Патент № 165198 УКАЗАТЕЛЬ ИСТИННОГО ГОРИЗОНТА И БОРТОВОЙ КАЧКИ КОРАБЕЛЬНЫЙ

Дата начала отсчета срока действия патента:
29.01.2016

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 29.01.2016

(45) Опубликовано: 10.10.2016 Бюл. № 28

Адрес для переписки:
140185, Московская обл., г. Жуковский-5, а/я 2563, Акционерное общество Научно-технический центр "Альфа-М", А.Е. Цветкову

(72) Автор(ы):
Тяпченко Юрий Александрович (RU),
Хан Александр Олегович (RU),
Леонов Кирилл Юрьевич (RU),
Черных Сергей Сергеевич (RU)

(73) Патентообладатель(и):
Акционерное общество Научно-технический центр "Альфа-М" (RU)

(54) УКАЗАТЕЛЬ ИСТИННОГО ГОРИЗОНТА И БОРТОВОЙ КАЧКИ КОРАБЕЛЬНЫЙ

(57) Реферат:

Техническое решение относится к авиационной технике, преимущественно морской авиации, и может быть использовано для обеспечения визуальной посадки вертолета на корабельную взлетно-посадочную площадку (ВППл) днем и ночью, при бортовой качке, в простых и сложных метеоусловиях.

Технический результат достигается тем, что в указателе, который состоит из пульта управления с вычислительным блоком, блока одноосной стабилизации БОС и планки указателя истинного горизонта ПУИГ, которая крепится на выходной оси БОС и в которую встроен блок сверхъярких светодиодов с регулируемой яркостью и который в составе планки образует информационное световое поле и это поле делится на два: первое информационное поле - поле отображения световой линии истинного горизонта, а второе - поле отображения символа индикации направления и величины бортовой качки. В вычислительный блок пульта введены программные модули: модуль преобразования информации, поступающей с датчика бортовой качки, в управляющие сигналы блока одноосной стабилизации, модуль задания уровней яркости световых элементов ПУИГ, модуль формирования световой линии УИГ, модуль формирования символа индикации текущего положения корабля по крену, модуль управления положением символа индикации текущего положения корабля по крену относительно световой линии УИГ в соответствии с данными о величине и направлении бортовой качки корабля, модуль формирования световой линии истинного горизонта, модуль формирования символа и модуль управления положением символа относительно световой линии истинного горизонта на втором информационном поле. К основному исполнению добавлены два. По первому в вычислительный блок пульта управления введен модуль определения устойчивой величины бортовой качки корабля и управления цветом символа в зависимости от устойчивой величины бортовой качки, а по второму - для увеличения дальности видимости - при формировании символа используются светодиоды информационного поля отображения световой лини указателя истинного горизонта.

Техническое решение относится к авиационной технике, преимущественно морской авиации, и может быть использовано для обеспечения визуального захода вертолета на корабельную взлетно-посадочную площадку (ВППл) днем и ночью, при бортовой качке, в простых и сложных метеоусловиях за счет обеспечения летчика информацией об истинном горизонте и направлении и величине крена корабля.

Обычно летчик вертолета на этапе подлета к ВППл корабля и зависания над центром ВППл обеспечивается информацией о величине и направлении бортовой качки с помощью указателя истинного горизонта и блоков огней индикации крена, которые жестко привязаны к кораблю.

В состав типового указателя истинного горизонта входят блок одноосной стабилизации и планка истинного горизонта.

Блок одноосной стабилизации, как правило, состоит из вращательного реверсивного механизма с выходным валом, на котором устанавливается планка указателя истинного горизонта со световыми элементами, и блока управления вращательным реверсивным механизмом.

С помощью реверсивного механизма обеспечивается вращение планки в направлении, противоположном направлению бортовой качки корабля таким образом, чтобы планка в земной системе координат оставалась в горизонтальном положении, обеспечивая тем самым летчику индикацию истинного горизонта. Входными сигналами для управления вращением механизма являются преобразованные с помощью вычислительной техники сигналы от датчика бортовой качки, который, как правило, входит в состав корабельной навигационной системы.

Стабилизация углового положения планки производится в диапазоне углов, допустимом для посадки вертолета определенного типа. Например, для вертолета морского базирования типа КА-27 этот угол равен примерно ±10°. Для других типов этот угол может быть иным. При этом качка в диапазоне углов ±6° является безопасной для посадки вертолета типа КА-27, качка в диапазоне углов более 6°, но менее 10° - опасной, а при качке более 10° посадка запрещена. На иностранных кораблях при применении механических систем причаливания эти углы существенно больше.

Как правило, блок одноосной стабилизации с планкой указателя истинного горизонта и блоки огней крена корабля устанавливаются на корабельных фундаментах таким образом, чтобы в горизонтальном положении планка и блоки огней крена корабля находились на одной линии.

Такое расположение планки и блоков огней крена корабля позволяет летчику видеть не только положение истинного горизонта, но и направление и примерную величину бортовой качки. Совокупность указателя истинного горизонт и блоков огней крена корабля образуют указатель истинного горизонта и бортовой качки корабельный. Встречается название такого индикатора, как индикатор бортовой качки корабля.

Подобного рода индикаторы широко распространены в мире и используются на многих зарубежных кораблях.

Известен указатель линии горизонта LRHH 16 (см., Visual landing aid systems and helicopter integration on vessels, LINCSrechts Ingenieurgesellschaft MbH, 21079 Hamburg, Germany), содержащий указатель истинного горизонта и двух блоков огней крена корабля (БОКК). Индикатор размещается на фундаменте таким образом, чтобы блоки огней крена корабля и планка указателя истинного горизонта были на одной линии и параллельны плоскости фундамента. В этом положении производится юстировка индикатора. На корабле индикатор должен устанавливаться таким образом, чтобы плоскость фундамента была параллельна плоскости взлетно-посадочной площадки.

Недостатком известного решения является ограниченный объем и форма отображаемой информации, не дающие летчику полного представления об угловом положении посадочной площадки корабля.

Известен индикатор пилотажный корабельный (см., патент RU №96437 МПК G08G 05/02, публикация от 27.07.2010), содержащий указатель истинного горизонта (УИГ), состоящий из блока одноосной стабилизации (БОС), выполненного в виде электромеханического или гидравлического вращательного реверсивного механизма с выходной осью вращения, на которую установлена планка указателя истинного горизонта (ПУИГ). с преобразователем напряжения, подключенным к шинам бортовой системы электроснабжения, и блоком световых элементов на основе светодиодов, зеленого цвета, и в виде блока управления вращательным реверсивным механизмом, имеющего входы для подключения к линии связи с датчиком бортовой качки корабля и для подключения к шине питания бортовой системы электроснабжения, а также БОКК, в каждый из которых встроены блоки световых элементов на основе светодиодов такого же цвета, как и на планке указателя истинного горизонта, и преобразователь напряжения, подключенный к шине питания бортовой системы электроснабжения, и фундамент, на котором установлены блок одноосной стабилизации с планкой указателя истинного горизонта и блоки огней крена корабля, размещенные на одной линии с планкой указателя истинного горизонта на заданном расстоянии друг от друга параллельно горизонтальной плоскости фундамента, причем в индикатор пилотажный корабельный введены линии связи планки указателя истинного горизонта и блоков огней крена корабля с источником команд управления уровнями яркости, с пультом управления стартового командного пункта, в планку указателя истинного горизонта введен блок управления и регулировки яркости световых элементов, имеющий два входа, один из которых подключен к выходу преобразователя напряжения, второй - к линии связи с источником команд управления уровнями яркости, с пультом управления, а выход подключен к блоку световых элементов, в блоки огней крена корабля дополнительно введены второй, например, желтого цвета и третий, красного цвета, блоки световых элементов на основе светодиодов и блок управления и регулировки яркости световых элементов, имеющий два входа и три выхода, причем один из входов подключен к выходу преобразователя напряжения, второй - к линии связи с источником команд управления уровнями яркости, с пультом управления, а выходы блока управления и регулировки яркости световых элементов подключены соответственно к первому, второму и третьему блокам световых элементов.

В БОКК входят три световых блока элементов зеленого, желтого и красного цветов и блок управления и регулировки яркости. Цвет огней БОКК выбирается автоматически в зависимости от величины бортовой качки. В состав индикатора входит фундамент. Управление индикатором производится с помощью корабельного пульта управления. Источником информации является датчик бортовой качки из состава корабельной навигационной системы.

Все устройства подключены к бортовому корабельному источнику питания.

Индикатор пилотажный корабельный работает следующим образом.

Питание на указатель истинного горизонта и блоки огней крена корабля подается от бортовой системы электроснабжения. После подачи питания:

- активируется вращательный реверсивный механизм блока одноосной стабилизации. Блок управления приводит вращательный механизм в исходное положение при котором планка указателя истинного горизонта ПУИГ занимает горизонтальное положение;

- в режиме максимальной яркости включаются световые элементы блока световых элементов ПУИГ и зеленые светодиоды блока световых элементов БОКК;

Управление положением планки, насаженной на выходной вал вращательного реверсивного механизма БОС обеспечивается блоком управления БОС в соответствии с данными по крену корабля, которые поступают по линии связи от датчика бортовой качки.

При углах качки в заданном диапазоне, например для вертолета типа КА-27 в диапазоне ±9° включительно, на блоке огней крена корабля горят световые элементы зеленого цвета. При качке в диапазоне, например выше 9°, но менее 10° на оба борта корабля включаются световые элементы желтого цвета, а при качке 10° и выше включаются огни красного цвета. Диапазоны качки задаются при изготовлении блоков применительно к типам вертолетов и кораблям или в процессе эксплуатации.

К его недостаткам следует отнести избыточность технических средств для определения направления и величины бортовой качки, низкая точность определения углов качки, сложность восприятия летчиком информации на этапе зависания и причаливания вертолета на ВППл из-за больших линейных размеров планки УИГ совместно с двумя БОКК, невозможность его использования в автономном режиме, имея прямую связь с датчиком бортовой качки, который, как правило, входит в состав корабельной навигационной системы.

Техническим результат предложенного решения является устранение указанных недостатков.

Технический результат достигается тем, что в указатель истинного горизонта и бортовой качки корабельный, содержащий указатель истинного горизонта, состоящий из блока одноосной стабилизации, выполненном в виде электромеханического или гидравлического вращательного реверсивного механизма с выходной осью вращения и встроенного блока управления вращательным реверсивным механизмом, имеющего входы для подключения к линии связи с источником информации о бортовой качке корабля и к источнику бортового электропитания, планки указателя истинного горизонта, установленной на выходной оси вращения, и имеющей встроенные в планку блок световых элементов на основе сверхъярких светодиодов, которые с лицевой стороны планки образуют информационное поле и блок управления и регулировки яркости световых элементов, имеющий два входа, один из которых подключен к источнику бортового электропитания, а второй к каналу управления режимами работы световых элементов, сеть мультиплексных линий связи, входы-выходы которой подключены к входам-выходам блока одноосной стабилизации, планки указателя истинного горизонта и датчику бортовой качки корабля, причем дополнительно введен вычислительный блок в составе пульта управления на базе промышленного компьютера, и имеющий входы-выходы для подключения к мультиплексным линиям связи с блоком одноосной стабилизации, планке указателя истинного горизонта и датчику бортовой качки корабля; информационное поле планки указателя истинного горизонта разделено на два горизонтально расположенных информационных поля, кроме того в указатель планки истинного горизонта введены символ индикации текущего положения корабля по крену, который отображается на одном из информационных полей планки указателя истинного горизонта и световая линия горизонта, которая отображается на другом информационном поле планки указателя истинного горизонта, причем в вычислительный блок пульта управления введены встроенные в него программные модули: модуль преобразования информации, поступающей с датчика бортовой качки в управляющие сигналы блока одноосной стабилизации, модуль задания уровней яркости световых элементов планки указателя истинного горизонта, модуль формирования световой линии указателя истинного горизонта, модуль формирования символа индикации текущего положения корабля по крену, модуль управления положением символа индикации текущего положения корабля по крену относительно световой линии указателя истинного горизонта в соответствии с данными о величине и направлении бортовой качки корабля.

В вычислительный блок пульта управления введен вычислительный модуль определения устойчивой величины бортовой качки корабля и модуль управления цветом символа в соответствии со следующим алгоритмом: при устойчивой качке в диапазоне менее или равном ±y1 0 символ - зеленого цвета, в диапазоне углов более |y1 0|, но менее или равном |y2 0| символ - желтого цвета, при углах более |y2 0| символ - красного цвета.

Для формирования символа дополнительно используется та часть информационного поля световой планки указателя истинного горизонта, которая примыкает к части, отображаемой на формационном поле символ.

Сравнение предлагаемого решения с известными техническими решениями показывает, что оно обладает новой совокупностью существенных признаков, которые совместно с известными признаками позволяют успешно реализовать поставленную цель.

На фиг. 1 показан внешний вид спереди указателя истинного горизонта и бортовой качки корабельного.

На фиг. 2 представлена структурная схема указателя истинного горизонта и бортовой качки корабельного.

На фиг. 3, 3а, 3б показаны схемы расположения световых элементов планки указателя истинного горизонта и цветовое кодирование символа при различных величинах бортовой качки и использовании для символа только его информационного поля.

На фиг. 4, 4а, 4б демонстрируется цветовое кодирование символа при различных величинах бортовой качки и использовании для символа информационных поля символа и поля световой планки.

Обозначения:

1 УИГ.

1.1 Блок одноосной стабилизации.

1.1.1 Выходная ось вращения.

1.1.2 Вращательный реверсивный механизм.

1.1.3 Блок управления вращательного реверсивного механизма.

1.2 Планка УИГ.

1.2.1 Блок световых элементов.

1.2.1.1 Информационное поле отображения символа индикации текущего положения корабля по крену.

1.2.1.1.1 Символ зеленого цвета индикации текущего положения корабля по крену при величине крена равном или менее ±γ1°.

1.2.1.1.1а Символ желтого цвета при угле крена более |γ1°|, но менее или равном |γ2°|.

1.2.1.1.1б Символ красного цвета при угле крена более |γ2°|.

1.2.1.1.2 Символ по ширине информационного поля планки зеленого цвета индикации текущего положения корабля по крену при величине крена равном или менее ±γ1°.

1.2.1.1.2а Символ по ширине информационного поля планки желтого цвета при угле крена более |γ1°|, но менее или равном |γ2°|

1.2.1.1.2б Символ по ширине информационного поля планки красного цвета при угле крена более |γ2°|.

1.2.1.2 Информационное поле отображения световой линии горизонта.

1.2.2 Блок управления и регулировки яркости световых элементов.

2. Пульт управления.

2.1 Вычислительный блок.

2.1.1 Программные модули.

2.1.1.1 Программный модуль преобразования информации, поступающей с датчика бортовой качки в управляющие сигналы блока одноосной стабилизации.

2.1.1.2 Программный модуль задания уровней яркости световых элементов ПУИГ.

2.1.1.3 Программный модуль формирования световой линии УИГ.

2.1.1.4 Программный модуль формирования символа индикации текущего положения корабля по крену.

2.1.1.5 Программный модуль управления положением символа индикации текущего положения корабля по крену.

2.1.1.6 Вычислительный модуль определения устойчивой величины бортовой качки корабля и модуль управления цветом символа.

3. Сеть мультиплексных линий связи.

4. Источник питания.

5. Датчик бортовой качки корабля.

Указатель истинного горизонта работает так же, как и в прототипе. Планка 1.2 указателя истинного горизонта 1 занимает горизонтальное положение. На информационном поле 1.2.1.2 ПУИГ 1.2 засвечивается световая планка индикации истинного горизонта в режиме максимальной яркости. Символ индикации текущего положения ВППл по крену горит зеленым цветом в виде полосок справа и слева от центра ПУИГ, также в режиме максимальной яркости. По командам с пульта управления 2 проверяется прохождение команд изменения яркости светодиодов на символе и на световой планке горизонта.

Управление положением планки 1.2, насаженной на выходной вал 1.1.1 вращательного реверсивного механизма 1.1.2 блока одноосной стабилизации 1.1 обеспечивается блоком управления 1.1.3 в соответствии с данными по крену корабля, которые поступают по линии связи от датчика бортовой качки 5 и обработанные вычислителем 2.1 пульта управления 2.

Управление положением символа 1.2.1.1.1 (1.2.1.1.1а и 1.2.1.1.1б) на информационном поле 1.2.1.1 обеспечивается программным модулем 2.1.1.5. Форма символа определяются программно с помощью модуля 2.1.1.4. Цвет символа определяется автоматически в зависимости от величины устоявшейся величины качки с помощью вычислительного модуля 2.1.1.6. При углах качки в заданном диапазоне, например, для вертолета типа КА-27 в диапазоне ±6° включительно, символ зеленого цвета). При качке в диапазоне, например выше |±6°|, но менее |±10°| символ 1.2.1.1.1а желтого цвета, при качке равном или более |±10°| символ 1.2.1.1.1б красного цвета. Диапазоны качки задаются при изготовлении блоков применительно к типам вертолетов и кораблям или в процессе эксплуатации.

Уровни яркости задаются по линиям связи 6. В соответствии с международными стандартами, как правило, устанавливается три уровня: 10%, 50% и 100%. На практике уровней яркости может быть больше. Зависит это от абсолютной величины максимальной осевой силы света. В соответствии с этим для управления яркостью с пульта управления выдаются команд.

Техническо-экономическим эффектом полезной модели является повышение безопасности посадки вертолета на корабельную взлетно-посадочную площадку днем и ночью при бортовой качке, уменьшение массы индикатора и электропотребления.

Формула полезной модели

1. Указатель истинного горизонта и бортовой качки корабельный, содержащий указатель истинного горизонта, состоящий из блока одноосной стабилизации, выполненного в виде электромеханического или гидравлического вращательного реверсивного механизма с выходной осью вращения и встроенного блока управления вращательным реверсивным механизмом, имеющего входы для подключения к линии связи с источником информации о бортовой качке корабля и к источнику бортового электропитания, планки указателя истинного горизонта, установленной на выходной оси вращения, и имеющей встроенные в планку блок световых элементов на основе сверхъярких светодиодов, которые с лицевой стороны планки образуют информационное поле и блок управления и регулировки яркости световых элементов, имеющий два входа, один из которых подключен к источнику бортового электропитания, а второй к каналу управления режимами работы световых элементов, сеть мультиплексных линий связи, входы-выходы которой подключены к входам-выходам блока одноосной стабилизации, планки указателя истинного горизонта и датчику бортовой качки корабля, отличающийся тем, что дополнительно введен вычислительный блок в составе пульта управления на базе промышленного компьютера, и имеющий входы-выходы для подключения к мультиплексным линиям связи с блоком одноосной стабилизации, планке указателя истинного горизонта и датчику бортовой качки корабля; информационное поле планки указателя истинного горизонта разделено на два горизонтально расположенных информационных поля, кроме того в указатель планки истинного горизонта введены символ индикации текущего положения корабля по крену, который отображается на одном из информационных полей планки указателя истинного горизонта и световая линия горизонта, которая отображается на другом информационном поле планки указателя истинного горизонта, причем в вычислительный блок пульта управления введены встроенные в него программные модули: модуль преобразования информации, поступающей с датчика бортовой качки в управляющие сигналы блока одноосной стабилизации, модуль задания уровней яркости световых элементов планки указателя истинного горизонта, модуль формирования световой линии указателя истинного горизонта, модуль формирования символа индикации текущего положения корабля по крену, модуль управления положением символа индикации текущего положения корабля по крену относительно световой линии указателя истинного горизонта в соответствии с данными о величине и направлении бортовой качки корабля.

2. Указатель истинного горизонта и бортовой качки корабельный по п. 1, отличающийся тем, что в вычислительный блок пульта управления введен вычислительный модуль определения устойчивой величины бортовой качки корабля и модуль управления цветом символа в соответствии со следующим алгоритмом: при устойчивой качке в диапазоне менее или равном ±у1 0-символ - зеленого цвета, в диапазоне углов более |y1 0|, но менее или равном |у2 0| символ - желтого цвета, при углах более |у2 0| символ - красного цвета.

3. Указатель истинного горизонта и бортовой качки корабельный по п. 1, отличающийся тем, что для формирования символа дополнительно используется та часть информационного поля световой планки указателя истинного горизонта, которая примыкает к части, отображаемой на информационном поле символ.