CN208889068U - 一种舰炮训练模拟器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种舰炮训练模拟器，特点是该训练模拟器包括舰炮操作舱、六自由度姿态摇摆台、随动系统、舰炮炮位操控面板模拟装置、发射系统模拟装置、瞄具目标模拟器、模拟训练系统控制台；舰炮操作舱、六自由度姿态摇摆台、舰炮炮位操控面板模拟装置、发射系统模拟装置、随动系统全部通过CAN总线与所述的模拟训练系统控制台相连；瞄具目标模拟器与模拟训练系统控制台直接连接，模拟训练系统控制台统一控制训练模拟器运行。本实用新型的优点是真实模拟舰炮实战环境，可反复进行训练，提高射手战技水平，在最大程度上模拟实际海情和降低训练及教学成本的情况下，提升训练效果和教学质量，应用前景广阔。

Description

一种舰炮训练模拟器

技术领域

本实用新型属于模拟器技术领域，尤其涉及一种舰炮训练模拟器。

背景技术

舰炮，适装性好、价格低、指标适中、体积小、重量轻，是执行反恐、巡逻、警戒、护渔、护航等任务列装轻型护卫舰的重要武器，在建或在研舰艇和军辅船大多亦选择列装舰炮。现有技术中，作战使命任务要求单兵射手在各种恶劣的海洋环境条件下，能熟练的操控火炮，快速地捕获目标，精准地跟踪瞄准，适时地准确射击，这就需要射手在平时训练时下苦功。现有技术仅能满足简单的火控操作训练及简单的观察操作方法，无法满足新技术背景条件下的多方位、全面灵活、信息化的作战要求；实际训练过程中还存在无法进行演示和进行实弹打击的情况，训练成本较高，维护较为困难，且对场地设备的要求较高，无法达到要求；实际过程的训练指导效率较低，部分理念士兵难以完全消化吸收，一些实际条件下较难的操作无法得到训练，造成整体培训费用增加。

因此，研制一种舰炮训练模拟器以充分考虑战斗使用条件，尽可能真实地再现与实际相一致的射击效果是十分必要和迫切的。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种舰炮训练模拟器，真实模拟舰炮实战环境，可反复进行训练，提高射手战技水平，在最大程度上模拟实际海情和降低训练及教学成本的情况下，提升训练效果和教学质量。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种舰炮训练模拟器，其特点是该训练模拟器包括舰炮操作舱、六自由度姿态摇摆台、随动系统、舰炮炮位操控面板模拟装置、发射系统模拟装置、瞄具目标模拟器、模拟训练系统控制台；所述的随动系统包括位置控制箱、驱动箱、方位角伺服系统、高低角伺服系统和航向姿态测量仪，主要完成舰炮方位、高低稳定瞄准、跟踪，通过CAN(Controller AreaNetwork)现场总线向系统控制台计算机提供舰炮位置、航向姿态角度和角速度；所述的舰炮操作舱为供射手操作的舱体，所述的舰炮操作舱设在六自由度姿态摇摆台中央，并与方位角伺服系统相连，内设舰炮炮位操控面板模拟装置、发射系统模拟装置、高低角伺服系统和瞄具目标模拟器；所述的舰炮操作舱、六自由度姿态摇摆台、舰炮炮位操控面板模拟装置、发射系统模拟装置、随动系统全部通过CAN总线与所述的模拟训练系统控制台相连；所述的瞄具目标模拟器与所述的模拟训练系统控制台直接连接，模拟训练系统控制台统一控制训练模拟器运行。

进一步地，所述的六自由度姿态摇摆台包括运动机构、液压源、平台控制柜，通过CAN总线进行通讯连接；所述的运动机构包括液压缸组件、上下铰支座、运动平台和固定平台，运动平台底部与六个液压缸组件铰链，六个液压缸组件电性连接平台控制柜内的计算机，根据外部信号产生空间任意自由度的单独运动或组合运动；所述的液压源包括液压泵机组、蓄能器以及油箱、过滤器、油路分配器、冷却器，液压源连接六个液压油缸组件，为其提供所需的流量，在液压泵机组停止供油后由蓄能器继续为六个液压油缸供油，保证运动机构安全复位；所述的平台控制柜是平台运行中心，包括控制计算机、平台监督系统、油缸控制系统、位移传感器和油源控制系统，将外部六自由度信号转换成运动机构的运动状态，并监视运动机构和液压源的工作状态。运动工作原理：六自由度姿态摇摆台由平台控制柜内的控制计算机控制其运动过程，控制计算机接受系统控制台计算机发来的六自由度运动信号，在自检和调试时也可自行产生，通过将六自由度信号换算成六个液压油缸组件的伸长量，再把每个油缸的伸长量使油缸产生给定的伸长。

进一步地，所述的舰炮炮位操控面板模拟装置包括单片机、面板按键与显示灯、显示器和操作杆；所述的单片机采样各个面板按键和操作杆的状态并通过CAN总线发给所述的模拟训练系统控制台，并接收模拟训练系统控制台指令控制显示器及指示灯的指示。

进一步地，所述的随动系统采用交流随动方案，选用数字信号处理器(DSP)放置在位置控制箱内，作为位置控制核心，实现位置数字控制、调整信息处理；所述的驱动箱内设交流永磁同步电动机，作为驱动和执行元件，与相应的驱动器组成速度、电流控制环；采用多圈绝对型光电编码器构成位置反馈，对外采用CAN总线通讯。随动系统接收系统控制台计算机位置给定信号，与舰炮实时位置比较，DSP对位置差值进行智能比例积分微分(PID)调节并输出控制量，驱动器根据该控制量进行速度、电流调节后驱动电机、带动舰炮进行位置控制。

进一步地，所述的发射系统模拟装置即指舰炮自动机结构，包括炮身、机械凸轮机构、外能源电动机、传动机构、声/光模拟器；所述的机械凸轮机构包括电动开闩机构和复进弹簧；工作原理，所述的舰炮自动机为管式结构，其首发装填采用传动机构将炮闩拉到电扣机处将其扣住，使自动机进入待发状态，击发按下后，在机械凸轮机构作用下，炮弹在炮闩的推动下，进入关门、闭锁、击发动作，击发完成后进入下一个动作循环；所述的外能源电动机作为驱动机构，通过传动机构将外能源电动机的旋转运动转换成模拟炮管的往复运动；所述的声/光模拟器模拟舰炮发射过程实际录音和炮口火焰的闪光，最大限度的模拟实际舰炮的操作过程。

进一步地，所述的瞄具目标模拟器包括光学瞄准镜，所述的光学瞄准镜的右目镜为白光光学目镜，左目镜为红外目镜；在其左右目镜的焦平面处各设置一个液晶显示器，显示器受控于模拟训练系统控制台，射手在光学瞄准镜的目镜处就可以看到由模拟训练系统控制台发出的红外和白光的模拟目标图像，可模拟出不同气象条件下的目标图像。

进一步地，所述的模拟训练系统控制台包括两台系统控制台计算机和一个双人显控台，两台系统控制台计算机安装在双人显控台上；所述的两台系统控制台计算机其中一台计算机安装控制台控制程序，作为系统管理及目标模拟显示，另一台计算机将作为接口计算机负责进行CAN总线通讯和过程控制，两台系统控制台计算机之间采用网络连接，实现数据交换。

使用时，本舰炮训练模拟器的工作流程如下：

一、红外工作方式

a)射手进入战位，系统上电，扳动操作杆，给出目标高低、方位位置，控制台在瞄具目标模拟器显示火力线与瞄准线转动，同时通过舰炮随动和跟踪伺服实现火力线与红外瞄准线电同步；

b)射手从操作舱上方目测观察舰艇环境态势，如发现可疑目标，可将目标引导进入瞄具目标模拟器视场进行瞄准跟踪；

c)射手用红外中心线套压目标，稳定跟踪后，按下测距按钮，控制台计算机给定距离，解算提前量，提前量与位置量迭加合成未来点坐标；按下提前量装定按钮，舰炮随动系统驱动火力线指向目标未来点，射手按下操作杆上的击发按钮，即可对目标进行连续射击。

二、白光工作方式

a)射手进入战位，系统上电，扳动操作杆，计算机对操作杆输出的高低、方向角速度进行数字积分并求出目标高低、方位，并送给舰炮随动，在光学瞄准镜模拟显示器上显示目标及线；

b)射手从操作舱上方目测观察舰艇环境态势，如发现可疑目标，射手可捕捉目标后将目标引导进入光学瞄准镜模拟显示器视场进行瞄准跟踪；

c)射手扳动操作杆用镜分划套压目标，稳定跟踪后，按下测距按钮，控制台给出目标距离或者人工估判距离，射手根据左目镜显示的距离和速度用光学瞄准镜内分化刻线的相应位置瞄准目标，按下操作杆上的击发按钮对目标射击。

与现有技术相比，本实用新型的优点是真实模拟舰炮实战环境，可反复进行训练，提高射手战技水平，在最大程度上模拟实际海情和降低训练及教学成本的情况下，提升训练效果和教学质量，应用前景广阔。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型构成示意图。

图2是本实用新型舰炮炮位操控面板模拟装置原理框图。

图3是本实用新型随动系统原理框图。

图4是本实用新型六自由度姿态摇摆台控制结构图。

图5是本实用新型发射系统模拟装置原理框图。

图6是本实用新型液压源原理框图。

图7是本实用新型工作流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1至7所示，一种舰炮训练模拟器，其特点是该训练模拟器包括舰炮操作舱、六自由度姿态摇摆台、随动系统、舰炮炮位操控面板模拟装置、发射系统模拟装置、瞄具目标模拟器、模拟训练系统控制台；随动系统包括位置控制箱、驱动箱、方位角伺服系统、高低角伺服系统和航向姿态测量仪，主要完成舰炮方位、高低稳定瞄准、跟踪，通过CAN(Controller Area Network)现场总线向系统控制台计算机提供舰炮位置、航向姿态角度和角速度；舰炮操作舱为供射手操作的舱体，舰炮操作舱设在六自由度姿态摇摆台中央，并与方位角伺服系统相连，内设舰炮炮位操控面板模拟装置、发射系统模拟装置、高低角伺服系统和瞄具目标模拟器；舰炮操作舱、六自由度姿态摇摆台、舰炮炮位操控面板模拟装置、发射系统模拟装置、随动系统全部通过CAN总线与所述的模拟训练系统控制台相连；瞄具目标模拟器与所述的模拟训练系统控制台直接连接，模拟训练系统控制台统一控制训练模拟器运行。

六自由度姿态摇摆台包括运动机构、液压源、平台控制柜，通过CAN总线进行通讯连接；运动机构包括液压缸组件、上下铰支座、运动平台和固定平台，运动平台底部与六个液压缸组件铰链，六个液压缸组件电性连接平台控制柜内的计算机，根据外部信号产生空间任意自由度的单独运动或组合运动；液压源包括液压泵机组、蓄能器以及油箱、过滤器、油路分配器、冷却器，液压源连接六个液压油缸组件，为其提供所需的流量，在液压泵机组停止供油后由蓄能器继续为六个液压油缸供油，保证运动机构安全复位；平台控制柜是平台运行中心，包括控制计算机、平台监督系统、油缸控制系统、位移传感器和油源控制系统，将外部六自由度信号转换成运动机构的运动状态，并监视运动机构和液压源的工作状态。运动工作原理：六自由度姿态摇摆台由平台控制柜内的控制计算机控制其运动过程，控制计算机接受系统控制台计算机发来的六自由度运动信号，在自检和调试时也可自行产生，通过将六自由度信号换算成六个液压油缸组件的伸长量，再把每个油缸的伸长量使油缸产生给定的伸长。

舰炮炮位操控面板模拟装置包括单片机、面板按键与显示灯、显示器和操作杆；单片机采样各个面板按键和操作杆的状态并通过CAN总线发给所述的模拟训练系统控制台，并接收模拟训练系统控制台指令控制显示器及指示灯的指示。

随动系统采用交流随动方案，选用数字信号处理器(DSP)放置在位置控制箱内，作为位置控制核心，实现位置数字控制、调整信息处理；驱动箱内设交流永磁同步电动机，作为驱动和执行元件，与相应的驱动器组成速度、电流控制环；采用多圈绝对型光电编码器构成位置反馈，对外采用CAN总线通讯。随动系统接收系统控制台计算机位置给定信号，与舰炮实时位置比较，DSP对位置差值进行智能比例积分微分(PID)调节并输出控制量，驱动器根据该控制量进行速度、电流调节后驱动电机、带动舰炮进行位置控制。

发射系统模拟装置即指舰炮自动机结构，包括炮身、机械凸轮机构、外能源电动机、传动机构、声/光模拟器；机械凸轮机构包括电动开闩机构和复进弹簧；工作原理，舰炮自动机为管式结构，其首发装填采用传动机构将炮闩拉到电扣机处将其扣住，使自动机进入待发状态，击发按下后，在机械凸轮机构作用下，炮弹在炮闩的推动下，进入关门、闭锁、击发动作，击发完成后进入下一个动作循环；外能源电动机作为驱动机构，通过传动机构将外能源电动机的旋转运动转换成模拟炮管的往复运动；声/光模拟器模拟舰炮发射过程实际录音和炮口火焰的闪光，最大限度的模拟实际舰炮的操作过程。

瞄具目标模拟器包括光学瞄准镜，光学瞄准镜的右目镜为白光光学目镜，左目镜为红外目镜；在其左右目镜的焦平面处各设置一个液晶显示器，显示器受控于模拟训练系统控制台，射手在光学瞄准镜的目镜处就可以看到由模拟训练系统控制台发出的红外和白光的模拟目标图像，可模拟出不同气象条件下的目标图像。

模拟训练系统控制台包括两台系统控制台计算机和一个双人显控台，两台系统控制台计算机安装在双人显控台上；两台系统控制台计算机其中一台计算机安装控制台控制程序，作为系统管理及目标模拟显示，另一台计算机将作为接口计算机负责进行CAN总线通讯和过程控制，两台系统控制台计算机之间采用网络连接，实现数据交换。

使用时，本舰炮训练模拟器的工作流程如下：

一、红外工作方式

a)射手进入战位，系统上电，扳动操作杆，给出目标高低、方位位置，控制台在瞄具目标模拟器显示火力线与瞄准线转动，同时通过舰炮随动和跟踪伺服实现火力线与红外瞄准线电同步；

b)射手从操作舱上方目测观察舰艇环境态势，如发现可疑目标，可将目标引导进入瞄具目标模拟器视场进行瞄准跟踪；

c)射手用红外中心线套压目标，稳定跟踪后，按下测距按钮，控制台计算机给定距离，解算提前量，提前量与位置量迭加合成未来点坐标；按下提前量装定按钮，舰炮随动系统驱动火力线指向目标未来点，射手按下操作杆上的击发按钮，即可对目标进行连续射击。

二、白光工作方式

a)射手进入战位，系统上电，扳动操作杆，计算机对操作杆输出的高低、方向角速度进行数字积分并求出目标高低、方位，并送给舰炮随动，在光学瞄准镜模拟显示器上显示目标及线；

b)射手从操作舱上方目测观察舰艇环境态势，如发现可疑目标，射手可捕捉目标后将目标引导进入光学瞄准镜模拟显示器视场进行瞄准跟踪；

c)射手扳动操作杆用镜分划套压目标，稳定跟踪后，按下测距按钮，控制台给出目标距离或者人工估判距离，射手根据左目镜显示的距离和速度用光学瞄准镜内分化刻线的相应位置瞄准目标，按下操作杆上的击发按钮对目标射击。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种舰炮训练模拟器，其特征在于：该训练模拟器包括舰炮操作舱、六自由度姿态摇摆台、随动系统、舰炮炮位操控面板模拟装置、发射系统模拟装置、瞄具目标模拟器、模拟训练系统控制台；所述的随动系统包括位置控制箱、驱动箱、方位角伺服系统、高低角伺服系统和航向姿态测量仪；所述的舰炮操作舱为供射手操作的舱体，所述的舰炮操作舱设在六自由度姿态摇摆台中央，并与方位角伺服系统相连，内设舰炮炮位操控面板模拟装置、发射系统模拟装置、高低角伺服系统和瞄具目标模拟器；所述的舰炮操作舱、六自由度姿态摇摆台、舰炮炮位操控面板模拟装置、发射系统模拟装置、随动系统全部通过CAN总线与所述的模拟训练系统控制台相连；所述的瞄具目标模拟器与所述的模拟训练系统控制台直接连接，模拟训练系统控制台统一控制训练模拟器运行。

2.根据权利要求1所述的一种舰炮训练模拟器，其特征在于：所述的六自由度姿态摇摆台包括运动机构、液压源、平台控制柜，通过CAN总线进行通讯连接；所述的运动机构包括液压缸组件、上下铰支座、运动平台和固定平台，运动平台底部与六个液压缸组件铰链，六个液压缸组件电性连接平台控制柜内的计算机；所述的液压源包括液压泵机组、蓄能器以及油箱、过滤器、油路分配器、冷却器，液压源连接六个液压油缸组件；所述的平台控制柜是平台运行中心，包括控制计算机、平台监督系统、油缸控制系统、位移传感器和油源控制系统，将外部六自由度信号转换成运动机构的运动状态，并监视运动机构和液压源的工作状态。

3.根据权利要求1所述的一种舰炮训练模拟器，其特征在于：所述的舰炮炮位操控面板模拟装置包括单片机、面板按键与显示灯、显示器和操作杆；所述的单片机采样各个面板按键和操作杆的状态并通过CAN总线发给所述的模拟训练系统控制台，并接收模拟训练系统控制台指令控制显示器及指示灯的指示。

4.根据权利要求1所述的一种舰炮训练模拟器，其特征在于：所述的随动系统采用交流随动方案，选用数字信号处理器放置在位置控制箱内；所述的驱动箱内设交流永磁同步电动机，作为驱动和执行元件，与相应的驱动器组成速度、电流控制环；采用多圈绝对型光电编码器构成位置反馈，对外采用CAN总线通讯。

5.根据权利要求1所述的一种舰炮训练模拟器，其特征在于：所述的发射系统模拟装置即指舰炮自动机结构，包括炮身、机械凸轮机构、外能源电动机、传动机构、声/光模拟器；所述的机械凸轮机构包括电动开闩机构和复进弹簧；所述的舰炮自动机为管式结构；所述的外能源电动机作为驱动机构，通过传动机构将外能源电动机的旋转运动转换成模拟炮管的往复运动；所述的声/光模拟器模拟舰炮发射过程实际录音和炮口火焰的闪光。

6.根据权利要求1所述的一种舰炮训练模拟器，其特征在于：所述的瞄具目标模拟器包括光学瞄准镜，所述的光学瞄准镜的右目镜为白光光学目镜，左目镜为红外目镜；在其左右目镜的焦平面处各设置一个液晶显示器，显示器受控于模拟训练系统控制台。

7.根据权利要求1所述的一种舰炮训练模拟器，其特征在于：所述的模拟训练系统控制台包括两台系统控制台计算机和一个双人显控台，两台系统控制台计算机安装在双人显控台上；所述的两台系统控制台计算机其中一台计算机安装控制台控制程序，作为系统管理及目标模拟显示，另一台计算机将作为接口计算机负责进行CAN总线通讯和过程控制，两台系统控制台计算机之间采用网络连接，实现数据交换。