(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПОВОРОТОМ НАЗЕМНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И САМОХОДНЫЙ МИННЫЙ РАЗГРАДИТЕЛЬ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области разминирования наземных минных полей. Способ управления поворотом наземного транспортного средства заключается в силовом управляющем воздействии на подвижный относительно несущей конструкции (1) транспортного средства орган (2) управления системы управления поворотом шасси со стороны находящегося на транспортном средстве живого существа (3). Живое существо (3) механически связано с органом (2) управления с возможностью опоры в несущую конструкцию(1). В качестве управляющего живого существа (3) используют крысу, обеспечив при этом принудительную постоянную механическую связь(4) с органом (2) управления. Для осуществления способа используется самоходный минный разградитель, содержащий самоходное шасси с несущей конструкцией (1), силовой установкой (9), источником энергии (10), движителем и системой управления с поворотным рычажным органом (2) управления поворотом. Имеется также средство инициирования взрывателя мины (8). Рычаг органа управления его поворотом горизонтален и направлен от оси своего поворота вперед вдоль продольной оси шасси с возможностью отклонения влево и вправо. Подвижный конец рычага расположен в носовой части шасси и взаимосвязан с расположенным под ним ошейником или нагрудным фиксатором для крысы, дрессированной на обонятельный поиск мины, с возможностью самостоятельного перемещения крысы влево и вправо от продольной оси шасси. Технический результат - разминирование минных полей с использованием минных тралов, управляемых крысами. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение находится на стыке двух областей человеческой деятельности - военного дела (разминирование наземных минных полей самоходными минными разградителями, подвижные наземные мишени и безэкипажные машины) и наземного безрельсового транспорта (системы управления с рулевыми рычагами как органами управления рулевыми механизмами, устанавливаемыми на транспортных средствах).

Поворотом безрельсового наземного транспортного средства управляют либо с непосредственным участием человека (водитель, экипаж) в двух вариантах - ручным или теле - управлением, либо без такового - автоматически. В противном случае транспортное средство является неуправляемым, даже если оно может изменять направление движения (криволинейность траектории) вследствие взаимодействия (главным образом, движителя) с местностью (внешней средой).

Управляемый поворот базируется на использовании того или иного способа поворота и реализуется соответствующими устройствами, образующими систему управления поворотом.

Задача управления поворотом возникает, в частности, в военном деле. Во-первых, при разминировании на местности, во-вторых, при полигонных стрельбах по подвижным мишеням на базе самоходных шасси.

Проблема мин наблюдается примерно в 70 странах современного мира, а производят их - в 13 государствах, при этом только в 2009 году на минах подорвалось 5200 человек и минное присутствие - главное препятствие в развитии сельского хозяйства «проблемных стран [Интернет-ресурс: https://www.zateevo.ru/?section=page&action=edit&alias=Okazyvaetsia_Krysy_miny]. Для полного разминирования Земного шара требуется примерно 200 лет.

«Классическое» разминирование силами личного состава саперских подразделений, использующих ручные миноискатели и личный опыт ручной нейтрализации мин, чревато людскими потерями.

Известны различные способы разминирования наземных минных полей с привлечением транспортной техники, машин и механизмов, в том числе разминирование катками-волокушами, прикрепляемыми к танкам и другим бронированным машинам [RU 2146799, F41H 11/12, 20.03.2000].

Устройства громоздки, маломаневренны и дороги в эксплуатации, относятся к категории многоразовых, но при этом подвержены воздействию поражающих факторов, не гарантируя высокой безопасности экипажа и защиты матчасти.

Известны и такие абсолютно неприемлемые способы, как разминирование с использованием военнопленных-смертников.

К «экзотическим», но, тем ни менее, практически применяемым и в отдельных случаях эффективным способам можно отнести способ поиска и ликвидации мин на местности дрессированными гамбийскими сумчатыми крысами [Интернет-ресурс: https://www.okdzks.com/page.php?id=121]. Движение крысы задается направляющими тросами, которые натянуты над опасной территорией. Крыса крепится к тросам поводком. Небольшой вес и отличное обоняние (крыса обнаруживает мину на глубине до 1 метра по запаху взрывчатого вещества мины, выделяющему окислы азота, конкретно закиси азота - N₂O) делает способ весьма эффективным.

Однако дрессировка длительна и кропотлива, а собственно нейтрализацию обнаруженных крысами мин все равно производят люди-саперы.

Более близким аналогом является способ разминирования минных полей, заключающийся в организации и осуществлении движения на подлежащей разминированию поверхности в определенном порядке предварительно доставленных доступным способом самодвижущихся в безэкипажном режиме наземных транспортных средств с давлением опорных элементов на грунт или иным инициирующим действием, достаточным для подрыва мин [RU 2298761, F41H 11/16, 03.11.2005; RU 2405122, F41H11/16, 27.11.2010].

В нем в качестве указанных транспортных средств используют специализированные изделия - теле/автоматически управляемые безэкипажные малогабаритные электромеханические колесные модули сугубо военного назначения, объединенные в единый комплекс с маткой - транспортным средством носителем для их доставки к минному полю, при этом машина-матка - автомобиль, также относящийся к транспорту военного назначения [RU 2298761, F41H 11/16, 03.11.2005].

Такие способ и устройство для его осуществления, при всех их преимуществах, обладают недостаточно высокими тактико-технико-экономическими показателями: если машина-матка вполне «вписывается» в традиционную, достаточно технически приемлемую (скорость, маневренность) и экономичную концепцию военной транспортной автотехники, то в отношении главных объектов, - разминирующих транспортных средств - «модулей», - такого сказать никак нельзя. Особенно при электромеханической силовой их «начинке», как это предложено авторами этой разработки. Комплекс получается относительно дорогостоящим и дефицитным. К тому же малогабаритность «модулей» обусловливает потребность в большом их количестве даже для осуществления одной операции. При этом решается только одна, военная задача - разминирования, причем чисто в пассивном режиме - скрытые мины «обнаруживают себя» лишь при подрыве от случайного наезда на них.

Наиболее близким к заявляемому изобретению-способу по назначению и совокупности конструктивных признаков (способом-прототипом) является способ управления поворотом наземного транспортного средства, заключающийся в силовом управляющем воздействии на подвижный, относительно рамы или корпуса транспортного средства, орган управления системы управления поворотом шасси со стороны находящегося на транспортном средстве живого существа, механически связанного с упомянутым органом управления с возможностью опоры в несущую конструкцию шасси, при этом в качестве управляющего живого существа используют человека (водителя), обеспечив непринудительную непостоянную механическую связь с органом управления и, как правило, опору через сиденье, устанавливаемое на силовой конструкции шасси - на полу (на днище) [RU 2274577, B62D 1/12, 20.04.2006).

Описанные в тех же источниках информации устройства для реализации такого способа содержат орган управления в виде горизонтального, ориентированного назад поворотного влево-вправо рычага, механически связанного с поворотной осью переднего управляемого колеса шасси [RU 2274577, B62D 1/12, 20.04.2006; SU 1676621, A61G 5/02, 5/04].

Однако известному способу-прототипу, несмотря на его определенные положительные свойства, присущи еще недостаточно высокие тактико-технико-экономические характеристики и возможности: необходимость либо изоляции, либо надежной защиты человека (водителя, оператора). Причем в первом случае система управления как в варианте телеуправления, так и, тем более, в варианте автоматического управления, по сложности и высокой стоимости транспортного средства-сапера делает массовое разминирование нерентабельным. Во втором же случае полной безопасности человека-водителя-сапера все равно не достичь в принципе, а приемлемый уровень безопасности сопряжен с весьма тяжелой и громоздкой системой «шасси-спецоборудование», что, в свою очередь, влечет за собой и рост стоимости устройства. При этом не следует забывать, что разминирование с использованием дрессированных крыс обеспечивает лишь обнаружение мин и возможное их частичное их откапывание крысой (см. выше в обзоре аналогов), а последующую неизбежную их нейтрализацию все равно приходится осуществлять человеку. А минер ошибается только один раз...

В приложении к полигону (стрельбищу) с использованием самоходных мишеней на базе наземных транспортных средств имеют место примерно те же проблемы: безопасности человека и сложности, дороговизны теле- и автоматически управляемых объектов-мишеней. Недостатком можно считать и прогнозируемость траектории мишени (при утечке информации о программе управления, сговоре участников или по лености в перепрограммировании системы управления).

Наиболее близким к заявляемому изобретению-устройству по назначению (транспортное средство, в принципе пригодное для разминирования механическим способом при обеспечении его доставки к мине путем управления поворотом) и, главным образом, совокупности конструктивных признаков (т.е. устройством-прототипом) является самоходное наземное транспортное средство, содержащее самоходное шасси с несущей конструкцией, силовой установкой, источником энергии, движителем и системой управления с поворотным рычажным органом управления поворотом, а также средство инициирования взрывателя мины [SU 1676621, A61G 5/02, 5/04].

В нем рычаг органа управления поворотом шасси горизонтален и направлен от оси своего поворота назад вдоль продольной оси шасси с возможностью отклонения влево и вправо, при этом подвижный его конец расположен почти в центральной части шасси, с возможностью силового управляющего воздействия на него со стороны человека-водителя при неподвижном теле и как минимум одной подвижной верхней конечности. Особенно при большой длине рычага как плеча, в обеспечение достаточного силового момента при малой силе управляющего воздействия.

Таким образом, устройству-прототипу свойственны те же самые недостатки, которые перечислены выше в приложении к прототипу-способу, - в конечном счете, тактико-технико-экономическое несовершенство, нуждающееся в полном устранении или уменьшении. При этом ориентация рычага назад и расположение субъекта управления (человека-водителя), с соответствующим экранированием рычага рулевой колонкой, почти в центральной части транспортного средства, обусловливает значительное удаление и экранирование курсовой наземной обстановки непосредственно у носовой части транспортного средства от органов зрения и частично от органов обоняния субъекта управления (разумеется, в контексте дальнейших предложений по замене субъекта управления).

Комплексной задачей тактико-технико-экономического характера, на решение которой направлены заявляемые способ и устройство для его осуществления, является обеспечение управляемости транспортным средством при пространственном удалении человека в интересах его безопасности, прежде всего в приложении к транспортным средствам военного назначения - минным разградителям и самоходным мишеням, замена человека как водителя, субъекта управления транспортным средством менее «ценным» субъектом (животным - крысой), согласно принципам гуманизма; наряду с реализацией способа обнаружения мин, достигнуть и их нейтрализации методом траления давлением на грунт в дистанционном режиме при одновременном использовании хорошо зарекомендовавшего себя способа обнаружения мин дрессированными крысами; наряду с этим, получить относительно дешевую систему генерирования случайных силовых управляющих воздействий на орган управления поворотом транспортного средства с сообразной этому траекторией движения мишени при пространственном удалении человека.

Сформулированная выше комплексная задача достигается тем, что в способе управления поворотом наземного транспортного средства, заключающемся в силовом управляющем воздействии на подвижный, относительно несущей конструкции транспортного средства, орган управления системы управления поворотом шасси со стороны находящегося на транспортном средстве живого существа, механически связанного с упомянутым органом управления с возможностью опоры в несущую конструкцию шасси, в качестве управляющего живого существа используют крысу, обеспечив при этом ее принудительную постоянную механическую связь с органом управления.

Результат достигается также за счет дополнительных признаков способа (при сформулированной выше основной совокупности признаков):

✓крысу могут размещать в носовой части транспортного средства с обеспечением зоны обоняния и видимости ею местности, по крайней мере, в телесном секторе с азимутом ±90° относительно продольной оси шасси (это дает гораздо большие возможности в обнаружении маяковых источников внимания крысы в окружающей транспортное средство среде, особенно при использовании ее зрительной и/или обонятельной систем, поскольку сводятся к минимуму экранирующие части транспортного средства);

✓могут использовать крысу, дрессированную на маяковые точечные объекты, в частности мины, выделяющие закись азота и/или иные пахучие вещества, воспринимаемые обонятельной системой крысы (если в общем случае годятся, в принципе, и не дрессированные крысы, особенно для управления мишенями, то крыса дрессированная более целенаправленно, четко и эффективно отыскивает по запаху мину и будет определеннее и настойчивей тянуть рычаг управления поворотом в нужном направлении).

Сформулированная выше комплексная задача достигается и тем, что в устройстве для осуществления заявляемого способа - самоходном минном разградителе, содержащем самоходное шасси с несущей конструкцией, силовой установкой, источником энергии, движителем и системой управления с поворотным рычажным органом управления поворотом, а также средство инициирования взрывателя мины, рычаг органа управления его поворотом горизонтален и направлен от оси своего поворота вперед вдоль продольной оси шасси с возможностью отклонения влево и вправо, при этом подвижный его конец расположен в носовой части шасси и взаимосвязан с расположенным под ним ошейником или нагрудным фиксатором для крысы, дрессированной, как минимум, на обонятельный поиск мины, с возможностью самостоятельного перемещения крысы влево и вправо от продольной оси шасси.

Результат достигается также за счет дополнительных признаков устройства (при сформулированной выше основной совокупности признаков):

✓движитель может быть выполнен колесным, с ведущими и передним управляемым колесами на осях, а рычаг жестко связан с осью управляемого колеса с возможностью поворота последнего вследствие перемещения крысы влево и вправо относительно продольной оси шасси, при этом средство инициирования взрывателя мины содержит катковый минный трал, прикрепленный к несущей конструкции шасси в кормовой его части (это - простейшее, относительно более дешевое шасси, поскольку обеспечивает непосредственное преобразование поворотного момента от тяговой силы крысы на конце рычага в поворотный момент на оси управляемого колеса, без применения усилителей и преобразователей, входящих в обычные современные транспортные системы управления и серводействия);

✓движитель может быть выполнен колесным, а рычаг соединен с электрическим потенциометром, выдающим электрический сигнал на рассогласование скоростных режимов работы левого и правого ведущих колес или поворота как минимум переднего управляемого колеса предусмотренным для этого приводом, в составе системы управления (это существенно снижает требования к физическим тяговым возможностям крысы и длине выбору длины рычага как плеча управляющей силы, резко расширяет возможности увеличения веса транспортного средства);

✓движитель может быть выполнен гусеничным с возможностью силового способа поворота шасси и конструктивно совмещен со средством инициирования мины, а рычаг соединен с электрическим потенциометром, выдающим электрический сигнал на рассогласование скоростных режимов перемотки левой и правой гусениц (это дает дополнительные преимущества, аналогичные предыдущему, плюс позволяет реализовать заявляемый способ в гусеничном варианте, когда поворот шасси возможен только бортовым способом, без поворота самого движителя относительно несущей конструкции);

✓при любой вышеуказанной совокупности признаков устройства, пространство для перемещения крысы в носовой части шасси может быть ограничено защитной клеткой, передняя фронтальная стенка которой изогнута в горизонтальной плоскости по радиусу с центром на оси поворота рычага (это позволяет повысить надежность управления на всем этапе выполнения задачи в различных возможных внешних воздействий извне, например когда крысино-транспортная система движется по высокой и густой растительности, при угрозе поражения осколками других мин, уничтоженных соседними крысино-транспортными системами, при безусловном сохранении для крысы, как субъекта управления, приемлемого уровня прямой видимости и обоняния);

✓при любой вышеуказанной совокупности признаков устройства на шасси может быть установлен дополнительный груз из расчета обеспечения давления шасси на грунт, достаточного для срабатывания на мине контактного взрывателя (это расширяет возможности оперативного изменения давления на грунт со стороны транспортного средства в зависимости от особенностей минного поля или применяемого на стрельбище боеприпаса в каждом конкретном случае боевого использования устройства);

✓при предыдущей совокупности признаков устройства, по крайней мере, часть дополнительного груза может представлять собой как минимум одну дополнительную аккумуляторную батарею в составе источника энергии (это повышает эффективность использования веса машины в целом в приложении к электроприводным ее вариантам в условиях большой длительности операции и особо тяжелых, с позиций энергопотребления, грунтовых условиях).

Очевидно, заявляемые способ и устройство для его осуществления взаимосвязаны общей изобретательской идеей, что является основанием для их представления в одной общей заявке на изобретение.

Среди известных способов и устройств не обнаружены такие, совокупность существенных признаков которых совпадала бы с заявленными совокупностями признаков. В то же время, именно за счет последних достигается новый технический результат.

Более подробно сущность изобретения раскрывается в приведенном ниже примере реализации и иллюстрируется чертежами, на которых схематически представлено (на примере самоходного минного разградителя «Крысоид»):

на фиг.1 - колесное транспортное средство, управляемое крысой посредством рулевого рычага, механически связанного с поворотной осью переднего управляемого колеса, вид в плане, где R - радиус кривизны фронтальной стенки клетки для крысы в плане; F - управляющая сила; α - угол поворота рулевого рычага от нейтрального продольного положения по азимуту;

на фиг 2 - колесное транспортное средство, управляемое крысой посредством рулевого рычага, механически связанного с потенциометром, задающим рассогласование скоростных режимов вращения ведущих колес левого и правого бортов или сервоприводами поворота колес, вид в плане;

на фиг 3 - гусеничное транспортное средство, управляемое крысой посредством рулевого рычага, механически связанного с потенциометром, задающим рассогласование скоростных режимов вращения ведущих колес (звездочек) левого и правого бортов, вид в плане;

на фиг.4 - клетка с крысой в носовой части транспортного средства, вид спереди.

Продолжение >>>