструктивно расположены близко к мишенному щиту, и нагрев мишени осуществляется при поднятом положении щита.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является тепловая мишень /3/, содержащая мишенный щит с механизмом подъема, опорное устройство, а также устройство для нагрева щита или отдельных его теплопоглощающих элементов, в которой устройство для нагрева представляет собой надувную многокамерную конструкцию типа подушки из эластичного газонепроницаемого материала и размещается на земной поверхности полигона\стрельбища.

В этой конструкции нагрев мишенного щита (или отдельных его теплопоглощающих элементов для задания необходимой тепловой сигнатуры) осуществляется при его опущенном состоянии, - щит опускается с опорой на подушку, в камеры которой по шлангу подается нагретый воздух\газ от нагревателя, поэтому особых защитных средств (кроме обычного насыпного бруствера) от поражения устройства для нагрева, здесь не предусмотрено.

Однако, и данная конструкция не лишена недостатков, основными из которых являются:

- Тепловые потери с боковых поверхностей греющей подушки, с донной ее поверхности, а также с выходящим из ее полости через специально предусмотренные отверстия нагретым воздухом\газом, приводящие к повышенным энергозатратам.

- Потери энергии на теплопередачу в системе "нагретый воздух\газ -материал подушки - элемент мишенного щита".

- Возможность искажения тепловой сигнатуры мишени за счет конвективно-лучистого переноса тепла вверх от поверхности подушки при поднятом мишенном щите.

- Непредсказуемый нагрев не только отдельных заданных зон мишенного щита, снабженных теплопоглощающими элементами, но и щита в целом вследствие эластичности материала подушки.

Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение энергозатрат на нагрев мишенного щита или его отдельных заданных зон с созданием тепловой сигнатуры адекватной реальному объекту.

Решение задачи достигается тем, что в известной тепловой мишени, содержащей мишенный щит с механизмом подъема, опорное устройство, а также устройство для нагрева щита или отдельных его теплопоглощающих элементов, в соответствии с изобретением устройство нагрева размещено внутри опорного устройства и выполнено в виде нагревательного индуктора, снабженного механизмом регулируемого перемещения внутри полости опорного устройства.

Необходимость и достаточность вышеуказанных отличительных признаков предложенного технического решения может быть пояснена следующим образом.

В соответствии с определением /4/ индуктор - часть электрической машины, отвечающая за создание в ней рабочего магнитного потока. Основное назначение индуктора - генерация переменного магнитного поля.

Индукционный нагрев металлов 151 основан на двух физических законах: законе электромагнитной индукции Фарадея-Максвелла и законе Джоуля-Ленца. Металлические тела (заготовки, детали и др.) помещают в переменное магнитное поле, которое возбуждает в них вихревое электрическое поле. ЭДС индукции определяется скоростью изменения магнитного потока. Под действием ЭДС индукции в телах протекают вихревые (замкнутые внутри тел) токи, выделяющие теплоту по закону Джоуля-Ленца. Т.е ЭДС индукции генерирует в металле переменный ток, тепловая энергия, выделяемая данным током, является причиной нагрева металла. Причем, передача электрической энергии непосредственно в нагреваемое тело не требует контактных устройств.

Таким образом, при использовании цельнометаллического мишенного щита или же имеющего в конструкции в качестве отдельных его теплопоглощающих элементов металлические токопроводящие материалы, будучи помещенными в переменное магнитное поле, они будут нагреваться вследствие теплового действия вихревых токов, наводимых в участках щита, находящихся в зоне действия индуктора.

Нагревательный индуктор может быть выполнен в виде катушки (обмотки соленоида), совокупности плоских спиралей\зигзагов, снабженных в случае необходимости соответствующим магнитопроводом, а также в виде плоского осесимметричного тела с размещенными по периметру его контура, или же на максимальном удалении от геометрического центра постоянными магнитами с чередованием полярности полюсов, ориентированных перпендикулярно его плоской поверхности, и снабженного приводом вращения относительно центральной оси симметрии.

При использовании нагревательного индуктора по последнему из вышеприведенных вариантов, - генерирующего вращающееся магнитное поле, - он может быть выполнен, например, в виде диска, или в виде треугольника Рело, позволяющего воздействовать переменным магнитным полем практически на всю поверхность теплопоглощающего элемента.

В зависимости от конфигурации мишенного щита и требуемой тепловой сигнатуры мишени механизм регулируемого перемещения индуктора может быть выполнен как типа простого винтового механизма, обеспечивающего перемещение по одной координатной оси, так и совокупности из двух винтовых механизмов, обеспечивающих перемещение индуктора в пределах полости опорного устройства по двум взаимно перпендикулярным координатным осям. Также дополнительно индуктор может быть снабжен и приводом регулируемого вертикального перемещения для регулировки зазора между ним и мишенным щитом, а тем самым -величины магнитного потока, осуществляющего индукционный нагрев. Здесь может быть использован кулачковый механизм.

Мишенный щит целесообразно выполнять из пластика фольгированного, например, алюминием. Для обеспечения более точных тепловых сигнатур путем некоторой "фиксации" зон нагрева фольговое покрытие может быть фрагментировано, например путем удаления тонких полосок металлической фольги, с образованием на поверхности мишенного щита мозаичной структуры из одинаковых или разных несоприкасающихся сторонами геометрических фигур. Ввиду малой теплопроводности материала пластика (относительно металла фольги), нагреву будут подвергаться только те фрагменты фольгового покрытия, которые подверглись воздействию переменного магнитного поля индуктора, то есть зоны нагрева могут быть локализованы в наперед заданных ограниченных областях мишенного щита.

Изобретение поясняется следующей графической информацией:

На фиг. 1 в качестве примера представлена принципиальная схема устройства тепловой мишени (мишень №8 - ростовая фигура).

На фиг. 2 - варианты исполнения индуктора, генерирующего вращающееся магнитное поле.

На фиг. 3 - вариант исполнения мишенного щита.

Тепловая мишень (фиг. 1) содержит мишенный щит 1 с механизмом подъема 2, опорное устройство 3, и размещенное внутри него устройство для нагрева щита или отдельных его теплопоглощающих элементов - нагревательный индуктор 4, генерирующий вращающееся магнитное поле, снабженный механизмом регулируемого перемещения внутри полости опорного устройства. Для защиты от возможного воздействия атмосферных осадков и попадания посторонних предметов полость опорного устройства 3 защищена сверху, например, тонкой пленкой 5. Стрелками на иллюстрации показаны возможные перемещения вращающегося индуктора внутри полости опорного устройства.

Для упрощения изображения механизм (совокупность механизмов) перемещения индуктора внутри полости опорного устройства и проводные линии электропитания индуктора здесь условно не показаны.

Нагревательный индуктор 4, генерирующий вращающееся магнитное поле, выполнен или в виде диска, с размещенными по периметру его контура постоянными магнитами 6 с чередованием полярности полюсов, ориентированных перпендикулярно его плоской поверхности (Фиг. 2а), или в виде треугольника Рело, с размещением постоянных магнитов 6 по периметру на максимальном удалении от геометрического центра (Фиг. 26).

Мишенный 1 щит (фиг. 3) выполнен из пластика 7 фольгированного, например, алюминием 8. Для обеспечения более точных тепловых сигнатур зон нагрева фольговое покрытие фрагментировано путем удаления тонких полосок металлической фольги с образованием на поверхности мишенного щита мозаичной структуры из одинаковых или разных геометрических фигур 8, разделенных некоторыми промежутками 9, теплопередача по которым значительно ниже, чем по металлу фольги. Снаружи на фольговое покрытие защищено от атмосферного воздействия и снижения тепловых потерь тонкой полимерной пленкой или бумагой 10 с внешним влагозащитным слоем, на которую может быть нанесено изображение объекта поражения или отдельных его элементов.

Нагрев мишенного щита или отдельных его теплопоглощающих элементов для создания заданной тепловой сигнатуры и последующее использование мишени осуществляются следующим образом.

Мишенный щит 1 изначально располагается на опорном устройстве 3 в опущенном состоянии с прилеганием его поверхности к защитной пленке 5. Индуктор 4, (например, в виде диска) приводится во вращение, и вследствие наличия на нем постоянных магнитов 6, установленных с чередованием полярности полюсов и ориентированных перпендикулярно его плоской поверхности, генерирует вращающееся переменное магнитное поле. Одновременно соответствующим приводом/приводами осуществляется перемещение индуктора 4 по заданной траектории и характеру движения внутри полости опорного устройства 3. При взаимодействии вращающегося переменного магнитного поля индуктора 4 с отдельными фольговыми фрагментами 8 мишенного щита 1, находящихся в зоне действия индуктора, они нагреваются вследствие теплового действия наводимых вихревых токов.

В случае, когда между фольговыми элементами 8 будут иметься промежутки 9 (имеющие низкую теплопроводность), зона нагрева будет ограничена некой геометрической фигурой, образованной совокупностью отдельных фольговых фрагментов 8, подвергнутых воздействию переменного магнитного поля индуктора 4. Таким образом можно получить тепловую сигнатуру мишени (отдельных ее участков) адекватную реальному объекту.

Т.к. несущий материал мишенного щита - пластик 7 имеет более низкую теплопроводность, чем металл фольги 8, тепловое излучение нагретых зон мишенного щита будет распространяться преимущественно во фронтальном направлении, без существенных потерь вследствие малой толщины защитной тонкой полимерной пленки (бумаги) 10.

По завершении индукционного нагрева по команде с пульта управления (или автоматически) мишенный щит 1 поднимается с помощью механизма подъема 2, - мишень готова для обучения стрельбе в условиях ограниченной видимости с использованием инфракрасных прицельных устройств. Регистрация попаданий осуществляется традиционными способами.

Предварительные испытания лабораторного образца с электропитанием от автомобильной аккумуляторной батареи (12 В, 60 А⋅ч) показали снижение энергопотребления по сравнению с использованием устройств нагрева сопротивлением приблизительно на 15…18% при номинальной потребляемой мощности 270…300 Вт. При этом после нагрева мишень сохраняет необходимую тепловую сигнатуру в течении 4…6 минут (в зависимости от окружающих климатических условий), что вполне достаточно для выполнения упражнений при стрельбе как с использованием стрелкового, так и артиллерийского вооружения.

Нагрев мишени может производиться многократно и не зависит от разрушаемости мишенного щита, сам же мишенный щит имеет высокую ремонтопригодность в связи с простотой конструкции и доступности отечественных конструктивных материалов.

Отработка огневых задач в условиях ограниченной видимости по подобным мишеням-имитаторам различного типа с использованием практических или штатных боеприпасов позволит существенно повысить боеспособность личного состава мотострелковых и артиллерийских подразделений сухопутных войск.

Источники информации

1) Патент Великобритании GB 2257499 A Heat generating target, F41J 1/08, 1991.

2) Патент США US 4260160A Target device for practice shooting in darkness, F41J 2/02, F41J 1/08, F41J 5/08, 1981 - аналог.

3) Патент EP 0638780 A1 Device for heating a swinging target in a shooting range, F41J 2/02, F41J 1/10, 1995 - прототип.

4) https://ru.wikipedia.org/wiki/индуктор.

5) http://electricalschool.info/main/drugoe/235-indukcionnyjj-nagrev-i-indukcionnaja.html

1. Тепловая мишень, содержащая мишенный щит с механизмом подъема, опорное устройство, а также устройство для нагрева щита или отдельных его теплопоглощающих элементов, отличающаяся тем, что устройство нагрева размещено внутри опорного устройства и выполнено в виде нагревательного индуктора, снабженного механизмом регулируемого перемещения внутри полости опорного устройства.

2. Тепловая мишень по п. 1, отличающаяся тем, что нагревательный индуктор выполнен в виде обмотки или совокупности плоских спиралей/зигзагов, снабженных в случае необходимости соответствующим магнитопроводом.

3. Тепловая мишень по п. 1, отличающаяся тем, что нагревательный индуктор выполнен в виде плоского осесимметричного тела с размещенными по периметру его контура или же на максимальном удалении от геометрического центра постоянными магнитами с чередованием полярности полюсов, ориентированных перпендикулярно его плоской поверхности, и снабженного приводом вращения относительно центральной оси симметрии.

4. Тепловая мишень по п. 1 и 3, отличающаяся тем, что нагревательный индуктор выполнен в виде диска.

5. Тепловая мишень по п. 1 и 3, отличающаяся тем, что нагревательный индуктор выполнен в виде треугольника Рёло.

6. Тепловая мишень по п. 1, отличающаяся тем, что механизм регулируемого перемещения индуктора выполнен в виде винтового механизма, обеспечивающего перемещение индуктора в пределах полости опорного устройства по одной координатной оси.

7. Тепловая мишень по п. 1, отличающаяся тем, что механизм регулируемого перемещения индуктора выполнен в виде совокупности из двух винтовых механизмов, обеспечивающих перемещение индуктора в пределах полости опорного устройства по двум взаимно перпендикулярным координатным осям.

8. Тепловая мишень по п. 1 и 6 или 7, отличающаяся тем, что индуктор дополнительно снабжен приводом регулируемого вертикального перемещения, например кулачковым.

9. Тепловая мишень по п. 1, отличающаяся тем, что мишенный щит выполнен из фольгированного пластика, и при этом фольговое покрытие фрагментировано с образованием на поверхности мишенного щита мозаичной структуры из одинаковых или разных несоприкасающихся сторонами геометрических фигур.



 

Похожие патенты:

Способ защиты вертолета от управляемых боеприпасов заключается в поиске с борта вертолета оптического излучения управляемого боеприпаса (УБП), включает отстрел аэрозолеобразующего боеприпаса в направлении полета вертолета и формирование на установленной дистанции аэрозольного облака, подсвечивание его лазерным излучением в диапазоне частот инфракрасного спектра, соответствующих вертолету, определение по оптическому излучению функционирования составных элементов УБП параметров его траектории полета, определение по их значениям величины промаха УБП относительно вертолета и сравнение ее значения с заданным.

Изобретение относится к военной технике, а именно к конструкциям ложных целей, предназначенных для отвлечения средств радиоэлектронного вооружения от действительной цели, что увеличивает вероятность преодоления цели противоракетной обороны (ПРО) противника.

Ложная цель выполнена в виде короткозамкнутой антенны поверхностных волн и содержит круглый диэлектрический стержень с конусным концом, плотно вставленный цилиндрической частью в круглый волновод до торца.

Изобретение относится к области испытательной техники и касается мишени имитатора вертолета на полигонном комплексе. Мишень включает в себя раму контура мишени, устройство для подъема рамы, привод, имитатор теплового излучения вертолета, дистанционный пульт управления, стабилизирующее устройство продольной и поперечной устойчивости, устройство для установки и отстрела оптических помех.

Изобретение относится к технике оптического приборостроения и касается устройства имитации инфракрасного излучения наземных объектов. Устройство содержит микрозеркальный матричный сканирующий узел, инфракрасный излучатель, набор линз и зеркал, объективы, приводы объективов, переключатель объективов и систему наведения.
Стационарный имитатор средств воздушного нападения снабжен программным устройством, обеспечивающим последовательное включение двигателя и отстрел ложных тепловых целей.

Изобретение относится к военной технике, а именно к методам индивидуальной защиты летательных аппаратов от ракет, оснащенных головками самонаведения, работающими в СВЧ диапазоне радиоволн.

Изобретение относится к реактивным дымообразующим снарядам, рассеивающим газо-аэрозольные материалы, которые служат в качестве мишени с инфракрасным излучением. .

Изобретение относится к области военной техники, может быть использовано в устройствах мишеней, предназначенных для работы с радиолокационными и тепловыми системами вооружения.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к определению местоположения огнестрельной пушки на местности и определению параметров траектории полета пущенного с ее помощью снаряда.

Изобретение относится к тиру на воде, в частности, для метания мяча или стрельбы из пневматического страйкбольного оружия или пейнтбольного маркера. Тир на воде содержит по меньшей мере один огневой рубеж и по меньшей мере один мишенный стенд с по меньшей мере одной мишенью.

Изобретение относится к оборудованию для стрельбищ, тиров и аттракционов и может быть использовано при оборудовании стадионов для проведения соревнований по биатлону со стрельбой из пневматического оружия.

Устройство предназначено для обучения стрелковому делу из боевого, спортивного, учебного оружия. Анатомической формы мишень состоит из фигуры мишени, механизма подъема, блока системы управления, канала управления, пульта управления, отличается тем, что для имитации перемещающегося на поле боя солдата механизм подъема мишени содержит корпус, электромотор, системы электрических выключателей концевого выключения, редуктор, кривошипно-шатунный механизм, взаимодействующий со вторым ведомым шатуном, причем к обоим шатунам присоединены одна и более лаги, на которых располагается остов мишени, причем поднятие мишени со стороны обучаемого стрелка производится с реальной скоростью подъема атакующего солдата, а остов мишени может быть выполнен плоским, или полуобъемным, или объемным, а также выполненным по размерам и форме среднестатистического человека, а вся поверхность мишени является зоной поражения и делится на множество сегментов, на которых расположены датчики в виде покрытий, поверхность которых выполнена из токопроводящих материалов, которые способны при пробитии их пулей замкнуть токопроводящие слои и создать сигнал при поражении сегмента мишени, при этом каждый сегмент имеет оценку уровня поражения при попадании пули, определяемую контроллером и обозначающую: безусловное ранение незащищенных частей мишени, изображающей тело бойца, с определением степени тяжести ранения, а в зонах, наиболее уязвимых у человека, защищенных индивидуальными средствами броневой защиты, формируется сигнал степени тяжести поражения с учетом факторов: дальность, класс защиты и показателей эффективности стрелкового оружия, причем на роботизированной, анатомической формы мишени установлены: имитатор огневых средств в виде оптической системы из светодиодов, имитирующих разную частоту стрельбы, канал управления по проводам или радиоканал с приемно-передающими средствами связи между базовым радиокомплексом пультом управления и абонентским радиокомплексом, выполненным на корпусе механизма подъема мишени и узле управления, обеспечивая прямую передачу команд на роботизированную, анатомической формы мишень и обеспечивая обратную связь для передачи информации о зонах поражения мишени, причем контроллер выполнен с возможностью определения степени поражения и уровня защищенности мишени, и при наличии «легкой» или «средней» степени «ранения» подается команда на подъем дополнительных мишеней анатомической формы, до 4 штук, расположенных рядом с основной роботизированной, анатомической формы мишенью, имитирующих действия раненого бойца или не получившего ранение, но поменявшего свою позицию, при этом механизм подъема мишени крепится к грунту или к механической транспортной платформе.

Изобретение относится к оборудованию для проведения соревнований по биатлону и может быть использовано для оборудования стадионов для проведения соревнований по биатлону.

Изобретение относится к мишенным комплексам. .

Изобретение относится к стрелковым мишенным установкам. .

Изобретение относится к средствам обучения экипажей бронетанковой техники и вооружения и расчетов артиллерийских орудий наземной артиллерии. .

Изобретение относится к области боеприпасов, в частности к их испытаниям или проверке, и может быть использовано при конструировании боеприпаса и его проверке. .

Изобретение относится к полигонному автоматизированному оборудованию, конкретно - к тепловым мишеням-имитаторам реальных объектов с заданными тепловыми характеристиками, предназначенным для обучения стрельбе в условиях ограниченной видимости с использованием инфракрасных прицельных устройств. Тепловая мишень содержит мишенный щит, механизм подъема, опорное устройство, устройство для нагрева щита или отдельных его теплопоглощающих элементов. При этом устройство нагрева размещено внутри опорного устройства и выполнено в виде нагревательного индуктора, снабженного механизмом регулируемого перемещения внутри полости опорного устройства. Обеспечивается снижение энергозатрат на нагрев мишенного щита или его отдельных заданных зон с созданием тепловой сигнатуры, адекватной реальному объекту, при отсутствии отдельной защиты от поражения нагревательного индуктора и независимость нагрева от внешних атмосферных условий. 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх